Генезис бурых лесных почв

Бурые почвы (буроземы) широколиственных лесов

Бурые лесные почвы широколиственных лесов распространены в предгорных равнинах Закарпатья, Калининградской области, в южных районах Дальнего Востока (Уссурийско-Ханкайская и Зейско-Буреинская провинции).

Горные бурые лесные почвы встречаются в Карпатах, на Кавказе, в Крыму, в среднегорных районах центральной и северо-восточной частях Горного Алтая, на Сихотэ-Алине.

Природные условия почвообразования

Климат западных районов теплый и влажный, с количеством годовых осадков 1000 мм и более при испаряемости от 350 до 550 мм, что определяет промывной режим почв. Сумма температур за период > 10 °С 2000-3000 °С.

Общая площадь бурых лесных почв составляет около 10,1 млн га, а вместе с лугово-черноземовидными почвами амурских прерий — около 20 млн га.

Восточные районы характеризуются холодным муссонным климатом с продолжительным морозным периодом, глубоким промерзанием и медленным оттаиванием почвы.

Среднегодовое количество осадков 450-600 мм, с выраженным летним муссонным периодом дождей. Испаряемость 430-550 мм. Сумма температур за период > 10 °С 1900-2600 °С.

Почвообразующими породами являются в основном элювиально-делювиальные и аллювиальные отложения. В Закарпатье крас-ноцветные и пестроцветные коры выветривания.

Растительный покров на западе представлен лесами из дуба, бука, граба, каштана, ясеня с хорошо развитым разнотравьем.

На Дальнем Востоке — хвойно-широколиственные леса из дуба, липы, черной березы, амурского бархата, саянской ели, пихты, сосны с подлеском из леспедеции и рододендрона даурского с хорошо развитым травяным покровом.

Растительный покров в пределах Горного Алтая в районах развития бурых лесных почв состоит в основном из кедровых, пихтово-кедровых и лиственнично-кедро-вых травянистых и травянисто-мшистых типов лесов.

В более сухих районах Дальнего Востока на террасах рек Зеи и Бурей широколиственные леса сменяются лугово-степной, злако-во-бобово-разнотравной растительностью с ивой и орешником.

Здесь формируются своеобразные лугово-черноземные почвы амурских прерий, близкие к бурым лесным по составу минеральной части, но более глубокогумусированные. Среди них встречаются участки с лугово-болотной и болотной растительностью.

Генезис, строение профиля

Изучению генезиса бурых лесных почв посвящены исследования К. Д. Глинки, В. Р. Вильямса, Л. И. Прасолова, И. Н. Антипо-ва-Каратаева, Ю. А. Ливеровского, И. П. Герасимова, С. В. Зонна и других ученых.

Образование бурых лесных почв связано с развитием процесса буроземообразования, основными элементарными почвенными процессами которого являются гумусоаккумуляция, оглинение и лессиваж.

Процесс гумусоаккумуляции в бурых лесных почвах связан с богатым азотно-кальциевым биологическим круговоротом веществ, протекающим в условиях хвойно-широколиственных лесов и промывного типа водного режима.

Для буроземообразования характерны как выщелачивание веществ, так и их биологическая аккумуляция в подстилке и гумусовом горизонте. С опадом в почву возвращается большое количество зольных элементов, в том числе солей кальция.

Разложение органических остатков протекает в среде, богатой основаниями, которые нейтрализуют фульвокислоты и бурые гуминовые кислоты, образующие с железом комплексные соединения.

Эти вещества проникают на значительную глубину, окрашивая профиль бурых лесных почв в типичный для них бурый цвет. Часть продуктов почвообразования выносится за пределы профиля почвы.

Другим характерным процессом для бурых лесных почв является оглинение всей толщины профиля.

Оглинение

Это процесс образования в почве вторичных глинных минералов как в результате превращения первичных минералов под влиянием биохимических и химических агентов, так и в результате процессов вторичного синтеза из продуктов минерализации органических остатков.

