13569 (Генезис болотных почв), страница 2

Образование торфяных болотных почв происходит также при заторфовывании водоемов (озер, заводей рек, стариц и т.д.). При отмирании планктона (водоросли, моллюски и др.) его масса смешивается на дне с минеральным илом, образуя сапропель (гниющий ил). По мере нарастания толщи сапропеля на нем, начиная с мелководья, у берегов поселяются земноводные растения - камыш, тростник и др. При их отмирании на сапропеле постепенно образуется торфяная масса, заполняющая мелководье.

Процесс нарастания торфа усиливается за счет отмирающих остатков плавающих растений - сабельника, телореза и др. При заторфовывании водоемов могут образовываться наиболее мощные торфяники (до 15 м и более).

Оглеение

Постоянное переувлажнение при заболачивании минеральных горизонтов приводит к развитию в них процесса оглеения. Оглеение (преобразование) - это сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в анаэробных условиях при переувлажнении почв при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов.

Важнейшие явления, протекающие при оглеении, - восстановление элементов переменной валентности (Fe, Mn, S, N и др.), разрушение алюмосиликатов, образование вторичных алюмофср-рисиликатов, взаимодействие подвижных продуктов минеральных соединений с активными формами водорастворимых органических веществ и образование подвижных органо-минеральных соединений.

Наиболее характерная черта глееобразования - восстановление окисного железа в закисное. Оно может происходить, по-видимому, как в результате ферментативной деятельности микроорганизмов, так и воздействия продуктов жизнедеятельности анаэробной микрофлоры (Н₂, H₂S, масляная кислота и др.) и гумусовых кислот.

Процессы оглеения развиты не только в собственно болотных почвах, но и во многих типах почв, относящихся к полугидроморфным (луговые, глеево-подзолистые, дерново-глеевые, солоди и т.д.).

При оглеении Мn восстанавливается до Мn²⁺. Повышенные его количества токсичны для растений. При устойчивом оглеении сера восстанавливается до H₂S, FeS. Значительным превращениям при оглеении подвергаются соединения азота и фосфора. При оглеении развивается процесс денитрификации, что может вызвать значительные потери азота почвы и вносимых удобрений.

Изменение фосфатного режима обусловлено образованием в оглеенных горизонтах фосфатов закиси железа типа вивианита, а при периодической смене восстановительных процессов окислительными - накоплением труднодоступных растениям фосфатов окисного железа.

Оглеение вызывает дезагрегацию почвенной массы. Глеевые горизонты характеризуются высокой плотностью. Таким образом, оглеение существенно ухудшает условия питательного режима и физические свойства почв. Для их улучшения требуется коренное изменение водно-воздушного режима.

Если оглеение возникает в верхних горизонтах в случаях поверхностного их переувлажнения и носит временный характер, то такое его проявление приводит к развитию элювиально-глеевого процесса.

Элювиально-глеевый процесс, развиваясь в условиях контрастного водного режима, характеризуется: контрастным проявлением окислительно-восстановительных процессов в верхних горизонтах профиля - резким снижением окислительно-восстановительного потенциала в период временного переувлажнения с последующим повышением потенциала при просыхании почвы и нарастании аэрации; превращением органических веществ с образованием большого количества подвижных и агрессивных форм - фульвокислот, низкомолекулярных кислот, полифенолов;

образованием подвижных восстановленных форм железа и марганца, а в условиях кислой реакции и подвижных соединений алюминия;

активным взаимодействием агрессивных органических веществ с компонентами минеральной части почвы с образованием водорастворимых комплексных органо-минеральных соединений и их миграцией с нисходящим или боковым током воды.

Указанные особенности элювиально-глеевого процесса определяют широкое его участие в образовании осветленных элювиальных горизонтов в почвах с явлениями временного поверхностного избыточного увлажнения (подзолистых, болотно-подзолистых, солодях, серых лесных, глеевых и др.).

