Глава 3
Почва как важнейшая составная часть земельных ресурсов
3.1. Понятие о почве, факторы почвообразования и классификация почв
Почва является особым природным телом, представляющим собой тонкую оболочку суши земного шара, находящуюся на стыке влияния внешних атмосферных и внутренних тектонических сил, животного, растительного мира и хозяйственной деятельности человека. Развитие почвенного покрова начинается с того момента, когда земная поверхность в результате геологических процессов выйдет из-под уровня моря или освободится от ледникового покрова. С этого времени на монолитную горную породу начинают воздействовать климатические факторы – ветер, осадки, температура, которые постепенно ее разрушают. Монолитная горная порода становится проницаемой для воды и воздуха и разрушается еще больше, подвергаясь не только механическому, но и химическому воздействию, так как вода с растворенными в ней химическими соединениями представляет собой активный раствор. В результате постепенного разрушения и измельчения обломков горных пород на поверхности Земли образуется рыхлая масса, состоящая из минеральных частичек различного диаметра. На таком измельченном субстрате поселяются микроорганизмы – грибы, бактерии, водоросли, затем мхи и лишайники. Они, в свою очередь, еще больше разрушают горную породу и изменяют ее химический состав.
Отмирая, микроорганизмы и низшие растения создают в почве запас органического вещества, который могут использовать растения более высокоорганизованные, в том числе и высшие. Для того чтобы на Земле возник почвенный покров, необходимо наличие почвообразующих пород, климатических воздействий, растительных и животных организмов. Эти факторы перераспределяются в зависимости от условий почвообразования, к которым следует отнести географическое положение, особенности рельефа, геологическую эпоху, деятельность человека.
Перечисленные факторы и условия почвообразования приводят к формированию почв, обладающих различными свойствами, которые оказывают решающее влияние на жизнь и развитие растений.
Учение о факторах почвообразования является, по выражению В. В. Докучаева, краеугольным камнем почвоведения как науки. Изучение почвы в отрыве от исследования факторов почвообразования может привести к неправильным выводам [28].
Перечень факторов почвообразования, установленных Докучаевым, – почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф и время – позже пополнили еще два фактора: вода и хозяйственная деятельность человека. С учетом этого расширения процесс формирования почвы в зависимости от почвообразующих факторов во времени можно выразить в виде формулы
П = f (П. П., Э. К., P. O., Ж. О., Р., В., Д. Ч.) · t,
где П – почва; П. П. – почвообразующие породы; Э. К. – элементы климата; Р. О. – растительные организмы; Ж. О. – животные организмы; Р – рельеф; В – вода; Д.Ч. – деятельность человека; t – время [28].
3.2. Почвы природно-климатических зон России
В. В. Докучаев, открывший закон мировой природной зональности, предложил и первую классификацию почвенных зон [29]. Зональность возникла под влиянием формы Земли и ее положения относительно Солнца. В соответствии с количеством поступающего солнечного тепла почвенные зоны сменяются с севера на юг (от полюсов к экватору). Основные свойства почвы обусловливаются особенностями природно-климатической зоны. Каждая такая зона имеет свои температурные условия, режим выпадения и испарения осадков, растительность, почвы, геохимические особенности, животный мир. Все эти характеристики определяют направление хозяйственной деятельности человека.
Идеальнее всего зоны были бы выражены при ровном рельефе и равномерном распределении воды. Однако зональность нарушается из-за влияния рельефа, морей и океанов. Так, на Северо-Американском континенте Кордильеры, протянувшиеся вдоль побережья Тихого океана, задерживают влажные океанические западные ветры, а северные беспрепятственно проникают в глубь материка. Поэтому здесь наблюдается смена зон не с севера на юг, а в меридиональном направлении – с запада на восток.
В Евразии влияние Атлантического океана уменьшается с запада на восток, в результате соответственно усиливается континентальность климата. В пределах каждой зоны почвы, как и другие элементы ландшафтной оболочки Земли, подчиняются законам зональности, но одновременно действуют и азональные факторы. Рельеф горных стран осложняет широтную зональность вертикальной поясностью. Основной причиной вертикальной зональности является быстрое убывание температуры по высоте. В зависимости от географического положения горной страны изменяются число вертикальных зон и их состав. Так, в Хибинах у подножья гор находится лесотундровая зона, которая с подъемом в горы сменяется тундровой. На Кавказе в равнинной части размещается зона субтропиков, которая выше сменяется степью, лесостепью, зоной широколиственных лесов и, наконец, зоной альпийских лугов. Склоны гор разной экспозиции также различаются по числу и набору зон. Вертикальная зональность – лишь одно из проявлений азональности, нарушающей зональное распределение факторов почвообразования. Например, наличие выходов известняка в пределах лесной зоны на северо-западе европейской части нашей страны приводит к образованию здесь почв, являющихся аналогами степных черноземов. В условиях постоянного избыточного увлажнения в любой зоне происходит накопление торфа и формируются болотные почвы, а при недостатке влаги в степной и лесостепной зонах могут возникать засоленные почвы, характерные для пустынной зоны. Практически во всех зонах в поймах рек формируются периодически затопляемые пойменные почвы. Тем не менее все почвы земного шара в зависимости от типа и условий почвообразования классифицируют главным образом по зональным признакам. В Евразии, на территории России, распространены преимущественно почвы, относящиеся к зонам, которые описал В. В. Добровольский [30], а именно почвы:
– арктической зоны;
– тундровой зоны;
– таежно-лесной зоны;
– зоны лиственных лесов;
– зоны степей;
– зоны сухих степей и полупустынь.
