Вальков - Почвоведение. Издательский центр МарТ
 Скачать 19.72 Mb.
|
|
II. ОбрлзовАНИЕ почв 215 Слитогенез.Слитыми почвами называют плотные образования, которые в сухом состоянии обладают очень высокой твердостью, а во влажном состоянии — низкой твердостью и высокой пластичностью. Например, слитые черноземы Кубани имеют в зависимости от влажности объемную массу от 1,93—2,00 (сухие) до 1,40—1,42 (влажные) и соответственно — порозность от 26 до 48%. Характерная особенность слитых почв — их склонность к сильному растрескиванию при высыхании. Объемная усадка составляет около 30%. К свойствам слитости относятся также вязкость и липкость глинистой массы, бес- структурность, «сплошность» во влажном состоянии и глубокая круп ноглыбистая трещиноватость в сухом. Слитые почвы обладают способностью к самомульчированию, те. при высыхании поверхностного слоя образуют рыхлый мелкочешуйчатый, не обладающий капиллярностью горизонт. Контрастный водный режим, резкие колебания от переувлажнения к иссушению ведут к перестройке минеральной части, изменению структуры, появлению высокой способности к набуханию и сжатию. Этому способствует обогащенность слитых почв и почвообразующих пород монтмориллонитовыми минералами, а монтмориллонитовое оглинивание — одна из важнейших сторон слитогенеза. При слито- генезе образуется темная, почти черная, масса за счет прочного комплексирования гуматов с монтмориллонитовыми минералами. Оригинально складывается водный режим слитых почв, способствующий застою воды на поверхности. Проникновение дождевых вод непосредственно в глубокие слои почвы возможно лишь после иссушения профиля до глубины 150 см, когда он будет пронизан трещинами. В этом случае только влага обильных дождей может достигнуть по трещинам глубоких слоев, и проникновение будет происходить до тех пор, пока в результате набухания средние и верхние слои почвы не превратятся в водоупор. Фильтрация слитого слоя составляет всего мм/ч. При таких величинах фильтрации слитые почвы практически не имеют промывного режима, какое бы количество осадков ни выпадало. Круговорот веществ происходит в пределах почвенного профиля, те. в слое 0—170 см, а материнская порода оказывается изолированной от гравитационного тока влаги набухшей глинистой массой. Избыток атмосферной нефильтрующейся влаги застаивается на поверхности в микрорельефных понижениях, вызывая переувлаж- ненность пахотного слоя Почвоведение Со слитогенезом связано явление педотурбации. Педотурбация — это механический процесс внутреннего профильного перемешивания почвенной массы, вследствие которого происходит перемещение веществ в почве. В слитых почвах к концу сухого сезона возникают глубокие трещины. Мелкозернистая масса поверхности почвы, образованная в результате самомульчирования, проваливается в трещины под воздействием силы тяжести, воды и ветра, обработки и др. При увлажнении и набухании почвы педотурбация происходит снизу вверх из-за развивающегося в трещинах давления на блоки почвы. Могут происходить и горизонтальные смещения. Как правило, при увлажнении блоки поднимаются выше, чем места трещин. Это одна из причин формирования в естественных условиях микрорельефа типа гильгай. Как результат педотурбации профиль слитой почвы слабо дифференцирован на горизонты. Происходит гомогенизация почвенной массы, замедляющая горизонтацию. О глеение. Под глеевым процессом понимается процесс образования глинистых материалов, содержащих закисное железо, а также простых закисных солей железа и марганца. Наиболее распространенные — сидерит FeC 03 и вивианит Рез(Р04)2и8Н20 . При гидролизе сидерита образуется весьма мобильный бикарбонат железа Fe- НС. Эти вещества окрашивают зоны оглеения в зеленоватые, зеленовато-голубые и черно-голубые тона. В почвах, содержащих сульфаты, закисное железо находится в виде гидротроилита FeSunH20 , небольшие количества которого окрашивают почву в интенсивно черный цвет. Гидротроилит, подвергаясь кристаллизации, переходит в пирит — Сущность глеевого процесса состоит в следующем под воздействием неспецифических гетеротрофных анаэробных организмов железо