Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Болотные верховые почвы
Болотные почвы таежно-лесной зоны представлены главным образом низинными и верховыми болотными почвами, имеющими мощный торфяной горизонт.[ . ]
Верховые болотные почвы разделяются на виды по таким признакам.[ . ]
Болотные торфяно-глеевые почвы (мощность торфяных горизонтов меньше 50 см) формируются в более пониженных частях водоразделов или по окраинам верховых болот, на боровых песчаных террасах и зандровых равнинах. В профиле почв различают сфагновый очес, торфяной горизонт, глеевый горизонт.[ . ]
Болотные верховые торфяные почвы (мощность торфяных горизонтов больше 50 см) занимают центральные части верховых торфяных болот на водораздельных равнинах и песчаных террасах таежно-лесной зоны под специфической олиготрофной растительностью.[ . ]
Болотные торфяные почвы подразделяют на два типа: болотные торфяные верховые и болотные торфяные низинные почвы.[ . ]
Болотные торфяные верховые почвы расположены преимущественно в тундровой зоне и в подзонах северной и средней тайги. Образуются чаще всего на водоразделах в условиях застойного увлажнения атмосферными водами. Основная растительность — сфагновые мхи, полукустарнички (морошка, клюква, багульник, голубика и др.), а также угнетенные древесные породы (ель, сосна, береза).[ . ]
Болотные верховые торфяно-глеевые почвы имеют мощность торфяного слоя от 20 до 50 см, развиваются на периферии верховых болот или в относительно небольших бессточных понижениях водоразделов.[ . ]
Болотные (торфяные) почвы образуются в условиях изб точного увлажнения, где имеет место значительное накопл ние органического вещества. Они представлены в основш почвами низинных и верховых болот, имеющими мощный то фяной слой. Болотные почвы различных типов отличаются I внешним признакам, физическому и химическому состава» Болотные верховые почвы отличаются высокой кислотн стью и низким содержанием элементов питания. Одна большая часть болотных почв бедна фосфором, калием, ма нием и микроэлементами, поэтому их вносят с удобрениям На менее ценных верховых и переходных болотных по вах необходимо проводить известкование и вносить биолог чески активные органические удобрения (навоз, фекалии, пт чий помет).[ . ]
В верховых болотных почвах состав и содержание зольных элементов определяются зольностью исходных растительных остатков, а в низинных в большей мере зависит от гидрогенной аккумуляции веществ и степени заиления торфа.[ . ]
Все болотные почвы таежно-лесной зоны в зависимости от происхождения, условий залегания и характера растительности делят на два типа: болотные верховые почвы и болотные низинные почвы. Они, в свою очередь, делятся на более мелкие таксономические подразделения (табл. 60).[ . ]
В типе верховых болотных почв выделяют следующие роды.[ . ]
Тип этих почв подразделяют на два подтипа: болотные верховые торфяно-глеевые и болотные верховые торфяные.[ . ]
Реакция торфа верховых болотных почв кислая и сильнокислая, а низинных колеблется от слабокислой до слабощелочной (в низинных карбонатных почвах). Лишь сульфатные низинные торфяные почвы имеют крайне кислую реакцию (рНсол 1,1—3,0).[ . ]
Принцип деления болотных низинных почв на виды в основном аналогичен делению почв верхового болотного типа.[ . ]
Торфяные горизонты болотных почв имеют специфические физические свойства (см. табл. 59): низкие показатели плотности, высокую влагоемкость, слабую водопроницаемость и слабую теплопроводность. Влагоемкость низинного торфа колеблется от 400 до 900 %, верхового — от 1000 до 1200 %.[ . ]
Торфяные горизонты болотных низинных почв резко отличаются по свойствам и плодородию от торфяных горизонтов верховых почв.[ . ]
Содержание азота. Торф болотных почв богат азотом (от 0,5—2,0 % в верховых и до 3—4 % в низинных почвах), но он содержится в трудномобилизуемых формах. В торфе верховых болотных почв азот представлен в различных азотсодержащих соединениях исходных растительных остатков, в торфе низинных почв — в значительной части и азотом гумусовых веществ. По запасам и формам соединений азота низинные болотные почвы более ценны по сравнению с верховыми как объект освоения и использования торфа для приготовления удобрений.[ . ]
В «Классификации и диагностике почв СССР» этому типу почв соответствуют торфяные болотные верховые почвы.[ . ]
В Эстонии (Р. Я. Калмет) из минеральных почв наиболее высоким содержанием подвижного цинка отличаются подзолистые заболоченные и подзолистые почвы, что связано с их кислой реакцией и более высоким содержанием гумуса. В этих почвах содержание цинка зависит пропорционально от степени оподзоленности: чем сильнее оподзолена почва, тем больше в ней подвижного цинка. Меньше всего цинка содержится в дерново-карбонатных почвах. В очень богатых гумусом (>6%) и сильнокарбонатных почвах (pHKCi > >6,8) в отдельных случаях обнаружено до 2,1 мг/кг цинка. По сравнению с минеральными болотные (особенно верховые) почвы значительно богаче растворимым в 1 н. КС1 цинком. Чем кислее почва, тем выше доля цинка, растворимой в 1 н. КС1 : в верховых болотных почвах на долю растворимого цинка приходится 6. 8% от общего содержания, а в дерново-карбонатных — лишь 1,2. 1,6%. Интересные данные получены в Эстонии о влиянии извести и суперфосфата на изменение содержания подвижного цинка в почве. Содержание подвижного цинка уменьшается в результате применения известковых удобрений, независимо от того, содержится ли в них кальций в виде СаС03 или СаО. Чем сильнее подщелачивающее действие известкового удобрения, тем больше уменьшается содержание подвижного цинка в почве (табл. 11).[ . ]
