Pochvovedenie_Kovda_chast_2
.pdfв достаточном количестве могут получать лишь калий. Во всех слу чаях получению высоких урожаев способствует внесение фосфор ных и азотных удобрений. Необходимы также органические удоб рения, без которых невозможно преодолевать снижение содержа ния гумуса, ухудшение водно-физических свойств и биохимиче ского режима.
Б.ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНЫЕ ПОЧВЫ
8.11.Общая характеристика лугово-черноземных почв
Лугово-черноземные почвы — это полугидроморфные аналоги черноземов, богатые темноокрашенным гумусом почвы с профилем А-АВ-Вса-С, с почвенно-грунтовыми водами на глубине 3— 7 м, формирующиеся под травяными ценозами лесостепи и степи суббореального пояса в относительно пониженных элементах рельефа. Как самостоятельный тип они были описаны и исследо ваны советскими почвоведами (Н. П. Белов, Е. В. Лобова, 1930) под названием «луговые черноземы».
В разработку представлений о географии, генезисе, режимах и свойствах этих почв большой вклад внесли почвоведы, работаю щие в Западной Сибири, где эти почвы распространены особенно широко (Н. В. Орловский, 1946; Н. И. Базилевич, 1953; Н. И. Бог
данов, 1976). В последнее время всесторонне исследованы |
луго |
во-черноземные почвы Русской равнины (Б. П. Ахтырцев, |
1960; |
Е. М. Самойлова, 1981). |
|
Лугово-черноземные почвы распространены пятнами среди чер ноземов на плоских слабодренированных водоразделах и надпой менных террасах степных рек. Здесь благодаря слабой расчленен ности рельефа атмосферные осадки в меньшей степени стекают в гидрографическую сеть, что обусловливает повышенное увлажне ние по сравнению с почвами расчлененных пространств. На этих элементах рельефа уровень грунтовых вод повышен и влияние их на почвообразование усилено. На хорошо дренированных возвы шенностях лугово-черноземные почвы занимают понижения мезо рельефа.
Морфологическое строение лугово-черноземных почв в общих чертах сходно со строением черноземов. Отличительными призна ками являются: нарастание влажности сверху вниз по профилю вплоть до уровня почвенно-грунтовых вод, железомарганцевые образования и пятна оглеения в нижней части профиля, повышен ная гумусность верхней части гумусового горизонта. При недоста точно внимательном изучении морфологии, при мелкопрофильных исследованиях лугово-черноземные почвы от черноземов нередко не отделяются.
138
8.12. Свойства лугово-черноземных почв
По своим свойствам лугово-черноземные почвы также близки к черноземам. Ил, R2 O3 и SiО2 равномерно распределены по профилю лугово-черноземных почв, принадлежащих к роду обыч ных. По содержанию и запасам гумуса они несколько превосхо дят черноземы, в составе их гумуса относительное содержание гуминовых кислот выше, чем в черноземах. В типичных чернозе мах Среднерусской возвышенности запас гумуса в метровой тол ще колеблется в пределах 500—650 т/га, в лугово-черноземных
почвах |
Окско-Донской низменности — 600—750 т/га, отношение |
С г к : С ф к |
в тех же черноземах составляет 1,3—1,8, в лугово-черно |
земных |
почвах — 2—3. |
Благодаря повышенной гумусности верхние горизонты луговочерноземных почв обладают повышенной емкостью катионного обмена. Характерно также повышенное содержание обменного Mg (30—50% от суммы обменных оснований). Эта особенность свя зана с воздействием грунтовых вод. Реакция почвы близка к ней тральной; у почв, принадлежащих к разным родам, может быть отклонение в кислую или щелочную сторону.
Практически все лугово-черноземные почвы имеют карбонат ный горизонт; выделяются роды засоленных почв, нижняя часть профиля которых обогащена легкорастворимыми солями и гипсом, и солонцеватых почв, содержащих Na+ в обменном комплексе.
Лугово-черноземные почвы в большинстве характеризуются тяжелым гранулометрическим составом. В составе илистой фрак ции по сравнению с черноземами большая доля принадлежит смешанослойным минералам, в результате чего эти почвы обога щены разбухающим компонентом. Содержание этих минералов в полугидроморфных почвах, развитых на лессовидных породах, мо жет достигать 60%, тогда как в черноземах около 40%.
Они обладают зернистой водопрочной структурой, высокой порозностью гумусовых горизонтов (55—65%), наилучшей (по классификации Н. А. Качинского) водопроницаемостью, высокой водоудерживающей способностью.
