Роль пород как фактора проявления глееобразования.

Три необходимых фактора появления глееобразования (одновременное воздействие на породу переувлажнения, анаэробной гетеротрофной микрофлоры и органического вещества, способного к сбраживанию) могут действительно привести к формированию оглеенных почв в восстановительной обстановке только тогда, когда сохраняются благоприятные условия для перехода в раствор и несбалансированного выноса железа. В восстановительной обстановке глееобразование возможно только на почвах (породах) определенного состава. Это, во-первых, должны быть кислые или нейтральные породы, свободные от сульфатов. Во-вторых, торможение глееобразования возможно в карбонатных почвах, обогащенных известью, доломитом, мелом или в почвах на жестких грунтовых водах. В этом случае наиболее отчетливо торможение оглеения может иметь место на начальных этапах при непродолжительном анаэробиозе, сменяющемся аэробными условиями.

Механизм торможения глееобразования в карбонатных почвах или при близком залегании жестких вод очевиден. Он заключается в нейтрализации карбонатом или бикарбонатом кальция низкомолекулярных и гумусовых органических кислот. Таким образом, за счет извести, лугового мергеля, доломитов и других карбонатных аккумуляций из сферы реакции исключаются не только важнейшие и наиболее агрессивные кислоты, но и восстановители, а

еН,V а)_________________ б)_________________

Рис. 2. Области устойчивости соединений железа (а) и марганца (б) в зависимости от еН и рН (по Ponnamperuma, 1967,1969).

также комплексообразователи. Вместе с тем при глубоком и длительном снижении окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) возрастает устойчивость двухвалентного железа в почвенном растворе (рис. 2). При нейтральных и слабощелочных значениях рН Fe²⁺ мигрирует за пределы почвенного профиля, происходит обезжелезнение почвенного мелкозема и его плазмы, проявляются морфогенетические признаки глееобразования в виде характерной окраски холодного тона.

Итак, при оценке роли пород в возникновении почв на фоне восстановительных условий необходимо учитывать следующие четыре возможных варианта. Анаэробные условия реализуются на кислых или нейтральных почвообразующих породах или на породах, обогащенных сульфатом кальция (сульфатом натрия) и углекислым кальцием.

Изложенное позволяет подчеркнуть, что восстановительная обстановка в условиях постоянного застойного режима, обусловленная поступлением сероводорода или возникающая в присутствии сульфатов, исключает глееобразование, т.е. обезжелезнение. Напротив, она способствует фиксации железа, а при определенных условиях его накоплению в форме сульфида.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Три простых фактора - переувлажнение, наличие органического вещества,
способного к сбраживанию, и присутствие гетеротрофной микрофлоры на кислых,
выщелоченных и нейтральных породах, свободных от сульфатов, являются
необходимыми и достаточными условиями для возникновения процесса
глееобразования. Поскольку эти факторы присутствуют практически повсеместно -
глееобразование является одним из наиболее распространенных
почвообразовательных процессов на Земле.

Под их влиянием глееобразование возникает и на значительных глубинах в недрах земной коры на контакте с зонами распространения природных углеводородов (Перельман, 1977). Таким образом, глееобразование - древний и широко распространенный процесс, связанный с одновременным воздействием на минеральный субстрат мелкоземистых пород переувлажнения, кислых органических веществ и гетеротрофной анаэробной микрофлоры.

2. Поскольку три обязательных фактора возникновения глееобразования в зонах
избыточного увлажнения (в тундре, лесотундре, в северной, средней и южной
тайге, в зонах влажных субтропиков и тропиков) встречаются повсеместно, этот
почвообразовательный процесс здесь обычно является доминирующим. В
засушливой и аридной зонах ведущей причиной его локального естественного
возникновения являются близкие грунтовые воды или аккумуляция на плакорах и
в депрессиях поверхностных пресных вод.

Глееобразование практически всюду может возникать и в результате антро­погенной деятельности, если она приводит к переувлажнению почв и пород. Ва­жную роль в этом случае играют переуплотнение почв при обработке и пере­распределение поверхностного стока; переполивы при поверхностном орошении, дождевании, а также при лиманном орошении и ирригации риса; при промывках почв значительными нормами, а также при подтоплении почв в верхнем бьефе водохранилищ, дорожном строительстве, в результате других причин.

3. Полученные нами данные позволяют определить глееобразование как
почвообразовательный процесс, протекающий в анаэробных условиях при
обязательном участие гетеротрофной анаэробной микрофлоры иналичии
органического вещества в условиях постоянного или периодического
переувлажнения отдельных горизонтов или всего профиля. Глееобразование
сопровождается восстановлением окисных соединений" металлов и
несбалансированным выносом железа (Зайдельман, 1974,1992).

Предпринятые модельные, натурные и аналитические исследования дают основания следующим образом формулировать актуальную концепцию глееобразования.