Уральский экономический район включает почвы от арктических и тундровых до сухостепных. Горные почвы здесь занимают 13,3% площади района. Господствуют различные почвы тайги и хвойношироколиственных лесов (37,2%): подзолы иллювиально-железистые и иллювиально-гумусовые, подзолистые, дерново-подзолистые. Черноземные почвы степей занимают 30,6% территории района, серые лесные— 14,6, торфяно-болотные (преимущественно верховые) — 4,9%. Сельскохозяйственная освоенность района довольно высокая (почти 43%) за счет почв степи, лесостепи и хвойно-широколист-венных лесов. Пашня занимает 27,3% площади, пастбища— почти 11%.[ . ]
В этих условиях формируются дерново-глеевые почвы. Устойчивое и длительное переувлажнение жесткими грунтовыми водами приводит к образованию на поверхности почв торфяного горизонта, и постепенно дерново-глеевая почва превращается в болотную торфяную низинную почву. Болотные почвы могут изменяться во времени, переходя из одной стадии в другую,что наблюдается при изменении условий еодного питания и, как следствие, смене растений-тор-фообразователей. Такую эволюцию болотных почв можно наблюдать в природе, когда почвы низинных болот переходят в почвы переходных, а затем и верховых болот.[ . ]
Существенные различия условий почвообразования верховых и низинных болотных почв определяют и значительные различия состава и свойств их торфяных горизонтов (табл. 61).[ . ]
Органическое вещество торфа составляет основную часть его. В верховых болотных почвах оно представлено преимущественно целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином и воскосмолами. Торф этих почв слабо гумифицирован, гумусовые вещества составляют Ю—15 % общего С и в их составе преобладают ФК.[ . ]
В таежной катене умеренной гумидиой области, например, нижней почвой часто является глеезем болотный. Состав и количество приносимых латеральных веществ определяют тот или иной характер торфонакопления на первых стадиях процесса (низинный, переходный, верховой), но сам процесс торфонакоп-ления обязан прежде всего условиям переувлажнения на месте, которые характерны для местообитаний в понижениях рельефа и лишь усиливаются латеральным перераспределением влаги, но не определяются им.[ . ]
По степени развития процесса почвообразования различают 2 подтипа болотных верховых почв — болотные торфя-но-глеевые и болотные верховые торфяные.[ . ]
Заболоченные угодья и болота. Болота по своему происхождению бывают верховые и низинные. Низинные питаются подземными водами и образуются при зарастании озер, речных стариц и других водоемов, а верховые — атмосферными осадками и могут возникнуть в любом понижении, даже на склонах гор. Болота покрыты водными макрофитами, болотными растениями и кустарниками. Болотные почвы и торфяники содержат много углерода (14—20%). Их сельскохозяйственная обработка приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа, что усугубляет «С02-проблему».[ . ]
Устойчивое развитие грунтового заболачивания пресными водами приводит к образованию болотно-подзолистой, а затем торфяно-глеевой и торфяной почвы верхового болота. Растительность таких участков представлена угнетенными сосной, березой, полукустарниками (багульник, голубика, клюква); в напочвенном покрове преобладают сфагновые мхи.[ . ]
Заболоченные участки и болота бывают низинные (имеют, как правило, питание подземными водами) и верховые (питаются атмосферными осадками). Верховые могут встречаться в любом понижении или даже на склонах гор, низинные возникают вследствие зарастания озер и речных стариц. Здесь распространены болотные растения. Болотные почвы и торфяники содержат много углерода. Их сельскохозяйственная отработка приводит к выделению в атмосферу большого количества углекислого газа.[ . ]
При исследовании заболачивания почвенного покрова указывалось, что оно включает в себя как саморазвитие глеезема болотного, так и сопряженный с ним метаморфоз суходольных почв. Особенность метаморфоза последних заключается в том, что воздействие вызывающего его фактора — болотньщ вод— протекает очень длительно, постепенно все более усиливаясь. Таким образом, этот фактор сам развивается в процессе метаморфоза почв и предел его развития наступает только при превращении суходольных почв в растущий (верховой) торфяник.[ . ]
Сопоставление морфологии профиля и ландшафтных условий отчетливо показывает их несоответствие: в настоящее время почва заболоченного леса — ортзаидовый подзол — располагается в ландшафте уже сформировавшегося на этом участке верхового ряма.[ . ]
В Эстонии (Р. Я- Калмет) обнаружено, что наиболее богаты общим марганцем дерново-карбонатные, в подтипе которых — перегнойно-карбонатной почве — количество марганца может достигать 3800 мг/кг почвы. Некоторые низинные болотные почвы могут содержать марганца до 6000 мг/кг почвы. В полугидроморфных почвах марганца значительно меньше. Особенно низким содержанием марганца отличаются верховые болотные почвы.[ . ]
Трансформация структур при направленной динамике выражается в смене одного типа ландшафтного комплекса другим. Зарастание озера озерно-болотной растительностью, переход его в низинное болото, низинного болота — в переходное, переходного — в сфагновое верховое — общеизвестная иллюстрация направленной динамики ландшафтных комплексов (рис. 42). Отмирание ледника, формирование тундровых, а затем и лесных ландшафтов на севере Русской равнины— тоже образец направленной динамики (развития) недавнего геологического прошлого.[ . ]