В каждой зоне можно выделить ведущий тип почвообразования и соответствующий ему состав содержащихся в почве катионов. Зона тундровых, подзолистых и серых лесных почв характеризуется подзолистым типом почвообразования с преобладанием в почве поглощенных катионов водорода. В зоне черноземных почв наблюдается черноземный тип почвообразования, при котором в почвенном поглощающем комплексе (ППК) преобладают катионы кальция и магния. Для зоны каштановых и сероземных почв характерен солонцовый тип почвообразования с преобладанием в ППК натрия. В зоне желтоземных и красноземных почв протекает процесс почвообразования с преобладанием в ППК алюминия и железа.
Как видно из таблицы 3.1, в Российской Федерации наибольшую площадь – 701,8 млн га (41 % от всей территории) – занимают таежно-лесная и лесотундровая зоны, на которых распространены малопригодные для земледелия почвы: подзолистые, дерново-подзолистые, болотные, мерзлотно-таежные и др. Для них характерно низкое плодородие, избыточное увлажнение, завалуненность, а в Западной Сибири в почвенном покрове встречается многолетняя мерзлота. Наиболее благоприятные для земледелия почвы размещаются в зоне лиственных лесов, степной, лесостепной и сухостепной зонах на территории площадью 229,8 млн га (13,5 % от территории РФ). Они представлены серыми лесными, черноземными и каштановыми почвами. Значительную площадь занимают горные территории (565,7 млн га, или 33 % от всей территории РФ).
Почвы арктической зоны. Арктические почвы распространены преимущественно на архипелагах Шпицберген, Новая Земля, Земля Франца Иосифа, Новосибирские острова, Северная земля и на материковых участках узкой полосой вдоль побережья Баренцевого, Карского, Восточно-Сибирского морей. Почвы арктической зоны формируются в суровых климатических условиях. Для этой зоны характерны короткое лето и длительный зимний период, присутствие в почве многолетней мерзлоты. Важную роль в формировании климата здесь играют трансарктические морские течения.
Количество атмосферных осадков, выпадающих за год, значительно варьирует – от 400 мм до 40 мм (на плакорных типах местности – низких морских террасах). Испаряемость в арктической зоне составляет 100–200 мм в год. Средняя температура января опускается до -40 °C. За летний период почвогрунты оттаивают на 25–30 см.
Растительность арктических тундр представлена преимущественно мхами и лишайниками, здесь присутствуют также дриады, Кассиопеи, карликовая ива, некоторые злаки и камнеломки. В гидроморфных местообитаниях преобладают гипновые мхи, осоки, пушица. В растительности полярных пустынь доминируют лишайники. Фитомасса арктических тундр составляет от 300 до 700 г/м2 (т. е. от 30 до 70 ц/га), полярных пустынь – 10–15 г/м2. Для арктических тундр на низких аккумулятивных террасах характерен мохово-лишайниковый покров. Поверхность полярных пустынь покрыта обломками пород; из растительности здесь встречаются редкие кустистые лишайники, накипные лишайники и печеночники. Высокие уровни рельефа (бывшие поверхности выравнивания) и горные склоны покрыты грубообломочными продуктами криогенного разрушения плотных коренных пород [30].
В условиях неглубокого протаивания и избыточного увлажнения наиболее распространенными почвами в арктической зоне являются аркто-тундровые и торфяно-мерзлотные почвы с маломощным почвенным профилем из-за небольшой глубины оттаивания в летний период. Почвообразующие породы арктической зоны представлены рыхлыми обломочными отложениями ледникового происхождения и песчано-глинистыми отложениями, слагающими морские террасы четвертичного возраста [30].
Таблица 3.1. Структура почвенного покрова по природным и климатическим зонам Российской Федерации
Источник: [31, с. 105].
Аркто-тундровые почвы имеют следующее строение почвенного профиля:
А0 (3 см) – растительная подстилка из лишайников или гипновых мхов;
Ат (6 см) – от темно-серого до коричневого цвета, содержащий корни и оторфованные растительные остатки с обломками горных пород. Переход в следующий горизонт резкий;
В/С (6-13 см) – имеет коричневый оттенок, частично представлен почвообразующими породами, постепенно переходит в почвообразующую породу;
С (13–30 см) – почвообразующая порода различного состава.
В условиях избыточного увлажнения и низких температур растительные остатки в почве за короткое лето не успевают полностью разложиться. Важным геохимическим фактором арктического почвообразования является карбонатный состав почвообразующих пород. Карбонатные породы способствуют насыщению почвенных растворов обменным кальцием и снижению pH. Поэтому такие почвы имеют слабую кислую или нейтральную реакцию (pH от 5,5 до 6,6) и содержат 2,5–3 % гумуса.
Полярно-пустынные почвы встречаются преимущественно в области полярных пустынь и полупустынь на островах Северного Ледовитого океана. Почвенные процессы здесь слабо развиты, а почвенный профиль практически не выражен. Из растительности произрастают мхи и лишайники. Обычно полярно-пустынные почвы слабо дифференцированы на горизонты. Органогенный горизонт составляет всего лишь 1–3 см. На глубине 40–50 см распространена многолетняя мерзлота.
