Элементарные почвообразовательные процессы (мезопроцессы) являются более простыми элементами общего типового процесса. Это такая группа процессов, из которых ни один взятый в отдельности не способен сформировать почву. ЭПП – это обязательно только составная часть (элемент) типового почвообразовательного процесса (подзолообразовательного, черноземного и др.). Любая почва формируется тем или иным сочетанием конкретных ЭПП разных групп, но никогда не образуется ЭПП из одной только группы. Именно в этом проявляется «элементарность этого уровня процессов, любой типовой почвообразовательный процесс составляется из комбинации более чем одного ЭПП. (Герасимов, 1985)
В качестве примера рассмотрим, из каких основных микропроцессов складывается подзолистый ЭПП, в основе которого лежат химическое разрушение минеральной части почвы и вынос некоторых продуктов разрушения в нижнюю часть профиля почвы и за ее пределы:
- разложение лесного опада микрофлорой;
- образование фульвокислот;
- химическое взаимодействие фульвокислот с минералами;
- образование низкомолекулярных органических кислот и других органических соединений, их взаимодействие с минеральной частью почвы;
- избыточное сезонное увлажнение почв;
- развитие восстановительных реакций;
- нисходящие токи почвенных растворов с выносом минеральных и органо-минеральных соединений;
- трансформация части соединений по пути транспорта с осаждением из почвенных растворов;
- развитие кислотности.
В результате подзолистого процесса под лесной подстилкой или под гумусовым горизонтом обособляется подзолистый горизонт белесого цвета, обычно пластинчатой структуры, более легкого гранулометрического состава, обогащенный диоксидом кремния, обедненный железом, марганцем и элементами питания растений, с повышенной кислотностью, низкой катионной емкостью поглощения. Под подзолистым горизонтом образуется иллювиальный горизонт, или горизонт вмывания, буровато-коричневого цвета с белесоватой кремнеземистой присыпкой (SiO2), тяжелого гранулометрического состава, обогащенный железом и алюминием, кислоторастворимыми фосфором и калием, с высокой катионной емкостью поглощения, с наиболее высокой обменной кислотностью в профиле почв.
К элементарным почвообразовательным процессам или мезопроцессам относится следующая группа процессов (Ганжара, 2001):
- биогенно-аккумулятивные (подстилкообразование, гумусообразование, торфообразование);
- гидрогенно-аккумулятивные (засоление, оруденение, окарбоначивание);
- метаморфические (оглеение, слитизация, оглинение, оструктуривание);
- элювиальные (выщелачивание, оподзоливание, лессивирование, осолодение, элювиально-глеевый, Al-Fe-гумусовый и др.);
- иллювиально-аккумулятивные (глинисто-иллювиальные, железисто-гумусово-иллювиальные, алюмогумусово-иллювиальные, иллювиально-карбонатные и др.);
- педотурбационные (криотурбация, биотурбация, ветровальная педотурбация, зоогенная педотурбация);
- деструктивные (эрозия, дефляция, мелиорация, рекультивация, техногенное загрязнение и др.).
Биогенно-аккумулятивные процессы включают следующие ЭПП: поступление органических остатков, трансформация органических остатков, гумификация и минерализация органического вещества, которые в целом составляют группу ЭПП метаморфизма органического вещества (Элементарные …, 1992). Перечисленные процессы являются составными частями единого процесса образования органопрофиля. Интенсивность их проявления неодинакова в различных типах и подтипах почв.
Поступление органических остатков – процесс привноса органического вещества на поверхность почвы или в почву в виде свежих отмерших растительных и животных остатков, экскрементов животных и др. В лесных почвах этот процесс соответствует процессу подстилкообразования и дальнейшей трансформации подстилки.
Интенсивность и характер поступления в значительной степени зависят от климата, рельефа и главным образом от функционирования структуры биогеоценоза и агроценоза.