свободных окисных соединений, а также железо, извлекаемое из частично распадающихся силикатов и алюмосиликатов, восстанавливается до закисного двухвалентного, вступает в комплексные связи с органическими соединениями и алюмосиликатами. В закисные формы вместе с железом переходят и другие элементы. Глеевый процесс, проявляясь в различных почвенных типах, увеличивает разнообразие почвенного покрова Земли. Глеевые процессы возникают при переувлажении. В условиях застойно-промывного водного режима морфохроматические признаки оглеения в виде холод Часть II. ОбрАЗОвлниЕ почв 215 ного цвета — синего, сизого, голубого и голубовато-зеленого и др. не проявляются. Эти признаки характерны для почв болотного ряда, те. они возникают под влиянием глееобразования при постоянном переувлажнении без условий промывного водного режима. Глеевый процесс имеет биохимическую природу. Специфические группы микроорганизмов не установлены. Их состав может варьировать в различных почвах и климатических зонах. Но все эти микроорганизмы гетеротрофны, те. наличие в почвах органического вещества — обязательное условие глеевого процесса. Наибольшее количество микроорганизмов, вызывающих редукцию железа, находится в верхних почвенных горизонтах, богатых органическим веществом. Растительные остатки и почвенный гумус используются бактериями как энергетический материал. Зоны оглеения наиболее интенсивно развиваются вокруг скопления органического материала, а в глубоких горизонтах оглеение лимитируется низким содержанием гумуса. При глееобразовании может иметь место маслянокислое брожение сахаров и крахмала, а также брожение клетчатки. Однако определяющим является сбраживание протеинов и гумусовых веществ. При этом происходит усреднение кислой реакции почв. В легкоподвижную форму превращаются гумусные кислоты, связанные с трехвалентным железом. Оглеение развивается в переувлажненных почвах. Однако вода не является его непосредственной причиной. Избыток влаги ограничивает процесс обмена воздуха между почвой и атмосферой, что приводит к недостатку кислорода — необходимому условию развития анаэробных микроорганизмов. При переменном гидроморфизме, когда процессы переувлажнения сменяются окислительным режимом, типична следующая реакция C 03)2, + 0 2+ 2НгО = 4Fe(OH)3 + 8СОг. Гидроокись железа Fe(OH)3 и ее производные придают профилю ярко-оранжевые и ржавые тона, которые распределяются в виде пятен и примазок. Они сочетаются с пятнами ярко сизо-зеленого цвета истинного оглеения. Образуется мраморовидная пятнистая окраска, как результат периодичности (сезонности) в избыточном увлажнении, те. периодичности в господстве восстановительных и окислительных условий. С переменным гидроморфизмом также связано наличие конкреций и марганцево-железистых пленок (мелкие и Почвоведение крупные ортштейны, трубчатые корневые конкреции, примазки, пятна Fe(OH)3 и Мп20 В глеевых засоленных почвах закисные формы железа окисляются с образованием серной кислоты, и почвы в отсутствие карбонатов приобретают сильнокислую реакцию среды. Схема образования серной кислоты может быть представлена следующим образом + 7 0 + Н = H2S04 + F eS04, FeS + 4 0 + Н = H2S 0 4 + Таким образом, глееобразование, или глеевый почвообразовательный процесс, протекает в анаэробных условиях при обязательном участии гетеротрофной микрофлоры и наличии органического вещества в условиях постоянного или периодического обводнения отдельных горизонтов или всего профиля. Глееобразование сопровождается переходом окисных соединений в закисные. А л лит из а ц и я (ф ер ралли т и за ц и я ) — совокупность явлений почвообразования и выветривания, результатом которых является накопление в почвах окисных минералов железа и алюминия (гетит, гидрогетит, лимонит, гидрогелит, гиббсита также вторичного алюмосиликата каолинита. Происходит также потеря кремнезема и всех остальных окислов. Аллитизация (ферраллитизация) совершается в тропических и субтропических странах в условиях достаточной влажности и хорошего естественного дренажа. Образующиеся свойства ал- литности (ферраллитности) включают красную и желтую