Реферат по почвоведению выполнил: студент 1 курса 6 группы Васильев Павел Сергеевич
Санкт-Петербургский Государственный Университет
факультет Географии и Геоэкологии
Санкт-Петербург 2001
Болотные почвы широко распространены в таежно-лесной и тундровых зонах. Большие площади они занимают в северо-западных и северных областях евтопейской части СССР (Белоруссия, Карельская АССР, Мурманская, Ленинградская, Вологодская, Архангельская области). В азаатской части СССР эти почвы наиболее распространены на территории Западно-Сибирской низменности и Дальнего Востока. Общая площадь болотных почв в таежно-лесной и тундровой зонах около 100 млн. га. Болотные почвы встречаются и вне таежно-лесной и тундровой зон. Однако площадь их в других зонах относительна невелика.
Болотный процесс почвообразования
Болотный почвообразовательный процесс характеризуется накоплением в почве органического вещества в виде торфа и оглеением минеральной части почвы. Формирование и развитие болотных почв неразрывно связаны с избыточным увлажнением, которое возникает вследствие различных причин и может быть вызвано поверхностными и грунтовыми водами.
Поверхностные воды могут застаиваться в отрицательных элементах рельефа (котловины, западины и др.), куда вода притекает с окружающей местности. Застаивание воды атмосферных осадков может иметь место и на равнинных элементах рельефа в случае слабо выраженного или совсем отсутствующего поверхностного стока при слабой водонепроницаемости почв и особенно при наличии плотного водоупорного горизонта в толще почвы или почвообразующей породы.
При неглубоком залегании грунтовых вод последние близко подходят к дневной поверхности и, насыщая верхние горизонты почвы до полной влагоемкости, создают условия, благоприятные для развития болотной растительности.
Торфообразование. В начальной стадии заболачивания появляются влаголюбивые автотрофные травянистые растения, которые в последующие стадии сменяются зелеными мхами, кукушкиным льном и, наконец, белым мхом-сфагнумом. Избыточное увлажнение сказывается не только на составе растительности, но и на темпах и характере разложения растительных остатков.
В анаэробных условиях, при недостатке кислорода воздуха, интенсивность окислительных процессов сильно уменьшается и минерализация органических веществ до конца не идет. Разложение органических остатков при анаэробинозисе приводит к образованию промежуточных продуктов в виде низкомолекулярных органических кислот (масляная, уксусная, молочная и др.), которые еще более замедляют процесс минерализации, подавляя жизнедеятельность микроорганизмов, которым принадлежит основная роль в процессах превращения органических веществ в почве.
Разложение органических остатков в анаэробных условиях приводит к накоплению на поверхности почвы полуразложившихся органических веществ в виде торфа, который составляет неотъемлемую часть всякой болотной почвы. Мощность слоя торфа может достигать в отдельных случаях десятка метров и более.
В образовании торфа важная роль принадлежит разнообразным почвенным микроорганизмам. Наиболее активный биохимический процесс превращения органического вещества торфа протекает в самом верхнем его слое, где создаются условия некоторой аэрации. В нижних горизонтах масса торфа не претерпевает существенных изменений. Об этом, в частности, свидетельствует содержание микроорганизмов в разных горизонтах торфа. Так, по данным кафедры почвоведения ТСХА, количество микроорганизмов в верхнем горизонте низинного торфяника составляло 3660 тысяч на 1г почвы, а в нижних слоях лишь 216 тысяч.
В превращении органических веществ в болотных почвах принимают участие представители многих групп почвенных микроорганизмов. При этом на отдельных стадиях превращения органических остатков ведущее место принадлежит определенным группам организмов. Вначале на отмершей растительности активно развиваются неспороносные бактерии и грибы. В дальнейшем по мере разрушения органических веществ значительное развитие получают спорообразующие бактерии, которых сменяют целлюлозоразлагающие и другие микроорганизмы.
Следовательно, торфообразование – это боихимический процесс, в котором принимают участие многочисленные микроорганизмы, выполняющие сложные функции по разложению и синтезу органического вещества, приводящие в конечном счете к образованию торфа болотных почв.
Изменение условий аэрации и питательного режима является причиной развития определенных групп болотной растительности и ее эволюции.
В. Р. Вильямс следующим образом раскрывает общую схему постепенной эволюции луговой почвы в болотную. В развитии луговой стадии дернового периода главное значение принадлежит трем типам злаков: корневищным, рыхлокустовым и плотнокустовым. За время господства корневищной и особенно рыхлокустовой злаковой растительности происходит прогрессивное накопление органических остатков и аморфного перегноя в массе почвы. Наибольшее накопление органического вещества происходит в верхних горизонтах почвы. Это обстоятельство приводит к ограничению притока кислорода и к сгущению условий анаэробиозиса в почве, чему особенно способствует большая влагоемкость органического вещества.