Профиль торфяно-мерзлотных почв имеет следующее строение:
Ат (0–5 см) – торфяной горизонт с содержанием минеральных частиц коричнево-серого цвета, содержит корни растений и остатки мхов;
Ат (25–15 см) – слой торфа коричнево-черного цвета, с примесью минеральных частиц горных пород и неразложившихся мхов;
В/С (15–40 см) – горизонт, имеющий пятнистую (от светло-бурой до темно-серой) окраску; представлен слоем смеси гравия и супеси с линзами ила, содержащей достаточно много кальция, который способствует повышению кислотности почв. Для этого типа почв pH составляет от 5,0 до 5,4.
В прибрежных зонах Арктики в почве происходит накопление солей, вызванное близостью морей. Поэтому здесь в понижениях рельефа можно встретить солончаки и солонцеватые почвы.
Почвы тундровой зоны. Зона тундры занимает северную часть Евразии и находится в основном за Полярным кругом. Она протянулась от Кольского полуострова до северной части восточного побережья Охотского моря. Характерная особенность тундровой зоны – практическое отсутствие древесной растительности, которая появляется только на ее южной границе, где эта зона переходит в лесотундровую.
Климат тундры очень суровый, так как поступление солнечного тепла в северных широтах незначительно. Значения средних годовых температур – от -0,2 °C в европейской части России до -14 °C в азиатской. Абсолютный минимум температур в Восточной Сибири (Оймякон) составляет -65,4 °C (1973). Количество годовых осадков уменьшается с запада (400 мм) на восток (150 мм). Рельеф зоны тундры неоднороден: в западной части преобладают низменности и невысокие горные хребты (Канинский камень, Тиман, Пай-Хой), к востоку от Енисея рельеф гористый.
Почвообразующие породы на равнинных частях представлены ледниковыми моренными отложениями четвертичного периода – валунными суглинками, глинами или песками, флювиогляциальными, озерными и аллювиальными отложениями. Для горных районов характерны кристаллические и осадочные почвообразующие породы разного возраста.
На формирование почв тундры оказывает влияние вечная мерзлота – в Сибири сплошная, в европейской части РФ островная. Над вечной мерзлотой находится слой мощностью от 0,2 до 1,6 м, оттаивающий ежегодно летом на короткий промежуток времени, длительность которого зависит от представленных пород и механического состава почв. Наличие вечной мерзлоты в сочетании с холодным климатом создает неблагоприятные условия для развития растений, особенно деревьев. Поэтому большая часть поверхности тундры покрыта мхами, лишайниками, кустарниками, злаками и растениями некоторых других видов. В подзоне лесотундры появляются отдельные деревья или небольшие массивы березы, ели, лиственницы, древовидной ивы.
Почвообразовательный процесс в тундре обусловлен следующими основными факторами:
– холодным климатом с небольшим количеством осадков и незначительным испарением, так что почвы находятся в переувлажненном состоянии и все процессы идут под влиянием жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов;
– скудной растительностью, которая, отмирая, в течение короткого полярного лета не успевает перегнить, поэтому в почвах почти не накапливается гумус и идет процесс накопления неразложившегося органического вещества – торфа;
– наличием кристаллических пород различного возраста и осадочных пород ледникового происхождения, бедных элементами минерального питания;
– сравнительно коротким временем, в течение которого формировались почвы, начавшие развиваться после отступления ледника. Под влиянием всех указанных факторов и условий почвообразования в тундре формируются следующие типы зональных почв: тундрово-глеевые, тундрово-дерновые, тундровые торфяно-глеевые, тундровые болотные, тундровые аллювиальные дерновые, тундровые аллювиальные болотные.
Тундрово-глеевые почвы формируются в условиях затрудненного дренажа почвенно-грунтовых вод и недостатка кислорода. Они распространены преимущественно на низменных равнинах в мохово-лишайниковой и кустарничковой тундрах, которые занимают значительную долю площади субарктики. В этих тундрах растительность в основном представлена мхами, осоками, карликовой березкой. Иногда встречаются мохово-торфяные кочки. Почвообразующими породами таких почв являются песчано-суглинистые иллювиальные отложения. Для профиля этих почв характерно присутствие глеевого горизонта.
Почвенный профиль тундрово-глеевых почв имеет следующее строение:
– горизонт А0 + A1 имеет мощность не более 12 см; в верхней части он состоит из мохового покрова, который переходит в торф коричневого цвета; содержание гумуса составляет 1–3%. Реакция почвенного раствора кислая, иногда близкая к нейтральной;
– горизонт А2 отсутствует. Под верхним горизонтом непосредственно залегает глеевый горизонт Bg серо-сизого цвета, иногда включающий ржавые пятна.
Бурые тундровые почвы. Этот тип почв описал в 2001 г. В. В. Добровольский [30]. Они формируются в условиях хорошего промывания профиля и достаточного доступа кислорода, а поэтому в них отсутствуют признаки анаэробности и застоя почвенных вод. Поверхность почвенного покрова из-за морозобойных трещин имеет форму полигонов. На распространение бурых тундровых почв оказывают влияние особенности почвообразующих пород и рельефа, которые обеспечивают хороший дренаж почвенных горизонтов. Почвообразующей породой служат маломощные покровные отложения. В основном они распространены в горных районах. Для таких почв характерно накопление слаборазложившихся растительных остатков, поэтому в верхней части профиля располагается торфянистый горизонт. Растительность этих тундр представлена мхами, карликовой березкой, ягодниковыми кустарничками, лишайниками, злаками, а также цветковыми растениями.
