Подзолистые почвы генезис классификация свойства

Мичуринский государственный аграрный университет

На тему:«Оподзолистые почвы»

Выполнил: студент института заочного и дистанционного образования

Лев Сергей Сергеевич

Специальность «Лесное дело» бакалавр

Подзолистые почвы формируются преимущественно под по­логом таежных моховых или мертвопокровных хвойных ле­сов. Образование их профиля связано с развитием процессов оподзоливания (подзолистого процесса), элювиально-глеезого процесса и лессиважа.

Основные массивы подзолистых почв приурочены к под­золистой и глееподзолистой подзонам. Они встречаются так­же в южных районах зоны под хвойными лесами, особенно в условиях временного избыточного увлажнения. Большие площади их расположены на песчаных породах полесий. Подзолистые и глееподзолистые почвы занимают около 132 млн га.

Черноземы оподзоленные. В гумусовом слое имеют оста­точные признаки воздействия подзолистого процесса в виде белесой присыпки — главного отличительного морфологи­ческого признака этого подтипа. Гумусовый профиль опод­золенных черноземов серой, реже темно-серой окраски в го­ризонте А и заметно светлее в горизонте В₁ . Белесая при­сыпка при обильном ее содержании придает профилю чер­нозема седовато-пепельный оттенок. Обычно она в виде белесоватого налета как бы припудривает структурные отдельности в горизонте В₁ но при сильной оподзоленности белесый налет бывает и в горизонте А.

Карбонаты залегают значительно ниже границы гумусо­вого слоя (обычно на глубине 1,3—1,5 м). Поэтому в опод­золенных черноземах под гумусовым слоем выделяется буроватый или красновато-бурый выщелоченный от карбо­натов иллювиальный горизонт ореховатой или призматиче­ской структуры с отчетливой лакировкой, гумусовыми примазками и белесой присыпкой на гранях. Постепенно эти признаки ослабевают, и горизонт переходит в породу, содержащую на некоторой глубине карбонаты в виде из­вестковых трубочек, журавчиков. Разделяются на роды — обычные, слабо дифференцирован­ные, слитые, бескарбонатные.

При классификации оподзоленных черноземов на виды, помимо деления по мощности и гумусированности, они под­разделяются по степени оподзоленности на слабооподзоленные и среднеоподзоленные.

Название подзолистых почв происходит от народного русского слова «подзол». Этот термин ввел в научную литера­туру В. В. Докучаев.

О происхождении подзолистых почв высказаны и разра­ботаны различные гипотезы и теории. В.В.Докучаев, П. А. Костычев и Н. М. Сибирцев считали, что эти почвы сформировались при участии лесной растительности под влиянием перегнойных кислот.

На последующее развитие научных представлений о природе подзолистого процесса почвообразования большое влияние оказали коллоидно-химическая теория К. К. Гедройца и биологическая теория В. Р. Вильямса.

В основу теории К. К. Гедройца положено представление об изменении подвижности коллоидов и минералов почвы под влиянием воды, диссоциирующей на ионы Н + и ОН — . При этом принимают во внимание, что агрессивные действия воды в почве усиливаются под влиянием углекислоты, об­разующейся при разложении органических остатков.

Основное участие в подзолообразовании, по К. К. Гедройцу, принимает водородный ион, который вытесняет из почвы другие обменные ионы. Не насыщенная основаниями часть поглощающего комплекса усиленно разрушается во­дой на окиси кремния, алюминия и железа.

Возникшие при разрушении почвенного поглощающего комплекса гидрозоли перемещаются нисходящим током воды в нижние горизонты почвы. Встречаясь на некотором глубине с электролитами, гидрозоли коагулируют и выпадают в виде гидрогелей, образуя иллювиальный горизонт.

По В. Р. Вильямсу, подзолистый процесс; протекает мод влиянием деревянистой растительном формации и связан с определенной группой специфических органических кис­лот (креповых, или фульвокислот, по современном термино­логии), вызывающих разложение почвенных минералом. Передвижение продуктов разрушения почвенных минералом осуществляется преимущественно в форме устойчивых органо-минеральных соединений.

Большое влияние на развитие современник представителей о подзолообразовательном процессе оказали работы И. В. Тюрина, С. П. Яркова, А. А. Завалишина, Н.П. Ремезова, И. Н. Антипова-Каратаева, А. А. Роде, В. Н. Ива­новой, И. С. Кауричева, В. В. Пономаревой, Т. В. Аристовской и др. Существенная особенность подзолистого про­цесса — разрушение в верхней части профиля почвы первич­ ных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты и грунтовые воды.

На основании экспериментальных данных развитие подзолистого процесса можно представить следующим об­разом .

В наиболее чистом виде подзолистый процесс протекает под пологом хвойного таежного леса с бедной травянистой растительностью или без нее.

Отмирающие части древесной и мохово-лишайниковой таежной растительности накапливаются преимущественно на поверхности почвы в виде лесной подстилки. Эти остатки содержат мало кальция, азота и много трудноразлагаемых соединений, таких как лигнин, воски, смолы и дубильные вещества.