Для диагностики торфяников важнейшее значение имеет выяснение возможной мощности их профиля, позволяющей отделить их от разнообразных оргаиогеино-глеевых почв. Основой для решения этого вопроса могут быть понятия болотоведения о деятельном и инертном горизонте болот (Иванов, 1975). Деятельный горизонт совпадает с представлением о почвенном профиле, его мощность в неосушенных верховых и отчасти переходных болотах составляет 60—70 см. Эту цифру и следует принять как нижний предел мощности верховой и переходной залежи, позволяющий считать развитые в ней почвы уже не органогенно-глесвыми (болотными торфяно-глеевымп), а торфяниками.[ . ]
Почвенный поток метана обусловлен процессами анаэробного разложения органического вещества в результате деятельности метанообразующих бактерий. Поскольку почвы Ямала постоянно избыточно увлажнены /3/, то в них создаются благоприятные условия для генерации метана. Наибольшая плотность потока метана отмечается на болотных почвах (в частности, для верховых болот). По данным исследований, проведенных в канадской Арктике, эмиссия СН„ от различных участков плоско-бугристых осоковых болот, в основном аналогичных болотам Ямала, колеблется в пределах 18-170 мг/м2 в сутки /4/. Поступление почвенного метана в атмосферу имеет сезонный характер и происходит главным образом в летний период. Во время осеннего промерзания сезонноталого слоя в сохраняющихся талых образованиях происходит конверсия восстановительной обстановки и продолжается образование СН4. При полном промерзании генерация метана прекращается, а сам сезонноталый слой, снежный и ледовый покровы озер аккумулируют накопившиеся газы. Метан поступает в атмосферу. Причем, концентрации его в атмосфере в этот период могут быть в несколько раз выше, чем летом /5/.[ . ]
Описанная схема развития ортзанда не претендует па полную достоверность в отношении каждого пройденного этапа. По ортзанд растет в своем суходольном крае и деградирует в болотном—это подтверждает весь приведенный фактический материал. Предложенная схема — лишь один из возможных вариантов подобного развития. При развитии заболачивания по механизму ортзандообразовання эти стадии являются пространственно-временными.[ . ]
В изученных разрезах было обнаружено почти полное совпадение мощностей минеральных генетических горизонтов. В стратиграфии верхней части органогенного горизонта торфянисто- глеевой почвы общей мощностью 34 см четко прослеживались два слоя: сфагновый и лежащий под ним зелепомошпып. Был сделан вывод, что изученный участок был сначала занят незаболочениым лесом (с подзолистыми почвами), а затем подвергся поверхностному (верховому, как писали авторы) заболачиванию, которое, как следует из описания, протекало вполне автономно, т. е. вне связи с каким-либо близлежащим болотным массивом.[ . ]
Специфические условия формирования почвенного покрова способствуют развитию сопряженного ряда характерных для исследованной территории типов почвообразования. В соответствии с классификацией и диагностикой почв СССР (1977), в зависимости от конкретного сочетания факторов почвообразования выделены подзолистые, болотно-подзолистые, болотные верховые и низинные, лугово-болотные и аллювиальные типы почв (см. таблицу). В естественных условиях почвообразования исследованы режимы и процессы, протекающие в почвах.[ . ]
Источник
Почвы верховых болот это
Болото (Bog; Fen; Marsh; Mire; Muskeg)
Болото – участок земной поверхности, постоянно или большую часть года насыщенный водой и покрытый специфической болотной растительностью. Соответствующая экосистема характеризуется накоплением в верхних горизонтах субстрата мертвых неразложившихся растительных остатков, во временем превращающихся в торф.
Болота возникают при зарастании озер, в результате переувлажнения почвы, при неглубоком залегании грунтовых вод и т.д.
Болотные растительные сообщества образованы растениями, принадлежащими в к различным жизненным формам. Особенно велика роль мхов, выступающих главными ценозообразователями и торфообразователями и являющихся сильными эдификатормами. Болота как среда обитания для растений характеризуются следующими основными особенностями: постоянное или периодически обильное увлажнение, недостаточная аэрация, низкие температуры, бедность азотно-минерального питания, постоянное нарастание субстрата.
Болота занимают сравнительно небольшие площади. Но в целом их роль значительна, так как они способствуют заболачиванию близлежащей территории. Болота образуются при зарастании водоемов (замкнутых стоячих озер, а также речных заводей, мелководий и лиманов).
Заболачивание происходит может происходить при избытке атмосферных осадков и при подъеме грунтовых вод. На первых стадиях формируется оторфованная лесная подстилка, а в нижних горизонтах почвы появляются признаки оглеения. При заболачивании пресными грунтовыми водами сначала формируются болотно-подзолистые почвы, затем торфяно-глеевые и торфяные.
Суть болотного процесса – в пределах верхних горизонтов почвы постепенно накапливается большое количество мертвых органических веществ и оформляется мощный торфяной горизонт.
Болотные почвы формируются под воздействием двух основных процессов:
КЛАССИФИКАЦИЯ
Различают верховые, низинные и переходные болота. По преобладающей растительности различают лесные, кустарничковые, травяные, моховые болота; по микрорельефу различают бугристые, плоские и выпуклые болота.
Болотные почвы (Bog soils) (Gley-podzolic soils)
Болотные почвы делят на 2 типа:
- Торфяные болотные верховые
- Торфяные болотные низинные
Болотные почвы – почвы, формирующиеся в условиях длительного или постоянного избыточного увлажнения (заболачивания) под влаголюбивой болотной растительностью. Обычно болотные почвы формируются в лесной зоне умеренных поясов. После осушения на болотных почвах выращивают сельскохозяйственные культуры, добывают торф. Болотные почвы распространены в РФ, Белоруссии, Украине, Канаде, США, Бразилии, Аргентине, Индонезии и др. Болотные почвы подразделяются на торфяные и торфяно-глеевые.