Анаэробиозис резко заторможивает разложение органического вещества, а следовательно, и вовлечение зольных элементов и азота в новые циклы биологического круговорота, вследствие чего возникает относительный недостаток элементов зольной пищи и азота для растений. В результате недостатка элементов пищи и кислорода в почве луга, рыхлокустовые злаки вытесняются плотнокустовыми злаками, которые, обладая микотрофным типом питания, могут развиваться и в условиях бедности почвенной среды элементами минеральной пищи. Но в силу своей биологической природы плотнокустовые злаки во все возрастающей степени накапливают органическое вещество на поверхности почвы. В этих условиях корни плотнокустовых злаков, отделяясь от минеральной части почвы, распространяются в массе органического вещества, которое по мере прироста вверх становится все беднее элементами зольной пищи, в результате чего плотнокустовые злаки начинают отмирать. И чем больше прирост органического вещества и его отложение на поверхности почвы, тем сильнее его верхние горизонты обедняются элементами зольной пищи и азотом.
В этих условиях на смену плотнокустовым злакам приходят еще менее требовательные к минеральной пище болотные растения и среди них такие олиготрофы, каким является мох сфагнум.
В различных условиях заболачивания территории может иметь место и иной характер развития и смены болотной растительности.
Так, при развитии болотного процесса в понижениях, куда с почвенно-грунтовыми водами приносится значительное количество элементов питания, могут устойчиво развиваться более требовательные к условиям питательного режима травянистые растения-торфообразователи – плотнокустовые злаки, осоки, пушицы, вейники, камыши и др. Заболачивание бедных подзолистых почв на водоразделах в таежно-лесной зоне обычно начинается с поселения зеленых мхов и быстро вступает в фазу сфагнового болота. Наиболее распространенными растениями-торфообразователями из травянистых являются: осоки (GarexL.), пушицы (EriophorumL.), камыш (ScirpusL.), тростник (PhragmitescommunisTrin.), вейник (CalamagrostisAdans.), шейхцерия (SchenchzeriaL.), рогоз (TyphaL.), канареечник (PhalazisL.), хвощовые (EquesetaceaeL.) и др. Среди полукустарников и древесных наиболее часто в торфообразовании учавствуют: багульник (LedumpalustreL.), клюква (OxycoccuspalustrisPers.), вереск (CallunavulgarisL.), ива (SalixL.), береза (BetulaL.), ольха черная (Alnusglutinos (L.) Hulb.) исерая (Alnus incana (L.) Mecnch), соснаобыкновенная (Pinus silvestris L.), ель (Picea excelsa L.), лиственница (Larix sibirica Ledeb.) идр.
Особенно большую роль в торфообразовании играют мхи – гипновые зеленые (Bryales), кукушкин лен (PolytrichumcommuneL.) и белые сфагновые (Sphagnales).
Оглеение. Термины “глей” и “глееобразование” были введены в научную терминологию Г. Н. Высоцким, который впервые указал на биохимическую природу глееобразования. Под глеем Г. Н. Высоцкий понимал “более или менее плотную суглинистую или глинистую породу серого цвета с зеленоватым оттенком”, формирующуюся в условиях длительного переувлажнения.
Высоцкий считал, что в процессе оглеения, или глееобразования, главную роль играют явления раскисления окиси железа, превращения его в соединения закиси с последующим ее выщелачиванием.
Раскисление происходит под влиянием разлагающихся органических веществ в условиях затруднения или полоног прекращения доступа кислорода воздуха при участии анаэробных микроорганизмов.
Последующие исследования подтвердили это положение Высоцкого и показали, что глееобразование представляет собой сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в анаэробных условиях при непременном наличии органического вещества и при участии анаэробных микроорганизмов. По данным Е. В. Рунова, Е. Ф. Березовой и других исследователей, большая роль в процессах оглеения принадлежит маслянокислым бактериям. Наиболее крупные работы в изучении глеевого процесса проведены Я. Н. Афанасьевым, А. А. Завалишиным, К. В. Веригиной, С. П. Ярковым, И. С. Кауричевым и др.
При глееобразовании происходит значительное изменение состава и свойств органической и минеральной частей почвы.
В условиях анаэробиозиса в составе органического вещества накапливаются наиболее активные и подвижные фракции специфической и неспецифической природы (фульвокислоты, низкомолекулярные кислоты и соединения типа полифенолов).
При процессах глееобразования минеральная часть почвы подвергается разнообразным и сложным превращениям – происходит разрушение первичных и вторичных минералов и в то же время возможен синтез вторичных минералов. Кроме того, существенным превращениям подвергаются соединения элементов с перемонной валентностью (Fe, Mn, S и N).
