О чем говорят и молчат почвы

Тюрюканов Анатолий Никифорович

В схему зональных наносов вторгаются наносы другого состава. Например, песчаное полесье, долины рек, болота и т. д. Изменение гранулометрии наносов также ведет к изменению их обводненности — чем тоньше наносы (мельче частицы), тем больше влаги удерживается в них, тем дольше длится влажнолуговой период, так как капиллярная влага в тонких наносах поднимается намного выше, чем в грубых песчаных. А теплоемкость воды, как мы уже упоминали, равна 1.

Таким образом, на вопрос, чем же определяется широтная зональность почв на Русской равнине, мы не можем дать однозначного ответа. Ибо вектор нарастания инсоляции, то есть распределения солнечного тепла по поверхности Русской равнины, совпадает с вектором распределения состава послеледниковых наносов, на которых в дальнейшем формировались зональные почвы. Оба вектора направлены с севера на юг. Итак, мы имеем в одном уравнении два неизвестных. То ли Солнце как передатчик определяет широтную зональность, то ли гранулометрия наносов. Для решения такого уравнения

нужно иметь второе уравнение с теми же неизвестными. И оно существует в распределении зональности почв на североамериканском материке. Как уже говорилось, распределение почвенных зон там имеет меридиональный, а не широтный характер. Но мы знаем, что положение Земли по отношению к Солнцу астрономически постоянно и потому распределение тепла в Северной Америке также имеет широтный характер. Так почему же почвенная зональность в Америке носит меридиональный характер? Да потому, что сток на большой части этого континента осуществляется с горных систем Кордильер и соответственно отложения наносов по гранулометрии изменялись от скально–каменистых россыпей гор до тонких по составу тяжелых суглинков бассейна Миссисипи. Конечно, и в Северной Америке ландшафтная и почвенная мозаика велики, что делает и меридиональную зональность столь же проблематичной, как и широтную на Русской равнине. Но тем не менее из ситуации на этих континентах мы можем решить систему двух уравнений с двумя неизвестными. Итак, судьба солнечного тепла на планете определяется не его количеством (энергией “передатчика” — Солнца), а составом и состоянием земной поверхности (характером наносов и их обводненности, характером снежного покрова, составом растительности и т. д.), то есть способностью “приемника” воспринимать и преобразовывать получаемую солнечную энергию.

Из сказанного следует, что все практические действия людей по управлению солнечной энергией могут носить активный характер в соответствии с конкретными условиями разных регионов, ландшафтов и угодий. В этом смысле ссылки на зональные условия как причины хозяйственных неудач научно некорректны. Ключ к активному управлению почвенными и биосферными процессами находится на Земле, а не в Космосе. Если бы широтная зональность существовала в ее “школьном” понимании, то как бы мы смогли ответить на вопрос, куда она исчезает, например, на огромных просторах Сибири (вечная мерзлота) и на других континентах. В этом смысле Русская равнина является уникальным, а не типичным объектом суши. В этом смысле не может быть зональных систем земледелия, а лишь региональные системы с ландшафтными подсистемами, исходя из вышеупомянутых законов зональности почв и закона топографических комбинаций почв.

В соответствии с разными комбинациями факторов почвообразования на планете возникают разные типы почвообразовательных процессов и соответствующие им разные типы почв со своей особой морфологией, химическим составом, водно–воздушным режимом, биологическими особенностями и т. д.

Среди основных типов почвообразования можно выделить тундровый, подзолистый, болотный, черноземный, сероземный, луговой, дерновый, латеритный, красноземный, мерзлотно–таежный, пустынный и другие. К особому типу эмбрионального почвообразования следует отнести скальное почвообразование, о котором шла речь выше.

В связи с тем, что нижняя граница почв постепенно переходит в материнскую породу, мощность профиля почв варьирует в широких пределах — от нескольких миллиметров до двух и более метров.

Иногда типы почвообразования различаются лишь по наличию или экстремальной интенсивности одного какого–либо фактора или компонента. Так, например, дерновый и луговой типы почвообразования протекают в условиях умеренного пояса на мелкоземистых почвообразующих породах под покровом травянистой растительности, но различаются своим водным режимом. Естественно, что оба эти типа почв находятся под влиянием атмосферных осадков, как правило, количественно одинаковых, однако в луговых почвах в отличие от дерновых наблюдается еще подпитка влагой из неглубоко лежащих горизонтов грунтовых вод. В этом смысле водный режим луговых почв круглогодично благоприятен для вегетации растительности, которая дает большую биомассу как надземной, так и корневой части. В дерновых почвах травы испытывают летнюю засуху, оживая от дождичка к дождичку. Кроме того, подпитывающая луговые почвы влага переносит из нижних горизонтов массу растворимых солей, которые накапливаются в профиле луговой почвы после испарения влаги в засушливый период года. Поэтому луговой процесс почвообразования отличается высокой интенсивностью почвенно–химических и биологических процессов, гумусообразования и, как следствие, более темной окраской профиля. Дерновые почвы, живущие без притока влаги и веществ из грунтовых вод, имеют ослабленную биологическую активность и соответственно ослабленное гумусообразование. Дерновые почвы легко отличить от луговых не только по цвету (они имеют сероватый оттенок), но и по другим морфологическим признакам и свойствам, включая плодородие.

Все почвенно–химические процессы совершаются в зависимости от щелочно–кислотных и окислительно–восстановительных условий в почве. Величина рН (о ней мы говорили в предыдущей главе) изменяется от 3—3,5 в кислых подзолистых и

болотных почвах до 8 и более в солончаках, то есть концентрация водородных ионов в почвах земного шара изменяется в сто тысяч и более раз. Величина окислительно–восстановительного потенциала (ОВП) варьирует от +700 милливольт в пустынных почвах жаркого климата до -100 и даже -200 милливольт в богатых органическим веществом болотных и затопленных почвах и илах, например, в почвах рисовников. Таким образом (об этом мы тоже говорили во второй главе), почвообразование совершается на планете в условиях с окислительно–восстановительным потенциалом в пределах 1 вольта. В отдельных точках заболоченных почв, в местах, где захоронено много свежей органики, окислительно–восстановительный потенциал может меняться быстро на большую величину, что порой приводит к самовозгоранию торфа и торфяным пожарам.

В зависимости от природных условий могут сосуществовать несколько разных процессов почвообразования. Например, так возникают дерново–луговые, дерново–подзолистые, лугово–черноземные, красноземно–подзолистые почвы и т. д.

Выделить почвы, которые можно считать эталонами, очень трудно, ибо на площади всегда доминируют различные переходные разновидности. Так, в лесной области средней и южной тайги доминируют различные подтипы дерново–подзолистых почв, а собственно подзолы или дерновые почвы встречаются редко. Отсутствие резких переходов между разными почвами всегда затрудняло выделение почвенных контуров на карте, однако опытные почвоведы с этой задачей справляются успешно.

Среди веществ, которые достигают в почвах значительных концентраций, встречаются соединения железа, выпадающие из растворов в виде буро–охристой гидроокиси железа, карбонат кальция (известь), а также легкорастворимые натриевые соли. Наличие этих соединений в растворе или в виде выпавших из раствора осадков влияет не только на свойства почв, но и на их окраску. По солевому составу почвенных растворов и их динамике в течение вегетационного периода можно судить о плодородии почв, равно как по их механическому составу и содержанию гумуса. Высокое содержание солей в растворах приводит к возникновению засоленных почв.

По цветовой гамме почвы исключительно разнообразны. Практически встречаются все цвета, за исключением, пожалуй, зеленого. Обычно наблюдаемый нами желтоватый цвет песков связан с охристо–желтой пленкой гидроокиси железа на поверхности песчинок. Если же надавить на такую песчинку, то тонкая скорлупка желтой гидроокиси отлетает, обнажая прозрачное, как сахар, кварцевое “нутро”. Вообще гидроокись железа придает почвам и породам красновато–желтоватые тона. Осветляющие оттенки объясняются присутствием карбоната кальция. Но основной красящей способностью обладает органическое вещество почвы — почвенный гумус, чья гуминовая кислота обладает максимальной красящей способностью. Именно она окрашивает почвы в черный цвет. Один грамм такой кислоты может окрасить несколько сотен литров воды в интенсивно–черный цвет. Комбинации этих основных красителей и дают почвам разную окраску. Так, темные тона черноземов, некоторых видов торфов и луговых почв объясняются наличием гумуса, бурые тона у иллювиальных горизонтов подзолов солонцов, красноватые красноземы и латериты обязаны своим цветом окисленным формам железа, светлые тона у сероземов и полупустынных и пустынных почв — солям кальция и натрия. В целом же почвы, прошедшие в своем развитии луговую стадию, имеют темную окраску. К ним можно отнести и наши черноземы, которые на ранних стадиях теплого послеледниковья тоже прошли луговой этап почвообразования. Иногда в болотных почвах встречаются голубые или синеватые горизонты, обязанные своей окраской синему минералу керчениту, возникающему при слабом окислении белого минерала вивианита.

Как уже говорилось, в процессе почвообразования в почве возникает много новых свойств и признаков, например появление поглотительной способности почв в разных формах. Почвам присущи также два уникальных планетарных процесса — гумусообразование и глинообразование. Глина и гумус — вещества, богатые химической энергией. Их структура по сложности не уступает структуре белков. Причем гумусовые макромолекулы построены на углеродной основе, как и все живое вещество, а глины — на кремниевой или алюмокремниевой основе. Синтез этих двух веществ в почве — одна из загадок функционирования живого вещества на планете. Здесь огромное поле для раздумий об энергетике биосферы. Добатайги доминируют различные подтипы дерново–подзолистых почв, а собственно подзолы или дерновые почвы встречаются редко. Отсутствие резких переходов между разными почвами всегда затрудняло выделение почвенных контуров на карте, однако опытные почвоведы с этой задачей справляются успешно.

Среди веществ, которые достигают в почвах значительных концентраций, встречаются соединения железа, выпадающие из растворов в виде буро–охристой гидроокиси железа, карбонат кальция (известь), а также легкорастворимые натриевые соли. Наличие этих соединений в растворе или в виде выпавших из раствора осадков влияет не только на свойства почв, но и на их окраску. По солевому составу почвенных растворов и их динамике в течение вегетационного периода можно судить о плодородии почв, равно как по их механическому составу и содержанию гумуса. Высокое содержание солей в растворах приводит к возникновению засоленных почв.