Почвенный профиль описываемых почв имеет следующие горизонты:
Ат (6-11 см) – состоит в верхней части из мхов и коричнево-бурых, слабо разложившихся растительных остатков;
A1 (5–2 см) – грубопесчаный, бурый с коричневым оттенком, содержащий растительные остатки;
В/С – песчано-дресвяный, бурый, с редкими корнями. В нижней части горизонта встречаются коричневые гумусовые пленки;
С (от 5 до 40–60 см) – дресвяный, пересыпанный бурым мелкоземом, торфянистый. Содержание гумуса в горизонте A1 небольшое, не более 1–3%. Бурые тундровые почвы характеризуются кислой реакцией: pH водной вытяжки из верхних горизонтов этих почв около 5. Вниз по профилю значение pH может повышаться до 5,5–6,0.
Тундровые торфяно-глеевые почвы имеют на поверхности слой торфа от 8 см до 3 м (торфяники), под которым залегает вечная мерзлота.
Тундрово-дерновые почвы встречаются на материнских породах, богатых основаниями (известняках), в условиях хорошей дренированности. Гумусовый горизонт А в них может достигать мощности 25 см, а содержание перегноя может составлять до 10 %. В поймах рек развиваются довольно богатые аллювиальные почвы [30].
Сельскохозяйственное использование тундровых почв незначительно. Осваивают главным образом легкие супесчаные почвы на южных склонах гор, возвышенностей и в долинах рек. Основные участки земледелия здесь – речные поймы.
Главным направлением сельского хозяйства в тундровой зоне является оленеводство на естественных ягельных кормовых угодьях. Выращивание кормовых трав, картофеля и овощей в европейской части России ограничено 68–69° с. ш., в азиатской – 70–71° с. ш. В основном здесь распространено земледелие закрытого грунта.
Почвы таежно-лесной зоны. Более половины территории страны занято таежно-лесной зоной с подзолистыми почвами. При большом распространении как в широтном, так и в меридиональном направлении лесная зона не является однородной. По характеру растительности лесную зону можно подразделить на три подзоны: северную, среднюю и южную.
Северную подзону, граничащую с лесотундрой, занимают хвойные леса с преобладанием ели в ее европейской части, лиственницы и ели – в азиатской части. В средней подзоне доминируют хвойные породы – ель, сосна – со значительной примесью березы, ольхи, осины. В южной подзоне из широколиственных пород произрастают дуб, клен, липа, из хвойных – ель, сосна, из мелколиственных – береза, ольха, осина. В западных, восточных и южных горных районах (Урал, Крым, Кавказ, Алтай, Саяны) произрастают хвойные и лиственные леса.
Кроме древесной, в этой зоне распространены луговая и болотная растительности.
На огромном пространстве таежно-лесной зоны климатические условия существенно различаются, но основной особенностью климата на всей территории является преобладание атмосферных осадков над испарением. Таким образом, вся зона находится в условиях избыточного увлажнения, что оказывает большое влияние на почвообразовательный процесс.
В европейской части зоны среднегодовая температура колеблется от +0,8 °C до +7 °C, в Западной Сибири – от -0,3 °C до +7,8 °C, в Восточной Сибири – от -7 °C до -16 °C. Количество осадков уменьшается с запада на восток от 600 до 150 мм. За Уралом повсеместно распространена вечная мерзлота: выше 60° с. ш. сплошная, ниже 50° с. ш. островная.
По характеру рельефа лесную зону можно подразделить на три части. Для европейской части характерны равнины (Среднерусская платформенная равнина), за Уралом простираются низменности (Западно-Сибирская равнина), в Восточной Сибири находится область плоскогорий и высоких горных систем (Среднесибирское плоскогорье, Западные и Восточные Саяны, Алтай, Алданское плоскогорье, Верхоянский хребет, хребет Черского, горы Сихотэ-Алинь).
Почвообразующие породы европейской части зоны представлены четвертичными ледниковыми отложениями – моренными, флювиогляциальными, озерно-ледниковыми, древнеаллювиальными. В некоторых районах ледниковые отложения перекрыты покровными суглинками. По механическому составу основные отложения представляют собой пески, супеси, суглинки со значительным содержанием валунного материала, лессовидные карбонатные суглинки, местами выходы кристаллических коренных пород и известняков.
Обширная Западно-Сибирская равнина также покрыта ледниковыми отложениями, а в Восточной Сибири в связи со сложным горным рельефом почвообразующими породами являются элювий и делювий разнообразных кристаллических, изверженных и метаморфических пород.
Растительность лесной зоны, как отмечалось выше, представляет собой древесную и луговую формации. Хвойные леса северной части зоны поставляют в почву небольшое количество органического вещества. Встречаются в лесной зоне и вечнозеленые кустарнички – вереск, брусника, черника. Органическое вещество в лесу разлагается довольно медленно, накапливаясь в виде слоя лесной подстилки.
Лиственные леса, и особенно широколиственные с развитым травянистым покровом, доставляют в почву гораздо больше органического вещества, но за сравнительно короткий осенний период при низких температурах оно не успевает разложиться. Таким образом, можно отметить следующие факторы и условия почвообразования в таежно-лесной зоне:
– холодный и влажный климат с преобладанием осадков над испарением;
– наличие почвообразовательных пород ледникового происхождения или кристаллических с большим количеством крупнообломочного материала, высоким содержанием кремнезема, бедных по химическому составу пород;
– накопление в почве органического вещества в виде лесной подстилки, которая не успевает перегнить;
– сравнительно небольшое в геологическом отношении время, прошедшее после отступления ледника, что не позволило сформироваться почвенному покрову.
