Причины плодородия вулканических почв

Использование вулканических почв в сельском хозяйстве

Пути использования вулканических почв в сельском хозяйстве весьма разнообразны, что обусловлено расположением этих почв в различных биоклиматических условиях. Однако генетическая общность этих почв во всех районах земного шара определяет и общность основополагающих принципов их использования в сельскохозяйственном производстве.

Для вулканических почв гумидного климата характерна быстрая потеря естественного плодородия при земледельческом освоении (И. А. Соколов, 1973). Необходимым приемом повышения их плодородия является известкование, снижающее их кислотность и, с другой стороны, уменьшающее сорбцию фосфатов алло- фаном при уменьшении кислотности. Внесение минеральных удобрений весьма эффективно и резко увеличивает плодородие вулканических почв, однако активная сорбция фосфатов осложняет применение фосфорных удобрений.

Целесообразно внесение органических удобрений, которые не только повышают запасы питательных веществ, но и уменьшают поглощение фосфатов почвой. Водно-физические свойства вулканических почв обычно благоприятны для сельскохозяйственных растений.

Поскольку эти почвы в сильной степени подвержены водной эрозии, а в аридных районах — дефляции вследствие большой рыхлости и низкой связности, что осложняется еще и положением на склонах, их использование в сельском хозяйстве должно предусматривать систему противоэрозионных почвоохранных мероприятий. Соответственно в большинстве районов мира эти почвы используются для создания многолетних плантационных насаждений, не требующих частой обработки почвы.

В гумидных районах тропиков на них выращивают каучуконосную гевею, кофе, бананы, агаву сизаль, плодовые деревья. В тропических сухих саваннах они используются преимущественно как пастбищные земли. В гумидных и семиаридных субтропиках на этих почвах создают плантации цитрусовых деревьев, виноградники. Значительная часть вулканических почв находится под продуктивными лесами.

Именно микроорганизмы преобразуют вулканический пепел в примитивные почвы

Фаза стерильности вулканических пеплов кратковременна.

Источник

Причины плодородия вулканических почв

Профили почв отдела отличается слоистостью и полигенентичностью – залеганием под современным профилем серии профилей, погребенных периодически поступающим пепловым материалом. Сформированность профилей, т.е. длительность почвообразования для каждого профиля определяется периодичностью выбросов пеплов и расположением почвы по отношению к действующим вулканам. Общими особенностями вулканических почв являются высокое содержание органического вещества, особый минералогический состав с преобладанием легко выветривающихся минералов и присутствием аллофанов, специфические водно-физические свойства.

Ареал вулканических почв на территории России ограничивается полуостровом Камчатка и Курильскими островами. Во всех мировых почвенных классификациях выделяются как Андосоли.

Диагностика. Кроме слоистости (этажности) профиля, характерен иллювиально-метаморфический охристый горизонт. В верхнем профиле, по которому осуществляется диагностика, также выделяются грубогумусовый и иллювиально-гумусовый горизонты. В погребенных профилях можно выявить органогенный горизонт и фрагменты иллювиально-гумусового и охристого горизонтов ( 2, 3 ).

Грубогумусовый горизонт имеет темно- или светло-серый цвет, иногда с коричневатым оттенком и состоит из полу- и хорошо разложившихся и обугленных органических остатков с примесью светлого пеплового материала. Под грубогумусовым горизонтом может находиться прослойка светло-серого или белесого пепла. Иллювиально-гумусовый коричнево-бурый горизонт сменяется охристым горизонтом, степень выраженности и мощность которого варьируют. Он имеет насыщенный охристый или светло-охристый цвет, икряную структуру в виде водопрочных округлых агрегатов размером 1–5 мм, покрытых органо-железистыми оболочками.

В формировании охристого горизонта принимают участие процессы метаморфизма с образованием специфических продуктов выветривания, содержащих большое количество несиликатных форм оксидов железа, алюминия и кремнезема, а также альфегумусовый. В профиле охристых почв наблюдается несколько слоев слабо трансформированных пеплов. Общая мощность пирокластических отложений в среднем составляет 60-80 см.

Физические свойства весьма необычны и имеют диагностическое значение. Во-первых, охристым почвам свойственен эффект псевдотиксотропии, т.е. выделение влаги при разминании структурных отдельностей; во-вторых – высокая внутри- и межагрегатная пористость, провальная фильтрация и одновременно высокая водоудерживающая способность; в-третьих – низкие значения плотности ( 3 при полевой влажности). Гранулометрическим состав обычно легкий.

