3.9. Почвы и почвенный покров

Почвы представляют собой самостоятельные естественноисторические органоминеральные тела природы. Они образуются, развиваются и эволюционируют в результате воздействия живых и мертвых организмов и природных вод в течение определённого времени на поверхностные горизонты горных пород в различных условиях климата и рельефа в гравитационном поле Земли (407). Кроме перечисленных природных факторов почвообразования важнейшим условием современной эволюции почв является разнообразная деятельность человека (антропогенный фактор). Суть почвообразования заключается в превращении и перемещении вещества и энергии в результате взаимодействия большого геологического и малого биологического их круговоротов в пределах коры выветривания горных пород.


Каждая природная почва состоит из четырёх составных частей (фаз) - твёрдой, жидкой, газовой и живой, имеет своё положение в пространстве, объём, границы и состоит из последовательно сменяющих друг друга вниз от поверхности слоев - генетических горизонтов, образующихся в результате изменения исходной горной породы в процессе почвообразования. Вертикальная последовательность генетических горизонтов образует почвенный профиль. Нижняя граница почвы определяется глубиной, на которую произошло изменение исходной горной породы в ходе почвообразования. Верхняя граница - это поверхность раздела между почвой атмосферой или гидросферой. Что же касается боковых границ почвы, то они диффузные, имеющие некоторые пределы неопределённости, так как почвы, в основном, плавно сменяют одна другую.


В процессе почвообразования почва проходит ряд последовательных стадий, направление, длительность и интенсивность которых определяются конкретным комплексом факторов почвообразования и их эволюцией в каждой точке земной поверхности. Стадия начального (первичного) почвообразования весьма длительна, поскольку мала мощность охватываемого почвообразованием субстрата, медленно происходит аккумуляция элементов почвенного плодородия, профиль лишь в слабой степени дифференцируется на генетические горизонты. Начальное почвообразование сменяется стадией развития почвы, которая протекает с нарастающей интенсивностью и охватывает большую толщу почвообразующей породы. Она протекает вплоть до формирования зрелой почвы с характерным для неё профилем и комплексом свойств. К концу этой стадии процесс постепенно замедляется, приходя к некоторому равновесному состоянию, определяемому комплексом факторов почвообразования и внутренних почвенных свойств. При этом достигается третья стадия равновесия (климаксное состояние), длящаяся неопределенно долго. В климаксном состоянии поддерживается более или менее постоянное динамическое равновесие почвы со средой. На каком-то этапе климаксная стадия сменяется эволюцией почвы в результате саморазвития экосистемы, в которую она входит в качестве одного из компонентов, либо в результате изменения одного или нескольких факторов почвообразования. Стадия эволюции почвы может быть сопоставлена со стадиями развития и ведет к какому-то новому климаксному состоянию. При этом образуется новая почва (331).


Взаимодействие биологического и геологического круговоротов вещества и энергии проявляется через серию противоположно направленных процессов и противоречивых явлений, из которых складывается почвообразование. К ним относят:

- разрушение первичных и вторичных минералов - неосинтез минералов;
-биологическую аккумуляцию элементов в почве - потребление элементов организмами из почвы;
-гидрогенную аккумуляцию элементов в почве - геохимический вынос элементов из почвы;
-разложение органических соединений - синтез новых органических соединений;
-поглощение ионов из почвенного раствора твердыми частицами почвы - переход ионов из твердой фазы в раствор;
-растворение веществ - осаждение веществ;
-пептизацию почвенных коллоидов - коагуляцию почвенных коллоидов;
-нисходящее движение растворов - восходящее движение растворов;
-увлажнение - высыхание;
-набухание - усадку;
-нагревание - охлаждение;
-окисление - восстановление;
-азотфиксацию - денитрификацию.

Многие из перечисленных противоположных процессов носят циклический характер, связанный с цикличностью природных явлений. Их называют общими почвообразовательными процессами, поскольку они имеют место во всех почвах, хотя и в разном качественно-количественном проявлении и сочетании. Специфические проявления общих процессов в зависимости от специфики факторов и условий почвообразования называют частными почвообразовательными процессами. Кроме того, все почвообразовательные процессы делят на макропроцессы, охватывающие весь почвенный профиль в целом, и микропроцессы - минеральные и органические преобразования в пределах его изолированных участков.


Частные почвообразовательные макропроцессы акад. И.П. Герасимов (112) предложил называть элементарными почвенными процессами (ЭПП). Они в совокупности составляют явление почвообразования, присущее только почвам, и при соответствующих естественных сочетаниях друг с другом определяют свойства почв на уровне генетических типов, т. е. прежде всего строение профиля или состав и соотношение системы генетических почвенных горизонтов. В соответствии с этим пониманием каждый генетический тип почвы характеризуется определенным, только ему одному свойственным сочетанием ЭПП, хотя отдельные ЭПП могут и должны встречаться (в разных сочетаниях) в различных почвах.


С другой стороны, степень развития сочетания ЭПП, свойственного определенному генетическому типу почвы, а также присоединение к этому основному сочетанию дополнительных ЭПП делают возможным обоснованное разделение генетического типа почв на подтипы, роды и виды. В дополнение к этому различают комплект и комплекс ЭПП. Комплект - набор всех ЭПП, в той или иной мере составляющих общий процесс почвообразования на данной территории. Разные комплекты ЭПП обусловливают формирование разных почв. Но один и тот же комплект ЭПП тоже может привести к образованию разных почв, если в нем различна интенсивность того или иного ЭПП. Комплекс ЭПП - это их комплект с определенным соотношением интенсивностей проявления составляющих его ЭПП, обусловливающий формирование одинаковой почвы в пределах ареала своего воздействия. Соответственно каждому комплексу ЭПП отвечает свой особый почвенный индивидуум. В.О. Таргульян (1992) отмечает, что обязательным конечным или промежуточным результатом прохождения ЭПП является изменение в твердой фазе почвообразующей породы или почвы.


Ф.И. Козловский (212, 213) предложил формализовать концепцию ЭПП, выражая их через приращения во времени основного диагностического показателя (ОДП) - одномерной (скалярной) физической величины, характеризующей некоторые свойства почвы. Совокупность ОДП полностью определяет генетическое состояние почвенного профиля, вследствие коррелятивной связи в ней свойств, не вошедших в состав ОДП. Автор подчеркивает, что подобная формализация предполагает иную, нежели у Г. Йенни (197), общую модель почвообразования, предусматривающую 2 ступени описания:


-зависимость развития каждого ЭПП не только от внешних, но и от внутренних факторов (в том числе результатов развития других ЭПП);
-интегральное описание почвы как совокупности ОДП, каждый из которых суммирует субстратную (наследуемую) и генетическую (новоприобретенную) составляющую.


Поэтому для характеристики почвообразования необходимо изучить совокупность тесно функционально и коррелятивно связанных особенностей строения, вещественного состава и свойств почвы.


В настоящее время выделяют следующие группы ЭПП (331):

1. Биогенно-аккумулятивные - происходят в почве под непосредственным влиянием живых организмов, при участии продуктов их жизнедеятельности и посмертных остатков и сопровождающиеся образованием в профиле биогенных органо-аккумулятивных поверхностных горизонтов;
2. Гидрогенно-аккумулятивные - связанны с современным или прошлым влиянием грунтовых вод на почвообразование;
3. Метаморфические - трансформируют породообразующие минералы in situ без элювиально-иллювиального перераспределения компонентов в почвенном профиле;
4. Элювиальные - обусловливают разрушение или преобразование почвенного материала в специфическом элювиальном горизонте и вынос из него продуктов разрушения нисходящими либо латеральными (боковыми) токами воды, в результате чего элювиальный горизонт обедняется теми или иными соединениями и относительно обогащается оставшимися на месте соединениями или минералами;
5. Иллювиально-аккумулятивные - вызывают аккумуляцию веществ в средней или нижней части профиля элювиально-дифференцированных почв, включающую отложение, трансформацию и закрепление вынесенных из элювиального горизонта соединений;
6. Педотурбационные - осуществляют механическое перемешивание почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил;
7. Деструктивные - ведут к разрушению почвы как природного тела.


Комплект и комплекс ЭПП вызываются действующими факторами почвообразования и обусловливают в различных природных зонах прохождение определенных типов почвообразования, которые формируют конкретную почву. Тип почвообразования - это преимущественное развитие какого-то профилеобразующего ЭПП. Многообразие факторов почвообразования обусловливает множество почв в природе.


На основании почвенно-географического районирования большая часть территории Брянской области отнесена к таёжно-лесной зоне дерново-подзолистых почв, крайний юго-восток принадлежит к лиственно-лесной зоне серых лесных почв.


С 1954 года в области систематически проводятся крупномасштабные почвенные обследования сельскохозяйственных угодий (72 % от общей площади) Брянским отделением института "Росгипрозем", а с 1964 года - почвенно-агрохимические изыскания Брянской зональной агрохимической лабораторией, ныне Брянским государственным производственно-научным центром химизации и сельскохозяйственной радиологии.


Почвы Брянской области разнообразны по своему генезису и составу. Формирование их протекало ранее и происходит сейчас в экологических условиях элювиально-иллювиального, элювиально-аккумулятивного и элювиально-восстановительного типов преобразования и дифференциации по почвенному профилю органо-минеральных веществ. Это обусловило распространение дерново-подзолистых и серых лесных почв (табл. 9, рис. 29, 30, 31).

Таблица 9

Состав почвенного покрова Брянской области и экологические условия почвообразования (101)

Экологические условия формирования почвенного покрова

Состав почвенного покрова

Территориальный экологический коэффициент распространения

Элювиально-иллювиальные

Дерново-подзолистые

0,46

Элювиально-восстановительные

Дерново-подзолистые оглеенные

0,15

Элювиально-аккумулятивные

Серые лесные, дерново-карбонатные

0,21

Восстановительно-аккумулятивные

Серые лесные оглеенные, дерново-глеевые

0,02

Застойно-аккумулятивные

Торфяно-болотные

0,04

Транзитно-аккумулятивные

Пойменные

0,10

Экодивергентные

Почвы овражно-болочного комплекса и другие мало распространенные почвы

0,04



щелкните по рисунку для увеличения масштаба

Рис. 29. Почвенная карта Брянской области (68)

 

Рис. 30. Состав почвенного покрова сельскохозяйственных угодий Брянской области (102)

Рис. 31. Состав почвенного покрова пашни и многолетних насаждений Брянской области (102)

Дерново-подзолистые почвы (1143,2 тыс. га) распространены во всех районах области на хорошо дренированных элементах рельефа, а в Дубровском, Дятьковском, Клетнянском, Климовском, Клинцовском, Красногорском, Мглинском, Новозыбковском, Рогнединском и Суражском районах являются основными почвами сельскохозяйственных угодий и пашни.


Дерново-подзолистые почвы по механическому составу располагаются в следующий убывающий ряд: легкосуглинистые (55,1 %), супесчаные (36,0 %), песчаные (8,9 %). Все эти почвы развиваются в условиях хорошо выраженного промывного водного режима. Атмосферные осадки, поступая в почву и обогащаясь растворимыми гумусовыми соединениями, ежегодно промывают почвенно-грунтовую толщу на большую глубину. Гумусовые соединения в основном образуются за счёт разрушения напочвенного мертвого органического вещества. Благодаря более интенсивной микробиологической деятельности опад в смешанных лесах перерабатывается быстро и подстилка здесь сильно разложена. Количество подстилки связано с составом леса. С увеличением относительного содержания хвойных деревьев возрастает масса мертвого органического вещества. В ельниках запас подстилки превышает 500 ц/га, а в хвойно-широколиственных лесах составляет около 200 ц/га. Это обусловлено неодинаковым составом и различной устойчивостью хвои и листьев (162).


В двух верхних горизонтах (А0 и А1) сосредоточена почти вся масса органического вещества и сконцентрированы химические элементы, избирательно поглощенные живыми организмами. При разложении мертвого органического вещества в значительном количестве образуются гуминовые и фульвокислоты. Благодаря присутствию гуминовых кислот гумусовый горизонт приобретает серый цвет. Обилие фульвокислот способствует кислой реакции почвенной среды. Эти хорошо растворимые в воде кислоты вмываются на всю глубину почвенного профиля, оказывая очень сильное влияние на образование профиля дерново-подзолистых почв. Они энергично воздействуют на поглощенные катионы, которые замещают водород. Из высокодисперсной почвенной массы удаляется основной коагулятор - поглощенный кальций. Почвенные агрегаты становятся рыхлыми, непрочными, а диспергированные частицы размером меньше 0,001 мм выносятся без их химического разрушения вниз по профилю с фильтрующимися водами. Этот процесс, получивший название лессиваж, играет важную роль в формировании профиля дерново-подзолистых почв.


Двигаясь вниз и взаимодействуя с минеральной массой, кислоты нейтрализуются, что отражается на возрастании рН. Одновременно происходит увеличение насыщенности высокодисперсных частиц поглощенными катионами и осаждение этих частиц.


Вымывающиеся из верхних горизонтов высокодисперсные частицы оседают на внутренней поверхности почвенных пор и трещин в виде тонких пленок. Состав этих пленок аналогичен составу тонкодисперсного вещества почвообразующих суглинков. Могут быть небольшие примеси органического вещества.


Наряду с перераспределением высокодисперсного вещества в образовании профиля описываемых почв принимают участие другие процессы. С явлением сезонного оглеевания связано возникновение мелких железомарганцевых конкреций в горизонте А2.

Таким образом, образование дерново-подзолистых почв проходило по элювиально-иллювиальному типу под влиянием дернового и подзолистого почвообразовательных процессов, причём, преобладал последний. По степени его выраженности дерново-подзолистые почвы представлены тремя видами: слабо-, средне- и сильноподзолистыми (рис. 32, 33, 34)

А0 - лесная подстилка или Аd - дернина, состоящая из опада хвойных и лиственных деревьев, а также трав, небольшой мощности 2-5 см.


А1 - гумусовый горизонт. Всегда чётко выражен, в верхней части содержит многочисленные корни трав, которые часто образуют хорошо выраженную дернину. Цвет серый различных оттенков. Сложение рыхлое. Структура в верхней части профиля, где расположена сеть корней трав, непрочно-мелкокомковатая или порошистая, внизу - неясно-слоеватая. Нижняя граница отчетливая, неровная. Мощность от 3 до 20 см. Содержание гумуса 3-6 %, Сгк : Сфк в пределах 0,3-0,5, ёмкость поглощения - до 20 мг


А2 - элювиальный или подзолистый горизонт. Самый характерный горизонт дерново-подзолистых почв. Светло-серый с белёсым оттенком, по которому эта почва получила свое название (под цвет золы). Для этого горизонта характерна листовато-пластинчатая структура. На фоне пепельно-серого цвета горизонта часто выделяются чёрные или бурые марганцевые и железистые конкреции. Книзу встречаются участки бурого цвета. Нижняя граница ясная, но очень неровная. Мощность от 2-3 до 30 см. Типичны глубокие затёки белёсого материала по трещинам в нижезалегающие горизонты, часто на глубину более 1 м. Отличается резко пониженной ёмкостью поглощения и наиболее низким содержанием илистой фракции. Наличие обменных Ca2+, Mg2+ и К+ сильно уменьшается.


А2В - переходный элювиально-иллювиальный горизонт. Пёстрый, преобладают бурые и белёсые тона. Непрочно-мелкоореховатый или ореховато-плитчатый с обилием белёсой присыпки SiO2, состоящей из пылеватых частиц обломочных минералов, главным образом кварца. Мощность редко превышает 10-15 см.


В - иллювиальный горизонт. Тёмно-коричнево-бурый, очень плотный, тяжёлый, насыщенный вмытой глиной. Толща горизонта пересекается клиновидными белёсыми языками материала, вынесенного из горизонта А2, и трещинами с оглеенными сизовато-белёсыми стенками. Мощность его 70-100 см и более. Значительно увеличивается ёмкость поглощения (10-25 мг. экв.) и сумма обменных оснований (10-20 мг. экв.). Подразделяют на подгоризонты B1, B2


B1 - самый плотный в профиле, бурый, желто-бурый, красно-бурый, ореховатой или ореховато-комковатой структуры. По граням структурных отдельностей белёсая присыпка и коричневатые глинистые и гумусово-глинистые натёки (плёнки). Мощность 20-30 см (редко больше).


B2 - той же окраски (часто более светлых тонов), что и горизонт B1, менее плотный, ореховато-призматической или призматической структуры, с меньшим количеством белёсой присыпки. Мощность 30-50 см. Нижнюю границу уверенно можно установить по появлению призматической структуры, которая характерна для почвообразующей породы (С) - покровных лёссовидных суглинков, не изменённой почвообразованием.


Распашка дерново-подзолистых почв приводит к образованию в верхней части профиля пахотного горизонта (Aпах), который состоит из перемешанных естественных горизонтов A0, A1 и частично, в зависимости от степени окультуренности, А2 (рис. 35, 36).

 

Дерново-подзолистые почвы обладают низким естественным плодородием. Рассматривая данные химического анализа горизонтов почвы, легко заметить, что в верхней части профиля несколько увеличено содержание кварца в форме кремнезёма, в горизонте вмывания (В) содержание его уменьшается, а других оксидов возрастает (рис. 37).

Рис. 37. Распределение некоторых компонентов по профилю дерново-подзолистых почв (162)

Важнейшими отрицательными чертами дерново-подзолистых почв являются небольшая мощность гумусового горизонта, низкое содержание гумуса, слабая насыщенность основаниями, кислая реакция почвенной среды, низкая ёмкость поглощения, слабая обеспеченность доступными для растений формами элементов питания (табл. 10, 11).

Таблица 10

Среднестатистические агрохимические показатели пахотного горизонта дерново-подзолистых почв на водно-ледниковых отложениях (102)

На склонах дерново-подзолистые почвы подвергаются эрозии, степень проявления которой тесно связана с их механическим составом. Смытых песчаных почв не бывает, супесчаные мало подвержены смыву, эродируют в основном суглинистые дерново-подзолистые почвы. Укорачивание профиля последних при слабом смыве составляет 10-25 %, при среднем - 45-50 %, при сильном - 60-70 %. У слабосмытых почв гумусовый горизонт отсутствует почти полностью, у среднесмытых - нет двух горизонтов: гумусового и верхнего иллювиального, а у сильносмытых отсутствует гумусовый, подзолистый, и верхний иллювиальный; распахивается нижний иллювиальный. Потери гумуса составляют: у слабосмытых почв 25-30 %, у среднесмытых - 45-55 %, у сильносмытых - 70-75 %. Сумма поглощённых оснований возрастает: у слабосмытых почв 20-25 %, у среднесмытых - 40-45 %, у сильносмытых - на 60 % (102).

Таблица 11

Среднестатистические агрохимические показатели пахотного горизонта дерново-подзолистых легкосуглинистых почв (102)

Для повышения эффективного плодородия дерново-подзолистые почвы нуждаются в мелиорации (улучшении), то есть разовых или периодически повторяющихся приемах коренного преобразования тех или иных почвенных параметров с помощью осушения, орошения, известкования, гипсования, пескования, глинования и окультуривании - постепенном изменении плодородия в процессе возделывания сельскохозяйственных культур.


В слабодренированных понижениях рельефа (блюдца, западины, потяжины и т. п.), куда дополнительно поступает влаги с сопредельных территорий, создаются условия для наложения на дерновый и подзолистый почвообразовательные процессы оглеения, в результате чего образуются дерново-подзолистые оглеенные почвы (рис. 38, 39). По степени выраженности глеевого почвообразовательного процесса их делят на слабоглееватые (75,6 тыс. га), глееватые (193, 9 тыс. га) и глеевые (96,4 тыс. га).

Дерново-подзолистые оглеенные почвы распространены по всей области, но особенно большие площади заняты ими в Клетнянском, Красногорском, Клинцовском, Суражском и Мглинском районах, где они создают пёстрый почвенный покров сложной структуры. От дерново-подзолистых почв рассматриваемые почвы отличаются увеличением гидролитической кислотности, суммы поглощённых оснований, общей ёмкости поглощения и содержания гумуса (табл. 12).

Таблица 12

Среднестатистические агрохимические показатели пахотного горизонта дерново-подзолистых оглеенных почв
на водно-ледниковых отложениях и покровных суглинках (102)

Показатель

Слабоглеевые

Глееватые

Глеевые

супесчаные

легкосуглинистые

песчаные

супесчаные

легкосуглинистые

легкосуглинистые

Гумус, %

1,2

1,7

1,1

1,5

2,0

2,7

рНKCl

4,8

4,9

4,7

5,0

5,1

6,0

Гидролитическая кислотность,
мг-экв /100 почвы

2,3

2,5

2,5

2,5

2,5

3,0

Сумма поглощённых оснований,
мг-экв /100 почвы

2,8

5,6

2,5

3,4

6,8

10,0

Почвы серого лесного типа являются на Брянщине лучшими для земледелия. По распространению они занимают второе место и наиболее распространены в юго-восточных (Брасовский, Карачевский, Комаричский, Севский) и центральных (Погарский, Почепский, Стародубский, Трубчевский) районах области. Встречаются почвы серого лесного типа также в Брянском, Выгоничском, Жуковском, Навлинском, Унечском районах.


Почвы серого лесного типа приурочены к расчленённым возвышенным территориям: отрогам Среднерусской возвышенности, правобережьям Десны и Судости и являются переходными от дерново-подзолистых почв к чернозёмам. По механическому составу они в основном представлены легкими и, в незначительной степени, средними суглинками.

Для почв серого лесного типа характерно следующее:


- значительная аккумуляция органического вещества и элементов зольного питания растений в относительно небольшом по мощности верхнем горизонте;
- чёткая элювиально-иллювиальная дифференциация профиля по илу и полуторным оксидам;
- изменение ёмкости поглощения по профилю с высоким содержанием обменных катионов в гумусовом и иллювиальном горизонтах и существенным уменьшением его в горизонте A1А2;
- устойчиво кислая или слабокислая реакция с некоторым увеличением кислотности в иллювиальном горизонте и снижение её в нижних частях профиля;
- слабая ненасыщенность почвенного поглощающего комплекса;
- резкая дифференциация по профилю фульватно-гуматного состава гумуса (чёткое увеличение отношения Сгк : Сфк в горизонте B1 до 1,5 - 2,0 и снижение его в горизонте B2 до 0,6 - 0,2).


По степени проявления дернового и подзолистого процессов почвообразования, почвы серого лесного типа подразделяют на три подтипа: светло-серые, серые и тёмно-серые (рис. 40, 41, 42, 43).

 

A0 - лесная подстилка или Ad - дернина. Состоит из опада деревьев и трав, обычно незначительной мощности - 1 - 3 см.


A1 - гумусовый горизонт. Окрашен в серые тона: светло-серый с буроватым оттенком, мощностью 7 - 15 см; серый - 15 - 20 см, тёмно-серый - 20 - 35 см. Содержит много корней трав, обладает непрочной мелко- или среднекомковато-порошистой структурой.


A1A2- гумусово-элювиальный горизонт (в тёмно-серых лесных почвах плохо выражен или может отсутствовать). Более светлый, чем A1, хотя прокрашен гумусом, имеет признаки оподзоливания в виде кремнезёмистой присыпки SiO2. Комковатый, часто с намечающейся плитчатостью. Мощность 10-15 см.


А2В - элювиально-иллювиальный горизонт серовато-бурого или серовато-коричневого цвета с остроугольно-мелкоореховатой структурой, покрытой белёсой присыпкой SiO2.


В - иллювиальный горизонт. Уплотнённый, коричнево-бурого цвета с хорошо выраженной ореховатой или призмовидно-ореховатой структурой, которая в верхней части мелкая, а книзу постепенно становится все более крупной и переходит в неяснопризматическую. Структурные отдельности и поверхности пор покрыты блестящими тёмно-коричневыми плёнками органического и органно-минерального состава. Встречаются мелкие железомарганцевые стяжения. Мощность горизонта - 80 - 100 см. По степени выраженности морфологических признаков выделяют подгоризонты B1 и B2


ВС - переходный горизонт от иллювиального к почвообразующей породе. Отличается от вышележащего менее чёткой оструктуренностью с меньшим проявлением плёнок, имеющих более светлую окраску, и менее плотным сложением.


С - почвообразующая порода, которая на глубине 120 - 250 см содержит карбонаты в виде прожилок, журавчиков, неясно выраженной белоглазки, расплывчатых пятен.


Чёткое разделение профиля почв серого лесного типа на генетические горизонты обусловлено интенсивным процессом лессиважа. Об этом свидетельствует то, что в верхней части профиля этих почв содержится значительно меньше высокодисперсных (гидрослюдисто-монтмориллонитовых) минералов, чем в горизонте В и почвообразующей породе. Тёмно-коричневые плёнки на поверхности структурных отдельностей образованы вынесенными из верхней части профиля высокодисперсными частицами. В верхней части горизонта В (и в нижней части горизонта А2) скопления высокодисперсных частиц часто содержат примесь тёмных гумусовых соединений. По направлению книзу пленки быстро освобождаются от примеси гумуса.


В верхней части профиля увеличивается содержание кварца, хотя это выражено не так резко, как в дерново-подзолистых почвах. Соответственно химический состав генетических горизонтов почв серого лесного типа закономерно изменяется в верхних горизонтах (A1 и A1A2), содержание кремнезёма повышенное, а в нижних горизонтах оно уменьшается, но увеличивается количество всех других компонентов.


Светло-серые лесные почвы - самые бедные из почв серого лесного типа, по многим свойствам они близки к дерново-подзолистым легкосуглинистым почвам. Серые лесные почвы, по сравнению со светло-серыми, больше гумусированы и меньше оподзолены. Тёмно-серые лесные почвы являются самыми плодородными почвами области, но, к сожалению, занимают относительно небольшую площадь (табл. 13).

Таблица 13

Среднестатистические агрохимические показатели пахотного горизонта
почв серого лесного типа (428,1 тыс. га) (102)

Показатель

Подтип почв серого лесного типа

светло-серый
(155,4 тыс. га)

серый
(225,5 тыс. га)

тёмно-серый
(46,2 тыс. га)

Гумус, %

1,9±0,02

3,0±0,03

4,3±0,05

рНKCl

5,6±0,50

5,7±0,02

5,7±0,03

Гидролитическая кислотность,
мг-экв /100 почвы

2,3±0,04

2,7±0,05

2,8±0,09

Сумма поглощённых оснований,
мг-экв /100 почвы

11,6±0,11

5,9±0,15

19,9±0,26

Подвижный фосфор,
мг/100 г почвы

-

12,8±0,41

11,8±0,83

Подвижный калий,
мг/100 г почвы

-

14,3±0,46

14,3±0,82

Почвы серого лесного типа легко подвергаются эрозии. Общая площадь эродированных серых лесных почв составляет 72,0 тыс. гектаров или 14 % от площади всех почв этого типа. Площади средне-сильносмытых уменьшаются, а слабосмытых увеличиваются при продвижении от светло-серых почв к тёмно-серым. У слабосмытых почв мощность профиля уменьшается на 10-12 %; у среднесмытых - на 25-30 %, у сильносмытых - на 60-70 %. При слабой смытости у всех подтипов серых лесных почв в пахотном горизонте содержание гумуса уменьшается на 26-27 %, а при сильной - на 69-70 %.

В понижениях рельефа, где повышается увлажнённость за счёт влаги сопредельных территорий, образуются серые лесного оглеенные почвы (26,4 тыс. га). Только около 8 % площади переувлажнённых тёмно-серых лесных почв достигают стадии глеевых (поверхностно-грунтового переувлажнения), в то время как остальные 92 % (поверхностное переувлажнение) остаются на уровне глееватых и слабоглееватых разновидностей (рис. 44). При продвижении от серых лесных автоморфных к серым лесным слабоглееватым и глееватым почвам возрастают гидролитическая кислотность, сумма поглощённых оснований и содержание гумуса (102).

Благодаря промывному типу водного режима значительная часть химических элементов, в том числе и радионуклидов, вымываемых из автоморфных почв ландшафтов Брянской области, поступает в грунтовые воды. Мигрируя вместе с ними от водораздела к понижениям, они аккумулируются в почвах пониженных участков (рис. 45).

Рис. 45. Схема геохимического сопряжения почв в зоне смешанных лесов (162)
а - верховое болото (торфяно-подзолисто-глеевая почва);
б - хвойный лес (сильно выщелоченная дерново-подзолистая почва);
в - смешанный лес (умеренно выщелоченная дерново-подзолистая почва);
г - луг (дерновая, местами слабо оглеенная почва;
д - низинное болото (торфяно-перегнойная почва)

На междуречье устанавливается длительное господство хвойного леса и выдержанный промывной режим воды. Процесс выщелачивания верхней части почвенной толщи обусловливает образование мощного подзолистого горизонта непосредственно под слоем лесной подстилки. Травянистая растительность, требовательная к повышенному содержанию зольных элементов питания, не находит здесь благоприятных условий для своего развития. На вырубках и других разреженных участках леса в результате заболачивания и недостатка ряда химических элементов развиваются не травы, а мхи. В таких местах формируются малозольные сфагновые болота (верховые), развивающиеся за счет атмосферного увлажнения. Они незначительно распространены в Брянской области.


На склонах водоразделов существенно иные условия почвообразования. Выносимые с водораздельных площадей элементы частично поступают в верхнюю часть почвенно-грунтовой толщи, способствуя энергичному развитию растений, более требовательных к зольному питанию, - лиственных деревьев (в верхней части склона) и еще более требовательных - травянистых растений (в нижней части склона). Большая часть химических элементов поступает в понижения рельефа, где происходит заболачивание и образование низинных болот (рис. 45), которых много на Брянщине. Характерной особенностью их растительности является высокая зольность (десятки процентов) в отличие от чрезвычайно низкозольной растительности верховых болот (1 - 5 %)

В низинных болотах преобладают торфяно-перегнойные почвы (рис. 45).

В низинных болотах распространена болотная торфяно-перегнойная почва (рис. 46).


Aоч- очёс, под которым расположен слой торфа, разделяемый на ряд горизонтов по степени разложения;
Ат - слаборазложившийся горизонт торфа, содержащий много слаборазложившихся растительных остатков, бурого и коричнево-бурого цвета;
Апт - среднеразложившийся (перегнойно-торфяный) горизонт, тёмно-коричневого цвета;
Ап - сильноразложившийся (перегнойный) горизонт, чёрно-коричневой или чёрной окраски, мажущийся при растирании;
G - глеевый горизонт голубовато-серого цвета.

После распашки у торфяно-перегнойной почвы образуется новый генетический горизонт Aпах, который состоит из перемешанных Aоч и частично Ат (рис. 47).

Так как грунтовые воды обогащены железом и марганцем, то выше глеевого горизонта возникают новообразования оксидов железа и марганца. Скопления этих соединений иногда столь значительны, что образуют болотные и дерновые руды, которые в прошлом использовали для выплавки железа. На границе с рудяковым и глеевым горизонтами иногда встречаются скопления фосфатов железа в виде вивианита.


В отдельных случаях на состав торфяно-перегнойных почв влияют грунтовые воды, связанные с подземными (пластовыми) водами. Они содержат значительное количество кальция. Поэтому способствуют образованию мощного перегнойного горизонта, а иногда и скопления новообразованного карбоната кальция в виде известкового туфа, болотного мергеля и др.

Таким образом, химический состав гидроморфных почв замкнутых депрессий мезо- и микрорельефа в значительной мере обусловлен характером почвообразования на водораздельных площадях. То есть, в системе водораздел - замкнутые депрессии имеет место прямое геохимическое подчинение, что обязательно необходимо учитывать в хозяйственной деятельности и особенно на территории, подвергшейся загрязнению. Более сложные взаимоотношения автоморфного и гидроморфного почвообразования складываются в поймах рек.


Почвы речных пойм, той части речных долин, которая периодически затапливается полыми водами, занимают особое место в почвенном покрове. Характерной особенностью образования этих почв являются ежегодные весенние паводки и близость грунтовых вод, которые способствуют обогащению их продуктами почвообразования, вынесенными с водосборной территории, а также различными поллютантами. Поэтому аллювиальные (пойменные) почвы отражают природные условия не только речной долины, но и всего речного бассейна.


Уловить влияние природных условий водосборных территорий на почвенный покров поймы значительно труднее в пойме большой реки, чем в пойме малой. В условиях глобального загрязнения природы экологическое значение пойм и особенно их почвенного покрова заключается в том, что они, находясь на пути движения химических элементов с суши в мировой океан, являются барьерами - накопителями не только биогенных элементов, но и поллютантов, выполняя при этом санитарно-гигиеническую роль на планете (417; 165; 71; 419; 345; 353).


Типичная речная пойма состоит из трёх частей: прирусловой, центральной и притеррасной, которые различаются по рельефу, гидрологическим условиям, составу аллювиальных отложений и, как следствие, по растительному и почвенному покрову. Все они формируют единую пойменную экологическую систему конкретной реки (рис. 48).

Рис. 48. Схема типичной пойменной экосистемы (383)

Прирусловая (слоистая) пойма или прирусловый вал располагается за пляжем и представляет собой одну или несколько гряд, разделённых понижениями. Она отличается активной аллювиальностью. В отличие от остальных частей поймы здесь откладываются песчано-супесчаные наилки. Взвешенные в полой воде более лёгкие суглинистые частицы проносятся мимо и начинают осаждаться уже в центральной части поймы. Характерной особенностью прирусловья является освобождение от паводка всех высотных ступеней строго синхронно с падением уровня воды в русле реки. Сразу после спада паводка растительность здесь лишается связи с грунтовыми водами и летом даже может испытывать недостаток влаги. В составе травянистой растительности в прирусловой пойме преобладают злаки и некоторые бобовые. Для прирусловья типичны аллювиальные слоистые дерновые почвы (рис. 49).

Аллювиальные слоистые дерновые почвы молодые, слаборазвитые, не достигшие равновесного состояния с факторами почвообразования. В результате периодического отложения песчаных осадков на поверхности прируслового вала под современными почвами часто располагаются такие же погребенные почвы.


Ад - слабоуплотнённая землистая дернина, обычно небольшой мощности.
A1 - гумусовый горизонт с непрочно комковатой структурой. Мощность его в зависимости от степени развития почв и активности аллювиального процесса составляет 3 - 20 см.
В - переходный горизонт, слоистый без признаков иллювиирования. Развит не всегда, особенно в маломощных дерновых почвах.
С - почвообразующая порода, слоистый аллювий лёгкого механического состава.

Наиболее характерными свойствами аллювиальных слоистых дерновых почв являются высокая водопроницаемость, хорошая аэрация, преобладание нисходящих токов влаги, высокие значения окислительно-восстановительного потенциала, кислая реакция и низкая ненасыщенность основаниями (10-20 %). В составе гумуса обычно незначительное преобладание гуминовых кислот над фульвокислотами. Количество гумуса в горизонте A1 2-9 %. Содержание элементов питания растений может быть различным в зависимости от состава аллювиальных наносов.


Центральная (зернистая) пойма занимает всю территорию между прирусловьем и притеррасьем. Её поверхность ровная, обычно с понижением в средней части, по которому направляется главный поток воды в период половодья. Центральная пойма сложена либо глинистым наилком, в случае облесённого водосбора, либо пылеватым наилком, если водосбор безлесый (Добровольский, 1999). После паводка верхняя граница капиллярной каймы постоянно или периодически находится в пределах почвенного профиля. Поэтому она характеризуется богатством питательных веществ и устойчивым водным режимом. Постоянное испарение грунтовых вод с поверхности почв приводит к обогащению почвенного профиля теми элементами, которых много содержится в грунтовых водах. Здесь развиваются богатые пойменные луга и формируются аллювиальные луговые почвы (рис. 50).

 

Ад - плотная дернина мощностью 3-5 см.
A1 - гумусовый горизонт тяжёлого механического состава, тёмно-серого или буровато-серого цвета, структура зернистая, много ржаво-бурых пятен и прожилок. Мощность 30 - 50 сантиметров.
B1g - переходный горизонт с зернисто-ореховатой структурой и пятнами оглеения и ожелезнения.
B2g - переходный горизонт с ореховато-призматической структурой, отдельными гумусовыми пятнами и признаками оглеения.
Сg - почвообразующая порода слоистый аллювий, обычно оглеенная, иногда с прослойками торфа.


Наиболее характерными свойствами аллювиальных луговых почв центральной поймы являются влажность гумуссодержащих горизонтов, близкая к оптимальной, высокая влагоёмкость, чередование нисходящих токов влаги с восходящими, сезонно неустойчивые значения Eh, чёткие признаки оглеения в профиле и кислая реакция (рНводн. меньше 6). Тонкодисперсная почвенная масса насыщена кальцием, вынесенным из почв водосборной площади. В верхней части профиля много подвижного железа, большая часть которого обычно находится в окисной форме, а в нижней части профиля - в закисной, что свидетельствует об оглеении. Иногда встречаются новообразования - желёзистые, марганцевые, реже карбонатные. Содержание гумуса в горизонте A1 4-12 %. В составе гумуса преобладают фульвокислоты, связанные с подвижными полуторными оксидами. Содержание элементов питания растений может быть различным в зависимости от состава аллювиальных наносов. В целом эти почвы высокоплодородны.


Притеррасная пойма более понижена по сравнению с другими частями поймы, поэтому течение воды в половодье здесь наиболее замедленное, что способствует осаждению самых мелких частицы. В результате выхода грунтовых вод из террас коренного берега притеррасная пойма всегда в той или иной мере заболочена. Кроме того, сюда стекают поверхностные воды с водосборной территории реки. Различная доля участия того или иного источника увлажнения в формировании почв притеррасья обусловливает их большое разнообразие по соотношению и составу органической и минеральной частей. В профиле могут выделяться слои различной степени заиления, а также встречаться горизонты и профили погребённых почв.


На участках поймы, где почвообразование протекает в условиях избыточного увлажнения и недостаточной аэрации с участием обильной травянистой и кустарниковой растительности, образуются низинные луговые болота с аллювиальными болотными иловато-торфяными почвами (рис. 51).

 

Профиль аллювиальной болотной иловато-торфяной почвы полностью состоит из торфяной массы, разделяющейся на горизонты по степени разложения, ботаническому составу торфа и окраске. Все они в той или иной степени заилены, книзу заиление обычно усиливается. Сверху до глубины 15-20 см идёт торфянистый горизонт чёрной или буровато-коричневой окраски, сильно переплетённый живыми корнями травянистой и кустарниковой растительности. Степень разложения торфа в большинстве случаев уменьшается с глубиной. Обычно у иловато-торфяных почв степень разложения торфа относительно высокая. Подстилается торфяная толща оглеенными минеральными породами тяжёлого механического состава, водонасыщенными песками или сапропелем, содержащими прослои вивианита, мергеля, рудяка.


На пониженных участках притеррасной поймы, где постоянно стоит вода между крупными кочками с зарослями чёрной ольхи ("ольховые топи"), образуются аллювиальные болотные иловато-глеевые почвы (рис. 52).


Сильное и устойчивое обводнение низких участков притеррасья, интенсивное отложение ила, а также проточность вод мешают укоренению растительности между ольховыми кочками и развитию процесса торфообразования. Верхняя часть профиля аллювиальной болотной иловато-глеевой почвы черная, мажущаяся, с глубиной переходящая сильнооглеенную минеральную толщу. В естественном состоянии эта почва малодоступна.


Аллювиальные почвы в Брянской области занимают 241,6 тыс. гектаров (9,6 % от площади всех сельхозугодий). Они имеют большое не только экологическое, но и хозяйственное значение, так как на них располагаются естественные сенокосы и пастбища, где получают более 50 % всех кормов. Через несколько лет после аварии на Чернобыльской АЭС возрос уровень загрязнения радиоактивным цезием зелёной массы трав и сена, получаемых в поймах рек, что привело к значительному поступлению радионуклидов в продукцию животноводства.


Совокупность всех почв, покрывающих поверхность Земли, образует почвенный покров - педосферу - самую поверхностную самостоятельную оболочку планеты, обладающую целым рядом экосистемных функций (рис. 53).

Рис. 53. Экосистемные функции почвенного покрова (402)

Почвенный покров является непрерывным природным образованием, состоящим из элементарных почвенных ареалов. Разнообразное чередование элементарных почвенных ареалов (ЭПА) в пространстве образуют структурные части почвенного покрова. Такими образованиями являются почвенные комбинации, выступающие как части структуры почвенного покрова (433).


Структура почвенного покрова (СПП) как территориальное образование представляет собой почвенное пространство, состоящих из отдельных ЭПА и их комбинаций, совокупность которых дает взаимосвязанное целое, у которого появляется ряд новых интегральных свойств, отсутствующих у её компонентов, т. е. отдельных ЭПА. Этими новыми, интегральными свойствами является сложность, контрастность и неоднородность почвенного покрова.


При исследовании СПП коэффициент его сложности рассчитывали по следующей формуле (101):

, где


Кс - коэффициент сложности,
N - число почвенных контуров в пределах типа СПП,
S - площадь типа (га).

Коэффициент 100 введён для получения цифр, удобных для последующих расчётов. Кроме того, с этим показателем коэффициент сложности получает совершенно конкретное содержание - число почвенных контуров на 100 га (табл. 14).

Таблица 14

Классификация почвенного покрова по сложности строения (101)

Характер строения почвенного покрова

Значение коэффициента сложности

Средний размер почвенного контура, га

Поправка
бонитета почв, %

Простой

Менее 2

Более 50

-

Пестроватый

2-5

20-50

4

Пёстрый

5-10

10-20

9

Сложный

10-25

4-10

14

Очень сложный

Свыше 25

Менее 4

18

Степень контрастности почв, как количественную меру отличия одной почвы от другой, для территории области вычислил Г.Т. Воробьёв (101) по 5-факторной модели, основной составляющей которой был генетический ряд почв, а также ряды по механическому составу, эродированности, радиоустойчивости, оглеённости и оподзоленности (табл. 15).

Таблица 15

Модель для установления степени контрастности почв (101)

Коэффициенты сопоставимости разработаны с учётом всего комплекса известных свойств почв и их различий.
Степень контрастности почв - это количественная типологическая характеристика почв, а для характеристики контрастности почвенного покрова были вычислены коэффициенты контрастности территорий СПП.


Коэффициент контрастности (Кк) для каждого типа СПП вычисляли по методу Ю.К. Юодиса с применением формулы:


Кк= , где

Кк - коэффициент контрастности,
а - распространение почв в пределах типа СПП (%),
с - степень контрастности по отношению к доминирующей почве.

Сложность и контрастность почвенного покрова выражают различные стороны наиболее общего его показателя - степени неоднородности. А.М. Фридланд (1972) установил, что снижение сложности приводит к уменьшению неоднородности почвенного покрова весьма контрастных комбинаций или структур, а при снижении контрастности даже сложные СПП также становятся менее неоднородными. Учитывая отмеченное выше соотношение этих показателей, Г.Т. Воробьёв (101) применил перемножение коэффициентов сложности и контрастности, которое дало интегральную количественную характеристику СПП - коэффициент неоднородности (Кн). Исследование почвенного покрова позволило ему выделить 6 классов почвенных комбинаций: комплексы и пятнистости, сочетания и вариации, мозаики и ташеты, различающиеся по степени контрастности почв и характеру их связи друг с другом.

Комплексы и пятнистости являются системами, у которых связь между ЭПА носит ха-рактер взаимообусловленности, т.е. почвы находятся в тесной взаимосвязи, и каждая из них влияет на остальные. Это системы с хорошо выраженной обратной связью. Размеры ЭПА, входящие в эти комбинации, небольшие, по данным исследований Г.Т. Воробьёва (101), смена почв в пространстве ("шаг" почв) происходит в среднем через 106 м, с модальным значением - через 20 - 40 м. Эти количественные признаки, общие для комплексов и пятнистостей, позволяют рассматривать их как первые классы комбинаций. Степень различия компонентов определяет необходимость их разделения. В состав комплексов объединяются почвы от среднеконтрастных до очень контрастных, например, комплекс дерново-подзолистых и дерново-подзолистых глеевых. Пятнистости образованы квазиконтрастными и слабоконтрастными почвами, такими, как дерново-слабоподзолистые и дерново-среднеподзолистые одного механического состава на одной породе.


Г.Т. Воробьёв (101) классифицировал коэффициенты контрастности СПП Брянской области (табл. 16).

Таблица 16

Классификация коэффициентов контрастности структуры почвенного покрова Брянской области

Структуры

Значение коэффициента контрастности

1. Квазиконтрастные

менее 1

2. Слабоконтрастные

1-2

3. Среднеконтрастные

2-3

4. Повышеноконтрастные

3-4

5. Сильноконтрастные

4-5

6. Очень контрастные

более 5

Из факторов дифференциации почвенного покрова, ведущих к формированию комплексов и пятнистостей, определяющая роль принадлежит рельефу. Многостороннее действие рельефа проявляется как в перераспределении влаги, растворимых веществ, тепла, так и через процессы рельефообразования, такие как суффозия, эрозия и др. В формировании комплексов принимают участие в основном подзолистый и глеевый процессы, в значительно меньшей степени - эрозионные процессы и процессы торфообразования. Пятнистости формируются под влиянием разной интенсивности и степени протекания подзолообразования, реже - под воздействием начальных этапов глеевых процессов. Следует отметить, что пятнистости хорошо выявляются в подзолистой зоне только в естественных экосистемах. При распашке, как правило, происходит гомогенизация почвенного покрова, которая устраняет небольшие различия почв.


Изученные комплексы по форме почвенных контуров относят к закрытым, округлым, иногда к округлолинейным, полузакрытым. Они обязаны своим происхождением западинно-бугорковому рельефу (табл. 17).

Таблица 17

Типы структур почвенного покрова Брянской области (101)

Индекс на карте

Типы СПП

Площадь распространения

Коэффициенты

тыс. га

%

сложности

контрастности

неоднородности

А

Комплексы

38,6

1,5

22,4

2,5

57,0

Б

Сочетания

1172,7

46,8

6,1

2,5

15,2

В

Сочетания-мозаики

296,4

11,7

4,8

3,3

15,8

Г

Сложные сочетания

144,3

5,8

18,2

2,8

50,9

Д

Вариации

269,4

11,2

2,6

1,2

3,1

Е

Мозаики

234,9

9,3

5,1

3,0

15,3

Ж

Ташеты

342,5

13,7

4,7

1,3

6,1

Сочетания и вариации на территории области получили значительно большее распространение, чем все остальные классы, встречаясь во всех типах ландшафтов. Сочетания и вариации - это такие системы, компоненты которых делят на автономные и подчиненные, находящиеся под влиянием первых, т.е. связь между элементами носит преимущественно односторонний, однонаправленный характер, хотя полностью отрицать влияние подчиненных элементов на автономные нельзя. По характеру связи элементов этих комбинаций их можно определить как системы с опосредованной обратной связью. Отличие сочетаний от вариаций связано с контрастностью почв, входящих в эти комбинации. В сочетания входят более контрастные почвы.

Смена почв в сочетаниях и вариациях в пространстве, по данным Г.Т. Воробьёва (101), происходит в среднем через 190 - 600 м, наиболее часто смены происходят через 150 - 250 м. У вариаций смена почв происходит реже, "шаг" почв здесь достигает наибольших значений - 400 - 600 м. В формировании сочетаний принимают участие подзолистый, глеевый, дерновый и болотный процесс.


В условиях ландшафтов ополий и лёссовых плато большая роль принадлежит процессам эрозии. Вариации формируются под влиянием подзолистого и дернового процессов. Пространственные комбинации процессов формирования сочетаний и вариаций определяются рельефом. Для контуров почв этих комбинаций характерна, в основном, линейная, открытая форма (табл. 17).


Мозаики и ташеты относительно широко представлены в почвенном покрове Брянской области, образуя так называемые "литогенные" почвенные комбинации. Генетическая связь компонентов этих комбинаций весьма слабая или отсутствует, а если обнаруживается, то имеет небольшую силу, с быстрым угасанием при движении от границы раздела. Являясь функцией неоднородности почвообразующих и постилающих пород, мозаики и ташеты приурочены в своем распространении к краевым наклонным террасам рек и ручьев. Мозаики представляют собой комбинации, образованные контрастными почвами, а ташеты - неконтрастными или слабоконтрастными.


Произведённый Г.Т. Воробьёвым (101) расчёт частоты смен почв на картах масштаба 1:10000 показал, что смена почв у мозаик происходит на небольших расстояниях, в среднем через 280 - 300 м, с модальным значением 100 - 150 м. Формируются мозаики в основном под влиянием подзолистого процесса, иногда дернового, а ташеты - только под влиянием подзолистого, пространственная дифференциация которого осуществляется сменой пород. Контуры имеют, как правило, линейную вытянутую форму, в редких случаях - округлённую, связанную с выходом на поверхность мела, карбонатной морены, или с пятнами песчаных пород (табл. 17, рис. 54).

щелкните по рисунку для увеличения масштаба

Рис. 54. Карта типов структур почвенного покрова Брянской области (101)

Чернобыльские радиоактивные осадки имели пятнистый характер выпадения. На территориях с комплексным и сложным сочетанием типов почвенного покрова, через 7 лет после аварии, количество радиационных выделов уменьшилось в 2 раза (Гордеевский район), а там, где территории были с мозаиками и ташетами (Новозыбковский район), количество радиационных выделов уменьшилось в 1,3 раза. Г.Т. Воробьёвым (101) установлено, что территориальное перераспределение радионуклидов контролируется типом структуры почвенного покрова и зависит от характера взаимосвязи элементарных почвенных ареалов.