Глеевые горизонты

При восстановлении окисного железа происходит растворение (снятие) железистых пленок на поверхности почвенных минералов. В результате этого почвенная масса приобретает осветленную сизоватую окраску, свойственную исходным минералам. Такая окраска усиливается и за счет образования вторичных алюмоферрисиликатов, в состав которых входит закисное железо. Поэтому горизонты, где развиваются устойчивые процессы оглеения, имеют сизоватую, грязно-зеленоватую или голубоватую окраску. Такие горизонты называют глеевыми.

Глееватые горизонты

Если оглеение носит периодический характер и сменяется развитием окислительных процессов или не достигает высокой интенсивности, то обычно сплошного глеевого горизонта не образуется, а формируется горизонт с отдельными сизовато-зеленоватыми и ржаво-охристыми пятнами. Такие горизонты называют глееватыми.

3. Строение профиля и классификация

Профиль болотных торфяных почв подразделяют на следующие генетические горизонты: А_о или Оч - слой лесной подстилки, или очес - не затронутый разложением поверхностный слой моховой растительности; Т - торфяный горизонт, подразделяемый па подгоризонты Т₁ Т₂ и другие в зависимости от ботанического состава растений, составляющих торф, и от степени его разложения. Торф торфяного горизонта может быть слаборазложившимся (торфяный - Т^т), среднеразложившимся (перегнойно-торфяный - Т^ПТ) и сильноразложившимся (перегнойный - Т^Г|). В торфяном горизонте возможно видимое значительное накопление оксидов железа (охристый горизонт), вивианита (вивианитовый горизонт), луговой извести, водорастворимых солей (солончаковый горизонт) и других веществ. Ниже торфяного слоя расположен глеевый горизонт Г (G), который обычно в верхней части окрашен в серые тона натечным органическим веществом из торфяного слоя.

Болотные торфяные почвы подразделяют на два типа: болотные торфяные верховые и болотные торфяные низинные почвы.

3.1 Болотные торфяные верховые почвы

Болотные торфяные верховые почвы расположены преимущественно в тундровой зоне и в подзонах северной и средней тайги. Образуются чаще всего на водоразделах в условиях застойного увлажнения атмосферными водами. Основная растительность - сфагновые мхи, полукустарнички (морошка, клюква, багульник, голубика и др.), а также угнетенные древесные породы (ель, сосна, береза).

Тип этих почв подразделяют на два подтипа: болотные верховые торфяно-глеевые и болотные верховые торфяные.

Болотные верховые торфяно-глеевые почвы

Болотные верховые торфяно-глеевые почвы имеют мощность торфяного слоя от 20 до 50 см, развиваются на периферии верховых болот или в относительно небольших бессточных понижениях водоразделов.

Болотные верховые торфяные почвы

Болотные верховые торфяные почвы отличаются более мощным торфяным слоем (>50см), занимают основную часть верховых болот.

Выделяют три рода верховых торфяных почв: обычные - торфяный слой состоит из сфагнового или кустарниково-пушициевого торфа; переходные остаточно-низинные засфагненные характеризуются более разложившимся торфом нижней его части; гумусово-железистые развиваются на песках и имеют под слоем торфа сильно ожелезненный коричневый или ржаво-коричневый гумусово-железистый горизонт.

На виды делятся: по мощности торфяного слоя - на торфянисто-глеевые (Т от 20 до 30 см), торфяно-глеевые (Т 30-50 см), торфяные на мелких торфах (Т 50-100 см), торфяные на средних торфах (Т 100-200 см) и торфяные на глубоких торфах (Т > 200 см); по степени разложения торфа (верхние 30-50 см) - на торфяные-степень разложения < 25%, перегнойно-торфяные - 25 - 45%.

3.2 Болотные низинные торфяные почвы

Болотные низинные торфяные почвы развиваются в понижениях рельефа на водоразделах, надпойменных террасах, поймах, в приозерных понижениях под травянистой растительностью (осоки, тростник, камыш и др.) в условиях избыточного увлажнения жесткими водами.

Разделяются на следующие четыре подтипа: низинные обедненные торфяно-глеевые, низинные обедненные торфяные, низинные (типичные) торфяно-глеевые и низинные (типичные) торфяные. Первые два подтипа формируются при переувлажнении слабоминерализованными водами и развиты преимущественно в северной и средней тайге, вторые (низинные типичные) - под действием жестких грунтовых вод и распространены в южной тайге и лесостепи.

