Подзолистая почва считается не самой удачной для ведения сельскохозяйственной деятельности. Какую именно территорию можно отнести к таким почвам и какие специфические черты им присущи?
Идти за плугом: как выглядят и чем отличаются пахотные почвы
Одно лишь изучение среза земли может многое рассказать почвоведу о методах ведения сельского хозяйства в определенном регионе, а также о том, что происходило с данным ландшафтом до начала использования человеком земельных ресурсов. Увидеть все это на практике помог старший научный сотрудник лаборатории экологической безопасности кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ, кандидат географических наук Иван Семенков.
Что такое пахотные почвы
На протяжении тысячелетий человек значительно меняет экосистемы. Это вмешательство в почву связано с перемешиванием и изменениями в верхнем слое, а также с внесением различных веществ, направленных на улучшение условий для роста растений. В частности, смешивание верхней части почвы осуществляется для создания оптимальных свойств, необходимых для успешного выращивания определенных культур.
Такое преобразование почвы называется пахотным или распахиваемым. Важно заметить, что такие почвы можно создать даже на абсолютно неплодородном субстрате, если завести на эту территорию достаточное количество рыхлого материала. В международной практике такие почвы называют Anthrosols (что происходит от греческого слова ἀγρός, что переводится как «поле»).
Пахотные почвы можно образовать на любой естественной основе. Например, распашка целинных земель в степях в середине XX века была известна как Подъем целины. Процесс превращения целинных лесных почв в пахотные подразумевал предварительную вырубку деревьев и кустарников, последующее сжигание биомассы, что создавало условия для вспашки. Таким образом, ведение сельского хозяйства на Европейской территории России способствовало образованию почв, которые были названы подзолистыми или подзолами, что связано с тем, что они долгое время находились под слоем золы.
Согласно советским концепциям середины XX века, которые подчеркивали только положительное влияние человека на природу, выделяли такие категории почв, как целинные (никогда не распахиваемые), пахотные и окультуренные. Пахотные почвы отличались от окультуренных более низким уровнем плодородия, что можно было компенсировать с помощью специальных мероприятий, таких как внесение удобрений и орошение. В ряду целинные, пахотные и окультуренные почвы наблюдалось повышение плодородия, что, в свою очередь, способствовало увеличению урожайности сельскохозяйственных культур.
Позже, в результате изменяющихся условий и воздействия факторов, как природного, так и человеческого характера, почвоведы начали выделять деградированные почвы, которые утратили свое плодородие.
Пример деградации черноземов
Черноземы обычно характеризуются мощным гумусовым горизонтом, поэтому на фотографиях бывает сложно определить, где заканчивается пахотный горизонт и начинается участок, который никогда не распахивался. При интенсивном использовании черноземов они начинают терять свое плодородие, что связано с вымывом верхнего слоя гумуса. В результате этого начинается обработка менее гумусированных нижележащих слоев. Для наглядности можно сравнить цвет гумусовых горизонтов двух распахиваемых черноземов (фото 1 и 2). Один из них продолжает оставаться черным, в то время как другой стал темно-бурым!
Если гумусовый горизонт чернозема полностью распахивается и исчезает естественный природный гумус, такая почва теперь носит название агрозема (согласно фото 3). При этом, если под пахотным горизонтом сохраняются остатки естественного природного гумуса чернозема, она обозначается как агрочернозем.
Фотография сделана в 2009 году в Плавском районе Тульской области.
Существует множество вариантов пахотных почв. Практически к каждой естественной почве можно сопоставить ее распахиваемый аналог. Исключением являются те почвы, у которых наблюдаются значительные различия в составе верхних 20 сантиметров горизонта, так как именно эта толща чаще всего преобразуется в однородный пахотный горизонт (такой горизонт и дает основание называть почву пахотной).
Виды
Существует несколько разновидностей подзолистых почв, которые различаются в зависимости от климатических условий:
- собственно подзолистый тип — встречается в средней тайге, где присутствует моховой покров;
- глееподзолистый тип — располагается на северных тайгах, с растительным покровом из мха, лишайников и кустарников;
- дерново-подзолистый тип — типичен для южной тайги.
Также отдельные участки подзолистых почв могут встречаться в других природных зонах.
Распространение
Подзолистые почвы ассоциируются с природными зонами, описываемыми как холодные и влажные. Наибольшее распространение подзолистых почв наблюдается на территории России. Они встречаются как на равнинах, так и на плоскогорьях. Основные области их распространения включают европейскую часть России, Восточную Сибирь и Дальний Восток.
Почвообразующими породами для подзолистых почв выступают:
- карбонатные и бескарбонатные моренные отложения;
- суглинки и глины;
- песчаные и супесчаные отложения;
- пески и супеси;
- ленточные глины;
- аллювиальные и делювиальные породы.
Среди подзолистых почв также выделяют слабоподзолистые, среднеподзолистые и сильноподзолистые.