Процесс разрушения алюмо-феррисиликатов происходит под влиянием накапливающихся активных органических соединений с кислыми свойствами. Кроме того, можно предполагать (А. М. Можейко, Б. А. Неунылов и др.), что под влиянием образующихся при анаэробном брожении таких активных акцепторов кислорода, как метан, сероводород, водород, некоторых восстанавливающих экзоферментных систем микроорганизмов возможно отщепление внешних кислородов от кристаллической решетки алюмо- и феррисиликатов, что вызовет нарушение электростатических связей в кристаллической решетки и последующее ее разрушение с переходом в раствор ионов железа, алюминия и др. Из коллоидных и ионных растворов, содержащих железо, кремнекислоту, гидроокиси алюминия и другие соединения, при смене ОВ-условий реакции дегидратации возможен ресинтез вторичных минералов (И. Н. Антипов-Каратаев, Е. И. Парфенова, Е. А. Ярилова). Ресинтез вторичных минералов при оглеении наиболее выражен в условиях ослабленного выноса продуктов глеевого процесса и почти не имеет места при хорошо выраженных нисходящих токах воды в условиях кислой реакции почвенных растворов.
Одной из наиболее характерных особенностей глееобразования является восстановление железа. Соединения окисного железа, восстанавливаясь, переходят в соединения двухвалентного, закисного железа.
Восстановление окисного железа в закисное может происходить, по-видимому, как в результате ферментативной деятельности микроорганизмов, так и вследствие воздействия продуктов жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов. К таким продуктам могут относиться газообразные соединения (СН4, Н2, Н2S), низкомолекулярные органические и гуминовые кислоты. По данным В.Ф.Непомилуева и М.А.Козырева, в оглеенных почвах широко распространены масляно-кислые бактерии рода Clostridium и так называемые железовосстанавливающие микроорганизмы, которые способны переводить окисные соединения железа в закисные. В зависимости от характера увлажнения судьба соединений закисного железа будет разной.
При переодическом переувлажнении соединения железа могут находиться то в окисной, то в закисной форме, в зависимости от продолжительности периода увлажнения и периода аэрации.
Первым соединением, которое образуется при восстановлении железа, является более мобильное двууглекислое железо Fe(HCO3)2, которое в природных условиях довольно хорошо растворимо в воде и при смене восстановительных условий на окислительные легко окисляется с образованием гидроокиси железа:
4Fe(HCO3)2 +O2 +2H2O = 4Fe(OH)3 +8CO2.
Ржавые и охристые пятна, примазки и другие железистые образования в слабозаболоченных почвах обусловлены соединениями гидрата окиси железа, образующимися при смене окислительно-восстановительных явлений.
При длительном и тем более постоянном избыточном увлажнении в условиях устойчивого развития глеевого процесса ионы закисного железа вступают в реакцию с кремнеземом и глиноземом, образуя с ними, как отмечено выше, вторичные алюмо-ферросиликаты, в состав которых входит закисное железо.
Такие минералы в отличие от минералов, содержащих окисное железо, имеют сизоватую, грязно-зеленоватую или голубоватую окраску. Почвенные горизонты, в которых накапливаются эти минералы, называются глеевыми. Если избыточное увлажнение непродолжительное, то сплошной глеевой горизонт может и не образоваться, а вместо него в почвенном профиле появляются отдельные сизоватые или зелено-голубоватые пятна. Такие горизонты называются глееватыми.
Приобретение глеевыми горизонтами специфической окраски связано также с потерей пленок окисного железа с поверхности почвенных минералов, собственная окраска которых придает характерный цвет глею.
В процессе оглеения, кроме вторичных минералов, являющихся более устойчивыми к окислению, образуются и менее устойчивые минералы, к которым можно отнести сидерит (FeCO3) и вивианит [Fe3(PO4)2 х 8Н2О]. При оглеении почва относительно обогащается кремнекислотой и обедняется железом и в меньшей степени алюминием. Сопоставление данных по составу глеевого и подзолистого горизонтов показывает, что последний в равной степени обеднен окислами железа и алюминия, тогда, как из глеевого горизонта выщелачивается преимущественно железо, а алюминий является более устойчивым.
При оглеении наряду с восстановлением железа происходит восстановление марганца и образование подвижных его соединений. Продуктами восстановления серы при развитии устойчивого оглеения являются H2S и FeS. Значительным превращениям при оглеении подвергаются соединения азота и фосфора. Превращения азота связаны с развитием процессов денитрификации, которые приводят к быстрому исчезновению нитратных форм азота и могут вызвать при длительном и устойчивом развитии восстановительных процессов значительную потерю азота из почвы. Изменение фосфатного режима связано с образованием в оглеенных горизонтах фосфатов закиси железа типа вивианита, а при переодической смене восстановительных процессов окислительными – накоплением труднорастворимых фосфатов окиси железа. При переувлажнении почв в первую очередь происходит восстановление нитратов и сульфатов и уже затем восстанавливаются окисные соединения железа и марганца.
Поскольку при оглеении образуются активные органические соединения с кислыми свойствами и подвижные компоненты разрушения и восстановления минеральной части почвы, то создаются благоприятные условия для образования разнообразных органо-минеральных соединений, которые имеют важное значение в миграции железа, марганца и алюминия из оглеенных горизонтов. Особенно сильно процессы миграции развиваются в почвах поверхностного временного избыточного увлажнения под влиянием сезонного оглеения при сочетании с нисходящими токами воды. Такой элювиально-глеевый процесс имеет важное значение в формировании элювиальных горизонтов в различных типах почв – глеево-подзолистых, солодях, “подбелах” и др. (Ю.А.Ливеровский, И.С.Кауричев).
В тех случаях, когда оглеение развивается в условиях близкого залегания грунтовых вод или под влиянием избыточного увлажнения водами внутрипочвенного стока, наблюдается обратный процесс – гидрогенной аккумуляции в верхних горизонтах подвижных продуктов глеевого процесса и в особенности соединений железа.
Таким образом, развитие глеевого процесса приводит к существенному ухудшению агрономических свойств почв и для их улучшения требуется коренное изменение водно-воздушного режима путем осушительных мелиораций, а для почв временного поверхностного переувлажнения (минеральные полугидроморфные почвы) применением комплекса агротехнических мероприятий.
Основные типы заболачивания
Согласно трудам В.С.Доктуровского, Г.И.Танфильева, В.Р.Вильямса, В.Н.Сукачева принято различать два основных типа заболачивания или болотообразования: 1) заболачивания суши и 2) заторфовывание водоемов. В свою очередь, заболачивание суши проявляется по-разному в зависимости от происхождения и состава вызывающей его влаги.
Заболачивание суши
Поверхностное заболачивание атмосферными водами происходит главным образом на тяжелых по механическому составу породах и на выровненных территориях, лишенных значительных уклонов местности. Заболачивание почвы атмосферными осдками имеет ту отличитеольную способность, что атмосферные осадки содержат в своем составе очень небольшое количество минеральных соединений, необходимых для питания растений. В начальный период поверхностного заболачивания атмосферными водами, когда в почве создаются анаэробные условия, происходит замедленное разложение растительных остатков и, как следствие этого, повышение содержания органического вещества в гумусовом горизонте (до 15-20%), которое отличается, как правило, широким соотношением между углеродом и азотом. Наряду с увеличением содержания органического вещества происходит и оглеение верхних горизонтов, приводящее к химическим и морфологическим изменениям, характерным для глееватых горизонтов. При этой начальной стадии заболачивания атмосферными водами в таежно-лесной зоне формируется перегнойно-глеево-подзолистая почва. При дальнейшем заболачивании почвы происходит прогрессивное нарастание торфяного горизонта и усиление процесса оглеения, в результате чего образуется торфянисто- или торфяно-подзолисто-глеевые почвы.
Усиление поверхностного заболачивания приводит к образованию торфяно-глеевой почвы, состоящей из торфяного горизонта мощностью не более 50 см и сплошного глеевого горизонта, залягающего ниже торфяного слоя. В дальнейщем при нарастании мощности слоя торфа торфяно-глеевая почва превращается в болотную торфяную почву.
Заболачивание пресными (мягкими) грунтовыми водами происходит на бескарбонатных, чаще всего легких материнских породах, подстилаемых водоупорными, более тяжелыми по механическому составу отложениями (например, супеси и пески, подстилаемые моренными тяжелыми суглинками и глинами). Заболачивание такого типа имеет место, как правило, на водораздельных пространствах на бескарбонатных породах с близким залеганием почвенно-грунтовых вод. Хотя грунтовые воды и более минерализованы, нежели воды атмосферных осадков, все же в этих условиях увлажнения растительный покров представлен главным образом сфагновым мхом и болотными полукустарниками (багульник, клюква, брусника и др.), а также пушицей, осокой и другими травами. Из древесных пород здесь могут встречаться угнетенные сосна, береза, ель, которые при нарастании торфяных отложений последовательно выпадают: сначала береза, затем ель и, наконец, сосна.
В таежно-лесной зоне при грунтовом заболачивании мягкими водами на первой стадии формируются торфянистые подзолистые почвы, несущие признаки оглеения в материнской породе и в горизонте В и имеющие на поверхности почвы торфянистый горизонт мощностью 10-12 см.
По мере усиления заболачивания грунтовыми пресными водами идет прогрессивное развитие болотного процесса, выражающееся как в наростании горизонта торфа на поверхности почвы, так и в усилении оглеения минеральной части почвы. На дальнейших стадиях заболачивания образуется торфяно-глеевая почва, которая при усилении заболачивания переходит в болотную почву верхового, сфагнового болота.
Заболачивание жесткими грунтовыми водами. Увлажнение почв жесткими грунтовыми водами, богатыми минеральными соединениями, обуславливает произрастание на таких участках разнообразной растительности, часто имеющей пышное развитие. Здесь хорошо развиваются древесные породы (ива, черная ольха, береза и др.), кустарники (смородина и др.), а также травянистые (мятлик болотный, душситый колосок, полевица белая, трясунка и разнотравье).
В условиях богатой растительности и избыточного увлажнения почв жесткими грунтовыми водами, богатыми питательными элементами и бикарбонатами кальция, формируются дерново-глеевые почвы с мощным перегнойным горизонтом и высоким процентом гумуса, имеыщие слабокислую или нейтральную реакцию.