Торфяные болотные верховые
Болотные верховые торфяно-глеевые почвы распространены по краям верховых болот и в неглубоких бессточных понижениях равнинных водоразделов. В их профиле выделяют следующие горизонты:
А0, О – очес сфагновых мхов с примесью корневищ полукустарничков, древесных корней и трав, мощность 10-15 см.
Т – торфяной горизонт мощностью 30-50 см, по степени разложения торфа этот горизонт подразделяют на подгоризонты – Т1, Т2
G – глеевый горизонт
В глинистых и тяжелосуглинистых почвах верхняя часть глеевого горизонта прокрашена потечным гумусом в сизовато-серые и темно-серые тона (Gh), а нижняя представлена зеленовато-оливковым или голубовато-сизым глеем (G). На песках под торфяным горизонтом часто образуется коричневый или ржаво-коричневый гумусово-железистый горизонт (Gfh), под которым расположен глеевый горизонт (G).
Болотные верховые торфяные почвы занимают центральные части верховых болот. Профиль их слабо дифференцирован на горизонты. Вверху обычно выделяют очес, под которым залегает торфяной горизонт Т бурого или желтовато-бурого цвета, насыщенный влагой, с хорошо оформленными растительными остатками. Обычно в пределах почвенных горизонтов до глубины 30-60 см расположены живые корни деревьев и полукустарничков и кустарничков.
Торфяные болотные низинные
Эти почвы формируются в глубоких депрессиях рельефа на водораздельных равнинах, древнепойменных террасах, в понижениях речных долин, на склонах в таежно-лесной и лесостепной зонах в условиях дополнительного притока минерализованных грунтовых вод. В отличие от верховых болотных почв низинные почвы обычно обладают слабокислой или нейтральной реакцией среды, высокой степенью насыщенности основаниями, большей обеспеченностью питательными веществами, высокой зольностью.
2. Генезис, классификация, состав, свойства и использование серых лесных почв
Особенности географии серых лесных почв
Образование подтипов серых лесных почв обусловлено биоклиматическими условиями. Поэтому светло-серые лесные почвы тяготеют к северным районам полосы серых почв, серые – к срединным, а темно-серые – к южным. Одновременно существуют провинциальные особенности серых лесных почв. В настоящее время выделяют Украинскую, Среднерусскую, Прикамскую, Западно-Сибирскую и Приалтайскую провинции полосы серых лесных почв. В каждой провинции в соответствии с местными условиями серые лесные почвы имеют определенные отличия. Так, например, в Украинской провинции вследствие большого количества осадков, более теплого климата и высокой водопроницаемости почвообразующих пород (лессов) почвы характеризуются более глубоким промачиванием. Здесь формируются серые почвы с большой мощностью гумусового горизонта (до 25 см у светло-серых и до 35 см у темно-серых). В Прикамской провинции мощность гумусового горизонта уменьшается (у светло-серых – около 20, у темно-серых – 45 см), но содержание гумуса увеличивается.
Происхождение серых лесных почв длительное время привлекало внимание исследователей. По этому вопросу были высказаны диаметрально противоположные мнения.
Известны гипотеза Коржинского–Панфильева образования серых лесных почв в результате деградации черноземов при наступлении леса на степь, гипотеза Вильямса – проградации лесных почв в результате наступления степи на лес. В настоящее время серые лесные почвы можно рассматривать как тип почв, формирующихся в ландшафтных условиях лиственных лесов умеренного увлажнения.
Распространение серых лесных почв ограничивается континентальными условиями. В Европе площадь под этими почвами быстро сокращается с востока на запад; на Дальнем Востоке они также отсутствуют. В Северной Америке распространение серых лесных почв не выходит за пределы внутриконтинентальной территории. Серые лесные почвы значительно плодороднее дерново-подзолистых. Они благоприятны для выращивания зерновых (рожь, пшеница), кормовых, садово-огородных культур, а также таких технических культур, как конопля и отчасти лен.
Основной недостаток этих почв – сильно сниженное плодородие в результате многовекового их использования и значительная эродированность. Для увеличения плодородия необходимо внесение удобрений – органических и минеральных. Кислые светло-серые почвы известкуют.
Особенности морфологии серых лесных почв
Профиль серой лесной почвы имеет следующее строение:
АО – лесная подстилка, состоящая из спада деревьев и трав, обычно с незначительной мощностью – 1-2 см.
А1 – гумусовый горизонт серого или темно-серого цвета, содержит большое количество корней трав, обладает непрочной мелко- или средне-комковатой структурой. В нижней части горизонта часто присутствует налет кремнеземистой присыпки. Мощность гумусового горизонта составляет около 20—30 см. А2 или А1/А2 – горизонт вымывания. Он имеет серый цвет и намечающуюся листовато-пластинчатую структуру, в верхней части местами переходящую в неясно выраженную комковатую структуру, а в нижней – в мелкоореховатую. Мощность этого горизонта около 20 см. В темно-серых почвах он отсутствует. Встречаются мелкие железомарганцевые конкреции.
А1А2 – гумусово-элювиальный горизонт мощностью 8-15 см в целинных и 26-28 см в освоенных почвах, серый, белесоватый, обеднен илом, гидроксидами железа и алюминия, слабо уплотнен, структура комковато-плитчатая, отмечается кремнеземистая присыпка, переход ясный.