Лугово-черноземные почвы формируются в таких условиях увлажнения, что сравнительно небольшие колебания в количестве атмосферных осадков и температуры могут привести к изменению типа водного режима. Многолетние засушливые периоды с умень шением количества осадков на 100—200 мм могут привести к такому сокращению питания почвенно-грунтовых вод и пониже нию их уровня, что капиллярно-пленочная влага не будет дости гать даже нижних почвенных горизонтов. По характеру водного режима лугово-черноземные почвы станут такими же, как автоморфные черноземы. Многолетние влажные периоды вызывают подъем почвенно-грунтовых вод и переход лугово-черноземных почв в луговые. Изменение водного режима влечет за собой изме нения в солевом режиме, характере гумусонакопления и других процессах почвообразования. Эта особенность лугово-черноземных
139
Рис. 34. Хроноизоплеты влажности почвы и уровень грунтовых вод в выщелочен ном черноземе на плакоре (а) и в лугово-черноземной почве западины (б)
(В.В.Сизов, 1981)
почв — их чрезвычайно высокая чувствительность к атмосферному увлажнению — обусловливает сложность истории их развития. Можно полагать, что в связи с изменениями климатической об становки в голоцене эти почвы прошли стадию луговых почв, черноземов, несколько циклов засоления-рассоления-осолодения. Все эти этапы оставили след в свойствах лугово-черноземных почв, что позволяет считать их генезис весьма сложным и проти воречивым.
Водный режим лугово-черноземных почв, по классификации А. А. Роде, относится к типу выпотного, подтипу лугово-степного; по классификации В. А. Ковды — к типу промывного гидроморфного. Н. И. Базилевич определяет этот режим как попеременный промывной-десуктивно-выпотной. В последнем названии наиболее ясно отражается особенность этого режима, который характери зуется чередованием периодов глубокого промачивания почв та лыми снеговыми водами и иногда обильными летними осадками и возвратного капиллярного поднятия влаги. В течение значительной части вегетационного периода сохраняется связь нижней части почвенного профиля с почвенно-грунтовыми водами через капил лярную кайму. Лугово-черноземные почвы значительно лучше ув лажнены, чем черноземы (рис. 34).
В лугово-черноземных почвах большое развитие получает дер новый процесс, активно развивается процесс миграции карбона тов, в нижней части профиля — процессы оглеения и гидроморфной аккумуляции карбоната кальция, гипса, легкорастворимых солей.
Эти почвы обладают более высоким плодородием по сравнению с черноземами из-за лучшей обеспеченности влагой. Преимущест ва этих почв особенно резко сказываются в засушливые годы.
140
Рациональное использование лугово-черноземных почв включает те же мероприятия, что и использование черноземов. Однако орошение их требует особенно внимательного подхода, поскольку здесь возможен очень быстрый подъем уровня почвенно-грунто- вых вод с последующим заболачиванием и засолением.
В.БРЮНИЗЕМЫ
8.13.Общая характеристика брюниземов
Брюниземы — это черноземовидные высокогумусные почвы, как правило, выщелоченные в верхней части профиля, с текстур ным горизонтом Bt и с признаками оглеения в нижней части профиля, с уровнем грунтовых вод 1,5—5 м. Это почвы прерий суббореального пояса и памп субтропического пояса.
Под |
названием «почвы прерий» они были впервые выделены |
в США |
К. Ф. Марбутом (1927) на уровне самостоятельной боль |
шой почвенной группы.
В 1952 г. Р. У. Саймонсон с соавторами предложили назвать эти почвы брюниземами. На Почвенной карте мира 1975 г. (ред. В. А. Ковда и др.) термин «брюниземы» распространен на почвы пампы Южной Америки. К брюниземам близки по своим свойст вам и генезису почвы дальневосточных прерий, так называемые «маньчжурские черноземы» (Ю. А. Ливеровский, Л. П. Рубцова, 1956, 1959). В соответствии с последней классификацией в США брюниземы отходят к подпорядку удоллей порядка моллисолей. Согласно систематике ФАО они относятся к группе файоземов, которые делятся на нормальные и выщелоченные.
Брюниземы формируются в умеренно холодном и субтропиче ском субгумидном климате. Средняя многолетняя температура июля 20—26, января от + 4 до — 8°С. Продолжительность без морозного периода 120—210 дн. Среднегодовое количество осад
ков 600—1000 мм. Более 3/4 осадков выпадает в виде ливней с апреля по сентябрь. В конце лета и осенью обычны засухи. Коэф фициент увлажнения по Н. Н. Иванову > 1,0. Высокое атмосфер ное увлажнение обусловливает периодически промывной водный режим почв и способствует поддержанию высокого уровня поч- венно-грунтовых вод на водоразделах. С точки зрения Н. Н. Розова (1961), брюниземам присуща «климатическая луговость».