При разложении лесной подстилки образуются различ­ные водорастворимые органические соединения. Низкое содержание питательных веществ и оснований в подстилке, а также преобладание грибной микрофлоры способствуют интенсивному образованию кислот, среди которых наиболее распространены фульвокислоты и низкомолекулярные орга­нические кислоты (муравьиная, уксусная, лимонная и др.). Кислые продукты подстилки частично нейтрализуются ос­нованиями, освобождающимися при ее минерализации, большая же их часть попадает с водой в почву, взаимодей­ствуя с ее минеральными соединениями. К кислым продук­там лесной подстилки добавляются органические кислоты, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорга­низмов непосредственно в самой почве, а также выделяемые корнями растений. Однако, несмотря на бесспорную при­жизненную роль растений и микроорганизмов в разрушении минералов, наибольшая роль в оподзоливании принадлежит кислым продуктам специфической и неспецифической приро­ ды, образующимся в процессе превращения органических остатков лесной подстилки.

В результате промывного водного режима и действия ки­слых соединений из верхних горизонтов лесной почвы удаляются в первую очередь все легкорастворимые вещест­ва. При дальнейшем воздействии кислот разрушаются и более устойчивые соединения первичных и вторичных мине­ралов. Прежде всего разрушаются илистые минеральные частицы, поэтому при подзолообразовании верхний гори­зонт постепенно обедняется илом.

Продукты разрушения минералов переходят в раствор и в форме минеральных или органо-минеральных соедине­ний перемещаются из верхних горизонтов в нижние: калий, натрий, кальций и магний преимущественно в виде солей угольной и органических кислот (в том числе и в виде фульватов); кремнезем в форме растворимых силикатов калия и натрия и отчасти псевдокремневой кислоты Si (ОН)₄ ; сера в виде сульфатов. Фосфор образует главным образом труднорастворимые фосфаты кальция, железа и алюминия и практически вымывается слабо.

Железо и алюминий при оподзоливании мигрируют в основном в форме органо-минералышх соединений. В сос­таве водорастворимых органических веществ подзолистых почв находятся разнообразные соединения — фульвокислоты, полифенолы, низкомолекулярные органические кисло­ты, кислые полисахариды и др. Многие из этих соединений содержат, помимо карбоксильных групп и энольных гидроксилов, атомные группировки (спиртовой гидроксил, карбонильную группу, аминогруппы и др.), которые обу­словливают возможность образования ковалентной связи. Водорастворимые органические вещества, содержащие функ­циональные группы — носители электровалентной и кова­лентной связи, определяют возможность широкого форми­рования в почвах комплексных (в том числе и хелатных) органо-минеральных соединений. При этом могут образо­вываться коллоидные, молекулярно- и ионорастворимые органо-минеральные комплексы железа и алюминия с раз­личными компонентами водорастворимых органических ве­ществ.

Такие соединения характеризуются высокой прочностью связи ионов металла с органическими аддептами в широком интервале рН.

В результате подзолистого процесса под лесной подстилкой обособляется подзолистый горизонт, обладающий следующими основными признаками и свойствами: вследствии выноса железа и марганца и накопления остаточного кремнезема цвет горизонта из красно-бурого или желто-буром становится светло-серым или белесым, напоминающим цвет печной золы; горизонт обеднен элементами питания, полуторными окислами и илистыми частицами; имеет кислую реакцию и сильную ненасыщенность основаниями; в суг­линистых и глинистых разновидностях он приобретает пластинчато-листоватую структуру пли становится бес­структурным.

Часть веществ, вынесенных из лесной подстилки и под­золистого горизонта, закрепляется ниже подзолистого го­ризонта. Образуется горизонт вмывания, или иллювиаль­ный горизонт, обогащенный илистыми частицами, полутор­ными окислами железа и алюминия и рядом других соединений. Другая часть вымываемых веществ с нисходящим током воды достигает почвенно-грунтовых вод и, перемеща­ясь вместе с ними, выходит за пределы почвенного профиля.

В иллювиальном горизонте благодаря вмытым соедине­ниям могут образоваться вторичные минералы типа монт­мориллонита, гидроокисей железа и алюминия и др. Иллю­виальный горизонт приобретает заметную уплотненность, иногда некоторую цементированность. Гидроокиси железа И марганца в отдельных случаях накапливаются в профиле почвы в виде железомарганцевых конкреций. В легких почвах они приурочены чаще к иллювиальному горизонту, а в тяжелых — к подзолистому. Образование этих кон­креций, очевидно, связано с жизнедеятельностью специфиче­ской бактериальной микрофлоры (Т. В. Аристовская).

На однородных по механическому составу породах, на­пример на покровных суглинках, иллювиальный горизонт обычно формируется в виде темно-бурых или коричневых налетов (лакировки) органо-минеральных соединений на гранях структурных отдельностей, по стенкам трещин. На легких породах этот горизонт выражен в виде оранжево-бурых или красно-бурых ортзандовых прослоек или выделя­ется коричнево-бурым оттенком.