Оглинению способствуют достаточное увлажнение профиля в условиях продолжительного периода с положительными температурами и интенсивно протекающие процессы биологического круговорота веществ при активном участии жизнедеятельности микроорганизмов.

При оглинении в почвенном профиле накапливаются ил, а также железо, алюминий, марганец, фосфор, магний, кальций и другие элементы.

Подвижные формы железа, образующиеся в бурых лесных почвах в процессе выветривания и почвообразования, вовлекаются в биологический круговорот, участвуют в гумусонакоп-лении, оструктуривании почвенной массы и других процессах.

В генезисе бурых лесных почв имеет значение также процесс лессиважа, т. е. перемещение глинистых частиц из верхних горизонтов почвы в нижние без изменения их химического состава.

Строение профиля бурых лесных почв характеризуется слабой дифференциацией. Под лесной подстилкой (А₀) выделяется перегнойно-аккумулятивный горизонт (А) мощностью 5-20 (30) см, от темно-бурого до черно-бурого цвета, рыхлый.

Зернистой структуры, постепенно переходящий в глинисто-иллювиальный горизонт (В₁ от 25 до 50 см бурого или коричнево-бурого цвета, комковато-зернистой (ореховатой) структуры, часто щебенистый, переходящий в почвообразующую породу.

Классификация

В типе бурых лесных почв выделяют подтипы:

1. бурые лесные типичные,
2. бурые лесные оподзоленные,
3. бурые лесные глеевые и бурые лесные оподзоленные глеевые почвы,
4. а также специфичные фациальные подтипы, сформировавшиеся в различных климатических условиях:

• бурые лесные теплые,
• умеренные,
• холодные,
• промерзающие,
• глубокопромерзающие.

Подтип бурых лесных оподзоленных почв отличается морфологически выраженной дифференциацией профиля на генетические горизонты с оподзоленным горизонтом А₂. Для бурых лесных глеевых почв в профиле характерны сизые и ржавые пятна, железо-марганцевые конкреции.

В пределах подтипов выделяют роды по признакам почвообра-зующих пород (остаточно-карбонатные, красноцветные, каменисто-галечниковые) или по особенностям налагающихся процессов (вторично-дерновые, поверхностно-глеевые и глубоко-глеевые).

Виды бурых лесных почв выделяют по содержанию гумуса и мощности гумусового горизонта А: многогумусные > 8 %, средне-гумусные 3-8, малогумусные 30 см, среднемощные —А 20-30, маломощные — А> 20 см.

Состав и свойства

Для типичных бурых лесных почв характерно равномерное распределение фракций механических элементов по профилю. В переходном иллювиально-текстурном горизонте (B₁) происходит некоторое увеличение содержания ила, что отражает процесс оглинения и проявление лессиважа.

В профиле бурых лесных оподзоленных почв увеличение количества илистых частиц от верхних горизонтов к нижним связано с проявлением подзолистого процесса.

В составе ила содержатся минералы каолинитовой и монтмориллонитовой групп, а также гидрослюды, аморфные вещества и минералы группы полутораоксидов (гетит, гиббсит).

Валовой состав по профилю бурых лесных почв практически не изменяется. Наблюдается лишь небольшое накопление полутораоксидов с поверхности. В верхних горизонтах происходит накопление подвижных соединений железа.

Содержание гумуса в горизонте А бурых лесных почв колеблется от 3 до 12 %. Содержание гумуса хотя и постепенно, но довольно быстро падает с глубиной (рис. 14). Гумус фульватный (или фульватно-гуматный).

Гумусовые кислоты связаны с кальцием, железом, алюминием. Преобладают бурые гуминовые кислоты. При распашке бурые лесные почвы теряют гумус, и его содержание в пахотных горизонтах обычно не превышает 2-3 %.

Емкость кати-онного поглощения может достигать 20-25 мг • экв/100 г. Среди обменных оснований преобладает Са 2+ . Характерны кислая реакция, некоторая ненасыщенность основаниями (см. рис. 14), постепенно исчезающая вниз по профилю.