Пстепенно в верхнем горизонте вследствие замедленного разложения отмершей растительности накапливаются полуразложившиеся растительные остатки и он приобретает характер оторфованного горизонта.
При дальнейшем развитии заболачивания на поверхности дерново-глеевых почв начинает формироваться торфяной горизонт и они переходят в болотную почву низинного болота.
Возникшие в тех или иных природных условиях болотные образования не остаются постоянными во времени, а непрерывно изменяются, переходя из одной стадии развития в другую.
Такую эволюцию болотных почв можно наблюдать в природе, когда почвы низинных болот переходят в почвы переходных, а затем и верховых болот.
Заторфовывание водоемов
Основная часть болот, особенно в северной половине европейской части СССР, образовалась в результате заболачивания суши; некоторая часть болот образовалась путем заторфовывания во
Наряду с глубинным зарастанием водоема очень часто на поверхности образуется плавающий ковер, состоящий из растений (трифоль, сабельник, телорез, ряска, плавающий рдест, осоки, мхи и др.).
Постепенно разрастаясь, эти растения образуют сплавину, нижняя часть которой постепенно отрывается и опускается на дно. Растительные остатки, разлагаясь в анаэробных условиях, постепенно образуют мощные слои органического вещества. В этих случаях заторфовывание водоема идет как сверху, так и снизу. После заполнения органической массой всего водоема на поверхности его поселяется разнообразная болотная растительность, и в дальнейшем болотный процесс при соответствующих условиях может проходить последовательно стадии торфяных почв низинного, переходного и верхового болота.
Классификация болотных почв
Болотные почвы, как и все азональные почвы, формируясь в разных почвенно-климатических зонах, отличаются между собой некоторыми генетическими особенностями, обусловленными характером природных условий данной зоны. Болотные почвы таежно-лесной зоны, например, представленны главным образом низинными и верховыми болотными почвами, имеющими мощный торфяной горизонт.
В более южных зонах эти почвы представлены в основном болотными пойменными почвами степей, буроземно-лесными болотными почвами, болотными почвами сероземной зоны и болотными почвами субтропических областей.
Болотные почвы южных зон образуются в понижениях рельефа, чаще всего в поймах рек, с поверхностным и грунтовым увлажнением под болотной растительностью, преимущественно под тростниковыми, осоковыми, тростниково-рогозовыми и другими ассоциациями.
Болотные почвы разных зон наряду с общими свойствами и признаками несут на себе и следы зонального характера.
Например, болотные почвы сероземной зоны отличаются малой мощностью торфяного горизонта и значительной засоленностью. Болотные же почвы буроземно-лесных областей, наоборот, имеют более мощные торфяные горизонты и ,как правило, зничительно заилены.
Некоторые типы болотных почв южных зон несут на себе зональные признаки карбонатности, солонцеватости, осолодения, засоленности и т.д.
Безусловно, они значительно различаются между собой и по генезису, и по плодородию, что во многом определяет применение мелиоративных и агротехнических мероприятий по их освоению и использованию.
Поскольку болотные почвы таежно-лесной зоны занимают более значительные площади и являются важным резервом при освоении новых земель, на их классификации мы и остановимся более подробно.
Все болотные почвы таежно-лесной зоны в зависимости от происхождения, условий залегания и характера растительности делят на два типа – болотные верховые почвы и болотные низинные почвы. Они, в свою очередь делятся на более мелкие таксономические подразделения.
Болотные верховые почвы распространены главным образом в северной и средней тайге таежно-лесной зоны европейской части Союза ССР, а также на севере Западной Сибири, на Камчатке и Сахалине. Болотные верховые почвы образуются больше всего на водоразделах в условиях увлажнения пресными атмосферными застойными водами. Растительный покров их представлен главным образом сфагновым мхом, а также полукустарниками (морошка, багульник, кассандра, голубика и др.) и древесными породами (ель, сосна, береза), обычно сильно угнетенными.
По степени развития процесса почвообразования различают два подтипа болотных верховых почв – болотные торфяно-глеевые и болотные верховые торфяные.
Болотные торфяно-глеевые почвы формируются в более пониженных частях водоразделов или по окраинам верховых болот, на боровых песчаных террасах и зандровых равнинах. В профиле почв различают следующие горизонты: сфагновый очес, торфяной горизонт, глеевый горизонт.
Болотные верховые торфяные почвы занимают центральные части верховых торфяных болот на водораздельных равнинах и песчаных террасах зоны под специфической олиготрофной растительностью.
Профиль этой почвы слабо дифференцирован на горизонты и в отличие от торфяно-глеевых почв представлен органогенными горизонтами, подстилаемыми торфоорганогенной породой.
В типе верховых болотных почв выделяются следующие роды.
1. Обычные. Органогенный горизонт (или весь профиль почвы) состоит из сфагнового торфа.
2. Переходные остаточно-низинные засфагненные. Образуются из болотной низинной почвы при потере верхними горизонтами связи с минерализованными грунтовыми водами. Поэтому под слоем сфагновых торфов в почве имеется слой травянистого торфа.