Во-первых, определяющей причиной трансформации минеральной массы почвенного горизонта (или материнской породы) при оглеении является возникновение в условиях анаэробного сбраживания низкомолекулярных органических одно-, двух- и трехосновных кислот, образование и накопление фульвокислот (особенно фракций 1 и 1а), фенолов, полифенолов, аминокислот и других агрессивных органических соединений. Они выполняют триединуюфункцию, действуя на минеральный субстрат на молекулярном уровне, во-первых, как органические кислоты; во-вторых, как восстановители и, в-третьих, как комплексообразова-тели.

Кроме того, в анаэробной среде в почвенном растворе возникают и накапливаются неорганические восстановители - аммиак, метан, диоксид углерода, сероводород. Под воздействие этих органических и неорганических соединений происходит освобождение минеральных зерен почвообразующих пород от гидроокиси железа, покрывающей их поверхность. На фоне выноса несиликатного железа проявляется собственный холодный цвет минеральной массы горизонта.

Во-вторых, несомненно справедлива точка зрения Г.Н. Высоцкого о том, что наиболее характерной особенностью глееобразования является восстановление и вынос железа. При этом нами показано, что при глееобразовании происходит несбалансированныйвынос, преимущественно несиликатного железа из мелкозема в целом и, часто, из его плазмы. При глееобразовании невозможна компенсация выноса железа и других металлов биогенным или иным путем.

В-третьих, несбалансированный вынос несиликатного железа из почвенного мелкозема - характерный общий признак глееобразования независимо от условий водного режима (застойно-промывного или застойного) и состава пород, в которых протекает этот процесс. Поэтому глееобразование - всегда элювиальный процесс по отношению к железу.

В-четвертых, глееобразование при сохранении этого общего признака оказывает существенно различное влияние на свойства твердой фазы почв на одних и тех же по составу и генезису почвообразующих породах в зависимости от типа водного режима. При застойном типе режима обезжелезнение происходит только в результате диффузии двухвалентного железа (и марганца) к зонам аэрации, их окисления и выпадения в осадок в виде оксидов металлов. Этот случай глееобразования был исследован и описан Г.Н. Высоцким.

В условиях застойного водного режима происходит вынос железа и марганца, слабое или заметное увеличение внешней удельной поверхности, минеральная масса почвы приобретает синевато-сизую окраску.

Однако значительно чаще глееобразование происходит в условиях не застойного, субаквального, а застойно-промывного, супераквального водного режима. Принципиальные различия последействия глееобразования на минеральный субстрат в условиях застойного и застойно-промывного водного режима показаны в табл. 57, составленной на основе модельных и натурных исследований автора. Глееобразование в условиях застойно-промывного режима сопровождается не только более высоким выносом железа (и марганца), но и значительным элювиированием щелочноземельных металлов и лессиважем. При этом, несмотря на более короткие фазы анаэробиоза, происходит резкое усиление несбалансированного выноса железа и марганца в ионной и органоминеральной формах. Существенно и то, что именно в таких условиях при глееобразовании наблюдается вынос не только металлов с переменной валентностью, но и алюминия. Глееобразование в условиях застойно-промывного водного режима, в отличие от застойного,всегда сопровождается повышением актуальной, обменной и гидролитической кислотностей, резким возрастанием подвижного алюминия, уменьшением содержания обменных кальция и магния, степени насыщенности основаниями. Горизонты, находящиеся в условиях застойно-промывного режима, всегда приобретают светлую (белую, светло-серую, серовато-голубую, реже - палевую) окраску.

В-пятых, глееобразование при застойно-промывном режиме оказывает наиболее агрессивное влияние на минеральный субстрат, становится существенным фактором дифференциации и деградации почв, обусловливает возникновение элювиальных кислых белесых горизонтов. Этот наиболее распространенный случай «пульсирующего» глееобразования Г.Н. Высоцким не рассматривался вообще. Теперь на основе изложенных данных следует признать, что если глееобразование осуществляется на кислых, нейтральных или выщелоченных почвообразующих породах на фоне застойно-промывного водного режима, его следствием всегда является формирование почв со светлыми кислыми элювиальными горизонтами. Они отличаются глубокими деградационными изменениями по сравнению с исходной почвообразующей породой, поскольку в процессе формирования из них выносятся железо, марганец, кальций, магний, алюминий, фосфор, а также тонкодисперсная фракция мелкозема (<0.001 мм).

Почвы, возникшие в таких условиях, по свойствам твердой фазы оказываются тождественными подзолистым (или болотно-подзолистым) почвам. Ранее это позволило нам (Зайдельман, 1974) признать, что подзолистые (болотно-подзолистые) почвы следует рассматривать как одну из форм глееобразования, когда оно реализуется на кислых, выщелоченных или нейтральных породах в условиях застойно-промывного водного режима. Теперь этот вывод на основе предпринятых исследований следует расширить и распространить на значительную надтиповую общность почв, которая характеризуется наличием светлых кислых элювиальных горизонтов. 4. Рассмотрение представлений о закономерностях глееобразования в условиях застойного и застойно-промывного режима создает теоретическую базу для разработки и совершенствования классификации почв, их диагностики, объяснения причин формирования почв со светлыми кислыми элювиальными

В частности, поэтому нет необходимости привлекать для объяснения причин их формирования механизмы 12 казалось-бы независимых почвообразовательных процессов, приводящих в конечном итоге к возникновению практически тождественных по свойствам твердой фазы кислых почв со светлыми элювиальными горизонтами, т.е. подзолообразование, осолодение, лессиваж, псевдоподзолообразование, ферролиз, подбелообразование, отбелообразование, псевдооглеение, слитогенез, формирование попелов, «рисовых» подзолов и др. Следует признать, что природа в этом случае действует значительно более экономно и целесообразно, чем это представлялось многим исследователям. Эту принципиальную ситуацию, очевидно, более полно и более правильно понимали основоположники почвоведения на первых этапах становления науки о четвертом царстве природы.

Вместе с тем следует подчеркнуть, что почвы, формирующиеся под влиянием глееобразования при застойно-промывном водном режиме, могут весьма существенно отличаться друг от друга по экологическим особенностям, поскольку последние определяются климатом местности (т.е. суммой температур, испарением, десукцией, другими параметрами). Таким образом, почвы со светлыми кислыми элювиальными горизонтами моногенетичны по свойствам твердой фазы и, одновременно, весьма разнообразны по своим экологическим особенностям. 5. В прикладном отношении существенно то, что если в результате антропогенного воздействия на почвы возникает глееобразование на фоне застойно-промывного режима, то обязательным следствием этого оказывается появление вторичных, светлых, кислых, деградированных горизонтов. Такие деградационные изменения ведут к частичной или полной потере плодородия. Именно с этим явлением связаны причины образования «рисовых» подзолов в странах Юго-Восточной Азии на многих миллионах гектаров длительно орошаемых почв на ферралитных корах выветривания. К этой же группе явлений относится возникновение осолоделых почв и солодей на системах лиманного орошения, а также образование осолоделых южных черноземов и каштановых почв на орошаемых массивах.

В лесной зоне при осушении болотно-подзолистых почв закрытым дренажем в результате трансформации исходного, преимущественно, застойного водного режима во вторичный застойно-промывной, в их профиле установлено появление оподзоленных и подзолистых горизонтов или увеличение их мощности. Дренаж болотно-подзолистых глеевых слабоокультуренных почв является причиной увеличения мощности их подзолистых горизонтов в результате смены субаквального водного режима на застойно-промывной. Изложенное свидетельствует о том, что естественное и антропогенное глееобразование на фоне застойно-промывного режима всегда оказывается интенсивным деградационным процессом.

Таблица 57 Изменение свойств почв и процессов под влиянием глееобразования при застойном и застойно-промывном типах водного режима (по материалам модельных и натурных исследований).

*> Изменение по сравнению с исходной почвообразующей породой

горизонтами и дифференцированным профилем. Эти сведения позволяют признать, что подзолистые и болотно-подзолистые почвы, а также другие типы почв со светлыми кислыми элювиальными горизонтами и элювиально-иллювиальным профилем (т.е. Braunerde lessive, Sol lessive, Fahlerde, попелы, солоди, отбелы, подбелы, а также светлые псевдоглеи, «рисовые» подзолы, ферролизные светлые почвы, слитые почвы со светлыми горизонтами, глей-солоди, субтропические и тропические подзолы, псевдоподзолы и т.д.) являются следствием единого глобального почвообразовательного процесса глееобразования. Такие почвы возникают всегда, когда глееобразование реализуется на кислых или нейтральных породах при застойно-промывном водном режиме. Все эти почвы следует рассматривать как формы проявления единого процесса - глееобразования. Из этого следует также, что все перечисленные почвы моногенетичны. Они отличаются единым механизмом формирования свойств твердой фазы в процессе почвообразования. Различия в степени проявления тех или иных признаков (например, мощности элювиального горизонта, выраженности морфохроматических признаков оглеения, интенсивности конкрециобразования и др.) определяются, главным образом, длительностью глееобразования, генезисом и составом почвообразующих пород.

6. Существенно и то, что этот опасный деградационный процесс может быть заторможен или преодолен с помощью одних и тех же мероприятий, независимо от экологических особенностей рассматриваемых почв. Система необходимых агрономических, агромелиоративных и гидротехнических мероприятий в этом случае должна быть направлена на устранение периодического застоя влаги и переувлажнения почв, особенно, в поверхностных горизонтах, на ликвидацию их кислой реакции путем известкования. Важное значение в этом случае получает использование таких почв в травопольных севооборотах, внесение минеральных и органических удобрений. Все эти мероприятия по защите почв необходимы по­всеместно, независимо от приуроченности к той или иной природной зоне (табл. 58).

Таблица 58 Изменение мелиорированных почв разных зон под влиянием глееобразования на фоне застойно-промывного водного режима и общность почвозащитных мероприятий

Почва

Вид

мелиоративного воздействия

Дренаж

Увеличение мощности
или появление подзо­
листого Е (А2) гори­
зонта___ ^^

Осолодение; форми­рование кислых (слабокислых) свет­лых осолоделых го-

'ИЗОНТОВ

Поиск по сайту: