Почвы

В большинстве районов Земли минеральные остатки выветрелых пород смешиваются с органическими веществами, особенно с теми, которые образовались из остатков растений. Деятельность животных и растений и воздействие органических растворов приводят к изменению текстуры и состава этих смесей с образованием почв. В любом районе характер почвы контролируется природой подстилающей породы, климатом и рельефом. Влияние материнских пород особенно сильно сказывается на ранних стадиях выветривания, это хорошо можно видеть в районах распространения незрелых почв в Великобритании.
Климат всегда оказывает большое влияние на эффективность выветривания, на биологические факторы, участвующие в почвообразовании, и особенно на характер распределения растворимых веществ в почве. Установлено, что в районах распространения хорошо выраженных почвенных профилей, например в восточноевропейских странах или в центральной части США, влияние материнских пород очень невелико и обычно в пределах определенных климатических поясов на обширных площадях развиты однородные почвы. Влияние рельефа проявляется в районах с заметно пересеченным рельефом. Эрозия верхних слоев частично сформированных почв препятствует развитию полного профиля, и в них всегда присутствует некоторая часть не полностью выветрелого материала, и сильно сказывается влияние материнской породы. В пенепленизированных районах на обширных площадях развиваются однородные почвы.
Почвообразующие процессы. Выветривание, которое способствует образованию минеральной основы почв, — это первая и, возможно, самая важная стадия почвообразования. Однако с точки зрения почвоведения (почвоведение, или педология, — наука о почвах) остаточные вещества, образуемые при выветривании, можно рассматривать не более как исходные материалы, так как полностью развитой почве присущи специфические структуры и физические свойства, резко отличающие ее от чисто остаточных образований. Самые важные из этих свойств зависят от наличия сложной системы коллоидальных веществ, как органических, так и неорганических, благодаря которым в почве могут сохраняться значительные количества влаги и обменных оснований.
Органические вещества, образовавшиеся в основном за счет растений, а также частично за счет живых организмов, накапливаются на поверхности, а минеральные вещества накапливаются под ними в результате процессов выветривания; результирующая смесь органических веществ и минеральных остатков претерпевает некоторые дальнейшие изменения, которые ведут к образованию почвенного профиля, отличающегося от любых недифференцированных остаточных отложений.
Почвенный покров, залегающий на материнской породе, обычно состоит из нескольких слоев или горизонтов, различающихся между собой по структуре и составу. Последовательность этих горизонтов от невыветрелой породы до поверхности называется почвенным профилем. Наблюдаемые между последовательными горизонтами почвенного профиля различия обусловлены не только увеличением зрелости почвы по мере приближения к поверхности, но также селективным перераспределением минерального и органического вещества, осуществляемым водой, мигрирующей через почву.
В почвах с нормальным дренажем вода просачивается вниз в течение дождливых периодов и поднимается кверху в периоды засухи, когда испарение на поверхности превышает количество осадков. Во влажном климате, как, например, на Британских островах, вода мигрирует преимущественно книзу, так что растворимые соли, коллоиды и мелкие минеральные частицы обычно удаляются из приповерхностной части, известной как горизонт А, и переносятся в нижние части почвы. Этот процесс известен как образование элювия. Растворимые соли полностью выносятся грунтовыми водами, однако некоторые коллоиды, особенно состоящие из тончайших минеральных частиц, большей частью отлагаются в пределах почвы на определенном нижнем уровне, который известен как иллювиальный горизонт. Элювиальный процесс такого типа ведет к образованию тяжелых глинистых подзолов с песчанистой или известковистой супесью в верхних слоях профиля. Степень проявления этого процесса зависит от дисперсности почвенных коллоидов в элювиальном горизонте и тормозится в тех почвах, в которых поверхностные условия не благоприятствуют диспергации. Так, например, присутствие обменного кальция сохраняет глинистые коллоиды в флоккулированном состоянии и предотвращает их диспергацию и переход в подвижную форму, следовательно, образование элювия может стать эффективным только после удаления кальция из почвы.
Удаление из элювиального горизонта растворимых веществ во влажном климате ведет к переносу этих материалов до уровня грунтовых вод, и верхние слои почвы выщелачиваются. В первую очередь при этом процессе удаляются карбонат кальция и соли натрия и калия. Этот процесс называется подзолообразованием.
В засушливом и полузасушливом климате, особенно в тех случаях, когда уровень грунтовых вод находится близ дневной поверхности, интенсивное испарение обусловливает миграцию почвенных вод кверху и процесс образования элювия действует в направлении кверху, а не книзу. В результате в некоторых районах мы находим, что растворимые соли вместо того, чтобы выноситься из почв, концентрируются в приповерхностных частях, приводя к образованию засоленных почв. К поверхности мигрируют также карбонат и сульфат кальция, силикаты щелочей и соединения железа, которые образуют твердые цементирующие корки из известняка, гипса, кремнезема или окислов железа. Мощность таких твердых корок может достигать нескольких метров. Известковые корки обычно называются калине или калькреты, хотя не все они имеют одинаковое происхождение. Некоторые из них образуются и при просачивании вод книзу в наземных и прибрежных обстановках. Соли могут осаждаться в виде жилок, оболочек на зернах, конкреций и тонких пропластков в верхней части почв. Некоторые почвы обогащены включениями карбонатов. В климатах с чередованием сезонов дождей и засухи процессы образования элювия, направленные вверх и вниз по профилю, также чередуются. Так как некоторые компоненты осаждаются окончательно, а другие мигрируют вверх и вниз в соответствии с чередующимися движениями почвенных вод, то могут образовываться довольно сложные и резко специализированные почвы.
Когда уровень грунтовых вод высокий, а нижние почвенные слои насыщены, так что существует восстановительная среда, то имеет место процесс оглеения. Этот процесс приводит к образованию пятнистой, бурой, оливково-серой и серовато-синей окраски; при этом к почве добавляются различные количества аморфного органического вещества, закисного железа и солей.
Подзолистые, почвы. Это желтые, бурые и бледно-серые кислые почвы, из которых в результате интенсивного выщелачивания вынесены щелочи и щелочные земли. Их средняя мощность обычно менее одного метра. Подзолы и почвы близких к ним типов покрывают огромные площади в России и на севере Европы, а также в Канаде и северо-восточной части США. Таким образом, подзолы приурочены к зоне влажного климата, расположенной южнее зоны тундр.
При формировании типичного подзола из поверхностной части профиля выщелачиваются растворимые вещества и карбонаты кальция, а силикаты гидролизуются с образованием коллоидных глинистых минералов, гидроокислов железа и различных растворимых солей. Интенсивное выщелачивание приводит к удалению всех минералов, кроме первоначально присутствовавшего кварца, так что образуется осветленный песчанистый горизонт, который в приповерхностных частях смешивается с черным торфянистым материалом. Гумус в значительных количествах обычно выносится в нижние горизонты наряду с другими продуктами выщелачивания. Глинистые минералы, окислы железа и гумус обычно концентрируются в подпочве и могут образовывать твердые горизонты. Эти горизонты могут оказаться водонепроницаемыми, так что пути развития почвы изменяются.
Итак, в типичном подзолистом профиле выделяются три горизонта:
Горизонт А — темный торфянистый поверхностный слой, подстилаемый осветленным кварцевым песком.
Горизонт В — подпочва, обогащенная гумусом, глинистыми минералами и окислами железа (иллювиальный горизонт).
Горизонт С — дезинтегрированная материнская порода.
Терра-росса (красная земля) — это разновидность подзолистой почвы, характеризующаяся красной окраской. Такие почвы покрывают большие поверхности в юго-восточной части Европы по берегам Адриатического моря, где подстилающие породы представлены преимущественно известняками.
Эти почвы сложены глинистыми минералами и небольшим количеством окислов железа, а в верхней части в них присутствует немного светлоокрашенного гумуса; карбонат кальция обычно встречается только в виде твердых остатков нерастворенных известняков. Хотя в этом районе известняки белые, они все же содержат примесь железа, что можно показать, растворив большую пробу известняка в слабой кислоте. Полученный таким образом нерастворимый остаток обычно не имеет красного цвета, а характерную окраску терра-росса, по-видимому, приобретает в результате изменений, происходящих в остаточном материале после его высвобождения из известняков. Там, где условия климата и рельефа благоприятствуют накоплению таких остаточных глин, они залегают на известняках, однако наиболее характерны эти образования для районов средиземноморского умеренного климата. Во влажных районах, где много дождей, терра-росса на месте не накапливается, так как все остаточные образования смываются сразу же, как только появляются, но они накапливаются в неглубоких воронках и на дне пещер, в которые они приносятся дождевыми стоками.
По всей вероятности, красные глины с кремнями, встречающиеся в некоторых районах в юго-восточной Англии, представляют собой, по существу, остаточные отложения, образовавшиеся за счет мелоподобных пород, и они генетически родственны терра-росса.
Латериты и бокситы. Латериты и бокситы с тонким покровом верхнего почвенного слоя представляют собой конечный продукт выветривания и образуются в окислительных условиях в районах со слабо или умеренно расчлененным рельефом, характеризующихся минимальной эрозией. Климат должен быть теплым или даже субтропическим с температурами более 25°С. Количество осадков почти постоянно должно превышать испарение и должно происходить постепенное выщелачивание кремнезема и щелочных ионов наряду с разрушением гумуса микрофлорой. Латериты и бокситы легче образуются на породах, богатых алюминием, так как алюминий селективно удерживается в них. Гидроокислы алюминия в этих образованиях представлены гиббситом, диаспором и бемитом; эти минералы преобладают в высококачественных бокситах. В латеритах, латеритных и бокситовых глинах в переменных количествах содержатся глинистые минералы, каолинит и окислы железа. Содержание красных и бурых окислов железа в латеритах иногда составляет более 25%, и такие породы могут рассматриваться как железные руды. В Юго-Восточной Азии окислы железа часто встречаются в виде пеллет, сфер и конкреций, включенных в основную массу, сложенную в основном каолинитом. На обнаженной поверхности латериты имеют шлаковидный пористый облик и брекчиевые текстуры, образуемые при обрушении и повторной цементации приповерхностных корок.
