Строение профиля подзолистых почв

Подзолистые почвы наиболее распространены в среднетаежной исеверо-таежной подзонах, встречаются также в южно-таежной подзоне. Образование их профиля связано с развитием подзолистого, элювиально-глеевого процессов и лессиважа.

СТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ И ГЕНЕЗИС

Название «подзолистые почвы» происходит от народного слова «подзол», что отражает окраску находящегося под лесной подстилкой подзолистого слоя, по виду напоминающего золу. Название это введено в научную литературу В. В. Докучаевым. Подзолистые почвы разделяют на два подзональных подтипа: подзолистые и глеево- подзолистые.

Профиль подзолистых почв имеет следующее строение (рис.

1): сверху лесная подстилка (ДО) мощностью 2-1 О см, под ней прослойка слаборазвитого гумусового слоя с грубым гумусом 1-3 см (ДОА) или слой 3-5 см (АА2), прокрашенный гумусом фульватного типа, ниже залегаютподзолистый горизонт (А2), переходный горизонт отподзолистого к иллювиальному (А2В), затем иллювиальные (B1; В2), далее переходный горизонт (ВС) в материнскую породу (С). Мощность профиля подзолистых почв 100160 см.

Подтип глеево-подзолистых почв, в основномприуроченный к северотаежной подзоне, внешне отличается от подзолистых почв прежде всего меньшей мощностью профиля, наличием оглеенности в горизонтах А2 и А2В в виде сизоватых и буроватых пятен, а также присутствием мелких Fе-Мn- конкреций.

Подзолистый процесс — главный почвообразовательный процесс, под воздействием которого образовались подзолистые почвы. В результате его проявления происходят разрушение в верхней части профиля почвы первичных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты и грунтовые воды.

Согласно коллоидно-химической теории К. К. Гедройца, имевшей длительное признание, основная роль в оподзоливании принадлежит водородному иону воды. По теории В. Р.

Вильямса, подзолистый процесс связан с определенной группой специфических органических кислот (креновых, или фульвокислот по современной терминологии), которые вызывают разложение минералов твердой фазы почв. Теория подзолообразования получила дальнейшее развитие в результате исследований И. В. Тюрина, С. П. Яркова, А. А. Завалишина, Н. П. Ремезова, И. Н. Антипова-Каратаева, А. А. Роде, Е. Н. Ивановой, И.С. Кауричева, В. В. Пономаревой, Т. В. Аристовской И других ученых.

Согласно современным представлениям в подзолообразовании участвуют фульвокислоты, преобладающие в составе специфической части гумуса лесных почв, а также низкомолекулярные органические кислоты (уксусная, муравьиная, лимонная и др.) и органические кислоты, образующиеся в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов И выделяемые корнями растений. Химическое взаимодействие минералов в залегающем под лесной подстилкой слое, в том числе входящих в состав ила, с кислотами Приводит к образованию легкорастворимых в воде солей и подвижных органо-минеральных соединений, которые благодаря господству в таежно-лесной зоне промывного водного режима выносятся в нижнюю часть профиля почвы или за пределы почвенного слоя.

В результате диссоциации кислотных продуктов и растворения в воде СО2 возникающий водородный ион вступает в обменные реакции с катионами оснований почвенного коллоидного комплекса; в Почвенном растворе значительно повышается их концентрация; они также выносятся вниз с нисходящими токами почвенных растворов. Горизонт постепенно обедняется кальцием, магнием, фосфором, алюминием и другими элементами, а удаление железа и марганца приводит к его обесцвечиванию. При разрушении силикатов И алюмосиликатов образуется вторичный кварц в виде кремнеземистой присыпки, по цвету похожей на золу. В оподзоливаемом горизонте Происходит также относительное накопление входящего в его состав первичного кварца, так как этот минерал устойчив К химическим реакциям. Этот белесый горизонт называют элювиальным или подзолистым, а горизонт, залегающий под ним, — иллювиальны» или вмывания.

Интенсивность подзолистого процесса (по С. П. Яркову) зависит от сочетания условий почвообразования. Чем слабее нисходящий ток почвенных растворов, тем меньше оподзоливается почва, а это связано с показателем соотношения годового количества осадков и испаряемости, гранулометрическим составом и физическими свойствами почвы, ее положением по рельефу, наличием лесной подстилки и т. д. Кроме того, для подзолообразования необходимо периодическое чередование избыточного увлажнения (обычно весной) и подсушивания (летом) верхней части профиля лесной почвы. При этом в результате развития восстановительных процессов в лесной подстилке, а иногда и под ней сначала образуются легкорастворимые закисные соединения железа и марганца, Подвижные формы алюминия, которые легко мигрируют вниз с нисходящими токами почвенных растворов’ и, окисляясь в иллювиальном горизонте, закрепляются в нем. Там, где отсутствуют отмеченные условия, подзолистый процесс не проявляется даже под хвойным лесом из-за отсутствия перераспределения содержания элементов по профилю.