Все эти факторы привели к развитию в лесной зоне двух основных почвообразовательных процессов – подзолообразовательного и дернового. Термин «подзол», введенный в науку В. В. Докучаевым, связан с присутствием в почвенном профиле под слоем гумуса белесого горизонта цвета золы. Этот термин породил и типовое название зональных почв – «подзолистые почвы». Наличие подзолистого горизонта обусловлено выносом из верхних почвенных горизонтов нисходящим потоком воды элементов питания растений.
В почвенном профиле типичных подзолистых почв выделяют следующие генетические горизонты [30]:
А0 (2–8 см) – лесная подстилка, состоящая из опада листьев, хвои, ветвей, мхов различной степени разложения;
A1 (2–4 см) – подзолистый горизонт, которому выделение кремнезема придает белесый или светло-серый цвет; песчаный, пластинчатой структуры или бесструктурный. В нижней части его встречаются железистые новообразования в виде коричневых конкреций;
B1 (40-100 см) – иллювиальный горизонт бурой или красно-бурой окраски, наиболее уплотненный. При глинистом или суглинистом составе имеет крупную многогранную (ореховатую) структуру. Часто содержит значительное количество новообразований железа, марганца, перегнойных веществ в виде пятен, подтеков, конкреций. В нем происходит накопление минеральных солей, приносимых током воды из вышележащих горизонтов, что и определяет его окраску;
С – материнская порода, представленная песками серого цвета с ледниковыми (валунными и безвалунными) и водно-ледниковыми наносами различного механического состава.
Типичные подзолистые почвы формируются в лесной зоне под хвойной растительностью, состоящей в основном из ельников с подстилкой зеленого мха или сосняков с кустарниковым покровом из вереска.
В таежно-лесной зоне, где лес более разрежен и к хвойным деревьям примешиваются лиственные породы, особенно широколиственные, а нижний ярус занят травянистой растительностью, развивается дерновый процесс, в результате которого формируются дерново-подзолистые почвы. Дерновый процесс связан в основном с накоплением в почве перегноя, который образуется при ежегодном отмирании травянистой растительности и опаде листьев. При этом происходит постепенное накопление, азота, зольных элементов, в частности кальция, увеличивается степень насыщенности почвы основаниями и уменьшается ее кислотность. В профиле дерново-подзолистых почв достаточно хорошо различимы все почвенные горизонты:
А0 (до 5 см) – лесная подстилка, представленная растительным опадом;
A1 (5-30) см – гумусовый горизонт. В дерново-сильноподзолистой почве, где его мощность составляет 10–12 см, часто образует дернину серого цвета рыхлого сложения. В дерново-среднеподзолистой почве его мощность достигает 25–30 см;
А2 (от нескольких до 20–25 см) – подзолистый горизонт, обладающий характерным светло-серым или белесым цветом. Для этого горизонта характерна листовато-пластинчатая структура. На фоне пепельно-серого цвета горизонта часто выделяются черные или бурые марганцевые и железистые конкреции. Нижняя граница четкая. Типичны глубокие затеки белесого материала по трещинам в нижезалегающие горизонты;
В – иллювиальный горизонт. Цвет темно-коричнево-бурый. Очень плотный, тяжелый, насыщенный вмытой глиной. Имеет хорошо выраженную ореховатую структуру. Вверху структура мелкоореховатая, книзу постепенно укрупняется, трещины становятся более редкими, и структура переходит в глыбистую.
В таежно-лесной зоне на карбонатных материнских породах (известняках, известковистых мергелях, глинистых известняках, доломитах) развиваются особые почвы, обладающие свойствами более южных черноземных почв, – перегнойно-карбонатные или дерново-карбонатные (рендзины, боровины). Почвы эти интразональны и более плодородны по сравнению с подзолистыми и дерново-подзолистыми почвами.
Профиль таких почв состоит всего из двух горизонтов – темно-коричневого или черного гумусового горизонта A1 и лежащего под ним переходного иллювиального горизонта ВС, незаметно переходящего в материнскую породу или резко ограниченного известняковой плитой. Содержание гумуса в горизонте A1 может достигать 12 %, реакция почв нейтральная, при воздействии на почву соляной кислоты последняя бурно «вскипает» уже в верхних горизонтах. Почвы имеют хорошо выраженную структуру.
Дерново-карбонатные почвы представляют собой яркий пример влияния состава материнской породы на почвообразовательный процесс.
Дерновые почвы развиваются в таежно-лесной зоне при смене деревьев травянистой растительностью. При этом происходит накопление перегноя в верхней части почвенного профиля. Дерновый горизонт, слабо выраженный под лесной растительностью, в этом случае развивается в глубину, захватывая подзолистый горизонт. Длительное развитие почвы под луговой растительностью приводит к изменению всех неблагоприятных свойств подзолистых почв и формированию дерновых почв с горизонтом A1 (более 20 см), содержащим свыше 3 % гумуса. При этом в почве повышается количество обменного кальция, и реакция почвенного раствора становится близкой к нейтральной.
