Зайдельман Ф.Р. Процесс глееобразования и его роль в формировании почв. 1998 г.
ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЕ ПОЧВ КАК ФАКТОР ГЛЕЕОБРАЗОВАНИЯ
Процессы почвообразования в условиях переувлажнения
Переувлажнение почв (естественное или антропогенное) наступает при влажности выше предельной полевой влагоемкости. Почва переходит в пластичное или текучее состояние. Меняются ее реологические, текстурные и иные параметры. Переувлажнение - естественное состояние подавляющего большинства почв гумидных ландшафтов. Оно наблюдается в почвах в разные по продолжительности периоды времени. В любом случае период переувлажнения следует рассматривать как фазу (кратковременную, длительную или постоянную) современного гидрологического режима почв тундры и лесотундры, северной, 'средней и южной тайги, субтропиков и тропиков.
г Таким образом, в пределах гумидных ландшафтов переувлажнение проявляется в профиле почв как естественная фаза их гидрологического режима на огромных пространствах земного шара, занимающих более 50% его территории. Масштабы этого явления за последние десятилетия существенно расширились. В настоящее время переувлажнение получило большое распространение в степной и сухостепнои зонах, в полупустыне, пустынной зоне в результате орошения и крупного гидротехнического строительства, других факторов антропогенного воздействия на природную среду (табл.1).
Наличие почти повсеместно во всех природных зонах огромных массивов, образованных почвами с разной продолжительностью переувлажнения, определяет необходимость теоретически осмыслить последствия самого явления переувлажнения и его влияние на почвенный покров планеты. Очевидна несомненная связь переувлажнения с современными процессами почвообразования (рис.1).
Следует подчеркнуть два условия, в которых проявляется переувлажнение. Во-первых, оно может осуществляться в почвообразующих породах (или горизонтах), не содержащих органическое вещество. В этом случае переувлажнение сопровождается гидратацией минеральных коллоидов и набуханием. В сухую фазу происходит их усадка, латеральный разрыв и образование (в суглинистых и глинистых породах) вертикальных трещин. Существенно, что в таких условиях почвы могут неопределенно долго находиться вЯгеостоянии переувлажнения, не приводящего к развитию анаэробных условий.При этом не наблюдается снижения окислительно-восстановительного потенциала, образования продуктов сбраживания, возникновения редуцированных органических и минеральных соединений. Твердая фаза не претерпевает существенных изменений химических свойств. Однако такой вариант переувлажнения встречается редко.
Таблица 1 Факторы вторичного переувлажнения и деградации почв
Факторы вторичного
переувлажнения и
деградации
Формы проявления переувлажнения
1. Строительство водохранилищ
1.1. Затопление ложа водохранилищ
1.2. Подтопление почв в верхнем бъефе водохранилищ
1.3. Изменение режима почв нижнего бъефа водохранилищ
2. Орошение сельскохозяйственных земель
2.1. Подъем уровней грунтовых вод на орошаемом массиве
2.2. Подъем уровней грунтовых вод на массивах, сопредельных с орошаемой территорией
3. Дорожное и другое строительство
3.1. Затопление, подпор уровней грунтовых вод и аккумуляция поверхностного стока в результате строительства защитных дамб, дорожных насыпей и др.
4. Интенсивные сельскохозяйственные технологии
4.1. Перераспределение поверхностного стока, затопление и переувлажнение депрессий и понижений в результате переуплотнения почв сельскохозяйственной техникой
5. Подъем уровня Каспийского моря
5.1. Затопление и подтопление почв в результате непосредственного влияния подъема морских вод
5.2. Затопление и подтопление в результате подпора рек бассейна Каспийского моря
Во-вторых, переувлажнение может происходить в присутствии органического вещества, способного к сбраживанию. Такой вариант в природных условиях, как правило, абсолютно доминирует в горизонтах почвенного профиля. Замечательной особенностью переувлажнения в этом случае является то, что оно сопровождается падением окислительно-восстановительного потенциала, накоплением органических и минеральных восстановителей, кислот и внутрикомплексных соединений, уменьшением валентности железа и марганца и их миграцией, периодическим или постоянным анаэробиозом. В таких условиях следствием переувлажнения всегда является процесс глееобразования.
Для его появления необходимо и достаточно наличия и действия следующих трех факторов (Зайдельман, 1974): органического вещества, способного к сбраживанию, переувлажнения и гетеротрофной анаэробной микрофлоры. Поскольку перечисленные факторы глееобразования в зонах избыточного увлажнения встречаются повсеместно, постольку этот почвообразовательный процесс здесь обычно является абсолютно доминирующим.
Вместе с тем глееобразование широко распространено и в засушливой зоне. Ведущим фактором его возникновения является крупное гидротехническое строительство (подтопление в ареалах переброски стока рек, в зонах водохранилищ и др.) и переполивы в условиях орошаемого земледелия (интенсивный полив дождеванием, приводящий к образованию луж, полив затоплением, длительные промывки).
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИИ
Естественное и антропогенное переувлажнение почвообразующих пород. Субстрат без органического вещества
Естественное и антропогенное переувлажнение горизонтов
почвенного профиля. Субстрат с различным содержанием
Возможно глубокое изменение физических и химических свойств почв
Сульфатредукция.
Возможно изменение
физических и, особенно
резко, химических
свойств почв
Рис. 1. Реологические и почвообразовательные процессы в условиях переувлажнения.
Итак, из всех реально значимых процессов почвообразования на земном шаре одним из наиболее важных как для формирования почв обширных пространств, так и особенно для их рационального использования в сельском хозяйстве является процесс глееобразования. Этот процесс в почвах протекает самостоятельно в условиях гумидного климата или возникает под действием ряда вторичных причин в засушливых районах страны.
Глееобразование сопровождает не только орошение и осушение. Оно возникает и при современной системе обработки почв, вызывающей их уплотнение. Глееобразование сопровождается выносом и накоплением элементов в профиле почв и их миграцией в ландшафте, поэтому оно может вызывать деградацию почв. Понимание основных закономерностей формирования почв под влиянием глееобразования и управление этим процессом на сельскохозяйственных полях с помощью агротехнических, агромелиоративных и гидротехнических мероприятий в настоящее время имеет исключительно важное значение для рационального использования почв и повышения их продуктивности.
Однако было бы неверным полагать, что следствием переувлажнения является только глееобразование. В определенных условиях переувлажнение усиливает аккумуляцию органического вещества, а при наличии в почвах сульфатов натрия, магния и кальция - обусловливает их сульфатредукцию.