Для области распространения брюниземов характерен равнин ный рельеф или умеренно всхолмленный. Основной почвообразую-
щей породой служат |
лёссы и |
карбонатные моренные |
суглинки |
и глины. |
|
|
|
Естественная травянистая растительность, сохранившаяся на |
|||
отдельных участках, |
образует |
густой и высокий (до |
1,5 м) |
покров, состоящий главным образом из многолетних злаков с глубокой корневой системой. Надземная фитомасса достигает 50—60 ц/га, подземная —180 ц/га.
141
По мнению некоторых американских авторов (G. D. Smith a. oth, 1956), типичные брюниземы хорошо дренированы, имеют бурую, окисленную подпочву. Фактически же хорошо дренирован ные брюниземы встречаются лишь в условиях особенно благо приятного дренажа, например на лёссах, подстилаемых песком. Как правило, в нижней части профиля брюниземов имеются признаки оглеения: зеленоватые, оливковые тона, железисто-мар ганцевые конкреции.
8.14. Свойства брюниземов
По своим свойствам брюниземы близки к черноземам. Главное отличие брюниземов от черноземов заключается в большей выщело ченное™ профиля первых: брюниземы никогда не имеют солевого горизонта, часто отсутствует карбонатный горизонт, часто имеют кислую реакцию верхней части профиля и горизонт накопления иллювиированной глины. Однако среди брюниземов есть и почвы очень близкие к типичным черноземам: с нейтральной реакцией всего почвенного профиля, с карбонатным горизонтом, высоким содер жанием гумуса, лишенные горизонта иллювиированной глины.
Второе отличие брюниземов от почв черноземного типа состоит в том, что брюниземы — полугидроморфные почвы.
Валовой состав почв одной из наиболее распространенных серий Tama silt loam обнаруживает вынос из верхней части про филя соединений железа, алюминия, магния и максимальное на копление их в горизонте В. Элювиально-иллювиальный характер носит и распределение илистой фракции по профилю (рис. 35).
В поглощающем комплексе большей части брюниземов имеется обменный водород, но практически никогда степень насыщенности этих почв основаниями ни в одном из горизонтов не опускается ниже 50%. В поверхностном горизонте рН может колебаться от 4,5 до 7,0, книзу почвенный раствор подщелачивается. Среди обменных катионов всегда преобладает Са.
Брюниземы различаются по количеству и характеру распреде ления гумуса. На северо-востоке ареала в США они наиболее богаты гумусом. В верхнем горизонте его содержится около 10%. По направлению к юго-западу содержание его уменьшается до 3% и одновременно его распределение по профилю становится более равномерным. Фракционный и групповой состав гумуса брю низемов хорошо отражает их выщелоченность. Отношение Сг к :Сф к лишь в горизонте А равно единице, а на глубине 60—100 см оно опускается до 0,2. В верхних горизонтах много бурых гуминовых кислот и кислот, прочно связанных с минеральной частью почвы.
Брюниземы характеризуются интенсивным глинообразованием за счет выветривания первичных минералов, в частности полевых шпатов. Как и для черноземов, для почв прерий характерна ил- лит-монтмориллонитовая ассоциация минералов. В горизонте А
142
Рис. 35. Профильная характеристика брюнизема (аргиудолль США)
брюниземов количество иллита и монтмориллонита примерно одинаково, в горизонте В почв, развитых на лёссах, преобладает монтмориллонит, на моренных суглинках — иллит. Содержание каолинита незначительно по всему профилю.
Большинство брюниземов сформировалось в голоцене и имеет возраст не более 16—18 тыс. лет. Вследствие большей продолжи тельности голоцена на территории США по сравнению с террито
рией |
Европы |
брюниземы в среднем старше черноземов. Одна |
из больших |
групп брюниземов — палеудолли — имеет доголоце- |
|
новый |
возраст. |
|
Наиболее |
существенными процессами брюниземообразования |
являются: гумусонакопление и вынос легкорастворимых соедине ний (и ила), в некоторой степени скомпенсированный приносом растворимых веществ с капиллярной каймой почвенно-грунтовых вод. Именно гидроморфность этих почв в сочетании с воздейст вием травянистой растительности способствует сохранению высо кой гумусности, высокой насыщенности основаниями, а в ряде случаев и карбонатности, несмотря на высокое количество выпа дающих здесь атмосферных осадков. В их генезисе, по-видимому, есть общие черты с генезисом луговых черноземных и луговых почв.