В – горизонт вмывания. Для него характерен коричнево-бурый цвет и прекрасно выраженная ореховатая структура, которая в верхней части мелкая, книзу постепенно становится все более крупной и переходит в неясно призматическую. Структурные отдельности и поверхности пор покрыты блестящими темно-коричневыми пленками. Встречаются мелкие железомарганцевые стяжения. Мощность горизонта вмывания значительная – 80– 100 см.
С – покровный лессовидный суглинок желтовато-бурого цвета, с хорошо выраженной призматической структурой. В этих суглинках часто присутствуют карбонатные новообразования, которые являются реликтовым продуктом.
Классификация серых лесных почв
Тип серых лесных почв разделяют на три подтипа – светло-серых, серых и темно-серых. Названия этих подтипов связаны с интенсивностью окраски гумусового горизонта. С убыванием интенсивности окраски несколько уменьшается мощность гумусового горизонта, а главное – степень выраженности вымывания этих почв. Согласно Д. Г. Виленскому, горизонт А2 обнаруживается только у светло-серых и серых лесных почв, у темно-серых он отсутствует, хотя в верхней части горизонта В на поверхности ореховатых отдельностей есть кремнеземистая присыпка и нижняя часть горизонта Ад также имеет белесоватый оттенок. Некоторые исследователи склонны объединить в один тип светло-серые лесные почвы и дерново-подзолистые.
Серые лесные почвы в зависимости от мощности гумусового горизонта, содержания гумуса и выраженности признаков оподзоливания подразделяют на светло-серые, серые и темно-серые, отличающиеся по агрохимическим свойствам (табл. )
| Подтип | Мощность гумусового горизонта, см | Содержание гумуса, % | рН солевой вытяжки |
| Светло серые | 15– 25 | 1,6– 3,4 | 4,8– 5,4 |
| Серые | 25– 30 | 2,2– 4,7 | 5,2 – 5,7 |
| Темно-серые | 40– 60 | 3,5– 7,0 | 5,5– 6,0 |
| Подтип | Гидролитическая кислотность мекв на 100г. | Сумма обменных оснований мекв на 100г | Степень насыщенности, V, % | Подвижный фосфор мг на 100 г почвы | Подвижный калий мг на 100 г почвы |
| Светло серые | 2,3-3,8 | 10– 18 | 72– 82 | 6 | 10 |
| Серые | 2,9– 3,5 | 14– 25 | 76– 87 | 8 | 13 |
| Темно серые | 2,3-5,4 | 20-36 | 80-86 | 12 | 15 |
Oт светло-серых к серым и темно-серым почвам увеличиваются мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, сумма обменных оснований и степень насыщенности основаниями, уменьшается кислотность. Серые лесные почвы обычно имеют невысокое содержание усвояемых соединений азота, подвижного фосфора и калия, но оно может сильно колебаться в зависимости от степени окультуренности и предшествующей удобренности почвы.
Необходимо систематическое применение органических и минеральных удобрений, а на светло-серых почвах с кислой реакцией, кроме того, и известкование. Эффективность минеральных удобрений наиболее высокая в западных провинциях зоны и несколько ниже в центральном и особенно восточном районах.
В повышении урожаев сельскохозяйственных культур на серых лесных почвах ведущая роль принадлежит азотным удобрениям, на втором месте по эффективности стоят фосфорные удобрения, слабее действуют калийные, применение которых, однако, необходимо под картофель, сахарную свеклу и для получения высоких урожаев зерновых культур.
3. Генезис, классификация, состав, свойства и использование черноземных почв
Черноземы – почвы лесостепной и степной зон умеренного пояса, самые богатые гумусом, содержание которого составляет 6-9%, отчего почвы имеют интенсивный черный или буро-черный цвет. Мощность гумусового горизонта – от 40 до 120 см. Органическое вещество накапливается в верхней части профиля, иллювиальный горизонт обогащен кальцием.
При достаточном количестве влаги черноземы очень плодородны; используются под посевы зерновых, технических, овощных, кормовых культур, сады, виноградники. Черноземы распространены в России, в Западной и Юго-Восточной Европе, в Казахстане, Китае, США, Канаде, Аргентине, Чили.
Распространение черноземов
Автоморфные почвы ландшафтов луговых и лугово-разно-травных степей получили название черноземов. Черноземы простираются сплошной полосой через Восточно-Европейскую равнину, Южный Урал и Западную Сибирь до Алтая: восточнее они образуют отдельные массивы. Черноземы распространены на материках северного полушария – в Евразии и Северной Америке. Они занимают 260 млн. га (1,7 % суши), в том числе 23 млн. га – горные черноземы. Почти половина площади черноземов приходится на долю СССР, где они образуют пояс, вытянутый островами с запада на восток на расстояние около 7 тыс. км, занимая 163 млн. га, или 7,4% площади страны. Кроме того, 10,5 м. ч. га в СССР принадлежит горным черноземам.
Изучение черноземов России имело особое значение для развития почвоведения. Эти почвы исследовались особенно настойчиво в силу их высокого плодородия и важного экономического значения. В. В. Докучаев называл чернозем « царем почв».
Введение понятия о типе черноземов
Черноземы стали объектом исследования с самого зарождения науки о почве. Еще М. В.Ломоносов (1763) сформулировал положение о происхождении чернозема от согнития животных и растительных тел со временем. После М. В. Ломоносова шло постепенное накопление фактического материала о свойствах и распространении черноземов, был высказан ряд интересных гипотез об их происхождении. Подлинно научное изучение черноземов началось с В. В. Докучаева, который собрал огромный материал о строении, свойствах, распространении и условиях образования чернозема России. Этот материал был обобщен им в монографии «Русский чернозем» (1883), которая явилась основой для создания генетического почвоведения. Как тип почвы чернозем впервые выделен В. В. Докучаевым в классификации почв 1896 г. Большой вклад в изучение происхождения, состава и свойств черноземов внес П. А. Костычев. В своей работе «Почвы черноземной области России» (1886), он показал, что в образовании чернозема ведущую роль играют биологические процессы, а основным фактором гумусонакопления и структурообразования в черноземе является разложение корней травянистых растений.
Первые фундаментальные исследования водно-физических свойств и водного режима черноземов были проведены А. А. Измаильским и Г. Н. Высоцким. В последующее время широко развернулись работы по глубокому изучению свойств, процессов и способов рационального использования черноземов такими учеными как Л. И. Прасолов, П. Г. Адерихин, И. А. Крупеников, Е. А. Афанасьева, А. Ф. Большаков, Ф. Я. Гаврилюк, К. П. Горшенин, Н. А. Ногина, Н. Н. Розов и др. В процессе изучения черноземов В. В. Докучаевым были заложены основы генетического почвоведения. По образному выражению В. И. Вернадского, «в истории почвоведения чернозем. сыграл такую же выдающуюся роль, какую имели лягушка в истории физиологии, кальций в кристаллографии, бензол в органической химии». Поэтому народное русское слово «чернозем» вполне заслуженно вошло в качестве научного термина в наиболее распространенные языки мира. Развитие взглядов на природу черноземных почв претерпело сложную эволюцию. Академик П. Паллас в 1779 г. высказал предположение о том, что чернозем представляет собой морской ил, оставшийся после отступания Черного и Каспийского морей. В 40-х годах прошлого века знаменитый английский геолог П. Мурчисон, приглашенный Николаем I для геологического обследования России, предложил гипотезу о ледниковом происхождении чернозема. Согласно этой гипотезе чернозем – продукт переотложения ледниковым морем и айсбергами черной юрской глины.
В дальнейшем была выдвинута теория болотного происхождения чернозема (академики Э. Эйхенвальд, Н. Борисяк). Несколько позже академик Ф. Рупрехт (1866) разработал теорию наземно-растительного происхождения чернозема. Этот ученый считал чернозем исключительно продуктом растительности и не придавал важного значения другим факторам почвообразования.
Современные представления о черноземе сформулировал В. В. Докучаев в своем монографическом исследовании «Русский чернозем» (1883). В.В.Докучаев показал, что чернозем формируется в результате взаимодействия всех факторов почвообразования. В последующем черноземы углубленно изучались многими исследователями как в нашей стране, так и за рубежом.
Еще знаменитый географ и натуралист П.С.Паллас, путешествовавший по России в 1768–1774 годах, так объяснял образование черноземов: «Судя. по скрытым в земле старым древесным пням и корням, степи эти, по-видимому, в незапамятные времена были покрыты лесом».
Сейчас южная граница лесов умеренного пояса приблизительно совпадает с северной границей чернозема. Но то, что водораздельные леса в прошлом распространялись южнее, сомнений не вызывает. Значит, и чернозем хотя бы в какой-то мере формировался под лесами, перелесками, лесостепями.
Тем не менее последнее столетие все настойчивее и последовательнее утверждаются представления о степном генезисе чернозема. Позднее было показано формирование чернозема из болотных и луговых засоленных почв после их отрыва от грунтовых вод. Концепция степного или лугового генезиса чернозема повлекла рекомендации по повышению его плодородия, связанные прежде всего с орошением и внесением удобрений. Сейчас, когда многие из черноземов таким путем превратились в засоленные «белоземы», время задуматься о роли лесов в формировании чернозема. Ведь если чернозем формировался при участии лесов, хотя бы парковых и островных, то деградирует он уже при одном обезлесении, еще до всякой распашки. Значит, для подъема его плодородия нужно полезащитное лесоразведение.
Напротив, если чернозем имеет степное образование, если он формировался под влажными, а то и засоленными лугами, то для подъема его плодородия действительно нужны обводнение, строительство каналов, оросительные мелиорации. Интерес к прошлому наших степей увязывается, таким образом, с практическими запросами современности. В истории образования почв оказывается не только их настоящее, но и будущее.
Экология черноземообразования
Черноземы развиваются в условиях суббореального слабоаридного климата с хорошо выраженной сезонной контрастностью. При большой широтной протяженности черноземной зоны различные фации черноземов существенно различаются между собой по климатическим показателям. Однако по условиям летнего периода – температуре и количеству осадков, а также по наличию зимнего промерзания все черноземы близки между собой. Черноземы распространены преимущественно на платформенных равнинах, но встречаются также островами среди других почв в межгорных впадинах, котловинах и на слабо эродируемых склонах горных систем. Почвообразующей породой для черноземов служат главным образом четвертичные лёссы и лёссовидные породы, карбонатные, пористые. Встречаются черноземы и на третичных глинах.
Гранулометрический состав глинистый, в редких случаях более легкий. Небольшая часть черноземов развита и на элювии плотных горных пород – гранитов, базальтов, песчаников, мергелей, однако в этих случаях они весьма специфичны.