окраску, прочную железистую микроструктуру, низкую поглотительную способность, слабую связанность, пластичность и набухаемость. Аллитными почвами и корами выветривания считаются те, у которых молекулярные отношения S i0 2: R20 3 в илистой фракции менее 2. Аллитизация (ферраллитизация) — процесс, охватывающий не только почвенные горизонты, но и преобразующий всю кору выветривания на большую глубину, что отличает его отряда других почвообразовательных процессов. Специфические генетические горизонты не формируются. В толще аллитной коры выветривания различают верхний активный слой современного почвообразования и мягкую породу, потерявшую свою внешнюю структуру — зону литомаржа гнилого камня Часть II. ОбрлювАНИЕ почв 217 Л ат ери т иза ц и я — почвенно-гидрогеологический процесс формирования железистых и железисто-кварцевых каменных конкреций, слоев (панцирей) в мелкоземистой толще почв под воздействием притока соединений железа и алюминия с кислыми водами, чаще всего горизонтального и реже вертикального направления. Латеритизация обусловливает вывод из круговорота значительных количеств соединений железа. Наиболее широко латеритизация проявляется в условиях сезонно-влажных тропиков. При латеритообразовании значительную роль играют малопроницаемые подпочвы, являющиеся своеобразным водоупором, под которым во влажные периоды года возникают текущие по уклону местности почвенные воды типа верховодки. Этому может способствовать различный литологический состав наносов, например глинистые породы, перекрытые легкими отложениями. Выпадение соединений железа в осадок, образование конкреций, цементация конкреций из окружающего их силикатного материала в железистые панцири происходит при смене реакции среды на нейтральную или щелочную, что возможно при контакте кислых железистых вод с грунтовыми водами иного, не почвенно-поверхностно го происхождения. Большое значение в образовании латеритов принадлежит периодическому высыханию почвенных растворов и слоев. Особенно крупные скопления латеритов встречаются в замкнутых депрессиях рельефа. В зависимости от условий образования и стадий развития процесса встречаются пизолитовые (гороховидные, камени сто-гравелистые и альвеолярные (ячеистые) крупноблочные, камени сто-плитообразные. Эти латериты имеют поверхносгно-гидроморфное происхождение и связаны с дополнительным притоком воды, насыщенной растворимыми соединениями железа. На Северном Кавказе процесс латеритообразования можно наблюдать в субтропических подзолисто-желтоземных почвах на выровненных морских и речных террасах Черноморского побережья, в районах Туапсе — Сочи — Адлер. Большие площади этих почв сосредоточены в долинах рек Мзымты и Псоу. Их конкреционный горизонт В имеет латеритную природу. В почвах сезонно влажных тропических стран типично образование латеритных конкреций из ферраллитной глинистой массы вследствие ее цементации Почвоведение Присутствие в почвах латеритов резко снижает их плодородие, а эрозионные процессы делают эти почвы совершенно бесплодными вследствие выхода на поверхность каменистой массы .2 .4 . Преобразование ими грация почвенной массы biВ ы щ елачивание• Под выщелачиванием понимается процесс выноса (вымывания) за пределы почвы и коры выветривания простых солей щелочных и щелочноземельных металлов. Обычно это миграция солей Na, К, Са, Mg, которые или содержались в материнской породе, или неизбежно возникали при почвообразовании и выветривании. Эти явления могут происходить вместе с лессивированием, оподзоливанием, осолонцеванием и др. Однако весьма часто удаление из почвы простых солей необязательно сопровождается указанными процессами, а носит индивидуальный характер. Поэтому выщелачивание целесообразно понимать как самостоятельный почвообразовательный процесс, включающий явления вымывания из почвы солей без развития свойств солонцеватости, оподзоленности, лессиважа и др. Из всех солей, включающихся в процесс выщелачивания, карбонат кальция (СаСОэ) — наиболее труднодоступная соль. Миграция карбонатов возможна только после их превращения в бикарбонаты' что происходит вводных