3. Гумусово-железистые. Характерны для торфяно-глеевых почв, развивающихся на песках.
Верховые болотные почвы разделяют на виды по следующим признакам.
По мощности органогенного горизонта в торфяной заляжи:
торфянисто-глеевые маломощные – мощность торфа от 20 до 30 см (для мезлотных областей);
торфяно-глеевые – мощность 30-50 см;
торфяные на мелких торфах – мощность торфяной залежи 50-100 см;
торфяные на средних торфах – мощность залежи 100-200 см;
торфяные на глубоких торфах – мощность залежи >200 см.
По степени разложения торфа (верхние 30-50 см):
торфяные – степень разложения торфа <25%;
перегнойно-торфяные – степень разложения 25-45%.
Болотные низинные почвы формируются в глубоких депрессиях рельефа на водоразделах, на древнепойменных террасах и в понижениях речных долин. Образование этих почв происходит под евтотрофной и мезотрофной растительностью (осоки, тростники, гипновые мхи, ольха, ива и др.) в условиях избыточного увлажнения жесткими грунтовыми водами.
По степени развития процесса почвообразования различают четыре подтипа болотных низинных почв: низинные обедненные торфяно-глеевые; низинные обедненные торфяные; низинные (типичные) торфяно-глеевые; низинные (типичные) торфяные.
Первые два подтипа формируются под действием слабоминеральных грунтовых вод, остальные – под воздействием минеральных жестких грунтовых вод. Первые два подтипа почв распространены преимущественно в северной и средней тайге, а последние два – в южной тайге и лесостепи.
Торфяные горизонты болотных низинных почв резко отличаются по своим свойствам и плодородию от торфяных горизонтов верховых почв.
Деление на роды определяется повышенным содержанием в золе торфяных почв карбонатов, водорастворимых солей, соедтнений железа и т.д.
Принцип деления болотных низинных почв на виды в основном, аналогичен делению почв верхового болотного типа.
Строение профиля, состав и свойства болотных почв
В болотных почвах выделяют следующие горизонты: лесная подстилка (А0) или очес (А00), ниже залегает торфяной горизонт (Т) с подразделением на подгоризонты (Т1, Т2 и т.д.) в зависимости от степени разложения торфа и ботаническго состава растений, составляющих торф. Торфяной горизонт (Т) может быть слаборазложившимся (торфяным) А0Т, среднеразложившимся (перегнойно-торфяным) А0ПТ или сильноразложившимся (перегнойным) А0П. Ниже торфяного горизонта лежит глеевый горизонт, а еще ниже залегает материнская порода.
Болотные почвы разных типов различаются между собой не только по морфологическим признакам, но и по химическому составу и физическим свойствам.
Болотные верховые почвы отличаются высокой кислотностью, слабой насыщенностью основаниями и низким содержанием важнейших зольных элементов. Болотные низинные почвы, увлажняемые жесткими водами, в отличие от веховых болотных почв обладают слабокислой или даже нейтральной реакцией, высокой степенью насыщенности основаниями и большой обеспеченностью питательными веществами. Глеевые горизонты болотных почв по сравнению с торфяным горизонтом отличаются низким содержанием гумуса и азота. Кроме того, они харакреризуются неблагоприятными физическими свойствами.
Важной качественной характеристикой торфа является степень его разложения, которая определяется по относительному содержанию продуктов распада тканей, утративших клеточное строение. Степень разложения определяется специальными анализами на дисперсность торфа при высокой степени разложения и изучением растительных остатков под микроскопом. В полевых условиях степень разложения торфа можно определить глазомерно, пользуясь таблицей 1.
Торфа низинных и верховых болотных почв значительно различаются между собой по химическому составу и физическим свойствам (табл. 2).
Таблица 1
Признаки различной степени разложения торфа
| Степень разложения | Основные признаки состояния торфа | |
| в % | название степени | |
| 15 | Неразложившийся | Торфяная масса не продавливается между пальцами. Поверхность сжатого торфа шероховатая от остатков растений, которые хорошо различимы. Вода выжимается струей, как из губки, прозрачная, светлая |
| 15-20 | Весьма слабо разложившийся | Вода выжимается частыми каплями, почти образуя струю, слабо-желтоватая |
| 20-25 | Слаборазложившийся | Вода отжимается в большом количестве, желтого цвета, растительные остатки заметны хуже |
| 25-35 | Среднеразложившийся | Масса торфа почти не продавливается в руке, остатки растительности заметны; вода отжимается частыми каплями светло-коричневого цвета, торф начинает слабо пачкать руку |
| 35-45 | Хорошо разложившийся | Масса торфа продавливается слабо. Вода выделяется редкими каплями коричневого цвета |
| 45-55 | Сильно разложившийся | Масса торфа продавливается между пальцами, пачкая руку. В торфе заметны лишь некоторые растительные остатки. Вода отжимается в малом количестве, темно-коричневого цвета. |
| >55 | Весьма сильно разложившийся | Торф продавливается между пальцами в виде грязеподобной черной массы. Вода не отжимается. Растительные остатки совершенно неразличимы |
Таблица 2
Химический состав и физические свойства торфа
(по И. С. Лупиновичу и Т. Ф. Голуб)
Показатели |
Типы и виды болот | ||||
| низинные | переход ные |
верховые |
|||
поймен ные |
ольшаниковые | травяные | |||
| Степень разложения, в % | 30-60 | 40-60 | 25-40 | 20-45 | 5-50 |
| Зональность, в % | 8-20 | 13-25 | 7-20 | 5-10 | 2-5 |
| Азот общий, в % | 2,8-3,8 | 3,0-3,7 | 2,0-4,0 | 1,7-4,2 | 1,0-2,0 |
| P2O5, в % | 0,2-0,7 | 0,15-0,4 | 0,15-0,45 | 0,15-0,35 | 0,1-0,25 |
| K2O, в % | 0,1-0,3 | 0,1-0,2 | 0,02-0,3 | 0,05-0,2 | 0,04-0,08 |
| CaO, в % | 3,5-4,0 | 4,0-4,5 | 2,0-3,9 | 0,6-2,3 | 0,30-0,48 |
| pH водной вытяжки | - | 5,9-6,2 | 5,5-6,0 | 3,5-5,3 | 3,2-4,2 |
| Объемный вес | 0,17-0,27 | 0,14-0,23 | 0,11-0,17 | 0,11-0,16 | 0,04-0,08 |
| Влагоемкость, в % | 360-420 | 460-550 | 640-870 | 550-950 | 600-1200 |
Основная часть торфа (за исключением сильноразложившегося) представлена органическими соединениями, состав которых значительно изменяется в различных торфах. Общим является высокое содержание целлюлозы и гемицеллюлозы, лигнина и воскосмол. Более высокое содержание этих веществ в составе органического вещества верховых торфяных почв. Низинные торфяные почвы отличаются более высоким содержанием гумусовых веществ ( до 30% от общего С ) и в их составе гуминовых кислот.
Гумусовые вещества верховых торфов в большей части состоят из фульвокислот.
Зольность торфа низинных болотных почв значительно выше зольности торфа переходных и особенно верховых сфагновых торфяных почв. Если зольность торфа низинных болотных почв достигает 25%, то зольность верховых болотных почв не превышает, как правило 5-7%.
Наиболее важными составными частями золы являются элементы питания растений – фосфор и калий. Фосфор тесно связан с органическим веществом почв и может усваиваться растениями лишь по мере разложения последнего. Однако в торфе низинных болотных почв, особенно осоковых, иногда может накапливаться большое количество фосфора в виде вивианита, и в этом случае содержание Р2О5 резко увеличивается (0,5- 15%). Содержание извести (СаО) в болотных почвах подвержено значительным колебаниям. В почвах с увлажнением жесткими водами (низинные болота) содержание извести достигает 4 – 4,6% и даже 8%. В почвах же с увлажнением мягкими водами (верховые и переходные болота) количество извести не превышает 0,5% и только в некоторых хорошо разложившихся торфах достигает 1-1,5%. Все торфяные почвы характеризуются низким содержанием калия, хотя и в отношении этого эллемента в лучшую сторону выделяются низинные болотные почвы.
Содержание общего азота в болотных почвах в десятки раз выше, чем в дерново-подзолистых почвах, и значительно превышает содержание азота даже в таких богатых появах, как чернозем. В торфе низинных болотных почв содержится 3-4% азота, а в торфе верховых болотных почв - около 1-2%. Однако нужно помнить, что азот торфа, особенно сфагнового, очень медленно переходит в доступные для растений минеральные формы. Торф переходных торфяных болот по химическому составу (зольности, содержанию азота, фосфора, калия и др.) занимает промежуточное положение между торфами верховых и низинных торфяных болотных почв.
Важным показателем в химической характеристике торфа является реакция среды этих почв. Торф верховых болотных почв имеет высокую кислотность (рН 3-4). Наоборот, торф низинных болотных почв имеет слабокислую, нейтральную или слабощелочную реакцию.
Торф всех видов обладает высокой емкостью поглащения, но степень насыщенности основаниями у разных типов болотных почв неодинакова.У торфов низинных болотных почв она достигает 70-80% и даже 100%, а у торфов верховых болотных почв равна лишь 15-20%.
Физические ссвойства у различных торфов также неодинаковы. Влагоемкость торфа очень высокая , но она сильно изменяется в зависимости от типа болот. Торф низинных болот имеет влагоемкость 400-900%, переходных – 500-950%, верховых – 1000-1200%. Водопроницаемость торфа настолько незначительна, что позволяет считать его практически водонепроницаемым. Слабая водопроницаемость торфа обусловливает сохранение им влаги на выпуклых, сфагновых болотах. Вместе с тем торф обладает слабой теплопроводностью, ввиду чего торфяные почвы замерзают зимой на небольшую глубину, но и оттаивают весной очень медленно и с большим запозданием. Из других физических свойств торфа нужно отметить его малые удельный и объемный веса. Торф сфагновых болот имеет более низкий удельный вес (0,2-0,3), нежели торф низинных осоковых торфяников (1-1,5).