Брюниземы — наиболее плодородные почвы США. Почти на всей площади они распаханы и используются в основном под посевы кукурузы и сои. Это главные почвы знаменитого «кукуруз ного пояса». При длительной эксплуатации брюниземы теряют более 30% гумуса и азота, распыляется их структура, уменьшает ся порозность аэрации, иногда наполовину. Несмотря на срав-
143
нительно слабые уклоны местности, сильное развитие приобре тает эрозия почв. Поэтому борьба с водной и ветровой эрозией имеет важнейшее значение для сохранения плодородия этих почв.
Г.ВЕРТИСОЛИ
8.15.Общая характеристика вертисолей
Вертисоли — темноокрашенные глинистые (преимущественно монтмориллонитовые) насыщенные слитые почвы, в сухое время покрывающиеся сетью широких и глубоких трещин, заплывающих
в |
дождливые периоды. Это |
почвы |
переменно-влажных тропиков |
и |
субтропиков. |
|
|
|
На XII Международном конгрессе почвоведов (1982) было |
||
предложено ограничить круг |
почв, |
относящихся к вертисолям. |
В качестве непременного признака вертисолей указывается резкое варьирование мощности гумусового горизонта в связи с гильгайным микрорельефом, особое сложение почвенной массы в виде параллелепипедов с осью наклона 30—60°. Почвы, не обладающие полным набором свойств, предлагают относить к вертисольным (vertisolic).
Исследование вертисолей началось в прошлом веке. По сви детельству А. И. Воейкова (1880), к концу XIX в. уже был накоп лен научный материал о свойствах и распространении темных слитых почв Индии, которые назывались «черными хлопковыми почвами» или «регурами». Позже черные слитые почвы были описаны во многих странах Европы, Африки, Азии, Северной Америки под разными названиями: черные глинистые почвы, чер ные тропические почвы, бадоб, влей, тирсы, смолницы, смоницы и др.
Н. Оке и Дж. Торп (1950) предложили объединить все черные слитые почвы теплых районов в одну большую классификацион ную группу «грумосоли». В советской литературе эти почвы на зывают вертисолями, слитоземами, черными слитыми или черными тропическими либо субтропическими почвами.
Вертисоли формируются в климате с высокими температурами и средним или низким количеством атмосферных осадков. Средне годовая температура 16—29°С. Годовое количество осадков в сред нем составляет 500—900 мм, но колеблется от 150 мм (Судан) до 1000 мм (Бирма). Необходимое условие для формирования этих почв — смена сухих и влажных периодов. Продолжительность сухих периодов может достигать 9 мес.
Вертисоли субтропического пояса связаны исключительно с па леогидроморфными и гидроморфными ландшафтами. Вертисоли тропиков также являются преимущественно палеогидроморфными и гидроморфными почвами, но могут образовываться и в элювиаль ных ландшафтах на материнских породах с определенными свойствами. В большинстве случаев черные слитые почвы разви-
144
ваются на плоских слаборасчлененных равнинах или в депрессиях. Они часто приурочены к долинам рек и террасам озер.
Общей чертой материнских пород вертисолей является их тя желый гранулометрический состав, обогащенность щелочно-зе- мельными элементами, железом, большое содержание набухающих глинистых минералов.
Вертисоли формируются главным образом под покровом саван ны — растительных сообществ, в которых доминируют травы в сочетании с отдельными деревьями, группами деревьев или кустар ников.
8.16. Свойства вертисолей
Профиль вертисолей представлен тремя генетическими гори зонтами: А, АС и С. У многих почв этой группы верхняя часть горизонта А (до глубины 5—8 см) черного или коричневато-се рого цвета и имеет своеобразную ореховатую структуру. Ниже этот горизонт, называемый самомульчирующимся или просто почвенной мульчей, не изменяя окраски и гранулометрического состава, становится слитым, очень плотным, приобретает крупную кубовидную, призмовидную, глыбистую структуру. Часто в нем рассеяны карбонаты в форме плотных конкреций, имеющих с поверхности черный цвет, а также железистые конкреции. Мощ ность горизонта 50—100 см и более.
Горизонт АС мощностью 50—60 см представляет темную желтовато-бурую глину, обогащенную карбонатами в виде мучнис тых стяжений и плотных конкреций. В этом горизонте, как пра вило, заметны следы оглеения в виде сизоватых и ржавых пятен, встречаются Fe- и Мn-конкреции.
В сухое время весь профиль почвы рассечен трещинами шири ной не менее 1 см и глубиной до 100 см и более.