растворах в присутствии углекислоты: С аС 03 + НС Са(НСОэ)2. г Бикарбонат кальция — Са(НСОэ)2 существует только в водно растворимом состоянии. При высыхании почвы он обратимо превращается в СаСОэ, образуя иллювиально-дессуктивные карбонатные горизонты. Тотальный вынос карбонатов и других солей за пределы почвы и коры выветривания происходит при промывном водном режиме. . При этом создаются условия для возникновения кислой реакции почвенной среды. Выщелачивание и миграция солей при непромывном f водном режиме являются условиями формирования иллювиальных горизонтов гипса и легкорастворимых солей. Почвы, не обнаруживающие элювиально-иллювиальных явлений в отношении сиаллитной части, становятся таковыми и для простых солей — это черноземы, i каштановые, коричневые почвы и др Часть II. ОбрАзовлниЕ почв 219 С олончаковы й процесс в классическом виде — это накопление легкорастворимых вводе солей в верхней части профиля почвы. Он проявляется в гумидно-аридных условиях с коэффициентом увлажнения менее 1,0. Характерным для солончакового процесса являйН^ ся выпотной водный режим, когда количество выпадающих осадков меньше способности почвы и растений расходовать влагу. Избыток влаги возникает за счет близкого уровня грунтовых вод, капиллярная кайма которых, испаряя влагу, приводит к формированию засоленных почв. Обычно уровень грунтовых вод располагается на глубине 0,5—3,0 м. М ер геле накопление одно из проявлений болотного почвообразования. При подтоке гидрокарбонатно-кальциевых подземных вод на заболоченные массивы возможны условия выпадения С аС 0 3 ив осадок в виде тонкомучнистой массы. Этому способствует расход воды на испарение, изменение температуры давления растворенной угольной кислоты. Карбонатная масса может иметь тенденцию к самостоятельному накоплению, образуя слои на поверхности или ниже торфяного горизонта. Содержание С аС 03 ив таких аккумуляциях достигает 90%. Мергеле- накопление проявляется также в пропитывании карбонатами верхних горизонтов заболоченной почвы при выпотном водном режиме. Здесь мергеленакопление сходно по сущности с солончаковым процессом, а образующиеся почвы — нечто иное как карбонатные солончаки. Мергелистые слои и горизонты не содержат, как правило, повышенных концентраций легкорастворимых солей. Эти соли удаляются во влажные периоды года избыточным количеством воды, когда господствует промывной режим и подавлены выпотные явления. Труднорастворимые карбонаты кальция и магния отмываются от подвижных хлоридов и сульфатов. С олонцовы й процесс (осолонцевание связан с внедрением в почвенный поглощающий комплекс обменного натрия: почва — Са2+ + 2Na+ почва 2Na+ + Са2+. При насыщении поглощающего комплекса натрием почва приобретает щелочную реакцию: почва — Na+ + Н = почва — Н+ + NaOH. Почвоведение Присутствие в почвенном растворе ионов Си НСОэ вызывает образование соды: почва — 2Na+ + Н2СОэ = почва — Н+ + Na2C 0 почва — 2Na+ + С а(Н С 03)2 = почва — Са2+ + 2N aH Высокая щелочность и присутствие соды приводят к диспергации коллоидно-илистой части почвы, коллоиды из геля переходят в золь, перемещаются из верхних горизонтов вниз, образуя уплотненный кол лоидно-илистыми частицами иллювиальный солонцеватый горизонт. Содержащийся в солонцах и солонцеватых почвах обменный натрий определяет многие химические и водно-физические свойства почв, которые называют свойствами солонцеватости. О солод ение (щелочной гидролиз происходит в степных депрессиях (западинах) в условиях лесостепи, степи и сухой степи при близком стоянии слабоминерализованных грунтовых водили при периодическом передвижении растворов водами поверхностного стока. При осолодении происходит разрушение минеральной части почвы под воздействием слабо конденсированных дисперсных фульвокис- лот. Реакция растворов — слабощелочная, поэтому и распад минералов определяется как щелочной гидролиз. П одзолист ы й процесс (оподзолиеание) наиболее ярко протекает под пологом хвойного леса в континентальных условиях бореального пояса. На поверхности почвы аккумулируется грубая лесная подстилка — горизонт Ао мор. Малозольные растительные остатки этого горизонта с преобладанием целлюлозы, лигнина, гемицеллюло зы, а также в присутствии ингибиторов (воски, смолы, дубильные соединения) медленно разлагаются под воздействием преимущественно грибной микрофлоры. При этом среди образующихся органических соединений значительна роль неусредненных фульвокислот и низкомолекулярных уксусной, муравьиной и других кислот, те. веществ, обладающих агрессивностью в отношении большинства минералов почвы. Фильтрующиеся из лесной подстилки органические кислоты в кислой среде разрушают первичные и вторичные минералы. В связи с этим подзолистый процесс часто называют кислотным гидролизом Продукты разрушения могут частично накапливаться в нижележащей иллювиальной толще, формируя иллювиальный горизонта также вымываться вертикальными токами воды или горизонтальной Часть II. ОбрдзовАниЕ почв 221 внутрипочвенной верховодкой. Промывной водный режим является важнейшим условием развития подзолистого процесса. Элементарный подзолистый процесс необходимо отличать от подзолистого общего почвообразовательного процесса, формирующего тип подзолистых почв. В генезисе подзолов подзолистый процесс — ведущий, ноне единственный в общем комплексе явлений почвообразования. Со времен В.В. Докучаева, утвердившего понятие подзол в научной терминологии, формирование подзолистых почв рассматривалось по-разному. В тоже время теоретические положения различных авторов дополняли друг друга, с большей достоверностью раскрывали возможные пути становления этих почв. Лессиеаж (и лли мер и за ц и я ) — почвообразовательный процесс перемещения глинистых частиц без их разрушения под действием нисходящих вертикальных и боковых токов влаги. В классическом виде лессиваж — сбалансированный элювиально иллювиальный процесс выносила из элювиальной толщи соответствует его накоплению в иллювиальных горизонтах. В этих горизонтах фиксируется ориентированная глина, под которой понимаются глинистые частички, расположенные по направлению вертикальных ходов, пор, трещин. В результате лессиважа в горизонтах на поверхности почвенных отдельностей появляется кремезимистая присыпка. Рыхлое структурное сложение профиля и вертикальность почвенных токов влаги способствуют глубокому обезыливанию почв. Важный признак лессивирования — однородность валового состава илистой фракции по профилю почвы молекулярные отношения характеризуются близкими величинами в элювиальных горизонтах ив материнской породе. Для лесных почв отмечается более легкий гранулометрический состав верхних горизонтов Аи А^Ад в сравнении с горизонтом В и материнской породой. Это связано с выносом илистых частиц из верхней элювиальной толщи. П севдооподзоливание. Под псевдооподзоливанием следует понимать сложный, преимущественно элювиальный процесс, сочетающий сезонное переулажнение и лессивирование. При псевдооподзоли- вании происходит дифференциация профиля, морфологически напоминающая оподзоливание. Сезонное переувлажнение и возникающее при этом оглеение вызывают мобилизацию Fe вследствие перевода его 2 2 Почвоведение в закисные формы. Fe отделяется от глин и мигрирует независимо от них. Частично его соединения вымываются, частично сегрегируют ся на месте при высыхании почвы в различные по величине и форме новообразования. Минеральная дифференциация интенсифицируется обезыливанием верхних горизонтов. Таким образом, почвообразовательный процесс представляет собой совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, формирующих самостоятельное биокосное тело в поверхностном слое земной коры, — почву. Различают простейшие микропроцессы, не оставляющие видимых морфологических следов в почвах. Под элементарными почвообразовательными процессами понимается сочетание взаимосвязанных биологических, химических и физических явлений, приводящих к образованию того или иного признака почвы. Общие (тотальные) почвообразовательные макропроцессы (подзолообразование, черноземообразование, буроземообразование и т. д) формируют конкретные почвенные индивидуумы Часть КЛАССИФИКАЦИЯ ГЕОГРАФИЯ, СВОЙСТВА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВ |