Лекция 10
Полугидроморфные аналоги чернозёмов
Лугово-чернозёмные и чернозёмно-луговые почвы.
Луговые почвы.
Болотные почвы.
Среди чернозёмов в каждой подзоне встречаются их полугидроморфные аналоги – лугово-чернозёмные и чернозёмно-луговые почвы.
Их формирование связано с различным уровнем залегания грунтовых вод или дополнительным увлажнением в межгривных понижениях.
У лугово-чернозёмных почв грунтовые воды находятся на глубине 3-6 м.
Строение профиля лугово-чернозёмных почв близко к профилю чернозёмов, но отличается от них такими специфическими свойствами:
1) более интесивная (чёрная) окраска верхней части гумусового горизонта;
2) растянутость гумусового слоя;
3) признаки оглеения в виде небольших ржавых пятен или железисто-марганцевых конкреций.
Морфологическое строение профиля лугово-чернозёмной почвы имеет следующий вид:
А 1(Апах) + АВ +В1 + В2 +С, где
А 1(Апах) – гумусово-аккумулятивный горизонт;
АВ – переходный горизонт;
В1 и В2 – иллювиальные горизонты;
С – материнская порода.
Лугово-чернозёмные почвы расположены в плоских недренированных междуречьях (Западная Сибирь), в пониженных элементах рельефа – широких лощинах, шлейфах склонов, лиманах и т.д.
Тип лугово-чернозёмных почв представлен 2 подтипами:
1) луговато-чернозёмные (имеет поверхностное оглеение);
2) лугово-чернозёмные – имеют оглеение за счёт грунтовых вод.
Лугово-чернозёмные почвы богаты гумусом – 10-12%. Это высокоплодородные почвы для всех культур, особенно в засушливые годы. Однако, за счёт избыточного увлажнения они холодные, поздно «поспевают» весной. Поэтому во влажные годы на них затягивается наступление физической спелости и задерживаются сроки посева и посадки культур.
Луговые почвы внешне похожи на чернозёмы, но грунтовые воды залегают гораздо ближе к поверхности. В них дерновый процесс почвообразования сочетается с глеевым. Почвы переувлажнены, содержание гумуса в них может достигать 15%, бывают засолённые и солонцеватые. Используются, в основном, как сенокосы и пастбища.
Болотные почвы широко распространены в таёжно-лесной и тундровой зонах – Карелия; Мурманская, Архангельская и Ленинградская области; Западная Сибирь; Дальний Восток. Общая площадь этих почв на территории России составляет примерно 100 млн. га.
Они формируются и развиваются при избыточном увлажнении, вызванном поверхностными и грунтовыми водами.
Поверхностные воды застаиваются в западинах, котловинах и других отрицательных элементах рельефа и приводят к постепенному заболачиванию территории.
При неглубоком залегании грунтовые воды близко подходят к поверхности, насыщая верхние горизонты почвы влагой и создают благоприятные условия для болотной растительности.
Болотные почвы формируются под влиянием 2-х процессов:
1) торфообразования;
2) оглеения.
Торфообразование – накопление на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации в условиях избыточного увлажнения. В начальной стадии этого процесса появляются влаголюбивые автотрофные травянистые растения, впоследствии сменяющиеся зелёными мхами, кукушкиным льном, сфагнумом. Избыточное увлажнение влияет не только на состав растительности, но и на скорость её разложения.
В анаэробных условиях интенсивность окислительных процессов ослабляется и органические вещества до конца не минерализуются и на поверхности почвы образуются полуразложившиеся органические вещества в виде торфа. Мощность торфа может достигать более 10 метров. Активно процесс превращения органических остатков в торф протекает в самом верхнем слое, в условиях некоторой аэрации.
Торфообразование – биохимический процесс с участием многочисленных микроорганизмов, разлагающих и синтезирующих органическое вещество и в конце концов торф болотных почв. Изменение условий аэрации и питательного режима приводит к развитию групп болотной растительности и её эволюции. Наиболее распространённые растения-торфообразователи из травянистой растительности – осоки, пушицы, камыш, тростник, вейник, рогоз, канареечник, хвощи и др. Из полукустарников и древесных пород – багульник, клюква, вереск, ива, берёза, ольха, сосна, ель, лиственница. Большую роль в торфообразовании играют мхи: гипновые зелёные, кукушкин лён, белые сфагновые мхи.
Оглеение. «Глей», «глееобразование» - термины введены в научную терминологию Г.Н. Высоцким, определившим биохимическую природу глееобразования.
Глей – более или менее плотная суглинистая или глинистая порода серого цвета с зеленоватым оттенком, формирующаяся в условиях длительного переувлажнения.
Оглеение – сложный биохимичесий процесс, протекающий в анаэробных условиях при наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов.
При глееобразовании происходит разрушение первичных и вторичных минералов, значительным превращениям подвергаются соединения железа, марганца, серы и азота. Характерная особенность глееобразования – восстановление окисного железа в закисное: 2Fe2O3 ---> 4FeO + 2O2. При периодически повторяющемся переувлажнении соединения железа могут находиться то в окисной, то в закисной форме. При длительном и постоянном избыточном увлажнении ионы закисного железа вступают в реакцию с кремнезёмом и глинозёмом, образуя вторичные алюмоферросиликаты, в составе которых находится закисное железо. Здесь же образуются менее устойчивые к оглеению минералы – сидерит (FeCO3) и вивианит – (Fe3(РO4)2 • 8Н2О. При оглеении восстанавливается марганец (Mn) до подвижных форм, сера до H2S и FeS. Значительным превращениям подвергаются соединения азота и фосфора. Превращения азота связаны с денитрификацией, вызывающей в анаэробных условиях переход азота из нитратной формы газообразную и потерю его из почвы. Фосфор переходит в закисные формы в виде вивианита и труднорастворимых фосфатов оксида железа. Развитие оглеения существенно ухудшает свойства почв, что требует коренного улучшения водно-воздушного режима путём осушения и комплекса агротехнических мероприятий.
Типы заболачивания
Образование болотных почв в природе происходит двумя путями:
1) заболачивание суши, преобладает, так образуется основная част болотных почв;
2) заторфовывание водоёмов.
Болотные почвы встречаются в таёжно-лесной и лесостепной зонах и делятся на типы: 1) верховые и 2) низинные; они имеют мощный торфяной горизонт (Т).
Болотные верховые почвы (тип) образуются в северной и средней тайге таёжно-лесной зоны европейской части России и на севере Западной Сибири, Камчатке и Сахалине. Чаще образуются на водоразделах в условиях увлажнения пресными водами.
Различают 2 подтипа болотных верховых почв:
1) торфяно-глеевые;
2) верховые торфяные.
Болотные торфяно-глеевые почвы образуются в пониженных частях водоразделов или по окраинам верховых болот, мощность торфяного горизонта у них менее 50 см.
Болотные верховые торфяные почвы образуются в центральных частях верховых болот, профиль их слабо дифференцирован, мощность торфяного горизонта у них более 50 см.
Болотные низинные почвы (тип)образуются в глубоких депрессиях рельефа на водоразделах, на древнепойменных террасах и в понижениях речных долин под автотрофной и мезотрофной растительностью (осоки, тростники, гипновые мхи, ольха, ива и др.) в условиях избыточного увлажнения жёсткими грунтовыми водами.
Различают такие подтипы болотных низинных почв:
1) низинные обеднённые торфяно-глеевые;
2) низинные обеднённые торфяные;
3) низинные (типичные) торфяно-глеевые;
4) низинные (типичные) торфяные.
Морфологическое строение профиля болотных почв имеет следующий вид:
А0 (Оч) + Т +G + С,
где А0 (лесная подстилка) или очёс (Оч) – верхний горизонт;
Т – торфяной горизонт;
G – глеевый горизонт (Т1, Т2, Т3 и др.);
С – материнская порода.
Торфяной горизонт (Т) в зависимости от ботанического состава растений и степени разложения торфа:
Т – слабо разложившийся (торфяной);
Т пт – среднеразложившийся (перегнойно-торфяной);
Т п – сильно разложившийся (перегнойный).
Генетическая и агрономическая оценка торфа проводится по:
1) степени его разложения;
2) ботаническому составу;
3) составу органических веществ;
4) содержанию азота;
5) зольности;
6) величине рН;
7) физическим свойствам.
Степень разложения торфа определяется относительным содержанием продуктов распада тканей, утративших клеточное строение (на основе анализа торфа под микроскопом).
Торф верховых болот имеет слабую (2-5%) или среднюю (5-10%) степень разложения, а низинных – высокую (30-50%) зольность.
Органическое вещество торфа – основная его часть. В верховых болотах органическое вещество состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина, воскосмолы. Торф слабо гумифицирован, гумусовое вещество составляет 10-15% от общего углерода с преобладанием в нём фульвокислот; содержание общего азота 0,5-2%; рН – сильно-кислая и кислая. В низинных болотах органическое вещество хорошо гумифицировано и составляет 40-50%, основная его часть – гуминовые кислоты; содержание валового азота 3-4%; рН – слабокислая- слабощелочная; высокая ёмкость поглощения – от 80-90 до 130-200 ммоль-экв/100 г почвы. Степень насыщенности основаниями (V) верхового торфа составляет 10-30%, низинного – 70-100%. Торфяные горизонты (Т) имеют: 1) низкую плотность; 2) высокую влагоёмкость – 400-900% - низинный торф, 1000-1200% - верховой торф; 3) слабую водопроницаемость и теплопроводность.
Слабая теплопроводность торфяных горизонтов обуславливает неглубокое промерзание болотных почв зимой и очень медленное оттаивание весной.
Сухой торф хорошо адсорбирует газы (аммиак), что позволяет использовать его в качестве подстилки для животных.
Использование торфа и болотных почв
Большое значение имеют низинные болотные почвы, торф которых обладает высокой зольностью, большим содержанием азота и благоприятной рН.
Торфяные почвы используют как:
1) источник органических удобрений (низинный торф);
2) объект освоения и превращения их в культурные угодья.
Торф в земледелии используется:
1) для подстилки животным (моховой, верховой торф);
2) для приготовления компостов – торфо-навозные, торфо-помётные, торфо-минеральные и другие.
Для улучшения свойств торфа в него добавляют известь, фосфоритную муку, минеральные удобрения или биологически активные вещества (навоз, фекалии и т.д.).
Лекция 10
ПОЧВЫСУХИХ СТЕПЕЙ
Степная зона
Южные чернозёмы переходят в каштановые почвы, которые являются зональными для сухих степей. Они занимают площадь примерно 100 млн. га и широко распространены в Среднем и Нижнем Поволжье, Кулунде (Алтайский край).
Среди каштановых почв широко распространены лугово-каштановые, солонцы, солончаки, солоди, обуславливающие высокую комплексность почв.