Бокситы и латериты широко распространены в районах влажных тропиков и субтропиков. Они известны в Бразилии, на Ямайке, в Индии и Западной Африке. Проявления бокситовых почвенных образований или пород отмечались в умеренных широтах, например на северном побережье Средиземного моря, однако латериты никогда не встречаются в районах с длительным холодным зимним периодом. В Индии латериты покрывают обширные участки распространения деканских базальтов, хотя они также встречаются на гнейсах и других породах. В Западной Африке бокситы и латериты встречаются на кристаллических сланцах, в Восточной Африке — на вулканических породах и гнейсах, в Южной Африке — на сланцах, песчаниках и гранитах, тогда как на Ямайке материнские породы представлены известняками.
Для бокситов характерна пизолитовая текстура. Эта текстура образуется на последних стадиях бокситизации и, по-видимому, создается при перекристаллизации полевого шпата материнской породы.
Почвы умеренно влажных и полузасушливых районов. В районах с умеренным и холодным климатом, где количество ежегодных осадков составляет 250—600 мм, количество дождевых осадков примерно соответствует испарению. В поверхностных слоях эффективного выщелачивания не происходит и поэтому растворимые продукты выветривания, в том числе и растворимые соли, обычно остаются в почве. Таким путем обычно накапливаются в почвах карбонат кальция и гипс, встречаются и другие карбонаты, сульфаты и соли. В течение сухих сезонов вода поднимается сквозь поры к поверхности почвы, где она испаряется и отлагает растворенные в ней соли. В случае присутствия в водах бикарбоната кальция, сернокислого кальция, коллоидов или растворимых солей железа или кремния в верхней части почвы обычно образуются конкреционные структуры, и все эти вещества накапливаются совместно и уже не выносятся снова в течение влажного сезона. В общем глинистые фракции таких почв насыщены основаниями, обычно кальцием, н вследствие этого дают слабощелочную реакцию.
Черноземы России своим черным цветом обязаны присутствию в них темного органического вещества, содержание которого обычно составляет 8—10%. Растворимые соли выщелачиваются из типичных черноземов, однако карбонат кальция и гипс удаляются только отчасти, и, как правило, образуют конкреционные скопления на некотором уровне. Почвы такого типа характерны для обширных равнинных степей России, где материнскими породами почв служат в основном лёссы, хотя такие почвы могут образоваться и на других породах, например на юрских глинах, мелоподобных породах или гранитах. Черные почвы встречаются в других районах в похожих климатических условиях — в ФРГ и на Великих равнинах США.
Черные землистые почвы, или регур, в Индии развиты на деканских базальтах в теплых климатических условиях, без длительных и суровых зим, характерных для американских и европейских равнин. Эти почвы содержат известковистые конкреции (kunkar — канкер) и близки к черноземам, за исключением меньшего содержания органического вещества. Сходные черные землистые почвы встречаются также в Кении и в других районах Африки.
Каштановые почвы получили свое название из-за темно-бурой окраски, которая, по-видимому, обусловлена примесью органического вещества, а не окисного железа. Эти почвы развиты в отдельных районах России и Северной Америки, в которых климат несколько суше, чем в районах развития черноземов. Почвы этого типа содержат меньше органического вещества, чем черноземы, развитые в тех же широтах, а конкреции карбоната кальция в них концентрируются ближе к поверхности.
Почвы засушливых районов. Для районов с ежегодными осадками менее 250 мм характерны светло-серые, бурые и красные щелочные почвы. Более светлая окраска этих почв обусловлена их бедностью органическим веществом, содержание которого часто менее 1%. Карбонат кальция и гипс накапливаются на небольшой глубине, причем скопления гипса обычно расположены ниже скоплений карбоната. В этих почвах обычно присутствуют соли натрия. Там, где уровень грунтовых вод расположен близко к поверхности, растворимые соли выносятся к ней по системе капилляров и все более концентрируются по мере испарения воды. Таким путем на поверхности или в приповерхностных слоях образуются выцветы из растворимых солей и желваковые скопления или инкрустации кальцита и гипса.
В засоленных почвах (солончаках) преобладает хлористый натрий, который образует белые кристаллические выцветы на поверхности в течение засушливых периодов. Эти почвы наиболее распространены в засушливых и полузасушливых районах Туркмении, в бассейне Мертвого моря и в западных районах Северной Америки. В засоленных почвах обычно присутствует сернокислый натрий, который в некоторых районах преобладает среди других солей, как, например, в «белых щелочных» почвах Северной Америки.
Щелочные почвы содержат также карбонат натрия, а вследствие полной диспергации глинистой части почвы в них развиваются уходящие на глубину трещины усыхания; эти трещины придают почве характерную призматическую отдельность. К этому же типу почв относятся черные щелочные почвы засушливых районов западной части Северной Америки. Близкие почвы встречаются в Венгрии и на Украине.

---