Процесс поступления отмерших остатков биоты существует в любой почве. В естественных биогеоценозах основным источником органического вещества являются остатки высших растений в виде наземного и корневого опада. В агроценозах часть органических остатков, как правило, поступает уже в трансформированном и гумифицированном состоянии в виде органических удобрений (торф, сапропели, навоз, компосты, осадки сточных вод), а часть – в свежем состоянии (солома, пожнивные и корневые остатки). В относительно короткий промежуток времени происходит их большая или меньшая гомогенизация внутри пахотного горизонта с помощью сельскохозяйственной техники. Процесс поступления свежего органического материала является исходным для всех остальных процессов. В конце вегетационного периода происходит резкое увеличение поступающего органического вещества. Органические остатки после поступления в почву или на ее поверхность подвергаются дальнейшей трансформации с различной скоростью в зависимости от конкретных гидротермических условий.
Трансформация органических остатков – процесс, складывающийся из множества физических (механическое измельчение и др.), химических (деструкция), фотохимических (окисление и разложение под действием солнечного цвета) и биохимических реакций. При этом происходят превращения разнообразных химических соединений, имеющихся в составе растительных тканей: лигнина, углеводов, белков, жиров и т.д. В результате процесса трансформации свежего органического вещества образуются промежуточные высокомолекулярные продукты разложения опада, причем их образование осуществляется при непосредственном участии почвенной мезофауны и микроорганизмов (рис. 2.2, 2.3).
а б в
Рис. 2.2. Агрегаты-экстременты дождевых червей (а), клещей (б),
термитов (в), х50 (Парфенова, Ярилова, 1977)
а б
Рис. 2.3. Разложение растительных остатков:
а – клетки паренхимной ткани с бурым содержимым, х280; б - полуразложившиеся волокнистые ткани с комочками выбросов между ними, х50 (Парфенова, Ярилова, 1977)
Процессы трансформации протекают с различной скоростью и достигают различной глубины. В результате процессов поступления и трансформации опада могут формироваться следующие органогенные горизонты: 1) в гидроморфных условиях – торфяные; 2) в полугидроморфных условиях – торфянистые или перегнойные; 3) при достаточной аэрации под лесной растительностью в бореальном поясе – горизонты подстилки; 4) в степных травянистых сообществах – горизонты ветоши.
Первичная трансформация фактически всегда идет одновременно с процессом гумификации.
Гумификация – это всеобщий процесс превращения органических остатков; он может протекать в почвах, природных водах, илах, торфах, при углеобразовании и образовании горючих сланцев, и его нельзя ограничивать только почвенной средой. Гумификация органических остатков является одним из глобальных почвенных процессов, свойственных любой почве – от примитивных почв арктических пустынь до хорошо развитых почв степей. По гипотезе Л.Н. Александровой (1980), «гумификация представляет собой сложный биофизико-химический процесс трансформации промежуточных высокомолекулярных продуктов разложения органических остатков в особый класс органических соединений – гумусовых кислот. Основными элементарными звеньями ее являются окислительное кислотообразование, формирование азотистой части молекул, фракционирование и дальнейшая трансформация новообразованных гумусовых кислот (их дальнейшая ароматизация и гидролитическое расщепление, сорбция, конденсация), а также процессы взаимодействия с минеральной частью почвы».
Л.А. Гришина и др. (1983) степень проявления процесса гумификации обнаруживают с помощью микроморфологических исследований. Так, когда органоглинистое тонкодисперсное вещество встречается редко и образует микрозоны, то такая его форма строения свидетельствует о слабом проявлении процесса гумификации (рис. 2.4).
а б
Рис. 2.4. Гумифицированные растительные остатки:
а – гумусово-глинистая плазма с гумонами и углеподобными
частицами, х50; б – концентрация гумонов в поре, вокруг остатка оглиненного корешка, х80 (Парфенова, Ярилова, 1977)
О достаточно активном процессе гумификации органических остатков свидетельствуют гумусовая плазма, наличие глинисто-гумусовых агрегатов, концентрированный тонкодисперсный гумус в форме сгустков разной величины и плотности.
Минерализация органического вещества – это комплекс физико-химических и биохимических окислительно-восстановительных микропроцессов, приводящих к полному разложению органических остатков и собственно гумусовых веществ до конечных продуктов окисления – окислов и солей.
Этот процесс обязателен и необходим в цикле биокруговорота углерода, так как он обусловливает освобождение и переход в доступную форму основных элементов минерального питания растений.
Процессы минерализации не образуют признаков в твердой фазе почвы, поэтому судить о скорости их протекания можно по показателю дыхания почвы, который является суммарным результатом минерализации как органических остатков, так и гумуса. Самая высокая интенсивность выделения СО2 с поверхности почвы свойственна влажным дождевым лесам тропического пояса, что обусловлено большой массой опада и быстрой его минерализацией. Наиболее низкие показатели почвенного дыхания (менее 0,1 г СО2/м2 в час) характерны для болотных и пустынных экосистем. В растительных сообществах средних широт отмечены значительные колебания показателей интенсивности почвенного дыхания – от 0,1 до 9,5 г СО2/м2 в час, связанные с различной активностью почв разных экосистем.
Другой метод изучения минерализации заключается в наблюдении кинетики процессов с помощью меченых атомов. Он позволяет непосредственно изучать не только интенсивность процессов минерализации органических остатков и гумуса, но и отдельных групп соединений.
Наиболее устойчивы к минерализации гуминовые кислоты. Причем скорость их минерализации различна в разных частях профиля и закономерно убывает с глубиной, по мере ослабления активности деятельности микроорганизмов. Значения коэффициента минерализации минимальны в черноземных почвах, в лесных почвах бореального пояса они могут достигать 2,2 %/год, а в почвах тропических лесов – еще выше.
Гидрогенно - аккумулятивные ЭПП – это группа процессов, проявляющихся в аккумуляции веществ в почвенном профиле под воздействием грунтовых вод и включающая ЭПП засоления, окарбоначивания и оруденения.
Засоление – это процесс накопления водорастворимых солей при выпотном типе водного режима. К засоленным относятся почвы, содержащие в профиле легкорастворимые соли (или их ионы) в жидкой и твердой фазах (в виде минералов солей), а также в форме обменных оснований в количествах, понижающих плодородие почв и отрицательно влияющих на рост и развитие большинства сельскохозяйственных структур.
Засоленность почв оценивается по четырем показателям (Базилевич, Панкова, 1968):
- по глубине расположения солевого горизонта (поверхностно-засоленные, глубокозасоленные);
- по составу солей в солевом горизонте (почвы, засоленные хлоридами, сульфатами, нитратами, гидрокарбонатами);
- по степени засоления (слабо-, средне- и сильнозасоленные);
- по солевому профилю (пирамидальные, тумбовидные, равномерно засоленнные и с максимумом солей в верхней части солевого горизонта).
В пустынях солевые процессы господствуют над всеми остальными.
Орудение – гидрогенное накопление оксидов железа и марганца (рудяковые горизонты, ортштейны, болотная руда). Этот ЭПП проявляется в полугидроморфных почвах, в которых наблюдается смена окислительно-восстановительных режимов (рис. 2.5).
а б
Рис. 2.5. Железистые новообразования:
а – составная глинисто-железистая многослойная концентра х50; б – узоры, пленки, концентры железа в оглееном горизонте х150
(Парфенова, Ярилова, 1977)
ЭПП окарбоначивания наиболее характерен для почв геохимически подчиненных ландшафтных позиций полупустынных и степных ландшафтов. Это процесс вторичного накопления карбонатов кальция из минерализованных грунтовых вод (рис. 2.6).
а б
Рис. 2.6. Кальциевые новообразования:
а – выцветы микрозернистого кальцита в поре, налегающая на выцветы кальцита, ник. +, х80; б – мелкозернистый кальцит в круглой поре, х150 (Парфенова, Ярилова, 1977)
Метаморфические ЭПП - это группа процессов трансформации породообразующих минералов без элювиально-иллювиального перераспределения в профиле почв (внутрипочвенного выветривания); преобразования первичных минералов во вторичные. К метаморфическим ЭПП относятся процессы оглинения, оглеения, оструктуривания, слитизации.
ЭПП оглеения почвенной массы включают процессы трансформации на месте почвенной массы, возникающие под влиянием переувлажнения и дефицита кислорода (анаробиоза). Этот процесс создает окраску почвенной массы с преобладанием «холодных» тонов: голубоватых, сизых, зеленоватых, оливковых, серо-сизых тонов и характеризуется восстановлением элементов с переменной валентностью, разрушением первичных минералов, синтезом специфических вторичных минералов, незначительным выносом оснований и иногда аккумуляцией соединений железа, серы, фосфора, кремния. ЭПП оглеения выражены в очень широком спектре почв, практически во всех биоклиматических поясах и ландшафтных зонах. Протекание этих процессов определяют следующие условия: химико-минералогический состав почвенной массы и увлажняющих вод (геохимическая обстановка), водный режим, источник переувлажнения.
Наиболее широко этот процесс развит в условиях гумидного, а также и субгумидного климата (поверхностное и грунтовое переувлажнение), где он может быть выражен как в почвах водоразделов, так и пониженных элементов рельефа (тундровые глеевые, подзолисто-глеевые, торфяно-глеевые, лугово-черноземные, глеевые субтропические и тропические и др.). С увеличением аридности климата ЭПП восстановленного глея локализуется в почвах отрицательных форм рельефа и связан обычно с грунтовыми и почвенно-грунтовыми водами.
Степень выраженности может оцениваться по: 1) размерам (площади, объему участков почвенной массы, имеющей морфологию восстановленного сизого глея); 2) глубине (продвинутости) преобразования процессом твердой фазы.
Глубина воздействия восстановленного глея на почвенную массу трудно устанавливается при морфологическом исследовании и может быть оценена только химико-аналитическими методами: по соотношению закисных и окисных форм несиликатного Fе.
ЭПП слитизации – уничтожение исходной структуры почвы или породы глинистого состава и последующего уплотнения дезагрегированной массы с образованием слитых массивных горизонтов.
Уничтожается исходная структура путем механического истирания и перемешивания почвенной массы во влажно-пластическом состоянии, сопровождающееся уплотнением в условиях гравитационного давления и внутрипочвенных напряжений. Особенно интенсивно эти процессы проявляются при осолонцевании массы, приводящем к диспергированию коллоидов. Последующие турбационные циклы поддерживают существование массы в слитом состоянии.
ЭПП оглинения – это процесс формирования глинистых минералов в почвенных условиях. Он включает ЭПП трансформационного глинообразования из первичных слоистых силикатов и ЭПП синтеза глинистых минералов (рис. 2.7). Оглинению способствуют достаточное увлажнение профиля в условиях продолжительного периода с положительными температурами, а также интенсивно протекающие процессы биологического круговорота веществ.
а б
Рис. 2.7. Глинистые новообразования:
а – часть поры с натеком глины, х300; б – слоистый натек глины в каналовидной поре, х50; (Парфенова, Ярилова, 1977)
ЭПП синтеза глинистых минералов наиболее интенсивно протекает на вулканических пеплах в условиях гумидного субтропического и тропического климатов.
ЭПП оструктуривания – процесс образования агрегатов разного размера под воздействием веществ, обладающих клеящей способностью. Выделяют 6 ЭПП оструктуривания, относящиеся к трем группам, различающимся по основным механизмам обособления почвенных агрегатов:
- собственно коагуляционное оструктуривание;
- биогенное оструктуривание (травяно-корневое и копролитообразование);
- компрессионно-гидротермическое оструктуривание (вертикального и горизонтального растрескивания и слитизация).
При коагуляционном оструктуривании почвенной массы происходит склеивание минеральных частиц органическими и органо-минеральными структорами. Коагуляционные агрегаты имеют различную прочность и водопрочность в зависимости от характера клеящей органики и катиона-коагулятора. Наибольшим агрегационным потенциалом обладают способные к денатурации гумусовые вещества, осаждаемые кальцием или железом.
ЭПП травяно-корневого оструктуривания выражена в богатых гумусом почвах муллевого типа (до 4% и более), обладающая высокой емкостью обмена, насыщенным поглощающим комплексом с преобладанием кальция. Корни травянистых растений «дробят» более крупные агрегаты, и благодаря корневым выделениям, способствуют созданию зернистых агрегатов.
ЭПП копролитообразования связано с обособлением почвенной массы в агрегаты при прохождении ее по кишечному тракту почвенной мезофауны.
ЭПП оструктуривания вертикального и горизонтального растрескивания наблюдаются при иссушении почв тяжелого гранулометрического состава, промерзании почв и сжатии мерзлой водой.
ЭПП слитизации представляет собой уничтожение исходной структуры почвы или породы глинистого состава при механическом перемешивании почвенной массы.
Элювиальные ЭПП- это группа процессов образования элювиальных горизонтов, сущность которых заключается в разрушении или преобразовании почвенного материала и выносе из него продуктов разрушения или трансформации нисходящими или боковыми токами воды за пределы почвенного горизонта или профиля. К элювиальным ЭПП относятся процессы выщелачивания, оподзоливания, лессивирования, элювиально-глеевый, Al-Fe гумусовый.
В процессе почвообразования химический состав почвенной массы редко остается неизменным в результате того, что в большинстве случаев часть вещества в виде продуктов трансформации перемещается в пределах почвенного профиля или выносится за его пределы в различных направлениях: вниз, вбок и вверх. Процессы такого перемещения называются миграционными. К типам миграции в растворах относятся: солевая, кальциевая, осолонцевание, рассолонцевание, глеевая, Al- Fe- гумусовая. Кроме того, различаются два типа водно-суспензионной миграции, не выделяемые в геохимии: лессиваж и партлювация. ЭПП миграции могут приводить к выносу вещества за пределы горизонта или за пределы профиля (элювиирование). Об элювиировании можно судить только при сравнении почвенного горизонта с эталоном – почвообразующей породой, а в случае выноса за пределы почвенного профиля его можно диагностировать только косвенно: на основе знания о составе профиля в прошлом, составе геохимических циклов. Рассмотрим некоторые из них.
Выщелачивани е (кальциевая миграция) – это вынос из почвы или отдельных ее горизонтов малорастворимых солей Са и Mg под действием нисходящего или бокового тока почвенного раствора, в результате чего происходит обеднение отдельных горизонтов или всего почвенного профиля основаниями и их солями. Диагностика данного процесса возможна на основе многолетнего мониторинга за изменением границы гипсового и карбонатного горизонта, а также баланса Са и Mg в почве и окружающем ландшафте. О современном протекании выщелачивания свидетельствуют характер верхней границы гипсового и карбонатного горизонтов – наличие выщелоченных языков и карманов вдоль трещин, диффузные ореолы вокруг конкреций и скоплений.
Достаточно точно процесс диагностируется на микроуровне с помощью микроморфологии и растровой электронной микроскопии. В этом случае о его наличии свидетельствуют характер микрозональности в распределении кристаллов карбонатов и гипса, их размеры, характер поверхности зерен. Косвенным признаком процесса служит характер распределения карбонатов и гипса с постепенным увеличением их содержания с глубиной при условии отсутствия гидрогенной аккумуляции.
Основными условиями существования этого ЭПП являются водный режим промывного типа и определенное сочетание восходящих и нисходящих токов. Интенсивность ЭПП выщелачивания возрастает в условиях свободного дренажа, избыточного увлажнения при низких температурах.
К антропогенным процессам выщелачивания гипса можно отнести замещение гипса карбонатами при поливе щелочными карбонатными водами. В этом случае происходят замещение ионов SO42- на СО32- и солевая дифференциация профиля. Процесс широко распространен в природе, он характерен для почв с периодически промывным и полупромывным водным режимом и охватывает почвы от северных степей до пустынь.
К элювиально-глеевым процессам относится ЭПП глеевой миграции железа и марганца.
ЭПП глеевой миграции железа и марганца – процесс передвижения восстановленных в анаэробной среде форм Fe2+ и Mn2+ в составе гелей органо-минеральных комплексов, солей минеральных кислот с последующим окислением и аккумуляцией гидрооксидов Fe2+ и Mn2+ в почвенном профиле или за его пределами.
Этот процесс является следствием перехода окисных соединений в закисные в анаэробной среде при обязательном участии микроорганизмов и наличии органического вещества, в условиях постоянного или продолжительного обводнения почвенных горизонтов или профиля.
Необходимым условием реализации ЭПП глеевой миграции является отток влаги из сферы оглеения. Результаты перемещения (оттока) по профилю Fe2+ и Mn2+ выражаются либо в виде самостоятельных элювиально-глеевых горизонтов, либо в виде локальных, обедненных этими элементами зон в пределах оглеенного горизонта.
В присутствии кислорода и при смене восстановительных условий окислительными Fe2+ и Mn2+ окисляются и осаждаются в виде гидрооксидов. При осаждении гидрооксидов формируются новообразования Fe и Mn: конкреции, трубочки, прослои, корочки. Они могут быть локализованы в пределах элювиально-глеевого горизонта. Но могут формировать и выраженные иллювиальные зоны: ортзанды, плинтиты, лантериты.
ЭПП глеевой миграции Fe и Mn, как и большинство миграционных ЭПП, - горизонто- и профилеобразующий процесс. Он реализуется не в отдельных горизонтах почвенного профиля, а в формировании определенным образом организованной почвенной толщи или горизонта в целом. Поэтому основным для морфологической диагностики являются строение почвенного профиля, совокупность элювиальных осветленных, с характерной «глеевой» окраской горизонтов, иллювиальных зон и локальных участков с железо-марганцевыми новообразованиями.
ЭПП глеевой миграции проявляется во всех почвенно-климатических зонах в условиях переменного окислительно-восстановительного и водного режимов.
Важным фактором является гранулометрический состав почв. Глеевая миграция Fe и Mn может проявляться в почвах любого гранулометрического состава, однако в суглинистых и глинистых почвах этот ЭПП связан преимущественно с поверхностными водами, а в песчаных, супесчаных – с грунтовыми. В почвах на породах, неоднородных по гранулометрическому составу, ЭПП связан с верховодкой, периодически застаивающейся на кровле водоупора. Временным водоупором для поверхностных вод может явиться и мерзлота во всех почвах, включая щебнистые. В таких, обычных хорошо дренируемых. почвах глеевая миграция протекает сезонно.
Оподзоливание – это кислотный гидролиз первичных и вторичных минералов и вынос продуктов гидролиза за пределы элювиального горизонта или почвенного профиля. Подзолистый процесс развивается в кислых почвах с низкой биологической активностью и промывным типом водного режима. Наибольшая роль в оподзоливании принадлежит кислым продуктам специфической и неспецифической природы, образующимся в процессе превращения органических остатков лесной подстилки (преимущественно мохово-лишайниковой). В результате промывного водного режима и действия кислых соединений из верхних горизонтов удаляются в первую очередь все легкорастворимые вещества. При дальнейшем воздействии 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 и органо-минеральных соединений перемещаются из верхних горизонтов в нижние.
В Восточной Сибири под лесами подзолообразовательный процесс выражен слабо. Отмечается доминирование ЭПП Al-Fe гумусового элювиирования и иллювиирования. По В. О. Таргульяну (1971), это процесс мобилизации низкомолекулярными гумусовыми веществами железа и алюминия первичных и вторичных минералов без глубокого их разрушения с образованием устойчивых комплексных и внутрикомплексных (хелатных) органо-минеральных соединений и выноса этих соединений. При мерзлотном типе температурного режима и коротком времени функционирования почвы зона формирования подвижных гумусовых веществ, их взаимодействия с минеральными материалами и вынос Al-Feгумусовых соединений совмещены в органо-аккумулятивных горизонтах. Вся минеральная часть этих горизонтов осветлена, отмыта от красящих железистых пленок. Минеральная часть сильно разрушена, в тоже время минералы покрыты аморфными формами, поэтому морфологически оподзоленность не проявляется (рис. 2.8).
а б
Рис. 2.8. Гумусово-железистые пленки в гор. А1 (а) и В (б) дерново-лесной почвы
(Балсанова, 2003)
Лессиваж – процесс механического передвижения глинистого (глинистого и коллоидального) материала из верхней части почвенного профиля и аккумуляции его на некоторой глубине в виде локальных или сплошных образований (лаков, натеков, кутан) на поверхности педов, обломков пород, на стенках пустот (в случаях легкого механического состава – внутри почвенной массы). Таким образом, ЭПП лессиважа имеет две составляющие: вынос илистых суспензий и их аккумуляцию.
Основные факторы, определяющие возникновение лессиважа, следующие: 1) наличие веществ, способных восстанавливать, растворять или образовывать комплексные соединения с Fe, тем самым освобождая и пептизируя тонкие минеральные частицы, либо присутствие в поглощающем комплексе Na и Mg, также вызывающих диспергацию коллоидных частиц; 2) водный режим почвы, при котором возможен перенос вещества внутри профиля на любое расстояние, как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Кроме того, способность почвенной массы к диспергированию в значительной степени определяется типом и размером глинистых минералов, а также величиной их отрицательного заряда. Наиболее мобильными оказываются минералы из группы монтмориллонита, так как они наиболее гидрофильны и обладают наименьшими размерами. Минералы группы каолинита из-за крупного размера и низкого заряда обладают наименьшей подвижностью в почвенных условиях
Диагностика лессиважа основана на наличии в почвенном профиле в той или иной степени осветленного и обедненного тонкодисперсным минеральным веществом и полуторными окислами элювиального (лессивированного) горизонта или отдельных морфонов горизонта с концентрацией илистого вещества в виде натеков (кутан) на поверхности педов, обломков пород, на стенках пустот (иллювиальный горизонт). Для диагностики лессиважа достаточно наличие иллювиальных глинистых образований.
Микроморфологическая диагностика лессиважа достаточно ясная – илистые новообразования, в чистом виде не содержащие никаких механических примесей, прозрачные, желтого, буро-желтого, красновато-бурого, образующие скорлуповатые, слоистые, флюидальные и сплошные натеки, обладающие оптической ориентировкой и четко отграниченные от материала основы. Эти новообразования могут содержать примесь гумуса и тонкопылеватого материала, могут быть обогащены или обеднены различными формами Fe. По сравнению с основной массой горизонта они характеризуются более высоким содержанием полуторных окислов, обеднены окисью кремния, а в случае сложного состава – отличаются более высоким содержанием гумуса и несиликатных форм Al и Fe. В минералогическом составе преобладают трехслойные монтмориллониты, гидрослюды и их смешанослойные образования.
Реализация лессиважа возможна в широком диапазоне географических условий, и его проявления диагностируются в той или иной степени во всех гумидных и семигумидных почвах. Наиболее интенсивно процесс идет в почвах на рыхлых отложениях гумидных умеренно холодных и субтропических равнинных и горных территорий, где обеспечивается сравнительно медленная фильтрация суспензий через толщу с высоким содержанием тонких фракций. Лессиваж является одним из профилеобразующих процессов в элювиально-глеевых, подзолистых, дерново-подзолистых почвах и формирует ряд диагностических признаков в глееподзолистых, серых лесных, бурых лесных почвах.
Педотурбационные ЭПП– это группа процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил. Так, криотурбация– это процесс морозного механического перемешивания, проявляющийся в почвах тундровой зоны. Криогенный массо- и влагообмен вызывает развитие процессов пучения, бугро- и пятнообразования, термокарст, солифлюкцию и др. В профиле почв отмечается искривление границ горизонтов, дифференцированное и общее перемешивание мелкоземистого и мелкоземисто-щебнистого материала в почве. В ландшафте отмечается образование пятнистого и бугоркового нано- и микрорельефа, каменных многоугольников.
ЭПП биогенных педотурбаций связано с процессами перемешивания и передвижения почвенного материала под действием животных и растительных организмов. Ветровальная педотурбация наблюдается при ветровалах лесов. Технотурбации происходят при землекопных работах (от ручных, траншейных до крупных промышленных, карьерных). Агрогенные педотурбации связаны с сельскохозяйственной обработкой земель.
Деструктивные ЭПП- это группа процессов, в которой объединены разнообразные по механизмам и проявлениям процессы привноса на поверхность почвы твердого (за исключением твердого опада), жидкого и газообразного вещества и унос твердого и жидкого (растворенного) вещества с поверхности почвы водным и аэральным путем (ЭПП привноса и уноса вещества).
По Б.Г. Розанову (1983), данный ЭПП относится к деструктивным процессам, в которых. помимо эрозии и дефляции, выделены отложение наилка (в поймах рек) и привнос солей (в условиях сухого климата).
Специфичность процессов привноса – уноса вещества проявляется в том, что они действуют над поверхностью почвы до момента попадания материала в почву или с момента его отрыва от поверхности. Однако их диагностика проводится в основном путем изучения почвенного профиля, т.е. не по механизму, а по результату действия процесса. По механизму они являются геологическими, по результатам действия на почву выступают как ЭПП.
Наибольшую агроэкологическую опасность, поражающая ценные пахотные угодья, представляют процессы эрозии и дефляции почв. Под действием талых вод и ливней, а также сильных ветров происходят смыв и выдувание незащищенной почвы. В результате снижаются ее плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур.
Эрозия почв как существующее природное явление постоянно сопровождает процесс почвообразования. Как бы ни был плотен растительный покров на поверхности почвы, вода и ветер уносят с собой некоторое количество почвенных частиц. Такая эрозия называется нормальной (геологическая) эрозией, которая протекает медленно и не препятствует созданию почв, так как отчуждаемое с поверхности количество почвы пополняется, благодаря процессу естественного почвообразования. Нормальная эрозия, как правило, зависит от особенностей климата, рельефа, устойчивости верхнего слоя почвы к размыванию и воздействию ветра, а самое главное от характера растительного покрова и его плотности. Чем плотнее и выше растительный покров, тем надежнее почва защищена от эрозии. При разрушении почвы поверхностными водами и ветром, в связи с неправильным ведением хозяйства (слишком обширные поля, неправильная их обработка, отсутствие защитных лесных полос и кулис, оголение земли при строительстве и добыче полезных ископаемых, перевыпасе и т.д.) происходит ускоренная (антропогенная), или чрезмерная эро зия со всеми тяжелыми последствиями (Намжилов, 2000).
Водная эрозия – это процесс механического разрушения почвы текучими водами. Она подразделяется на плоскостную, линейную и ирригационную. Эрозия плоскостная (склоновая) – сравнительно равномерный снос почвенных частиц мелкими струями талых и дождевых вод. Эрозия линейная (овражная) – тип склоновой эрозии, при которой под воздействием концентрированных потоков воды образуются ложбины, размывы и глубокие линейные впадины (овраги), сглаживаемые и не сглаживаемые (в зависимости от степени размыва поверхности земли) в процессе сельскохозяйственной обработки почвы. Эрозия ирригационная – смыв и размыв почвы при ее орошении. Ускорению водной эрозии способствуют легкий гранулометрический состав почв, малая мощность гумусового горизонта, скелетность, малогумусность, крайне низкая водопрочность структурных агрегатов и др. Из антропогенных факторов внушают опасения перевыпас скота, интенсивные вырубки и пожары лесных массивов.
Ветровая эрозия, иначе дефляция (от латинского слова deflare – сдувание) представляет собой явление природы, которое развивается при наличии активного ветрового режима и податливой к выдуванию поверхности поля. Особенно сильному и частому выдуванию подвергаются пашни с супесчаными и песчаными почвами, расположенные на низких водоразделах и открытых господствующим ветрам склонах, в широких долинах и в степи. В результате чего эти почвы разрушаются, и сносится ветром самая ценная и плодородная их часть. Они сильно обедняются и распыляются, а иногда полностью теряют свое плодородие, что резко ухудшает условия произрастания растений (Намжилов, 2000).
Привнос текучими водами – ЭПП поступления на поверхность почв мелкозема, приносимого склоновыми или паводковым стоком. Диагностика процесса производится наблюдением и измерением величины намыва или по строению почвенного профиля: увеличению мощности верхнего горизонта, формированию системы из нескольких горизонтов в виде намытого «перевернутого профиля» или растянутого профиля с переслоями в поймах, днищах балок и на конусах выноса, отличающегося от законом