Высушенный торф, особенно сфагновый, слаборазложившийся,обладает способностью адсорбировать газы, в частности аммиак, что имеет большое значение при употреблении торфа в качестве подстилки для скота.
Сельскохозяйственное использование болотных почв и торфа
Болотные почвы, различающиеся по своеум гинезису, составу и свойствам, также имеют и различную ценность как сельскохозяйственные угодья. Более важными в сельскохозяйственном отношениии являются низинные болотные почвы, обладающие высокой зональностью, большим содержанием азота, а также благоприятной реакцией.
Использование болотных почв в сельском хозяйстве может идти в двух направлениях: 1) как источник органических удобрений и 2) как объект для освоения и превращения их в культурные угодья.
Способы применения торфа в качестве органических удобрений разнообразны; наибольшую ценность торф представляет при использовании его в виде различных компостов; торф можно вносить в почву непосредственно как удобрение и использовать для получения торфяного навоза.
Для непосредственного удобрения используется хорошо разложившийся торф низинных удобрений.
Торф для непосредственного внесения как удобрение после разработки тщательно проветривается с целью устранения избыточной влажности, усиления микробиологических процессов и окисления вредных закисных соединений. Торф сфагновых и гипновых болот не применяется в качестве непосредственного удобрения, так как он имеет кислую реакцию, слабо разлагается в почве и не оказывает положительного действия на урожай. Такой торф перед внесением в почву должен быть соответственно подготовлен. В земледелии существует два способа использования торфа: 1) в качестве подстилки на скотных дворах и 2) для приготовления компостов.
Для подстилки употребляется,как правило, малоразложившийся моховой торф, который хорошо впитывает навозную жижу и газы, устраняя тем самым потерю самых ценных компонентов удобрения (азота). Получающийся при этом торфяной навоз обладает более высокими удобрительными качествами, нежели соломенный.
Компостирование торфа – важный способ получения высококачественного органического удобрения. При компостировании к торфу добавляют известь, фосфоритную муку, растворимые минеральные удобрения или же биологически активные вещества (навоз, фекалии и т.д.).
Болотные почвы представляют ценный земельный фонд, который после осушения и проведения культуртехнических и агротехнических мероприятий может быть с успехом превращен в высокопродуктивные угодья (пашня, сенокосы, пастбища).
В задачу осушения входит не только отвод избытка воды с того или иного болотного массива, но главным образом двустороннее регулирование режима торфяных почв путем шлюзования и строительства водохранилищ, обеспечивающих бесперебойное снабжение сельскохозяйственных культур водой в период вегетации.
При осушении болотных почв коренным образом изменяется направление почвообразовательного процесса. При этом происходит минерализация органического вещества, резко возрастает аэрация почвы, поэтому интенсивно протекает окисление закисных соединений и болотная почва становится плодородной.
Однако большинство болотных почв бедны фосфором и калием. Поэтому при возделывании сельскохозяйственных культур на освоенных болотах необходимо систематическое внесение фосфорных и калийных, а также азотных удобрений, особенно в первые годы освоения болотных почв.
Во многих торфяных почвах мало содержится микроэлементов, особенно меди. Недостаток меди в болотных почвах обычно восполняется внесением медного купороса и пиритных огарков.
Значительно менее ценными в качестве объектов, для освоения под сельскохозяйственные культуры являются переходные болота. Здесь, помимо мелиорации и внесения минеральных удобрений, необходимо известкование, а также внесение биологически активных органических удобрений (навоз, навозная жижа, фекалии).
На осушенных и освоенных болотных почвах должна применяться не только специальная система удобрений,но и особая агротехника.
Например, в севооборотах, вводимых на вновь освоенных болотных почвах, большое место должны занимать вико-овсяная смесь, многолетние травы, силосные культуры. И лишь при дальнейшем окультуривании этих почв значительные площади могут занимать овощные, технические и зерновые культуры. При обработке почвы наряду с глубокой вспашкой широкое применение должны находить фрезерование, дискование и культивация.
Как показал опыт колхозов и совхозов Белоруссии и нечерноземной полосы РСФСР, освоенные и окультуренные болотные почвы дают высокие урожаи зерновых, кормовых, овощных и технических культур. Так, совхоз “Мормель” Гомельской области Белорусской ССР получил на осушенных болотах следующие урожаи (в ц с 1 га): картофеля – 288, кормовых корнеплодов – 464, многолетних трав (сена) – 45. Московская болотная опытная станция получила на осушенных низинных болотах урожай зерна озимой пшеницы 35 ц с 1 га, а моркови столовой – 837 ц.
Список литературы
1. Кауричева И. С., Гречина И. П. Почвоведение. - М.: Колос, 1969.
2. Таргульян В. О., Величко А. А. Процессы почвообразования и эволюция почв. – М.: Наука, 1985.