Течение подзолистого процесса зависит также от карбонатности материнской породы. При наличии свободных карбонатов процесс не идет, так как нейтрализуются кислоты, участвующие в подзолообразовании. Карбонаты являются одновременно природным геохимическим барьером и препятствует выносу элементов.

На выраженность подзолистого процесса большое влияние оказывает состав древесных пород. Под лиственными и широколиственными лесами оподзоливание обычно идет медленнее, чем под хвойными, благодаря повышенной зольности опада, в котором больше содержится щелочных, щелочно-земельных и других элементов. Оподзоливание усиливается, если напочвенный покров под лесом представлен мхами или лишайниками.

* Наряду с оподзоливанием генезис подзолистых почв связан с лессиважем. Лессивирование — сложный процесс, включающий механическое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вызывающих диспергирование глинистых частиц и перемещение их с нисходящим током почвенных растворов под защитой подвижных органических веществ, комплексирование и вынос железа (Мельникова, Ковеня, 1974). Процесс лессивирования более активно протекает под лиственными лесами при участии менее кислого гумуса и подвижных органических веществ, при слабокислой и близкой к нейтральной реакции. Так как передвижение ила по трещинам и крупным порам без его разрушения наблюдается во многих почвах, то лессиваж нельзя считать специфическим процессом для формирования профиля только подзолистых почв.

В образовании глеево-подзолистых и подзолистых почв принимает участие элювиально-глеевый процесс. Его характеристика приводится в главе «Болотные почвы».

Кроме указанных процессов почвообразования во всех почвенных зонах, в том числе и подзонах таежно-лесной зоны, проявляется дерновый процесс. Наиболее существенной его особенностью является накопление гумуса, питательных для растений веществ и создание в верхнем горизонте почвы водопрочной зернистой и комковатой структуры. Учитывая эту его характеристику, следует отметить, что подтипы подзолистых и глеево-подзолистых почв имеют весьма ограниченные признаки дернового процесса в виде слаборазвитого гумусового слоя (с грубым гумусом или гумусом фульватного типа) мощностью 1-5 см.’ .

Земледельческое использование подзолистых почв существенно нарушает природное почвообразование, так как при распашке земель устраняется влияние на почвообразовательные процессы древесной растительности, лесной подстилки, напочвенного мохового и лишайникового покровов; в результате внесения органических и минеральных удобрений изменяется содержание гумуса и питательных элементов; известкование устраняет повышенную кислотность, возрастает биологическая активность почв; при проведении осушительных мероприятий улучшается водно-воздушный режим и т. д. Однако недостаток тепла, а в северотаежной подзоне и света остается мощным ограничивающим полевое земледелие космическим фактором.

Подзо́листые по́чвы (Подзол, Podzol, Podsol, Podsosal, устар. белозёмы) — типичные почвы хвойных, или северных («бореальных»), лесов. Эти почвы формируются в холодных местностях с хорошим промывным режимом.

Подзолы также характерны для пустошей южной Австралии [ источник не указан 982 дня ] .

Содержание

Термин и история [ править | править код ]

Термин «подзол» был закреплён в науке В. В. Докучаевым, который изучал эти почвы с 1875 года [1] . Он взят из народного лексикона Смоленской губернии, происходил от обычного для крестьян того региона опыта, при котором первая вспашка целины обнажает золоподобный слой почвы [2] .

Впервые происхождением подзолистых почв заинтересовался минералог А. Крылов (1873) [ источник не указан 982 дня ] . В подзоле Могилёвской губернии им были найдены тук кремнистые тельца, как предположил исследователь, растительного происхождения.

В 1899 году В. В. Докучаев выделил почвы подзольной зоны [3] :

Эта, таежная, зона характеризуется, затем, массою болот и озёр, белыми почвами или, как их называет народ, «подзолами», «белунами». По своему составу, эти последние содержат до 85 % обыкновенной кремне-кислоты, и притом, б. ч., видимо, в аморфном состоянии; вследствие чего, типичный подзол является обыкновенно с физическими свойствами глин, а не песков, и с трудом пропускает через себя воздух и воду. Подзолы кислы и богаты закисью железа. Вообще, эти почвы очень бедны и для земледельческой культуры требуют постоянных и усиленных удобрений. … (белоземы или подзолы).

Формирование почв [ править | править код ]

По современным представлениям, генезис подзолистых почв связан со следующими биогеохимическими условиями [ источник не указан 982 дня ] :

• обедненность растительного опадаазотом и зольными элементами;
• пониженные температуры и промывной водный режим;
• замедленность микробной деятельности, преобладание грибного кислотообразующего разложения;
• консервация лесного опада в виде подстилки, образование в ней и вымывание вниз по профилю водорастворимых фульвокислот и простых органических кислот.

Строение и свойства [ править | править код ]

Подзолистые почвы представляют собой большую группу кислых сиаллитных элювиально-иллювиально-дифференциированных почв с профилем E-Bt, f, h, al, формирующихся в условиях промывного водного режима при сезонном промораживании на суглинистых моренах, покровных суглинках, суглинистых делювиальных и элювиально-делювиальных отложениях кислых пород. Для формирования почв характерно периодическое переувлажнение верхней части профиля весной при снеготаянии и осенью перед установкой снежного покрова [ источник не указан 982 дня ] .

Профиль конкретных почв Ad-A-E-B(t, h…)-С. При антропогенном изменении любые горизонты могут включаться в горизонт Ap (Ap-E-Bh-C).

• А_о — Лесная подстилка бурого цвета, состоит в основном из хвойного опада, остатков мха, часто оторфована, рыхлая мощность 3-5 см;
• А₁А₂ — Гумусово-элювиальный горизонт, серовато-белёсый с темными пятнами, ясно различимы зерна кварца, бесструктурный, мощность 5-10 см;
• А₂ — Подзолистый горизонт, пепельно-белёсый, тонкозернистый, уплотнен, бесструктурный, мощность 10-20 см и более, в нижележащий горизонт переходит глубокими потеками;
• В₁(В_h) — Иллювиальный горизонт, темно-жёлтого или буровато-жёлтого цвета, заметно уплотнен, бесструктурный. Возможно наличие бурых прослоек и пятен, обусловленных накоплением полуторных оксидов, гумуса, илистых частиц. Мощность 10-30 см, переход постепенный; Вh — обогащенный гумусом
• В₂ — Иллювиальный горизонт, жёлтый, слабо уплотнен, встречаются ортзандр, бесструктурный, мощность 30-50 см, переход постепенный;
• С — Почвообразующая порода часто с более или менее четко выраженными признаками оглеенности. Цвет светло-жёлтый, с сизыми пятнами или сизовато-белёсый.

Неокультуренные подзолистые почвы малоплодородны, так как содержат 1-2 % фульватного гумуса в горизонте А₁ и часто лишь его следы в горизонте А₂. Они имеют кислую реакцию (рН_КСl 4,0-4,5), низкую ёмкость поглощения (от 2,4 до 12-17 мг-экв/100 г почвы), степень насыщенности основаниями меньше 50 %, низкую обеспеченность элементами питания растений, неблагоприятные физические свойства.

Классификация [ править | править код ]

В зависимости от строения профиля и характера почвообразующих пород подзолистые почвы делятся на роды [ источник не указан 982 дня ] :

• обычные
• остаточно-карбонатные;
• контактно-глеевые;
• иллювиально-железистые;
• иллювиально-гумусовые;

• слабо дифференцированные (неразвитые на дюнных песках) ;
• псевдофибровые (на глубоких, часто слоистых песках, характеризуются наличием тонких уплотнённых прослоек ржаво-охристого цвета, насыщенных оксидами железа).

По мощности элювиальной части профиля подзолистые почвы делятся на следующие виды:

• слабоподзолистые (поверхностно-подзолистые), нижняя граница горизонта А₂ на глубине менее 10 см;
• среднеподзолистые (мелкоподзолистые), нижняя граница горизонта А₂ на глубине 10-20 см;
• сильноподзолистые (неглубокоподзолистые), нижняя граница горизонта А₂ на глубине более 20 см.

Профиль подзолистых почв четко дифференцирован по гранулометрическому составу. Минимальное содержание ила и глинистых частиц приурочено к горизонту А₂.

Сельскохозяйственное использование [ править | править код ]

Для вовлечения подзолистых почв в сельскохозяйственное использование необходимо известкование, внесение больших доз органических и минеральных удобрений, регулирование водного режима, создание мощного пахотного слоя. Эти мероприятия сопровождаются коренными изменениями всех почвенных режимов, а также и морфологических признаков, результатом чего становятся культурные подзолистые почвы.

При выводе пашни из оборота, под лесными насаждениями верхняя часть пахотного слоя непосредственно под подстилкой превращается в подзолистый горизонт мощностью 5-7 см (вторичное оподзоливание пахотного горизонта) [ источник не указан 982 дня ] .

Характеристика подзолистых почв

Данному типу почв характерно расположение в природных зонах с холодным и влажным климатом. В процессе почвообразования участвуют такие структуры как: карбонатные и бескарбонатные отложения, глины и суглинки, пески и супеси, аллювиальные и делювиальные породы. Химический состав минеральной части обогащен кремнеземами, фульватный тип гумуса сосредоточен в маломощном горизонте высотой до 3-х см. В земледелии важно предотвратить водную эрозию почв.

Строение подзолистых почв

А_о — лесная подстилка. Образуется из опавшей хвои, остатков мха, встречается торф в составе;

А₁ — гумусово-элювиальный горизонт, бесструктурный;

А₂ — подзолистый горизонт, беден на содержание железа, марганца, полуторных оксидов и илистых частиц. Цвет беловато-серый, как печная зола. Увеличенное содержание неподвижного кварца;

В — иллювиальный горизонт, обогащен минеральными соединениями, окраска красновато-бурая, значительно уплотненный горизонт;

С — материнская порода часто выражена признаками оглеения. Цвет светло-жёлтый.

Зона распространения подзолистых почв

В мире такой грунт встречаются в Африке , Азии , Европе, США и Канаде. Наибольшее количество территорий с подобным грунтом выпадает на Россию. Подзолистые почвы имеются на равнинах и плоскогорьях в европейской ее части, Восточной Сибири и Дальнего Востока . При незначительном количестве растительных остатков и сильном промывном режиме в таежной зоне образуются подзолистые и дерново-подзолистые почвы. В Сибири подзолы заболочены и формируются в условиях многолетней мерзлоты.

Типы подзолистых почв

Их разделяют на три категории:

Подзолистые

Такие грунты характерны для хвойных лесов в зоне средней тайги. Кроны деревьев поглощают весь солнечный свет, и он практически не доходит до земли. Поэтому покров состоит из мхов и кустарниковой растительности. Неокультуренные почвы низкоплодородны, фульватный тип гумуса, кислая реакция и низкая емкость поглощения. Отрицательные физические свойства, малая насыщенность основаниями.

Глееподзолистые

Почвы типичны для условий северной тайги. Распространены здесь хвойные или смешанные леса. Верхний надпочвенный ярус мшистый или кустарничково-лишайниковый. Состав почвы: кислая реакция среды, малая емкость поглощения, фульватный тип гумуса, повышенное содержание силикатного железа в верхних частях профиля.

Дерново-подзолистые

Такой тип относится к южным таежным районам. Здесь произрастают широколиственные леса, сосново-лиственные. А также травянистые и травянисто-моховые леса. Грунт: низкое содержание гумуса и резко уменьшается по профилю. Не насыщен основаниями, почвенный поглощающий комплекс содержит кальций, магний, водород и алюминий. Кислая реакция среды.

По степени подзолистости выделяют:

По глубине оподзоливания:

• поверхностно-подзолистые — эллювиальный горизонт отсутствует, гумусовый слой выражен в виде белесых пятен с обильной кремнеземистой присыпкой, мощность до 5 см;
• мелкоподзолистые — горизонт А2 сплошной мощностью до 20 см;
• неглубокоподзолистые— мощность сплошного подзолистого горизонта до 30см;
• глубокоподзолистые– элювиальный горизонт сплошной, мощностью более 30 см.

Особенности подзолистых почв

— Четкая дифференциация профиля на элювиальный и иллювиальный горизонты. В них под маломощной гумусовой прослойкой залегает осветленный подзолистый горизонт;

— Иллювиальный горизонт аккумулирует в себе физическую глину, ил, полуторные оксиды;

— Общий гумусовый запас и его содержание в горизонтах довольно низкое;

— Высокая активная и скрытая кислотность верхнего профиля;

— Малая емкость поглощения при низкой насыщенности основаниями;

— Почвы мало обогащены питательными элементами для растений;

— Неблагоприятные физические свойства: уплотненный иллювиальный слой, агрономически не ценные почвы из-за плотной структуры нижних горизонтов и комковато-пыльных верхних слоев;

— Высокое содержание подвижных соединений алюминия.

Формирование подзолистых почв

Они формируются в условиях холодного климата и высокой влажности под хвойными и лиственными лесами на бескарбонатных породах. Особенностью образования данных почв является глубокий распад минералов из верхних слоев грунта путем выветривания, что приводит к освобождению полуторных окислов. Подзолообразование проходит интенсивнее в сомкнутых еловых лесах с мшистым покровом и отсутствующей травяной растительностью. Одновременно с этим может протекать дерновое почвообразование. Оно развивается под покровом луговой растительности при природном осветлении леса или после вырубки. Под влиянием растений в верхних слоях грунта накапливается перегной, создается комковатая структура. В результате образуется дерново-подзолистые почвы. Так же большую роль играет рельеф местности. В равнинных частях условия образования подзол более благоприятные, так как влага удерживается сильнее. На склонах она стекает и в малой степени проникает в грунт.