Деление на роды связано с гидрогенной аккумуляцией в торфяных горизонтах карбонатов, соединений железа и т.д. Выделяют следующие роды: нормально зональные, карбонатные, солончаковые, вивианитовые, сульфатнокислые, оруденелые и заиленные. Разделение на виды аналогично верховым торфяным почвам.

4. Состав и свойства

Особенности состава и свойств болотных торфяных почв определяют показателями состава и свойств торфяных горизонтов. Состав глеевых горизонтов разнообразен и в значительной степени зависит от гранулометрического, минералогического и химического составов пород и почв, на которых сформировались торфяные почвы. Общими их особенностями являются неблагоприятные физические свойства (дезагрегированность и уплотненность) и наличие закисных форм железа.

Генетическую и агрономическую оценку торфяных почв проводят по мощности торфяного слоя и следующим показателям торфа: степени разложения, ботаническому составу, составу органического вещества, содержанию азота, зольности и составу зольных элементов, реакции и физическим свойствам.

4.1 Органическое вещество

Органическое вещество. Оно составляет основную часть (в среднем 85-95%) торфа. В верховых болотных почвах оно представлено преимущественно целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином и воскосмолами. Торф этих почв слабо гумифицирован; гумусовые вещества составляют 10-15% общего углерода, в их составе преобладают ФК.

Торф низинных болотных почв хорошо гумифицирован, в нем до 40-50% гумусовых веществ, в составе которых преобладают гуминовые кислоты.

4.2 Содержание азота

Торф болотных почв богат азотом (от 0,5-2,0% в верховых и до 3-4% в низинных почвах), но он содержится в трудномобилизуемых формах. В торфе верховых болотных почв азот представлен в различных азотсодержащих соединениях исходных растительных остатков, в торфе низинных почв - в значительной части и азотом гумусовых веществ. По запасам и формам соединений азота низинные болотные почвы более ценны по сравнению с верховыми как объект освоения и использования торфа для приготовления удобрений.

4.3 Реакция почв и емкость поглощения катионов

Реакция торфа верховых болотных почв кислая, а низинных колеблется от слабокислой до слабощелочной (в низинных карбонатных почвах). Лишь сульфатные низинные торфяные почвы имеют крайне кислую реакцию (рН_КCL 1,1-3,0).

Все виды торфа имеют высокую емкость поглощения катионов (от 80-90 до 130-200 мг * экв), но различаются по гидролитической кислотности и насыщенности основаниями. У верховых почв V= 10-30%, а у низинных - 70-100%.

4.4 Степень разложения

Степень разложения - важную характеристику торфа - определяют по относительному содержанию (в%) продуктов распада тканей, утративших клеточное строение. Ее устанавливают специальными анализами торфа, изучением строения растительных остатков под микроскопом. В полевых условиях степень разложения можно определить глазомерно

(табл.2). Чем выше степень разложения торфа, тем ценнее агрономические качества торфяных почв как объекта возможного земледельческого освоения.

Торф верховых болотных почв имеет слабую или среднюю степень разложения, а низинных - чаще всего высокую [2].

Таблица 2 - Признаки различной степени разложения торфа

Степень разложения			Основные признаки состояния торфа
%	Тип торфа
<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 слаборазложившийся	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, растительные остатки 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 цвета продавливается между пальцами, пачкая руку. В торфе заметны лишь некоторые растительные остатки. Вода отживается 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.

4.5 Зольность торфов

Зольность торфов имеет важное агрономическое значение, так как в составе золы присутствуют зольные элементы питания (Р, К, Са, Mg и др.). В то же время повышенное содержание оксидов железа, водорастворимых солей в составе золы торфа резко снижает его качество. Зольность торфов верховых болотных почв наиболее низкая (2-5%), низинных - составляет от 5-10% у обедненных (переходных) до 30-50% у высокозольных.

В верховых болотных почвах состав и содержание зольных элементов определяются зольностью исходных растительных остатков, а в низинных в большой мере зависит от гидрогенной аккумуляции веществ и степени заиления торфа.