В некоторых случаях в иллювиальном горизонте пес­чаных подзолистых почв накапливается значительное коли­чество гумусовых веществ. Такие почвы называют подзолис­тыми иллювиально-гумусовыми.

Таким образом, подзолистый процесс сопровождается разрушением минеральной части почвы и выносом некоторых продуктов разрушения за пределы почвенного профиля. Часть продуктов закрепляется в иллювиальном горизонте, образуя новые минералы. Однако элювиальному процессу, развивающемуся при оподзоливании, противостоит другой, противоположный по своей сущности процесс, связанный с биологической аккумуляцией веществ.

Древесная растительность, поглощая из почвы элементы питания, создает и накапливает в процессе фотосинтеза огромную массу органического вещества, достигающую в спелых еловых насаждениях 200—250 т/га с содержанием от 0,5 до 3,5 % зольных веществ. Некоторая часть синтези­рованного органического вещества ежегодно возвращается с лесным спадом на поверхность почвы (2—7 т/га). Высво­бождающиеся при его разложении элементы зольного и азотного питания вновь используются лесной раститель­ностью и вовлекаются в биологический круговорот.

Некоторое количество органических и минеральных веществ, образующихся при распаде лесной подстилки, мо­жет закрепляться в верхнем слое почвы. Но так как при разложении и гумификации лесной подстилки возникают преимущественно подвижные гумусовые вещества, а также вследствие небольшого содержания кальция, способствую­щего закреплению гумусовых веществ, гумуса обычно на­капливается мало.

Интенсивность подзолистого процесса зависит от соче­тания факторов почвообразования. Одно из условий его проявления — нисходящий ток воды: чем меньше промачи­вается почва, тем слабее протекает этот процесс.

Временное избыточное увлажнение почвы под лесом усиливает подзолистый процесс. В этих условиях образуют­ся закисные легкорастворимые соединения железа и мар­ганца и подвижные формы алюминия, что способствует их выносу из верхних горизонтов почвы (С. П. Ярков). Кроме того, возникает большое количество низкомолекулярных кислот и фульвокислот. Изменения режима увлажнения почвы, происходящие под влиянием рельефа, также будут усиливать или ослаблять развитие подзолистого процесса.

Течение подзолистого процесса в большой степени зави­сит от материнской породы, в частности от ее химического состава. На карбонатных породах этот процесс значи­тельно ослабевает, что обусловлено нейтрализацией кислых продуктов свободным углекислым кальцием породы и каль­цием опада. Кроме того, и разложении опада возрастает роль бактерий, а это приводит к образованию менее кислых продуктов, чем при грибном разложении. Далее катионы кальция и магния, высвобождающиеся из лесной подстилки и содержащиеся в почве, коагулируют многие органические соединения, гидроокиси железа, алюминия и марганца и предохраняют их от выноса из верхних горизонтов почвы.

На выраженность подзолистого процесса большое влияние оказывает также состав и древесных пород. В одних и тех же условиях местообитания оподзоливание под лиственными, в частности под широколиственными лесами (дуб, липа и др.), происходит слабее, чем под хвойными. Оподзоливание под пологом леса усиливают кукушкин леи и сфа­гновые мхи.

Хотя развитие подзолистого процесса и связано с лесной растительностью, однако даже в таежно-лесной зоне не всегда под лесом формируются подзолистые почвы. Так, па карбонатных породах подзолистый процесс проявляется только в том случае, когда свободные карбонаты выщелоче­ны из верхних горизонтов почвы на некоторую глубину. В Восточной Сибири под лесами подзолообразовательный процесс выражен слабо, что определяется совокупностью причин, обусловленных особенностью биоклиматических условий этой области.

Наряду с оподзоливанием генезис подзолистых почв связан с лессиважем. Теория лессиважа (лессивирования) берет свое начало во взглядах К. Д. Глинки (1924), который полагал, что при подзолообразовании из верхних горизонтов почвы выносятся илистые частицы без их химического разрушения.

В последующем Чернеску, Дюшафур, Кубиена, И. П. Ге­расимов, В. М. Фридланд, С. В. Зонн предложили разли­чать 2 самостоятельных процесса — подзолистый и лессивирования (лессиве, иллимиризации). Согласно этим пред­ставлениям, подзолистый процесс протекает под хвойными лесами и сопровождается разрушением илистых частиц с выносом продуктов разрушения из верхних горизонтов в нижние. Процесс лессивирования протекает под листвен­ными лесами при участии менее кислого гумуса и сопровож­дается передвижением из верхних горизонтов в нижние илистых частиц без их химического разрушения. Считается также, что лессивирование предшествует оподзоливанию, а при определенных условиях оба эти процесса могут идти одновременно.

Лессиваж — сложный процесс, включающий механичес­кое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вы­зывающих диспергирование глинистых частиц и перемещение их с нисходящим током под защитой подвижных органиче­ских веществ, комплексирование и вынос железа (Мельникова, Ковеня, 1974).

Слабокислая и близкая к нейтральной реакция почвен­ного раствора и подвижные органические вещества (фульвокислоты, таниды) усиливают развитие лессиважа.

Дюшафур (1970) приводит основные различия между лессиважем и оподзоливанием.