У бурых лесных почв наблюдается устойчивая комковатая структура всего профиля, обеспечивающая благоприятные водно-физические свойства — высокую влагоемкость и хорошую водопроницаемость.

Подтипы бурых лесных почв несколько отличаются по свойствам: по гумусированности, рН, емкости поглощения, степени насыщенности в зависимости от направленности сопутствующего процесса почвообразования.

Использование

В естественном состоянии бурые лесные почвы обеспечивают высокую продуктивность лесов, и их лесорастительные свойства оцениваются достаточно высоко.

Высокая гумусированность, благоприятный водно-воздушный режим способствуют высокой обеспеченности почв питательными веществами, что обусловливает высокую продуктивность насаждений.

В горных областях со значительными уклонами поверхностей необходимо учитывать возможность проявления эрозионных явлений.

Сплошная вырубка лесов на крутых склонах, трелевка срубленных стволов, а также усиленный ненормированный выпас скота могут способствовать развитию эрозии и потере почвенного слоя. В связи с этим необходимо осуществлять комплекс мер по защите почв от эрозии.

В благоприятных условиях рельефа бурые лесные почвы представляют высокоплодородные пахотные угодья. Они пригодны для большинства полевых культур, для многолетних плодовых насаждений и ягодников.

Быстрая минерализация гумуса в распаханных бурых лесных почвах, невысокая их насыщенность основаниями требуют для повышения плодородия этих почв систематического внесения органических и минеральных удобрений, периодического известкования.

В целом это почвы многоцелевого использования с минимумом мероприятий по поддержанию эффективного плодородия.

Контрольные вопросы и задания

1. Расскажите о распространении бурых почв широколиственных лесов.
2. Укажите особенности факторов почвообразования в этой зоне.
3. Какие процессы почвообразования участвуют в генезисе бурых почв широколиственных лесов?
4. Дайте характеристику состава и свойств бурых лесных почв, их плодородия.
5. Как используются бурые лесные почвы и какие необходимы мероприятия по повышению их плодородия?

Источник

Генезис, классификация, состав и свойства бурых лесных почв

Э. Раманн в 1905 г. в Центральной Европе выделил почвы, которые в настоящее время называют «бурыми лесными», и назвал их «центральноевропейские буроземы». Г. Мургочи в 1909 г. подобные почвы в Трансильвании назвал «бурыми лесными». Этот термин утвердился в научной литературе в 1930 г. после Международного конгресса почвоведов. В нашей стране большой вклад в изучение этих почв внесли К. Д. Глинка, Л. И. Прасолов, В. М. Фридланд, С. В. Зонн, Ю. А. Ливеровский, Н. Е. Руднева, Г. И. Иванов и др.

Процесс формирования бурых лесных почв отличается своеобразием и называется буроземнообразовательным. Он включает гумусовоаккумулятивный процесс, оглинение и лессиваж. Подзолистый процесс в бурых лесных почвах не происходит. Почвы развиваются при отсутствии подтока грунтовых или застоя атмосферных вод, при промывном типе водного режима (среднегодовой коэффициент увлажнения превышает 1). Однако в режиме увлажнения имеется и сухой период, в основном в августе—сентябре, а на Дальнем Востоке — в сентябре—октябре, когда коэффициент увлажнения снижается до 0,6. 1,0. К тому же в почвах преобладают невысокие положительные температуры, а почвенные растворы насыщены С0₂. Все это способствует накоплению железа, алюминия, марганца, фосфора, магния, кальция, ила, или оглинению, то есть внутрипочвенному образованию глинистых гидро-слюдисто-монтмориллонитовых минералов на месте первичных, в результате химических и биохимических процессов. Особенно интенсивно оглинение происходит в средней части профиля, так как там устанавливаются наиболее благоприятные тепловой и водный режимы. Следует отметить, что гидроксиды и оксиды железа равномерно прокрашивают весь профиль почвы в бурый цвет. Для почв характерен возврат оснований с опадом. Микрофлора и фауна беспозвоночных интенсивно участвуют в разложении опада и растительных остатков, вследствие чего формируется муллевый гумусовый горизонт. Развитие процессов гумификации приводит к возникновению относительно подвижных бурых гуминовых кислот при подчиненном содержании фульвокислот. Последние образуют с железом органо-минеральные комплексы. В почвах содержится много капролитов дождевых червей, что способствует формированию водопрочной структуры. Из верхних горизонтов почв выносятся бикарбонаты, поэтому в почвах отсутствуют карбонаты. Для бурых лесных почв характерен перенос коллоидов и пылевато-илистых частиц без разрушения минералов, то есть лессиваж.