Как было отмечено выше, таежно-лесная зона отличается избыточным увлажнением, поэтому среди зональных дерново-подзолистых и подзолистых почв широко распространены болотно-подзолистые и дерново-глеевые почвы. Эти почвы формируются в условиях неблагоприятного водного режима при застаивании воды в верхних почвенных горизонтах, что обусловливает развитие анаэробных процессов, приводящих к оглеению и созданию неблагоприятных условий для жизни и развития растений. В зависимости от длительности застоя воды в верхних горизонтах почвы подразделяют на глееватые (почвы кратковременно избыточного увлажнения) и глеевые (почвы длительно избыточного увлажнения). В таежно-лесной зоне встречаются: подзолисто-глееватые почвы с оглеением, выраженным по профилю в виде сизых, голубых, ржавых пятен в горизонте В на глубине 0,5–0,7 м; подзолисто-глеевые почвы с оглеением в горизонте А; торфянисто-подзолистые глееватые и торфянисто-подзолистые глеевые почвы, в которых до глубины 30 см образуется торфяная прослойка.
Кроме того, среди почв этой зоны различают дерново-болотные глееватые, глеевые и дерново-торфянисто-глеевые почвы.
В целом почвы таежно-лесной зоны характеризуются следующими агрохимическими и агромелиоративными свойствами:
– в верхней части профиля реакция почвы кислая и слабокислая, в нижних горизонтах близкая к нейтральной;
– среди поглощенных катионов наряду с кальцием и магнием всегда присутствуют катионы водорода и алюминия;
– степень насыщенности основаниями невысока – от 30 до 75 %;
– величина емкости поглощения резко уменьшается в горизонте А2 и возрастает в горизонте В;
– в горизонте А0 содержание органических веществ может достигать нескольких десятков процентов;
– количество перегноя в горизонте A1 невелико (обычно не превышает 4–5 %) и резко снижается с глубиной, за исключением гумусово-иллювиальных подзолов, для которых наблюдается значительное накопление гумуса в горизонте В (до нескольких процентов);
– распределение алюмосиликатной части по профилю неравномерное, с относительным накоплением кремнезема в верхних горизонтах и обеднением их полуторными окислами.
Неблагоприятны для растений и физические свойства почв таежно-лесной зоны. Эти почвы имеют непрочную комковато-пылеватую структуру, невысокую общую порозность (от 50–40 % в верхних горизонтах до 30 % в нижних). С глубиной увеличивается плотность почвы. Всё это приводит к понижению влагоемкости и резкому падению водопроницаемости, что отрицательно влияет на жизнедеятельность растений.
Для ведения сельского хозяйства из-за неблагоприятных климатических условий наиболее подходящими являются дерновые, дерновокарбонатные и дерново-слабоподзолистые легкосуглинистые и супесчаные почвы. Эти почвы используют под посевы многолетних трав или под пашню с занятием ее зерновыми (овес, ячмень), техническими (лен, конопля), овощными культурами и картофелем.
Болотные почвы. К таковым относят почвы, формирующиеся в условиях постоянного в течение года насыщения водой, т. е. в условиях постоянного избыточного увлажнения. В основном для болотных почв характерен процесс торфообразования, но болота могут развиваться и без образования торфа – это так называемые минеральные болота. Болота и болотные почвы интразональны – образуются в любой климатической зоне в результате заболачивания суши или при заторфовывании водоемов. Однако наибольшую площадь заболоченные почвы занимают в северных широтах.
Развитию заболачивания способствуют пониженный или равнинный рельеф, слабый поверхностный сток, тяжелый механический состав грунтов, препятствующий просачиванию воды, или наличие водоупорных горизонтов, на которых происходит застой просочившейся воды. Значительная часть болот образуется путем зарастания озер с последующим заполнением их чаши торфом. Из-за отложения торфа происходит постепенное обмеление водоема, и он превращается в болото.
Свойства болотных почв – физические и химические – находятся в прямой зависимости от их водного режима, обусловленного грунтовыми водами, поверхностным стоком, атмосферными осадками. В зависимости от типа водного питания выделяют низинные, верховые и переходные болота.
Низинные болота образуются в понижениях рельефа при зарастании озер и питаются грунтовыми водами. В связи с этим они характеризуются высоким содержанием минеральных питательных веществ (зольность торфа составляет 5-25 %). Реакция их слабокислая или нейтральная (pH 5–7). Низинные болота имеют богатую травянистую растительность, состоящую в основном из осок, злаков, цветковых растений. Особые группы составляют болота тростниковые, камышовые и хвощовые.
На низинных болотах встречается и древесная растительность (ольха и береза), которая может образовывать значительные площади. Такие болота сложены торфом различной мощности, подстилаемым песками, супесями или суглинками (с характерными для них признаками оглеения: они окрашены в голубой или сизый цвет, насыщены гидроокисью железа, имеют плотную водонепроницаемую структуру).
Торф низинных болот хорошо разложившийся, черного или темно-бурого цвета, в нем почти незаметны остатки растений. Степень разложения низинного торфа достигает 40–60 %. В низинных торфяных почвах на различной глубине могут находиться остатки древесной растительности в виде стволов деревьев, корней и пней. Эту характеристику болот называют пнистостью. Показатель пнистости, или погребенной древесины, обязательно учитывают при описании и исследовании торфяных почв. Он выражается в процентах от общего объема торфяной залежи [32].
Верховые болота образуются после того, как заболоченный участок по мере развития растительности отрывается от источников грунтового питания и снабжается водой за счет атмосферных осадков, а также поверхностного стока. Они могут формироваться на водоразделах и повышенных участках рельефа при отсутствии стока воды или при значительном развитии мохового покрова, состоящего из сфагновых мхов. Оторвавшись от источников грунтового питания, верховой торфяник становится для растений неблагоприятной средой обитания. На верховых болотах могут расти только немногие виды сфагнового мха, некоторые травянистые растения (росянка, шейхцерия), отдельные виды осок и злаков, кустарнички (клюква, морошка), а из деревьев – только болотная сосна.
Почвы верховых болот имеют кислую реакцию, зольность торфа составляет 2–5%. Характерной особенностью торфяных верховых почв является наличие в верхнем горизонте мохового очеса – слоя неразложившихся остатков сфагновых мхов в виде мочалистых образований, который может достигать толщины 10 см и более.
В тех местах, где заболоченный участок частично подпитывается грунтовыми водами, но основной объем влаги поступает из атмосферы, формируются переходные болота, имеющие признаки как верховых, так и низинных болот. Грунтовое питание характерно для их пониженных участков, а атмосферное – только для повышений. Растительность переходных болот – осоки, злаки, пушица, кустарнички (багульник, голубика, клюква, морошка). На болотах всех видов произрастают зеленые мхи.
В особый тип выделяют болотные почвы, развивающиеся в долинах и поймах рек, – аллювиальные болотные почвы. Так как в поймах рек питание происходит за счет грунтовых и паводковых вод, пойменные болота имеют богатый растительный покров и обладают всеми свойствами низинных болот. Их отличием является присутствие иловатых отложений.
Классификация низинных, верховых, переходных и аллювиальных болотных почв предложена в 1976 г. Е. Н. Ивановой (табл. 3.2).
Таблица 3.2. Классификация торфяных почв
Источник: [33, с.59].
Торф, слагающий горизонты болотных почв, является отложением органических веществ, в состав которых входят как отдельные части растений, так и различные органические соединения. В процессе оторфовывания растительные остатки приобретают темно-бурую окраску, но при этом сохраняют свою форму и анатомическое строение. При высыхании торф образует связную или крошащуюся массу, которая слабо размокает в воде и не расплывается.
Торфообразование – стадия очень слабого разложения органического вещества, протекающая в условиях избыточного увлажнения при низких температурах. В химическом отношении процесс торфообразования характеризуется увеличением в почве доли углерода и азота, а также уменьшением содержания кислорода и водорода.
В природных условиях торф содержит от 85 до 91 % воды. Из мало-разложившегося торфа вода выделяется сравнительно легко, тогда как хорошо разложившийся трудно отжать, а из сильно разложившегося воду отделить практически невозможно. Поглощение торфом воды сопровождается сильным набуханием, но при высыхании он теряет способность впитывать воду и набухать. При этом происходит его усадка, чем и объясняется осадка поверхности болот при осушении торфяных массивов. Торф обладает очень малой теплопроводностью, благодаря чему торфяные болота замерзают на меньшую глубину, чем минеральные почвы. Однако торф медленно оттаивает, и в средних широтах мерзлота в торфяниках может сохраняться до середины лета.
Водопроницаемость торфа незначительна, причем сфагновый торф менее водопроницаем, чем травяной. Поэтому на верховом болоте труднее понизить уровень грунтовых вод, чем на низинном.
Плотность малоразложившегося сфагнового торфа составляет от 0,18 до 0,27 г/см3, хорошо разложившегося осокового – до 1,5 г/см3. Сухой торф способен активно адсорбировать газы, например аммиак, что имеет большое значение при использовании торфа в качестве подстилки для скота.
Образование торфа происходит под влиянием смены климатических условий, благодаря чему торфяная залежь состоит из нескольких разных пластов, чередующихся в вертикальном направлении. Описание морфологических признаков и выявление физических и химических свойств слоев торфяной залежи очень важны при изучении торфяных почв и оценке их мелиоративного состояния. Торфяная залежь может быть перекрыта с поверхности минеральными отложениями. В этом случае ее классифицируют как погребенный торфяник. Радиоуглеродный метод позволяет установить возраст такого торфяника, а по содержанию в нем пыльцы различных растений можно реконструировать и климат, существовавший в тот период времени.
Торф применяют во многих отраслях народного хозяйства. В энергетике и для местных нужд его используют как горючий материал. Чаще всего торф, предназначенный на топливо, формуют в брикеты. В химической промышленности при его переработке получают воск, парафин, фенол, фурфурол, битум и ряд других веществ, являющихся исходными для производства различных продуктов. В строительстве из малоразложившегося торфа изготовляют торфяные изоляционные плиты. Наиболее широкое применение он находит в сельском хозяйстве в качестве сырья для получения органических удобрений.
Почвы зоны лиственных лесов. Эта зона занимает сравнительно небольшие разобщенные пространства в европейской и азиатской частях России. Здесь распространены в основном серые лесные почвы, а также коричневые и бурые лесные почвы (буроземы). Зона лиственных лесов имеет умеренно теплый климат со среднегодовыми температурами от +7 °C на западе до -4,5 °C на востоке. Продолжительность безморозного периода от 180 до 250 дней. С запада на восток годовое количество осадков убывает от 560 до 300 мм, причем большая их часть выпадает летом. В восточных районах Сибири отмечается вечная мерзлота.