Одним из существенных отличий вертисолей от черноземов является их низкая гумусность (рис. 36). Интенсивная черная окраска этих почв объясняется не количеством, а качественными особенностями гумуса. По мнению некоторых исследователей (К. Menon a. Maria Kulandai, 1957), она обусловлена сильной диспергированностью органического вещества, по мнению других (J. Singh, 1956), — прочной связью гумуса с глиной монтмориллонитового состава.
Групповой состав гумуса различных вертисолей различен: в одних преобладают гуминовые кислоты, в других — фульвокислоты (И. А. Денисов, 1971). Наиболее часты случаи, когда отноше ние Сг к :Сф к несколько превышает 1, падая вниз по профилю. Очень высок процент негидролизуемых соединений. Отношение C:N широкое, 12—14 вверху, но резко сужается с глубиной.
Вертисоли обладают большой (40—60 мг-экв/100 г) емкостью катионного обмена, обусловленной высоким содержанием монтмориллонитовых глин. Они насыщены основаниями. Главное место
145
Рис. 36. Профильная характеристика вертисолей
принадлежит кальцию, иногда магнию. Как правило, вертисоли содержат карбонаты.
В противоположность черноземам они обладают крайне небла гоприятными водно-физическими свойствами.
Их характернейшее свойство — тяжелый гранулометрический состав. По классификации США содержание частиц < 0,002 мм в вертисолях не должно быть менее 35%. Как правило, содержание фракции < 0,001 мм в вертисолях колеблется в пределах 40—90%. Для них характерны высокая набухаемость и усадка, высокая плот ность (до 1,7—1,9 г/см3) и твердость в сухом состоянии, вязкость, липкость, низкая водопроницаемость, большой процент недоступной влаги.
Наиболее разработанной является гипотеза об определяющей роли гидроморфизма в генезисе вертисолей. С точки зрения В. А. Ковды (1965), Т. Л. Быстрицкой и А. Н. Тюрюканова (1971), большинство черных слитых почв — это почвы переход ных ландшафтов, преимущественно речных и озерных террас, прошедших в своем развитии иловую (подводную), лугово-болот- ную и луговую стадию развития. В течение гидроморфного разви тия происходило накопление ила, интенсивное вторичное минералообразование — синтез монтмориллонита, накопление восста новленных соединений железа и других элементов. Наиболее важную роль играла монтмориллонитизация илистой фракции почв,
расположенных |
в геохимически подчиненных ландшафтах, за |
||
счет приноса сюда растворенной SiO2 |
слабощелочными, |
обога |
|
щенными Mg |
почвенно-грунтовыми и |
делювиальными |
водами |
146
(рис. 37). Такое явление особенно широко распро странено в сопряжении с ферраллитизацией выше по склону.
В образовании слитых почв главную роль игра ют процессы попеременно го набухания и усадки, которые приводят к раз рушению почвенной струк туры и перегруппировке почвенных частиц в на правлении наиболее плот ного сложения.
Ферраллитная кора
выветривания
Аккумуляция
глин
Синтез
монтмориллонита
Рис. 37. Схема образования вертисолей в ак кумулятивном ландшафте
8.17. Классификация и использование вертисолей
Попытка классификации вертисолей сделана М. А. Глазовской (1971), которая относит эти почвы к семейству слитоземов. Се мейство разделяется на группы в зависимости от термического пояса, положения в ландшафте и истории развития.
В легенде Почвенной карты мира ФАО/ЮНЕСКО выделена группа вертисолей, подразделяющаяся на темные вертисоли и окрашенные вертисоли. В последней классификации почв США вертисоли представляют особый порядок, т. е. выделены на выс шем таксономическом уровне.
Вертисоли весьма различны по своему плодородию. Во многих тропических районах это плодородные почвы (черные хлопковые почвы Индии, Бирмы и др.), в других они уступают по плодо родию ферсиаллитным почвам (Куба, Гана), причем кроме неблагоприятных физических свойств обнаруживают крайнюю бедность азотом и фосфором. В основном они идут под посевы риса при затоплении в сезон дождей. В сухой сезон на вертисолях иногда возделываются и другие культуры — бобовые, кукуруза, кунжут, хлопчатник. Используются они и под сахарный тростник, бананы.
Наиболее эффективными средствами улучшения свойств верти солей являются внесение огранических удобрений, запашка сидератов, пескование небольших массивов почв. Все черные слитые почвы отзывчивы на минеральные удобрения, в первую очередь азотные и фосфорные. Очень важное значение имеет точное опре деление момента физической спелости почвы для начала ее обработки.