Растительный мир подзолистых почв

Эти почвы охватывают преимущественно таежную зону. Произрастают здесь хвойные и лиственные породы деревьев, мхи и кустарники. Хвойные леса можно разделить на смешанные хвойные и широколиственные. К ним относятся ель, сосна. Сюда же примыкают липа, клен и дуб. Хвойные леса из европейских елей и сибирских пород – пихта, лиственница, кедр. Западносибирские леса представляют ели, пихты и кедры. Восточносибирские состоят из сибирской лиственницы, восточнее произрастает лиственница Гмелина. Хвойные леса близ побережья Охотского моря богаты аянскими елями. Уссурийские смешанные леса дают такие породы как кедр, пихта чёрная маньчжурская. Из лиственных- желтая береза, амурская липа, пробковое дерево. Алтайско-саянские леса богаты пихтами, кедрами и соснами. Состав лесов меняется с севера на юг, разбиваясь на подзоны северной, средней и южной тайги. Верхний ярус северной тайги представлен еловыми редкостойными лесами с примесью березы и лиственницы, а нижний типичными для тундры растениями: карликовая березой, голубикой, багульником, вереском. Поверхность мшистая и лишайниковая. Средняя тайга состоит из густых ельников и пихт, почвенный покров составляют мхи. Южная часть тайги- это светлые широколиственные леса с хорошим травяным покровом и почти отсутствующими мхами.

Использование подзолистых почв

Подзолистые почвы по своему составу не пригодны в сельском хозяйстве. После дождя грунт раскисает, а высыхая образует плотную корку. Это неплодородные, с низким содержанием перегноя и кислой средой почвы. Микрофлора грибковая с актиномицетами. Верхние покровы подвержены вымыванию. Чтобы выращивать культурные растения землю необходимо известковать, добавлять подкормку и высаживать лесные заграждения, которые не позволят грунту расползаться во время дождей. Удобрения повышают плодородие почвы, и увеличивают емкость катионного обмена, а так же водно-воздушный режим. С помощью мелиорационных мероприятий можно добиться мощной гумусовой прослойки. Создавая пахотный слой, углубляться стоит аккуратно и постепенно, чтобы не поднять подзолистый горизонт и не перемешать его с плодородным слоем. При правильном одомашнивании данного типа почв можно получить хороший урожай овощных и плодовых культур.

Экологические проблемы подзолистых почв

Земельные ресурсы очень важны, поэтому их нужно беречь, как и всю природу в целом. Подзолистые почвы составляют большую часть пахотных земель России . Но не стоит забывать, что без мероприятий по увеличению плодородия эти почвы малопригодны. Ко всему прочему ситуация обостряется из-за антропогенных действий человека. Чтобы ввести земли в сельхоз оборот, необходимо убрать часть лесной подстилки, что напрямую нарушает почвообразовательный процесс. Из-за чрезвычайно активной хозяйственной деятельности появляются проблемы. Увеличивая количество удобрений и частоту их внесения, сначала наблюдается существенный урожайный прирост, но такая химизированная подкормка ведет за собой структурное изменение почвы и ее биологической активности. Нарушается образование гумусового слоя, более сложные минеральные соединения распадаются и выходят из почвенного состава. Так же появляется почвоутомление – резкое снижение урожайности при бессменном возделывании или частом возвращении на поле одних и тех же культур. Наряду с этим, выделяют сопутствующие факторы деградации подзолистых почв. К ним относится нарушение баланса питания растений. Изменение свойств почвы и pH-среды. Развитие грибковой и бактериальной микрофлоры, накопление токсичных веществ. Появление сорняков и вредителей. При неправильной мелиорации происходит подкисление от избытка минеральных удобрений. Так же это может случиться при выпадении кислотных осадков. Оглеение является одним из факторов почвообразования в некоторых районах, но возможно развитие процесса на равнинных пашнях при застоях вод. Осолонцевание появляется с увеличением натрия. Это связано с поступлением солей из материнских пород, грунтовых и поверхностных вод при орошении земель.

Итак, чтобы минимизировать деградацию подзолистых почв, необходим индивидуальный подход к окультуриванию, адекватные меры по повышению плодородия путем добавления удобрений и севооборот культурных растений.