Глеевые почвы

Дерново-глеевые почвы, полугидроморфные почвы, обладающие темноокрашенным гумусово-аккумулятивным горизонтом и с признаками оглеения в профиле, который может проявляться в различной степени, вплоть до формирования сплошного глеевого горизонта.

Типы и характеристики глеевых почв, свойства, классификация и применение

Глеевые типы почв образуются на болотных и переувлажненных участках, что свидетельствует о специфических условиях их формирования. Эти грунты имеют свои уникальные особенности, которые мы подробно рассмотрим: основные характеристики, географические условия, способствующие их образованию, тип профиля, свойства, классификацию, распространение и практическое применение глеевых земель.

Глеевые почвы формируются под воздействием различных почвенных факторов и характеризуются своеобразным строением, где основным признаком служит наличие глеевого горизонта.

Условия формирования

Глеевые горизонты присутствуют прежде всего на переувлажненных участках, включая болота и заболоченные территории. Эти почвы формируются под влиянием избытка влаги как из грунтовых, так и из осадочных вод, а также благодаря активности анаэробных бактерий. Процесс образования глея происходит в результате ряда биохимических и микробиологических процессов, включая:

• восстановление органических и минеральных веществ, что приводит к образованию мобильных форм окислов алюминия, марганца и железа;
• преобразование гуминовых кислот в фульвокислоты;
• окисление грунта;
• разрушение алюмосиликатов, в результате чего образуются глинистые минералы, содержащие двухвалентное железо.

Микрофлора этих почв включает актиномицеты, плесневые грибы и микобактерии, все из которых являются анаэробными микроорганизмами. Важно отметить, что глеевые почвы не могут фиксировать азот из-за низкой аэрации, хотя запасы органических веществ в этих грунтах достаточно велики, несмотря на невысокую мощность гумусного слоя.

Эти почвы в основном имеют тяжелый механический состав, включающий суглинки и глины, и оттаивают на глубину от 0,5 до 1,5 метров.

Тип профиля

Глеевый горизонт отличается характерными оттенками – голубоватыми, зеленоватыми, сизыми, с ржавыми пятнами, имеет низкую порозность и бесструктурную организацию. Такой слой может развиваться в условиях постоянного переувлажнения на заболоченных участках, где недостаток кислорода крайне выражен. Глеевые почвы являются маломощными и имеют простое строение, верхний слой, на котором растут мхи, лишайники, ивняк, осоки и ольшаники, а также различные злаковые культуры, довольно тонкий.

Дерново-глеевые почвы формируются в зоне таежных лесов под хвойными, лиственными и смешанными деревьями, где преобладают мхи и травы. Они образуются на слабодренированных равнинах и низменностях, на карбонатных породах, что является следствием застоя осадочных вод и высокого уровня грунтовых вод. Такие почвы могут также образовываться на территориях, занятых луговой растительностью.

Распространение

Глеевые почвы формируются в холодном климате с избытком влаги и низким уровнем органических веществ. Они распространены в зоне, которая простирается вдоль Северного Ледовитого океана, от Кольского полуострова до Берингова пролива, а на юге переходят в таежно-лесную зону.

Свойства и классификация

Для глеевых почв ключевым определяющим фактором является наличие глеевого тиксотропного горизонта. Тиксотропия описывает способность переувлажненного грунта под механическим воздействием превращаться из вязко-пластичной массы в плывун и, спустя некоторое время, возвращаться в исходное состояние без значительной потери влаги. При этом тиксотропность и оглеение усиливаются с северных регионов на юг.

Глеевые почвы отличаются высокой степенью выщелоченности, в них содержится мало растворимых солей и карбонатов. Основными отличительными признаками являются высокий уровень гумуса и продукты выветривания. В составе гумуса преобладают фульвокислоты, которые активно связываются с полуторными окислами и обладают высокой подвижностью. На глубине 0,6-0,7 метров содержание гумуса низкое – от 0,3 до 3,0 %.

Кислотность грунтов в различных подтипах глеевых почв колеблется от кислой до слабокислой, причем наибольшая кислотность наблюдается у почв южной тундры и лесотундр. Емкость поглощения глеевых почв обычно небольшая, но уровень насыщенности солями может достигать до 98 %, исключая слои с высоким содержанием органики. С юга на север уровень насыщенности повышается, а различия по валовому составу, дифференциации илистых частиц и минеральных компонентов в слоях глеевых почв являются незначительными.

Основные характеристики

Глей представляет собой один из горизонтов профиля почвы, который может иметь окраску зеленоватого, голубого, сизого или неоднородного сизо-ржавого цвета. Бесструктурные глеевые почвы могут развиваться только в условиях высокой заболоченности или переувлажненности, где сильно ограничен доступ кислорода. Почвы с глеевым горизонтом имеют довольно простую структуру и выглядят как заросшие мхом территории, где произрастают ольшане, ивняк, злаки, гигрофильная осока и тростник.

Условия формирования

Грунт, находящийся под ногами человека, формировался на протяжении множества лет. Главные процессы почвообразования включают:

• полное или частичное разрушение органо-минеральных веществ посредством синтеза;
• межфазное взаимодействие в почве;
• перемещение веществ и энергии в процессе образования почвы.

Тундрово-глеевые почвы образуются в сложных природных условиях, где наблюдается нехватка кислорода и низкие температуры.

Работа микроорганизмов в таких условиях затруднена из-за дефицита флоры и высокой влажности.

В микрофлоре этого типа почв присутствуют микобактерии, плесневые грибы и актиномицеты. Все эти microorganism полностью адаптированы к анаэробной среде. Среди характерных особенностей глеевых почв можно выделить невозможность фиксации азота, что обусловлено плохой аэрацией.

Глей формируется при следующих условиях:

• незначительные колебания уровней грунтовых вод, в диапазоне от 0 до 1;
• замедленные движения потоков, что затрудняет накопление кислорода, растворенного в воде в теплое время года;
• значительное содержание органических веществ – даже для малогумусных глеевых почв характерен выраженный грубогумусовый горизонт.

Тип профиля

Для профиля глеевых почв характерно наличие закиси железа, которая придает почве серо-зеленый цвет. Формирование типичного глея происходит на значительной глубине, где располагается уровень грунтовых вод.

Профиль глеевого участка имеет следующее строение:

1. А0 — подстилочный слой, образованный из остатков растительности в полуразложенном состоянии. Толщина этого горизонта составляет от 3 до 5 см, он слегка оторфирован и покрыт мхами и лишайниками.
2. А1 — грубогумусовая, перегнойная зона, мощность которой не превышает 12 см. Эта пачва, представляющая собой влажный суглинок, имеет темно-бурый или темно-серый цвет. Горизонт имеет плотное переплетение корней, а граница между слоями нерегулярная, но с четким переходом.
3. Bg — иллювиальная зона с толщиной от 8 до 12 см. Окрас данного горизонта неравномерный, на буром фоне видны пятна рыжего или буро-сизого цвета. Эта влажная суглинистая почва также содержит много корней.
4. Bg (G) — глеевый горизонт, мощность которого составляет от 20 до 25 см. Этот бурый грунт содержит множество мелких сизых и ржавых вкраплений, и в нем меньше корней, чем в предыдущем слое.
5. Bg» — иллювиальный горизонт, мощность которого варьируется от 12 до 15 см. Он также имеет неравномерный окрас, включая темно-сизые и ржавые пятна на буром основном фоне. Этот суглинистый влажный горизонт характеризуется малым количеством корней, с наблюдаемыми мерзлыми участками в нижней части.
6. GM — глеевая суглинистая зона с темным сизым цветом, содержащая много льдистых прожилок.

Свойства

Глеевые почвы обладают уникальными характеристиками. Это выщелоченные грунты с высоким содержанием легкорастворимых солей и карбонатов. К тому же, они отличаются значительной прогумусированностью: в верхнем горизонте содержание гумуса достигает около 10 %, в котором преобладают органические компоненты высокой подвижности.

Глей может варьировать в реакциях, от кислых до нейтральных. Самые кислые части грунта встречаются в тундре и лесотундре. Почвы характеризуются низкой емкостью поглощения и высокой насыщенностью основаниями. Для глеевых зон характерны хорошие физические свойства, однако они обладают низкой порозностью, недостаточной аэрацией и ограниченной фильтрационной способностью.

Негативное влияние холода приводит к нарушению экосистемы на глеевых почвах. В таких условиях низкая зональность и слабо выраженное поступление органических веществ ведет к малой толщине плодородного слоя. Корни растений развиваются слабо, что в итоге снижает уровень продуктивности почв. Поэтому многие фермеры предпочитают выращивать скороспелые культуры, особенно в южных регионах.

Наилучшее применение глеевых почв — это выпас скота и охота.

Тундровые почвы

Тундровые почвы характерны для зоны тундры, расположенной в Северном полушарии. Эти почвы имеют небольшую толщину и признаки мерзлоты. Они относятся к грубогумусным глинистым почвам, содержание гумусовых веществ в которых может достигать 5 %. В сельском хозяйстве тундровые почвы рекомендуется использовать для пастбищ и для выращивания таких культур, как картофель, капуста и ячмень. Почвы указанного типа условно подразделяются на несколько подтипов: арктотундровые, типичные глеевые, тундровые глеевые, оподзоленные глеевые, иллювиально-малогумусовые, иллювиально-гумусовые и иллювиально-гумусовые оподзоленные.

Арктотундровые почвы

Эти почвы встречаются в северных районах субарктической зоны, формируясь под растительностью полярной ивы, осоки и разнотравья. На низинных участках они образуются под мхами и осокой. Как правило, внимание акцентируется на суглинках. В морфологической структуре почв данного подтипа выделяются следующие горизонты:

• подстилающий, составленный из корней осоки, опавших ветвей полярной ивы и мха, с включениями торфа в нижних слоях (толщиной от 1 до 5 см);
• перегнойный (толщиной от 3 до 7 см);
• глеевый (толщиной от 10 до 20 см);
• переходный (толщиной от 15 до 30 см); также встречается почвообразующий материнский слой.

Тундровые глеевые типичные почвы

Эти почвы простираются в зоне кустарниковой и мохово-лишайниковой тундры. Фундаментом их формирования являются глинистые и суглинистые породные структуры, находящиеся на возвышенностях. В профиле грунтов этого подтипа выделяются такие горизонты:

• подстилающий с включениями торфа (толщиной от 3 до 5 см);
• гумусовый, торфяной или перегнойный (не более 20 см);
• глеевый или иллювиальный (до 55 см);
• глеевый мерзлый с вкраплениями льда.

Образование торфяно-перегнойных и торфяных слоев обусловлено режимом повышенной влажности. Тундровые глеевые типичные почвы содержат значительное количество полуторных окислов и кремнекислоты, что делает их способными образовывать стабильные органо-минеральные системы.

Собственно тундровые глеевые почвы

Профиль собственно тундровых глеевых почв включает следующие горизонты:

• подстилающий, состоящий из злаков, стеблей низкорослых кустарников и мха (толщиной от 3 до 5 см);
• глеевый мерзлый с вкраплениями льда.

Почвы данного типа можно обнаружить в континентальных почвенных провинциях, хотя их наличие также фиксируется на возвышенных водоразделах.

Тундровые глеевые оподзоленные почвы

Эти почвы распространены в зоне лесотундры и кустарниковой тундры. Процесс их почвообразования характеризуется явлениями подзолистости. Профиль почв указанного подтипа включает следующие горизонты:

• подстилочный (толщиной до 5 см);
• гумусовый (не более 30 см);
• оподзоленный суглинистый (не более 2 см);
• глеевый минеральный;
• оглеенный почвообразующий с множеством льдистых включений.

Механический состав тундровых глеевых оподзоленных почв варьируется в зависимости от географического расположения определенной зоны, что связано с количеством гумусовых веществ и условиями, в которых происходят изменения органических структур.

Чернозёмы

Черноземные почвы формируются в степной и лесостепной зонах умеренного пояса и распространены в Юго-Восточной и Западной Европе, Аргентине, Китае, Канаде, Соединённых Штатах Америки, Казахстане и Чили. Эти грунты отличаются высоким содержанием гумусовых компонентов. В результате, среднее содержание гумуса в профиле достигает 9 %, а толщину гумусового слоя можно оценить в пределах 40–120 см.

Морфологическая структура чернозёмов состоит из следующих горизонтов:

• гумусово-аккумулятивный;
• гумусовый переходный;
• гумусовый затечный;
• карбонатный иллювиальный;
• материнский почвообразующий.

Зоны, на которых располагаются черноземные почвы, считаются ключевыми для сельского хозяйства, поскольку здесь сосредоточено до 50 % всех пахотных угодий. Эти почвы рекомендуется использовать для выращивания свёклы, подсолнечника, озимой и яровой пшеницы, фасоли, конопли, гречихи, льна, а также различных овощных и садовых культур.

Для повышения уровня плодородия чернозёмов необходимо обеспечивать функционирование систем орошения. Кроме того, важным условием оптимизации влажностного режима служат защитные лесные полосы. Необходимо также проводить специальные мероприятия, направленные на предотвращение засоления, эрозии почвы и накопления в ней избыточного количества пестицидов.

Чернозёмные почвы можно условно разделить на несколько подтипов:

• обыкновенные;
• типичные;
• выщелоченные;
• оподзоленные;
• южные.

Эти подтипы различаются по содержанию гумусовых веществ, глубине и толщине их залегания. В дополнение к указанным подтипам, можно выделить мицелярно-карбонатные чернозёмы, которые формируются в условиях теплого зимнего периода, а также черноземы, образующиеся даже при значительном промерзании в зимний период.

Различные зоны могут иметь неодинаковый уровень засоленности черноземных почв. В зависимости от этого показателя выделяют несколько подтипов: обычные, солонцеватые, карбонатные и солонцевато-солончаковые.

Толщина гумусового слоя может варьироваться. Чернозёмы бывают сверхмощными (с гумусовым слоем более 120 см), мощными (от 80 до 120 см), среднемощными (от 40 до 80 см) и маломощными (менее 40 см). По содержанию гумусовых веществ они делятся на тучные, или высокогумусные (более 9 % гумуса), среднегумусные (6–9 % гумуса) и малогумусные (менее 6 % гумуса).

Каштановые почвы

Каштановые почвы распространены в сухих степях, расположенных севернее зоны пустынь. Небольшое количество осадков приводит к тому, что слабо- и даже легкорастворимые соли не вымываются за пределы почвенного профиля, а накапливаются в нем. В таких условиях можно наблюдать как карбонаты, так и гипс. Из-за засушливых условий микробиологическая активность в этих почвах снижается по сравнению с черноземами, что приводит к менее активной гумификации мертвого органического вещества, и почва выглядит светлее.

Засоление почв представляет собой одну из важнейших экологических проблем современности. На засоленных почвах практически невозможно вести сельское хозяйство, и наблюдается уменьшение разнообразия растительных сообществ — содержание легкорастворимых солей в верхних горизонтах таких почв превышает один процент, что токсично для большинства растений, кроме тех, которые адаптированы к таким условиям, — галофитов.

На сегодняшний день галоморфные почвы занимают около десяти процентов суши. Их засоление может быть первичным, что означает естественное происхождение, например, когда ветер приносит соленую воду с моря или в условиях засушливости, когда соли поднимаются вверх из грунтовых вод. Однако также существует вторичное (антропогенное) засоление, возникающее из-за неправильного орошения сельскохозяйственных угодий.

В засушливых регионах России распространены солончаки, которые отличаются высокими концентрациями солей, видимых уже на поверхности. При сильном засолении даже чернозем может за считанные годы превратиться в солончак. По фотографиям влажный почвенный профиль солончака практически неотличим от неповрежденной почвы; только на поверхности при высыхании соль образует белые корки.