Черноземы – это почвы травянистых формаций, приуроченных к степной и лесостепной зонам. Характерный гумусовый профиль обязан воздействию травянистой растительности с ее мощной, быстро отмирающей и легко гумифицирующейся корневой системой. Роль биологического круговорота в формировании свойств черноземов определяется не столько химическим составом растений степи, сколько его высокой интенсивностью (большим количеством ежегодно обращающихся химических элементов), поступлением основной массы опада внутрь почвы, активным участием в разложении бактерий, актиномицетов, беспозвоночных, для которых благоприятен биохимический состав опада и общая биоклиматическая обстановка. Большую роль в формировании свойств черноземов играет мезофауна, особенно велика роль дождевых червей. Их численность в профиле типичных черноземов достигает 100 и более на 1 м2. При таком количестве дождевые черви ежегодно выбрасывают на поверхность до 200 т почвы на 1 га и в результате суточных и сезонных миграций проделывают большое количество ходов. Вместе с отмершими частями растений дождевые черви захватывают частицы почвы и образуют в процессе переваривания прочные глино-гумусовые комплексы, выбрасываемые в форме копролитов. По мнению Г. Н. Высоцкого, черноземы в значительной степени обязаны дождевым червям своей зернистой структурой.
Целинная степь была местом обитания большого количества позвоночных. Наибольшую численность и значение имели землерои (суслики, слепыши, полевки и сурки), которые перемешивали и выбрасывали на поверхность большое количество земли. Устраивая в почве норы, они образовывали кротовины – ходы, засыпанные массой верхнего гумусного слоя. Благодаря перемешиванию почвы грызуны постепенно обогащали гумусовые горизонты карбонатами, чем замедляли процессы выщелачивания, а глубокие горизонты – гумусом, что приводило к опусканию границы гумусового горизонта. Таким образом, их деятельность способствовала формированию наиболее характерных свойств черноземов.
В настоящее время целинных черноземов практически не осталось. Большая часть их распахана. Биологический фактор почвообразования при вовлечении черноземов в земледелие существенно изменился.
Строение почвенного профиля
В – горизонт, переходный к породе, имеет преимущественно бурую (до палевой) окраску; с языками и затеками гумуса, призмовидную структуру; по степени гумусированности, признакам иллювиирования веществ, наличию и формам выделения карбонатов, характеру структуры, обилию кротовин обычно разделяется на несколько подгоризонтов; в оподзоленных и выщелоченных черноземах разделяется на горизонты – Bt в верхней части и Вса в нижней, а в других подтипах выделяется как Вса;
С – материнская порода, обычно Сса.
Свойства черноземов
В черноземах слабо развиты процессы разрушения, перемещения и превращения минералов тонких фракций. Оглинивание заметно проявляется только в черноземах теплых фаций, где оно приводит к накоплению ила в верхней и средней частях профиля. Такие черноземы описаны в Молдавии и Предкавказье.
Элювиально-иллювиальная дифференциация почвенной толщи по гранулометрическому, минералогическому и химическому составу или не проявляется, или развита слабо. В частности, в оподзоленных, выщелоченных, осолоделых и солонцеватых черноземах верхняя часть профиля несколько обеднена, а горизонт В обогащен илом, алюминием, железом.
В типичных черноземах распределение ила, кремния, алюминия, железа равномерное или почти равномерное. Существенны различия лишь в распределении гумуса и связанных с ним биофильных элементов, а также кальция и магния, карбонатов. Минералогический состав черноземов определяется прежде всего составом почвообразующих пород. В черноземах, сформированных на лёссах и лёссовидных суглинках, во фракции>1 мкм преобладают кварц (60-80%) и полевые шпаты (10-20%). Тяжелые минералы составляют 2%, остальное приходится на карбонаты кальция и магния. В составе ила преобладают гидрослюды (50-60%), затем минералы с расширяющейся решеткой (30-40%) и каолинит (менее 10%). Распределение этих минералов по профилю близко к равномерному, однако характерно пониженное содержание монтмориллонита и повышенное гидрослюд в поверхностном горизонте.
Черноземы относятся к числу почв, наиболее богатых гумусом. В наиболее сильно гумусированных тучных черноземах его содержание в поверхностном слое достигает 10-12%, а запас гумуса в метровом слое мощного чернозема может быть 600-700 т/га. В составе гумуса черноземов преобладают гуминовые кислоты, а среди них фракция, связанная с кальцием. Гумус отличается высокой степенью полимеризации и конденсированности и прочной связью с глиной. Он обладает слабой способностью к миграции и устойчив к микробному разложению, что приводит к его накоплению в почве.
Черноземы обладают высокой емкостью катионного обмена, особенно в гумусовом горизонте, богатом органическими коллоидами (до 50 мг-экв на 100 г почвы). В составе поглощенных оснований преобладает кальций, содержание магния в 5-8 раз меньше. Типичные, обыкновенные и южные черноземы полностью насыщены основаниями, оподзоленные и выщелоченные содержат небольшое количество обменного водорода в верхнем горизонте, солонцеватые черноземы — небольшое количество обменного натрия.
Реакция почвенного раствора близка к нейтральной. Выщелоченные и оподзоленные черноземы отличаются слабокислой реакцией верхней части профиля, а обыкновенные и южные – слабощелочной реакцией всего профиля.
По словам Л. И. Прасолова (1939), в некоторых отношениях физические свойства характеризуют природу чернозема более ярко, чем его химизм. Черноземы обладают исключительно хорошими водно-физическими свойствами, обусловленными прекрасной зернистой водопрочной структурой гумусового горизонта. Благодаря этой структуре горизонт A, имеет оптимальную порозность, влагоемкость и водопроницаемость. Плотность верхних горизонтов типичного чернозема составляет 1,0-1,2 г/см , порозность метровой толщи в среднем более 50%, водопроницаемость 200 мм/ч и более, полная влагоемкость метровой толщи в среднем около 50%.
Черноземы по сравнению с другими почвами характеризуются более высоким естественным плодородием, имеют мощный гумусовый горизонт, значительно больше содержат гумуca и общею азота в пакетном горизонте с постепенным снижением их по профилю (табл. ).
Валовой запас гумуса и азота в слое 0– 20 см составляет соответственно 60– 220 и 3-15 т на 1 га, а в метровом слое – в 3-4 раза больше. Общее содержание фосфора (P2O5) колеблется от 0,1 до 0,3%, а валовой запас его 2-4,5 т на 1 га. Реакция этих почв близка к нейтральной или слабощелочная (рН 6-8), обменная кислотность, как правило, отсутствует, гидролитическая кислотность колеблется от 0 до 4 мэкв на 100 г.
Черноземы имеют высокую емкость поглощения и степень насыщенности основаниями. У типичного чернозема наибольшая мощность гумусового горизонта, более высокое содержание гумуса, общего азота, фосфора и валовые их запасы (соответственно 120-220, 7-15 и 3,5-4,5 т на 1 га), а также емкость поглощения. К северу – у выщелоченного чернозема и к югу -у обыкновенного и особенно южного черноземов эти показатели снижаются. Реакция почвы слабокислая у выщелоченного чернозема и слабощелочная у обыкновенного и южного, у которых также выше степень насыщенности основаниями, и незначительная или вовсе отсутствует гидролитическая кислотность. У выщелоченных черноземов гидролитическая кислотность достигает часто 3-5 мэкв на 100 г. Все подтипы черноземов богаты калием, общее содержание его равно 2,5-3%, а валовой запас 45-60 т на 1 га. Несмотря на высокое потенциальное плодородие черноземов, обеспеченность их усвояемыми формами азота и подвижным фосфором, особенно старопахотных и слабо удобрявшихся почв, очень часто невысокая. Поэтому на этих почвах наблюдается высокая эффективность фосфорных, а при более благоприятных условиях увлажнения – и азотных удобрений. На старопахотных и слабоудобрявшихся черноземах уменьшаются по сравнению с целинными запасы общего и обменного калия, поэтому на таких почвах, особенно под калиелюбивые культуры (сахарная свекла, картофель, подсолнечник и др.), эффективно применение калийных удобрений (вместе с азотными и фосфорными). Минеральные удобрения эффективнее в более увлажненных западных районах Черноземной зоны, в восточных районах (параллельно с ухудшением условий увлажнения) эффективность их снижается.
| Подтип | Мощность гумусового горизонта , см | Содержание гумуса,% | рН подпой вытяжки | Гидролитическая кислотность мэкв на 100г. | Емкость поглощення мэкв на 100г | Степень насыщенности, V% |
| Выщелоченный | 80—150 | 6—9 | 5,5—6,5 | 2—4 | 45—55 | 85-95 |
| Оподзоленный | 100—180 | 8—12 | 6,5—7 | 0,5—3 | 50—60 | 90-98 |
| Обыкновенный | 60— 1 40 | 5—8 | 7-8 | 0—1 | 40—50 | 95-100 |
| Южный | 40—80 | 3—6 | 7—8 | 0—0,5 | 25—35 | 98-100 |
Классификация черноземов
Классификационное разделение черноземов, несмотря на их большую изученность, до сих пор остается дискуссионным, что является отражением их большого разнообразия. В «Русском черноземе» В. В. Докучаев указывал на «почти бесконечное разнообразие черноземных почв» и на необходимость их подразделения.
Впервые разделение черноземов на подтипы было проведено Н. М. Сибирцевым, который в своей общей классификации почв 1895 г. выделил черноземы темно-шоколадные, обыкновенные, тучные и коричнево-темные, или деградированные. На почвенной карте Европейской России в 1898 г. он показал черноземы южные (шоколадные), обыкновенные, тучные и северные, или деградированные.
Постепенно после работ Л. И. Прасолова, Н. Н. Розова, Е. Н. Ивановой сложилось представление о едином типе чернозема и разделении его на пять подтипов в соответствии с природной зональностью на Русской равнине, где с севера на юг более или менее закономерно прослеживается смена подтипов чернозема: черноземы оподзоленные и выщелоченные в северной лесостепи, черноземы типичные в южной лесостепи, черноземы обыкновенные в северной степи и черноземы южные в южной степи на переходе к сухим степям. Именно так разделяется на «подзональные» подтипы тип черноземов в «Классификации и диагностике почв СССР» (1977).
Однако на сегодняшний день в связи с неразработанностью общих принципов классификации почв не представляется возможным разрешить все противоречия классификации черноземов. Ниже деление черноземов на подтипы дается в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв СССР» 1977 г. В этом же документе выделяются следующие роды черноземов: обычные, слабодифференцированные, глубоковскипающие, бескарбонатные, карбонатные (пропитанные), остаточно-карбонатные, карбонатные перерытые, солонцеватые, остаточно-солонцеватые, глубокосолонцеватые, осолоделые, проградированные (вторично-насыщенные), остаточно-луговатые (террасовые), глубинно-глееватые, щельные, слитые. Различия между черноземами разных родов отражают различия в характере материнских пород и истории развития почв. Например, слитые черноземы развиваются на тяжелых глинах, остаточно-карбонатные – на плотных карбонатных породах и т. п.
Виды черноземов выделяются по мощности гумусового горизонта A+АВ (в см):
- сверхмощные >120
- мощные 80– 120
- среднемощные 40– 80
- маломощные 25– 40 очень
- маломощные 9
- среднегумусные 6– 9
- малогумусные 4– 6
- слабогумусированные
Источник