Рельеф зоны в разных районах неодинаков. На западе ее расположены Волыно-Подольская и Приднепровская возвышенности, восточнее – часть Среднерусской возвышенности, Приволжская возвышенность и Заволжье. В Сибири основная часть зоны лиственных лесов расположена в пределах Западно-Сибирской равнины, где мезорельеф представлен чередующимися небольшими холмами (гривами) высотой 5-20 м и понижениями (займищами), занятыми пресными или солеными озерами. В Восточной Сибири зона лиственных лесов занимает части Кузнецкой и Минусинской котловин, предгорья Алтая и Саян, южную окраину Среднесибирского плоскогорья и область гор Забайкалья.
Наиболее распространенными почвообразующими породами зоны лиственных лесов являются лессы и лессовидные суглинки.
Характерная особенность растительности зоны лиственных лесов – чередование луговой степи с лесными массивами. В луговой степи произрастают разнообразные злаки (ковыль, типчак, тонконог, овес, тимофеевка, кострец, мятлик) и разнотравье (шалфей, вероника, подмаренник, тысячелистник, горицвет, ирисы, колокольчик, клевер и др.).
Леса в европейской части зоны состоят из дуба с примесью липы, клена, вяза, в западной части – граба. В дубовых лесах (дубравах) наблюдается богатый травяной покров, состоящий из растений, цветущих ранней весной и в середине лета. На песчаных террасах встречаются сосновые боры.
В Западной Сибири леса состоят из березы и осины, в Забайкалье – из лиственницы.
Серые лесные почвы как самостоятельный тип почв впервые были выделены В. В. Докучаевым. Эти почвы имеют следующее строение почвенного профиля:
А0 (1–4 см) – лесная подстилка;
A1 (20–25 см) – гумусовый горизонт, имеющий серый или темносерый цвет, комковато-пылеватую структуру; содержит корни растений; в нижней части горизонта встречаются кремнеземистые белесые включения;
А2 (около 20 см) – горизонт вымывания, серый или коричневатосерый, ореховатый; на фоне рыхлого сложения структурные отдельности имеют плотное сложение; иногда в этом горизонте встречается подзолистая присыпка;
В (до 180 см) – горизонт вмывания, коричнево-бурый, ореховато-призматической структуры, плотный, вязкий, с белесоватыми пятнами, затеками; языками проникает в следующий горизонт;
С – горизонт, представленный лессовидным суглинком бурого цвета с желтоватым оттенком.
Серые лесные почвы подразделяют на три подтипа: темно-серые, серые и светло-серые почвы.
Темно-серые почвы, распространенные в южной части зоны, имеют темную окраску горизонта A1 и характеризуются практическим отсутствием подзолистой присыпки в горизонте А2. Реакция водной вытяжки близка к нейтральной.
Серые лесные почвы подразделяют по степени оподзоленности на слабооподзоленные (в горизонтах А2В слабая белесая присыпка), среднеоподзоленные (в горизонтах А2В сплошная белесая присыпка), сильнооподзоленные (обильная присыпка в горизонтах A1A2).
В светло-серых почвах, распространенных в северной части зоны, имеется горизонт A1 мощностью до 20 см и хорошо выраженный горизонт А2. Содержание перегноя в гумусовом горизонте составляет от 1,5 до 2 %. По химическому составу светло-серые почвы близки к дерново-подзолистым. Реакция водной вытяжки слабокислая. При длительном застаивании воды в понижениях рельефа, близком залегании грунтовых вод или тяжелом механическом составе в зоне лиственных лесов формируются серые лесные глеевые почвы.
По степени сельскохозяйственного использования почвы зоны лиственных лесов занимают второе место после черноземных почв. Основными сельскохозяйственными культурами, возделываемыми на них, являются зерновые, кормовые, овощные культуры, свекла, лен и др.
В этой зоне из-за расчлененного рельефа и лессовых легко размываемых грунтов часто происходит водная и ветровая эрозия почвы.
В условиях влажного и мягкого морского климата в Приморье, Приамурье, Крыму под широколиственными лесами формируются близкие по свойствам к серым лесным почвам бурые лесные почвы (буроземы). Профиль этих почв имеет следующие характеристики:
А0 (1–2 см) _ горизонт, представленный лесной подстилкой, которая состоит из опада листьев растений;
A1 (15–25 см) – горизонт с окраской от серо-бурого до коричневого цвета, ореховатой структуры, с высоким содержанием гумуса (до 6 % и более); реакция водной вытяжки близка к нейтральной;
В (40–60 см, реже 1 м) – горизонт вмывания коричнево-бурого цвета, глинистый, имеющий ореховатую прочную структуру.
В большинстве случаев буроземные почвы залегают на карбонатных породах (известняки, мергели, мел), поэтому их нижние горизонты насыщены карбонатами. Развиваясь в районах умеренно теплого и сухого климата, буроземы представляют собой благоприятную среду для разведения ряда ценных культур. В естественных условиях большие площади занимает грецкий орех. Культурные почвы используют для возделывания виноградников, табака, чая.
Водный режим почв не нуждается в регулировании. Из числа агромелиоративных приемов необходима правильная система обработки, направленная на сохранение природной структуры почв, с применением минеральных и органических удобрений.
Почвы зоны степей. К югу от зоны широколиственных лесов на территории нашей страны размещается зона степей. Здесь распространены самые плодородные на земле почвы – черноземы. В Восточной Сибири степь встречается «островами» в защищенных от ветров котловинах, в предгорьях и по долинам рек. Для степей характерны отсутствие древесной растительности и преобладание в травостое многолетних плотнокустовых злаков.
Конец ознакомительного фрагмента.