При накоплении большого количества натрия в почве, засоление может привести к образованию солонца. Это изменяет физические свойства почвы: из-за пептизации коллоидов она становится менее пористой и проницаемой. Влага из такого грунта будет слабо доступна для растений. Этот процесс, в отличие от простого засоления, крайне трудно обратим — он требует физического разрушения структуры (вспашки) и вытеснения натрия из почвенно-поглощающего комплекса. Этого можно достичь, например, с помощью известкования.

При заболачивании и переувлажнении отдельных участков солонцы могут подвергнуться рассолению, выщелачиванию и преобразованию в солоди. Эти почвы напоминают северные подзолы, имея отмытую элювиальную зону, но формируются под действием щелочей, а не кислот. Этот процесс занимает тысячи лет, поэтому все солоди относятся к природным, а не вторично засоленным.

Свойства дерново-глеевых почв

Дерново-глеевые почвы характеризуются высокой содержанием гумуса (от 3 до 14 %), а отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот в их гумусе составляет около 1 или немного выше. Реакция среды в верхних горизонтах находится в диапазоне от слабокислой до нейтральной, в нижних горизонтах может наблюдаться слабощелочная реакция. Степень насыщенности основаниями в этих почвах также достаточно высокая. Дерново-глеевые почвы Западной Сибири, сформированные на карбонатных террасах тяжелых суглинков, выделяются более высоким содержанием гумуса (от 7 до 21 %); в карбонатных горизонтах, залегающих близко к поверхности, реакция почвы может быть щелочной.

На основании характеристик верхних горизонтов и проявления оглеения в профиле дерново-глеевые почвы разделяются на подтипы: дерново-поверхностно-глееватые и дерново-грунтово-глеевые, перегнойно-поверхностно-глеевые и перегнойно-грунтово-глеевые.

Дерново-поверхностно-глееватые и перегнойно-поверхностно-глеевые почвы формируются в котловинах на слабодренированных водоразделах в условиях переувлажнения поверхностной водой, такое увлажнение может быть периодическим для дерново-глеевых или постоянным для перегнойно-глеевых почв. Признаки поверхностного оглеения постепенно ослабевают с углублением в почву и могут полностью исчезать.

Дерново-грунтово-глеевые и перегнойно-грунтово-глеевые почвы формируются на относительно низких участках рельефа, где грунтовые воды близко расположены рядом и могут увлажняться как поверхностными водами, так и латеральным внутрипочвенным стоком. Характеризуются оглеением в нижних горизонтах, до полной барьерной глеевой зоны. При смешанном увлажнении признаки оглеения могут затрагивать и поверхностные горизонты, а также быть распределением по всему профилю. В случае дренированного рельефа эти почвы оказываются в транзитно-аккумулятивных позициях. Например, в холмисто-моренном рельефе южной тайги они распространены на слабодренированных подножьях склонов и сочетаются с дерново-подзолистыми почвами вершин и склонов холмов, развитыми на выщелоченной карбонатной морене, в то время как торфяно-болотные почвы располагаются в межхолмных низинах. В средней тайге на денудационно-тектоническом рельефе на острове Валаам дерново-глеевые почвы занимают межсельговые углубления и образуют сочетания с подбурами и бурозёмами на вершинах и склонах сельг, которые сформированы на элювии и элюво-делювии габбро-диабазов.

По содержанию гумуса различают: малогумусные (до 3 %), среднегумусные (от 3 до 5 %), многогумусные (от 5 до 12 %) и перегнойные (более 12 %).

Хозяйственное использование

Дерново-глеевые почвы могут быть потенциально плодородными, однако требуют регулировки водного режима путем отведения избыточных поверхностных вод. При выраженном оглеении также необходимы дренажные работы. После осушения эти почвы могут быть использованы для сажания многолетних трав и овощных культур.

За пределами страны дерново-глеевые почвы можно встретить в бореальных гумидных областях Европы и Северной Америки (например, в Канаде и США).

Опубликовано 14 ноября 2023 г. в 11:46 (GMT+3). Последнее обновление 14 ноября 2023 г. в 11:46 (GMT+3). Связаться с редакцией.