Тип бурых лесных почв подразделяется на подтипы: бурые лесные типичные (обычные), бурые лесные кислые, бурые лесные оподзоленные, бурые лесные лессивированные, бурые лесные насыщенные (эутрофные), бурые лесные глеевые, бурые лесные карбонатные (остаточные), бурые лесные оподзоленные глеевые. На Дальнем Востоке выделяют бурые лесные типичные, оподзоленные, отбеленные, глеевато- и глеево-отбеленные, желто-бурые почвы.

Разделение бурых лесных почв на роды связано с характером почвообразующих пород. Основные роды почв: обычные (развиваются на элювиальных и элювиально-делювиальных отложениях плотных пород; признаки и свойства характерны для подтипов бурых лесных почв); остаточно-карбонатные (на элюво-делювии и делювии карбонатных пород); остаточно-насыщенные (на элювии и делювии основных магматических пород); красноцветные или ферралитизированные (на древних красноцветных элювиальных и делювиальных отложениях; характерны ненасыщенность почв основаниями, повышенное количество полуторных оксидов, низкая емкость поглощения); вторично-дерновые (с мощным дерновым горизонтом зернисто-комковатой структуры); неполноразвитые.

На виды бурые лесные почвы разделяют по содержанию гумуса, по щебнистости и каменистости, по глубине появления щебнистости и каменистости. По содержанию гумуса почвы подразделяют на многогумусные (>10%), среднегумусные (5. 10%), малогумусные ( 10 % камней и щебня), поверхностно-среднещебнистые или каменистые (10. 20 %), поверхностно-сильнощебнистые или каменистые (20. 40 %) и очень сильнощебнистые или каменистые (> 40 % покрытия). По глубине появления щебнистости или каменистости выделяют почвы: поверхностно- (0. 30 см), неглубоко- (30. 50 см) или глубокощебнистые (50. 100 см) или каменистые.

Бурые лесные типичные почвы распространены в Западной и Центральной Европе, в Великобритании, а в России — на Зейско-Буреинской и Амурско-Зейской равнинах Дальнего Востока. В Европе они приурочены в основном к областям распространения карбонатных морен и лёссовидных суглинков. На Дальнем Востоке они развиваются на суглинистом щебнистом элювии коренных пород, аллювиальных глинах, подстилаемых с глубины 1. 2 м песками, под дубовыми и дубово-черноберезовыми лесами с подлеском из рододендрона. Почвы слабодифференцированы. Слой подстилки небольшой мощности (1. 3 см). Опад разлагается в течение вегетационного периода вследствие высокой микробиологической активности.

Профиль бурых лесных типичных почв состоит из следующих горизонтов: Ао — A1 — A1B — B_t — ВС — С. Горизонт А1 (мощность 15. 30 см) буро-серый, с прочной мелкокомковатой или капролитовой (зернисто-комковатой) структурой, с массой корней и многочисленными ходами дождевых червей, рыхлый или слабоуплотненный, с постепенным переходом в горизонт А1В. Этот горизонт (мощность 30. 40 см) имеет комковатую или ореховато-комковатую структуру, содержит много корней, ходов дождевых червей, капролитов, постепенно переходит в горизонт B_t. Метаморфический горизонт B_t (мощность 30. 130 см) бурый или красно-бурый, тяжелый по гранулометрическому составу, плотный, ореховатый, с корнями растений и ходами дождевых червей, по граням структурных отдельностей заметны органо-минеральные пленки или корочки, часто с обломками пород или щебнем; переход в буроватый горизонт ВС постепенный. Почвообразующая порода желтовато-бурая, чаще из суглинистого каменисто-щебнистого элювия, элювия-делювия плотных пород, реже мелкоземистых отложений.