Химические свойства. Реакция среды кислая или слабокислая. Поглощающий комплекс в верхних горизонтах ненасыщен, а в нижних слабо ненасыщен основаниями. Емкость поглощения низкая. Что связано с минералогическим составом почв. Исключительно велико содержание органо-минеральных и свободных форм оксидов железа, алюминия и кремнезема, что в свою очередь сказывается на низкой обеспеченности почв фосфором, который связывается в неусвояемые формы. Охристым почвам присущ сложный гумусовый профиль. Современный поверхностный горизонт имеет грубогумусовый характер, в составе гумуса преобладают фульвокислоты и свободные и рыхлосвязанные гуминовые кислоты 1-ой фракции (Сгк / Сфк 0,5-0,7). В нижних горизонтах присутствуют как современные формы иллювиированного гумуса, так и древние аккумулятивные и иллювиальные формы, трансформированные после погребения почв. В составе гумуса этих горизонтов еще более резко преобладают фульвокислоты.

Условия образования, варианты. Охристые почвы формируются в условиях холодного гумидного умеренно континентального климата под травяными каменно- и белоберезовыми лесами ( 4 ) и ольховым либо кедровым стлаником. Охристые почвы могут иметь признаки оподзоленности, слоистости, нарушенности естественного залегания верхних горизонтов профиля; грубогумусовый горизонт может замещаться перегнойным в условиях дополнительного увлажнения.

Место в составе почвенного покрова. В ряду вертикальных поясов охристые почвы распространяются до пояса ольхового стланика. В ряду вулканических почв их «экологическая ниша» – области умеренных пеплопадов со сбалансированным соотношением процессов почвообразования и литогенеза – пеплопадов. Преобладание первых (области слабых пеплопадов, удаленные от действующих вулканов) приводит к замещению охристых почв альфегумусовыми; в случае частых и интенсивных пеплопадов формируются слоисто-пепловые почвы [см. фото Отдел Слаборазвитых почв].

Использование и ограничения. Охристые почвы не имеют хозяйственного значения в силу холодного климата и социально-экономических причин. Тем не менее, они используются в пригородном хозяйстве, причем их потенциальное плодородие выше по сравнению с окружающими их почвами.

Источник

Вулканические почвы

Условия формирования

Основной ареал вулканических почв — полуостров Камчатка и Курильские острова. Формируются преимущественно под травянистыми каменноберезовыми лесами (реже — под стланиками и хвойными лесами) на вулканических рыхлых слоистых отложениях разной мощности и состава в условиях периодических новых поступлений пеплов. Это определяет особые черты строения и свойств вулканических почв. Вулканические почвы сильно различаются по составу и свойствам в зависимости от характера почвообразующих пород и биоклиматических условий. Сложное орографическое строение территории, наличие субмеридиональных хребтов привелок заметным различиям в степени континентальности и условиях увлажнения полуострова. В целом климат холодный, избыточно-влажный. Особенности почвообразования связаны, в первую очередь, с интенсивностью пеплопадов. И.А.Соколов выделял на Камчатке зоны интенсивных, умеренных и слабых пеплопадов. В связи с этим вулканические почвы можно разделить на несколько групп почв (параллельно уменьшению интенсивности пеплопадов): слоисто-пепловые, слоисто-охристые, светло-охристые, охристые, подзолисто-охристые [105, 225].

Морфологическое строение профиля

(O) — AO(Tj) — Bhf(Bmf) — (IIA) — (Bman) — (IIID — IVD)

Вулканические почвы характеризуются сложным слоистым полигенетическим профилем, состоящим из нескольких элементарных профилей (3–7 шт.). В вулканических охристых почвах в наибольшей степени выражены как специфические свойства почв, сформированных на вулканических отложениях, так и зональные биоклиматические особенности почвообразования.

В каждом элементарном профиле охристых почв выделяются органогенный O, органо-минеральный AO, часто перегнойный или торфянисто-перегнойный и иллювиально-альфегумусовый Вhf или иллювиально-метаморфический Bmf горизонты. По мере погребения они подвергаются трансформации. Нижние горизонты Bman имеют яркую охристую окраску — это охристые горизонты (диагностический горизонт, характерная особенность данного типа почвообразования). Степень их выветрелости увеличивается вниз по профилю. Степень выраженности органогенных горизонтов вниз по профилю слабеет.

Основные почвообразовательные процессы

• Подстилкообразование
• Грубогумусово-аккумулятивный процесс
• Альфегумусовый процесс
• Образование аллофана

Хозяйственное использование

Вулканические почвы пригодны для возделывания картофеля, холодоустойчивых овощных (свекла, морковь, капуста) и кормовых культур. При распашке наблюдается быстрое падение естественного плодородия почв в результате ускоренной минерализации органических веществ и выноса питательных элементов. Необходимо местное внесение повышенных доз комплексных удобрений, известкование. Характерно отсутствие последействия минеральных удобрений.

Аналитическая характеристика вулканических почв [105]

Свойства

Для вулканических почв характерны: кислая и слабокислая реакция среды; низкая емкость поглощения; низкая и средняя степень насыщенности основаниями, повышающаяся по мере снижения гумидности климата (светло-охристые). Характерно очень высокое содержание аллофана, подвижных форм полуторных оксидов (до 25% — в горизонтах Bmf). Почвы содержат много гумуса фульватного состава (в среднем 3–10%, меньше — в слоисто-пепловых). Максимум полуторных оксидов и вымытого/погребенного гумуса содержится в нижних иллювиально-метаморфических горизонтах. Элювиально-иллювиальное распределение по профилю подвижных форм R₂O₃ и гумуса накладывается на исходную слоистость профиля. Но характерно, что в охристых почвах погребенные органогенные горизонты не выделяются по содержанию гумуса. Почвы характеризуются очень низкой плотностью сложения (0,5–0,9 г/см 3 ), высокой гидрофильностью, высокой фильтрационной способностью; горизонт Bman обладает внутриагрегатной тиксотропией.

Микроморфологическая характеристика

АО Характеризуется рыхлостью и неоднородностью микростроения. По площади шлифа отмечается разное соотношение зерен вулканического стекла и растительных остатков разной степени разложенности, гифы и плодовые тела грибов. Высокое содержание вулканических частиц отмечается с самого верха горизонта, как правило, зерна стекла не имеют красящих пленок.

Вhf Отличается рыхлой упаковкой зерен вулканического стекла, на поверхности которых отмечаются колломорфные коричневые по цвету кутаны.

Пористые зерна стекла заметно разъедены, имеют зазубренные границы, отмечается тенденция проникновения колломорфного вещества внутрь зерен. В межскелетных порах отмечается большое количество разных по размеру и форме (округлых или неправильных) агрегатов из аморфной изотропной плазмы (буро-коричневого цвета, железисто-гумусового состава). Встречаются органические остатки разной степени разложенности.

Bmf По сравнению с вышележащим горизонтом изменяется цвет, размер и состав гумусового-железистого аморфного вещества: аморфная охристо-бурая плазма образует сгустки разного размера, в которых отмечается разное количество включений мелких тонкопылеватых частиц вулканического стекла, зерна песчаных частиц стекла и зерна окристаллизованных минералов покрыты с поверхности относительно мощными бурыми железистыми кутанами. Главное пигментирующее вещество — аморфные оксиды железа. Среди крупных зерен преобладает сильно выветрелое стекло с плохо сохранившейся структурой. Зерна полевых шпатов нередко разъедены. Для морфологии пепловых частиц характерно наличие большого числа беспорядочно ориентированных пор, занимающих более 80% объема, что придает характерный ажурный облик. Органические остатки практически отсутствуют [105].

• Вулканические почвы, масштаб 1:60 000 000

Источник

Почему некоторый кофе выращивают около действующих вулканов

Перевод статьи Perfect Daily Grind о выращивании кофе на вулканах

7 мин. на чтение

8576 просмотров

Во время извержения вулкана вулканическая порода смешивается с землей и образует самую плодородную почву. По своему химическому и минеральному составу она превосходит другие виды почв.

В мире насчитывают 1431 активных вулканов. В пределах 100 км от многих из них живут 800 миллионов человек — это 10 % от всего населения земного шара. Ежедневно они рискуют жизнью, чтобы выращивать культуры на плодородных почвах.

Однако качество почвы — только часть экосистемы, которую создает вулкан. Окружающая среда обеспечивает идеальные условия для того, чтобы вырастить самый вкусный кофе в мире. Вот почему так происходит.

Почему вулканическая почва так высоко ценится

Вулканические почвы, или андосоли — довольно легкий и пористый вид почвы. В большей степени они состоят из силикатов и накопленных органических веществ.

Вулканическую почву формирует тефра — материал, который вулкан выбросил в воздух во время извержения. Он образуется из вулканического пепла и скальных обломков. Со временем тефра разрушается и создает плодородную почву.

Вулканическая тефра. © nl.wikipedia.org

Андосоли хороши для посадки растений по нескольким причинам:

У них низкая плотность и пористая структура. Благодаря этому почва хорошо удерживает влагу и становится устойчивой к засухе. Корни растений растут глубоко, и на них не задерживается вода — это предотвращает гниение.

Вулканическая почва считается самой плодородной, потому что она относительно молодая. На ней еще ничего не росло, и содержится много питательных элементов. Разнообразие нутриентов в почве хорошо сказывается на росте кофейных деревьев.

Состав почвы разнится от вулкана к вулкану. Но андосоли всегда содержат фосфор, калий, кальций, магний, цинк, железо и бор, которые важны для выращивания кофейных деревьев.

Например, уровень калия влияет на формирование кофейной ягоды. А еще — на содержание сахара и лимонной кислоты, которые изменяют вкус кофе. Кальций необходим для роста корней и листьев, помогает ягодам быстрее созревать. Бор улучшает общую урожайность.

Если кофе вырос на богатых калием и фосфором почвах, у него более сбалансированный аромат, вкус и кислотность.

От чего зависит состав вулканической почвы

Плодородность вулканической почвы и рост кофе зависят от химического состава породы, вида и частоты вулканических извержений.

Извержения можно разделить на два вида: эффузивные и взрывные.

Эффузивные характеризуются извержением магмы. Она производит андосоли, богатые железом и магнием.

Взрывные характеризуются выбросами вулканического пепла, богатого кремнеземом, и тефры. Они покрывают землю вокруг вулкана. Образуются андосоли с высоким содержанием алюминия, натрия и калия.

Чаще всего вулканические почвы образуются после взрывных извержений. После эффузивных извержений почва покрывается лавой, которая может тысячелетиями распадаться до почвы.

Большинство взрывоопасных вулканов, которые производят андосоли, расположены в странах-производителях Латинской Америки. Колумбия, Эквадор и Гватемала находятся вокруг «Тихоокеанского вулканического огненного кольца». Это область в Тихом океане, в которой находится 75 % всех мировых вулканов и часто происходят извержения.
Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо на карте

Вулканы извергаются раз в тысячелетие, поэтому свежая тефра периодически попадает в окружающую почву. Это защищает нижние слои андосоли от физического разрушения и выветривания. Также свежая тефра обеспечивает постоянную поставку нутриентов, чтобы поддерживать плодородный уровень почвы.

Вот почему там так хорошо растут кофейные деревья.

Что еще способствует выращиванию высококачественного кофе

Вулканы образуют не только богатую нутриентами почву, но и особый тип местности. Она идеально подходит для выращивания кофе.

В первую очередь, это высота произрастания. Известно, что вместе с высотой повышается и качество кофе: перепад температур ниже, кофейные ягоды лучше растут и созревают.

Из-за горных цепей кофейные деревья не подвергаются агрессивному солнечному свету — они растут в тени. Это тоже улучшает качество кофе.

Еще один фактор — угол наклона. Кофейные деревья лучше всего растут на склоне горы, где угол наклона 9 градусов. Такой угол можно найти на нижних склонах взрывоопасных вулканов: там диапазон — от 6 до 10 градусов.

Высота, тень и угол наклона создают идеальные условия для выращивания кофейных деревьев. Однако производство кофе здесь зависит от активности вулканов.

Климат у вулканов благоприятен для выращивания кофе. © unsplash.com

В чем опасность для фермеров

Андосоли способствуют росту населения вокруг активных вулканов и ранее незаселенных вулканических территорий. Но риск для жизни людей увеличивается, когда они начинают выращивать урожай или разбивать поселения на этих неспокойных территориях.

Большинство андосолей, которые используют фермеры, найдены рядом со взрывоопасными действующими вулканами. Опасны не только взрывы, но и облака пепла, горячие потоки газа и землетрясения, которые сопутствуют извержениям.

Вулканические оползни достигают скорости больше 80 км/ч и могут перемещаться на десятки, а иногда и сотни километров. Во время извержения они стекают вниз и разрушают все на пути к подножью вулкана. Они приносят вулканическую материю, из которой образуются новые слои андосоли. А люди из-за этого все больше приходят на плодородные земли.

Однако в краткосрочной перспективе оползни могут опустошить сельхозугодья и стереть с лица Земли целые города. Поэтому риск для жизни при работе на вулканических почвах всегда будет существовать.

Пробудившийся вулкан на Суматре, Индонезия. © unsplash.com

Оправдан ли риск фермеров

Вулканические почвы довольно молодые. Они содержат большое количество минеральных элементов, которые способствуют росту и развитию растений. Но жить и работать на плантациях рядом с вулканом — опасно для жизни.

И в то же время непонятно — оправдан ли риск? Люди не могут точно спрогнозировать вкус кофе, который получится в результате. Незначительные изменения в свойствах почвы и факторах окружающей среды (терруара) могут изменить характеристики кофе. Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, как вулканический материал влияет на вкус кофе.

Источник