Морфологическое строение профиля
О – (АО) – ЕL – ЕLВt – Вt – ВtС – С
Профиль подзолистой почвы состоит из нескольких слоев: подстилки O (мощностью 5–10 см), элювиального белесого горизонта EL с плитчато-листоватой структурой, который может значительно варьироваться по мощности (от 5 до 50 см); в этом горизонте встречаются мелкие конкреции. Затем следует белесовато-бурый переходный горизонт ELBt, который переходит в текстурный горизонт Bt бурого цвета, обладающего ореховато-призматической структурой с явными признаками вмывания глинистого вещества, что проявляется в виде обводнения по порам, стенкам вертикальных трещин и граням структурных единиц. Этот горизонт последовательно переходит через ВtС в почвообразующую породу С.
Свойства подзолистых почв
Подзолистые почвы отличаются кислой и сильнокислой реакцией (рН сол. 3,5–5,0), низкой емкостью катионного обмена, невысокой насыщенностью основаниями (в пределах 15–20 %), а также малым содержанием гумуса (от 1 до 3 % в горизонте ЕL). Также наблюдается четкая элювиально-иллювиальная дифференциация в содержание иловой фракции и полуторных оксидов.
Характеристики подзолистых почв значительно изменяются в зависимости от состава и структуры почвообразующих пород.
Подзолистые остаточно-карбонатные почвы формируются в северной и средней тайге на суглинистых породах, в которых присутствуют включения каменистого материала из плотных карбонатных пород (это карбонатная морена). Они имеют профиль О – EL – ELBt – Вt – BC – C и отличаются реакцией с HCI в горизонте Вt, где наблюдаются красноватые оттенки в раскраске, заметное уплотнение и нейтральная или слабощелочная реакция.
Подзолистые контактно-осветлённые почвы формируются на двучленных породах (маломощные пески и супеси, укрытые моренными суглинками). В них наблюдается отбеливание нижней части элювиального горизонта, что происходит из-за периодического застаивания влаги на границе с текстурным горизонтом, который выступает как водоупор. Это приводит к снятию железистых пленок с поверхности почвенных частиц.
По глубине сплошного нижнего края элювиального горизонта от верхних уровней минерального профиля подзолистые почвы делятся на разновидности.
Подзолистые почвы, как правило, располагаются на положительно дренированных участках рельефа. На суглиственных моренных и подгорных равнинах они образуют взаимодействия с торфяными подзолистыми почвами и болотами.
Серозёмы
Ареалом распространения серозёмных почв являются западные и северные районы почвенных провинций Притяньшаньской, Пригиссарской, Кура-Араксинской и Прикопетдагской, находящихся в предгорно-пустынно-степной зоне. Эти почвы также типичны для Передней и Средней Азии, Австралии и Северной Америки.
Серозёмы в основном встречаются на предгорных равнинах. Для их образования необходимы лессовидные суглинки и лессы с подстилкой из галечников. Почвообразующая порода серозёмов также может содержать каменистые структуры и мелкозёмы. Равнинные серозёмы образуются на глинистых и тяжелосуглинистых делювиальных и аллювиальных породах.
Растительный покров зоны с серозёмами отличается четкой поясностью. На нижнем уровне, как правило, формируется полупустыня с преобладанием мятлика и осоки, которая плавно переходит в более влажный пояс с полупустынными растениями, такими как мятлик, осока, мак и ячмень. Более высокие участки предгорий и низкогорий обычно заняты растениями, такими как пырей и ячмень. В поймах рек хорошо растут ивы и тополя.
Особенностью условий образования серозёмов является выраженный гидротермический режим, при котором весной наблюдается высокая влажность и умеренные температуры, которые сменяются жарким и засушливым летом. Именно в весенний период происходит активное формирование гумусовых веществ, что связано с интенсивной минерализацией органических компонентов. Результат этой стремительной биогенности почвообразовательного процесса — обеднение почвы гумусом. Кроме того, в весенний период в сероземных грунтах наблюдается интенсивное выветривание первичных алюмосиликатов, что также приводит к изменениям в почвенных горизонтах.
В профиле сероземов выделяются следующие горизонты:
- гумусовый (толщиной от 12 до 17 см);
- переходный (толщиной от 15 до 26 см);
- карбонатный иллювиальный (толщиной от 60 до 100 см);
- пылевато-суглинистый с включениями мелкокристаллического гипса на глубине более 1,5 м.
Серозёмы характеризуются сравнительно низким содержанием гумусовых веществ – от 1 до 4 %. Они также обычно имеют повышенный уровень карбонатов, что делает их щелочными почвами с низкой поглотительной способностью. В них могут присутствовать некоторое количество гипса и легкорастворимых солей. Одним из свойств серозёмов является их способность к биологическому накоплению калия и фосфора. Эти почвы содержат достаточное количество легкогидролизуемых азотных соединений.
Использование сероземных грунтов в сельском хозяйстве возможно при условии проведения специальных мероприятий по орошению. Чаще всего на них успешно выращивают хлопок. Кроме того, на участках с серозёмами можно вести культивацию свёклы, риса, пшеницы, кукурузы и бахчевых культур.
Для улучшения качества серозёмных земель, помимо орошения, рекомендуется применять меры, направленные на предотвращение вторичного засоления. Также необходимо регулярно вносить органические и минеральные удобрения, создавать глубокий пахотный слой, использовать метод севооборота с люцерно-хлопковыми культурами и высевать сидераты.
Тип сероземных почв включает в себя несколько подтипов: серые, типичные и тёмные.
Светлые серозёмы
Светлые серозёмные почвы формируются на предгорных равнинах, в низкогорьях и речных террасах. Они образуются на лессовидных суглинистых, лессовых, каменистых и мелкоземистых структурах в условиях эфемерной растительности, преобладающей из мятлика и осоки. Профиль светлых сероземов представлен следующим образом:
Аллювиальные
Аллювиальные почвы формируются в поймах рек. Во время весеннего половодья поймы затапливаются, и на土 их оседают речные отложения, называемые аллювиями. Эти почвы обычно имеют мелкий, илистый гранулометрический состав и богаты органическими веществами. Часто чередование слоев почвы и аллювия можно увидеть невооруженным глазом. Благодаря хорошему удерживанию элементов питания в илистой фракции, аллювиальные почвы характеризуются высоким уровнем плодородия. В условиях обилия осадков на таких почвах формируются продуктивные луга, однако в засушливых регионах аллювиальные почвы становятся единственной надеждой для земледельцев. Именно в долинах крупных рек расцветали древние цивилизации плодородного полумесяца, где удача в сборе урожая была напрямую связана с обогащением местных аллювиальных почв органикой, принесенной наносами рек, таких как Нил, Тигр и Евфрат.
Черноземы преобладают в степях и лесостепях, для которых характерна контрастность сезонов. Основной растительный покров в таких зонах травянистый с мощной корневой системой, которая быстро отмирает и легко гумифицируется. Поэтому в черноземах накапливается значительное количество гумуса, а насыщенные им горизонты могут достигать глубины до нескольких десятков и даже сотен сантиметров.
Основная часть черноземов в России была и остается активно используемой в сельском хозяйстве. По мере обработки можно видеть следы агротехнических приемов и иногда даже определить глубину вспашки.
Нетронутые черноземы можно найти лишь на особо охраняемых природных территориях, например, в заказнике «Каменная степь» и в дубраве памятника природы «Шипов лес» в Воронежской области.
В жаркое и сухое летнее время в профиле черноземов могут накапливаться слабо растворимые соли, такие как карбонаты, которые образуют конкреции. Почвоведы называют эти образования белоглазками.
Каштановые
Каштановые почвы распределены в засушливых степях к северу от зоны пустынь. Небольшое количество осадков не позволяет вымывать слабо- и легкорастворимые соли за пределы почвенного профиля, что приводит к их накоплению в почве. Поэтому в таких условиях наблюдаются как карбонаты, так и гипс. В условиях засушливого климата микробиологическая активность в таких почвах ниже, чем в черноземах, что приводит к менее активному разложению мертвого органического вещества, и, как следствие, почва оказывается светлее.
Засоление почв становится одной из важнейших экологических проблем на сегодняшний день. На засоленных землях практически невозможно вести сельское хозяйство и поддерживать разнообразие растительных сообществ — содержание легкорастворимых солей в верхних слоях почвы достигает более одного процента, что становится токсичным для всех растений, за исключением тех, которые способны адаптироваться к таким условиям, например, галофитов.
В настоящее время галоморфные почвы покрывают около десяти процентов суши. Засоление может быть первичным и естественным, к примеру, если ветер приносит соленую воду с моря или если в условиях засушливого климата происходит подъем солей из грунтовых вод. Но также существуют случаи вторичного (антропогенного) засоления, которое вызвано неправильным орошением сельскохозяйственных угодий.
В засушливых регионах России распространены солончаки, в которых высокое содержание солей заметно уже на поверхности. При условиях сильного засоления даже чернозем может превратиться в солончак всего за несколько лет. На фотографиях влажный почвенный профиль солончака практически неразличим от первичной почвы до начала засоления: лишь по мере высыхания соли образуют белые корки.
Если в почве накопится значительное количество натрия, это может привести к образованию солонца. Это отразится на физических свойствах почвы: в результате пептизации коллоидов она поменяет свою структуру на более монолитную, станет менее пористой и менее проницаемой. Влага из такой почвы будет плохо доступна для растений. В отличие от простого засоления, этот процесс не так легко обратить вспять — потребуется физическое разрушение структуры (например, вспашка) и вытеснение натрия из почвенно-поглощающего комплекса — обычно это достигается известкованием.
В условиях заболачивания и переувлажнения отдельных участков солонцы могут подвергаться рассолению, выщелачиванию и превращаться в солоди. Эти почвы схожи с северными подзолами тем, что имеют вымытый элювиальный горизонт, но формируются под действием щелочей, а не кислот. Этот процесс занимает тысячи лет, поэтому все солоди можно считать природными, а не вторично засоленными.