Бурые лесные кислые почвы распространены в Западном Закавказье, в предгорьях западной части Карпат на суглинисто-щебнистом элювии бедных основаниями плотных пород (гранитов, гнейсов, гранито-гнейсов, песчаников) и на бескарбонатных делювиальных отложениях холмистых возвышенностей и равнин. Мощность профиля колеблется от 5 до 120 см. По морфологическому строению почвенный профиль слабо дифференцирован на генетические горизонты (Ао — АоА₁ — А₁ — А₁В — Bt — ВС — С). Переходы между горизонтами постепенные. Почва содержит обломки пород и щебень. Под слаборазложившейся подстилкой (до 7 см) из древесного опада находится переходный грубогумусовый коричневато-черный или коричневато-темновато-серый, бесструктурный, рыхлый горизонт AoА₁ (до 5 см); далее идет серый с коричневым оттенком или темно-бурый горизонт А₁ (5. 25 см). Этот горизонт в основном суглинистый, часто щебнистый, комковато-мелкозернистый или порошисто-зернистый. В целинных почвах горизонт А₁ постепенно переходит в горизонт AB_t. Горизонт AB_t (10. 20 см) серо-бурый с коричневатостью, щебнисто-суглинистый, комковатый или зернисто-комковатый. Текстурный или иллювиально-метаморфический горизонт Вt,_m (30. 70 см) имеет бурую, охристо-бурую окраску, плотный, комковато-ореховатый с глянцевыми пленками, обломками пород и щебнем, постепенно переходит через буровато-желтый горизонт ВС в щебнисто-каменистую элювиальную или элювиально-делювиальную почвообразующую породу.

Бурые лесные оподзоленные почвы (рис.) расположены на делювиально-пролювиальных шлейфах.

Их профиль слабо дифференцирован на горизонты (A₀ — А₀А₁— А₁А₂ — B_t,m — ВС — С). Эти почвы мощнее (120. 160 см) кислых неоподзоленных и в отличие от них имеют осветленный буровато-светло-серый гумусово-элювиальный горизонт А₁A₂ порошисто-комковатой структуры, а иногда и оподзоленный горизонт, богатый Si0₂. Бурые лесные оподзоленные почвы развиваются на породах легкого гранулометрического состава чаще под сосново-дубовыми лесами Дальнего Востока. Для слабых почв характерна кремнеземистая присыпка в верхней части горизонта B_t,_m, железисто-марганцевые конкреции и примазки, коричнево-бурые пленки по ореховатым отдельностям.

Бурые лесные эутрофные почвы (мощность 60. 90 см) формируются на элювии-делювии основных магматических пород, поэтому обладают высокой биологической активностью. Они встречаются в Приамурье, Биробиджане, в межгорных котловинах Большого Кавказского хребта, Восточного Закавказья и горного Крыма. Такие почвы формируются на невысоких (до 400 м над уровнем моря), хорошо дренированных склонах и вершинах горного Крыма. От вышеописанных подтипов бурые лесные эутрофные почвы отличаются более темной коричневато-бурой окраской, слабокислой или нейтральной реакцией, значительной насыщенностью почвенного поглощающего комплекса основаниями. Горизонт В более выветрелый, ожелезненный.

Бурые лесные карбонатные почвы развиваются на элювии и делювии меловых, юрских, триасовых известковых пород, карбонатных моренах и лёссах. Для них характерны: темно-бурая с коричневатостью окраска, водопрочная зернистая или мелкоореховатая структура, тяжелосуглинистый или глинистый гранулометрический состав, часто с включениями известковых пород. Некоторые из почв недостаточно мощные, если развиваются непосредственно на известняках. Однако во всех лесных карбонатных почвах присутствует иллювиально-метаморфический горизонт.

В бурых лесных почвах отмечается увеличение содержания физической глины и илистой фракции вниз по профилю с максимумом в иллювиально-текстурном горизонте B_t, что отражает процессы оглинения и лессиважа. В кислых оподзоленных почвах наибольшее количество ила содержится в горизонте А₁ и в верхней части горизонта B_t.

Минералогический состав крупных фракций зависит от состава исходных пород. Первичные минералы в основном подвержены выветриванию, особенно в горизонте А₁ покрыты коричнево-бурыми пленками, причем в наибольшей степени в горизонте B_t. Илистая фракция содержит преимущественно глинистые минералы гидрослюдисто-монтмориллонитового состава, каолинит, полуторные оксиды. В оподзоленных почвах преобладают минералы каолинитовой и монтмориллонитовой групп. В почвах на элювии гранитов обнаружены бейделлит, каолинит, аморфные вещества, гётит.

Физико-химические свойства бурых лесных почв зависят от состава пород, подтипов почв. Наибольшим плодородием обладают бурые лесные типичные суглинистые почвы, в горизонте А₁ которых содержится 5. 10% гумуса, резко убывающего вниз по профилю (на глубине 20. 30 см всего 1,5. 3,0%). В составе гумуса преобладают ульминовые кислоты. Гумус типа мюль. Реакция почв слабокислая и близкая к нейтральной (рН 5,5. 6,0), отношение С : N = 13. 19. Степень насыщенности основаниями высокая (70. 90 %). В составе поглощенных оснований доминирует кальций (> 50%). Емкость поглощения значительная (20. 40 мг • экв/100 г почвы). Водный и воздушный режимы ровные.

Бурые лесные кислые почвы в отличие от типичных имеют кислую реакцию по всему профилю, особенно в верхней части, в которой рН солевой вытяжки равна 3,5. 5,0. Степень насыщенности катионами низкая (10. 40%), емкость поглощения незначительная (5. 20 мг · экв на 100 г почвы); в обменном состоянии находятся преимущественно катионы железа и алюминия. Гумуса содержится в горизонте AoА₁ 15. 30 %, в горизонте А₁— 5. 10 %, а в горизонте B_t — до 1. 2 %. Отношение С : N = 8. 15. В составе гумуса преобладают ульминовые кислоты, связанные с полуторными оксидами. Почвы обеспечены подвижным калием, а подвижного фосфора и гидролизуемого азота мало. Почвы имеют водопрочную структуру, высокую скважность, хорошую воздухо- и водопроницаемость.

В бурых лесных оподзоленных почвах реакция почвенного раствора кислая и слабокислая (рН_С0Л 4,0. 5,8). В горизонте А₁ содержится З. 10% гумуса. В оподзоленном горизонте количество гумуса резко уменьшается. В горизонте А₁ отношение С_гк: С_фк = 1. Гуминовые кислоты преимущественно связаны с R₂O₃. В составе поглощенных катионов (20. 35 мг • экв/100 г почвы) преобладают кальций и магний, тогда как водорода и алюминия содержится очень мало. Степень насыщенности катионами не превышает 40. 60 %. Оподзоленность выражена аналитически в выносе ила из горизонтов А₁ и оподзоленных, обогащении S₁O₂ и уменьшении R₂O₃ в верхней части профиля.

В бурых лесных эутрофных и карбонатных почвах реакция слабокислая в верхней части профиля и нейтральная или щелочная в нижней. Количество ульматного гумуса составляет 6. 15 %. Отношение С: N = 5. 9. Сумма обменных оснований наибольшая (30. 65 мг • экв/100 г почвы). Почвы обладают более выраженной и прочной структурой по сравнению с ненасыщенными почвами.

Источник