Зеркало ландшафта

Карпачевский Лев Оскарович

Итак, радиоуглеродный метод позволяет нам с учетом всевозможных ошибок оценить возраст гумусовых горизонтов почвы. Но он мало говорит о возрасте самой почвы. В лучшем случае, даже если все исследования проведены точно, мы узнаем возраст лишь одного горизонта. А их по крайней мере три: гумусовый, переходный, материнская порода. Правда, в некоторых почвах имеются карбонатные образования: лёссовые куколки, журавчики, белоглазка, псевдомицелий и т. д. Эти образования тоже содержат углерод, и к ним иногда можно применить радиоуглеродный метод. Анализ таких карбонатных включений в Новой Зеландии, в так называемых серо-коричневых почвах, показал, что на глубине тридцати — сорока сантиметров карбонаты по С14 имеют возраст две с половиной тысячи лет, на глубине шестидесяти — семидесяти сантиметров — шесть — девять тысяч лет, а на глубине один метр — уже двадцать восемь

тысяч лет.

Все приведенные данные и по гумусу, и по карбонатным включениям показывают, что почва — образование разновозрастное, что на разной глубине одинаковые элементы почвенного профиля имеют разный возраст. Не во всех почвах есть карбонаты, по которым можно было бы хотя бы ориентировочно назвать возраст почвенных горизонтов. На некарбонатных почвах возраст пытаются определить другими методами, например по оценке скорости выноса разных соединений из почвы, скорости разрушения минералов почвенных горизонтов. Этот метод пригоден и на карбонатных почвах, особенно если карбонаты диффузно распределены в нижних слоях почвы.

В почву и на поверхность почвы поступают растительные остатки. Сквозь растительный опад и почву просачиваются осадки, растворяющие некоторые почвенные соединения. По мере их движения в почве часть растворов поглощается и на определенной глубине промачивания почвы уже не наблюдается. Замедление движения раствора и повышение концентрации растворенных веществ приводят к выпадению их в осадок. Постепенно на границе среднемноголетнего промачивания почвы накапливаются принесенные из верхних горизонтов растворимые вещества. На этой глубине они выпадают в осадок. Если учесть, что разные вещества, растворенные в одном растворителе и находящиеся в одном растворе, движутся с разной скоростью, то можно ожидать на разных глубинах скопления разных веществ. Так, в почвах сухих степей можно на глубине сорока — пятидесяти сантиметров встретить карбонатный горизонт, на глубине ста — ста тридцати сантиметров — гипсовый, а на глубине ста пятидесяти — двухсот сантиметров — слой растворимых солей (поваренной соли, сернокислого натрия и др.).

Еще Докучаев связывал образование карбонатных скоплений в черноземах с выщелачиванием кальция из верхних горизонтов. И действительно, прослеживается связь между количеством выпадающих осадков и глубиной залегания растворимых соединений, в частности карбонатов: чем больше осадков, тем глубже залегают карбонаты. Но конечно, связь эта не такая простая. На нее влияет механический состав почвы, ее водопроницаемость и изменение водопроницаемости в процессе почвообразования. Влияет на указанную зависимость обработка почвы, ее использование в сельском хозяйстве. Поэтому всегда трудно выбрать точку нулевого отсчета для определения возраста почвы, «нуль-момент».

Не менее трудно найти в толще почвы слой ненарушенной материнской породы. Обычно почвообразовательные процессы захватывают толщу почвы до четырех метров. А на глубине один-два метра очень часто заметна смена почвообразующих пород. Эта смена может быть контрастной, резкой, а может быть и постепенной, малозаметной. Но в любом случае она затрудняет все наши расчеты по скорости выноса веществ из верхних горизонтов почв.

Однако найденная связь между осадками и выносом солей широко используется мелиораторами для прогноза рассоления почв. Его применяли голландцы для расчетов скорости формирования отмытой от солей почвы определенной мощности после осушения морского дна. Но это уже обратная задача: по скорости выщелачивания прогнозировать мощность отмытой за определенный срок почвы.

Есть еще два «агента», которые сильно влияют на целостность почв, а следовательно, затрудняют и оценку ее возраста. Это животные и растения. Черви, личинки жуков, мух и мушек, обитая в почве, перемешивают ее. За ними идут их враги: кроты, землеройки, усиливающие перемешивание почвы. Поэтому в перерытых почвах отсчет возраста уже иной, чем в ненарушенных. Взрослые деревья, достигая своего предельного возраста, если их не срубят, падают на землю. Очень часто при этом они выворачивают с корнем почву, перемешивая объемы до пяти кубических метров. Образуется вывал, который постепенно снова превращается в почву. Он зарастает мхами, травой, деревьями. В нем образуется сначала гумусовый, а затем и другие почвенные горизонты, хотя очень часто сохраняются следы перемешивания. Для формирования почв в этом случае иногда требуется двести — пятьсот лет. Но как считать возраст этих почв? Если в лесу отдельное дерево живет не более двухсот лет (а иногда до четырехсот — пятисот), то раз в двести лет в лесу

происходит смена поколений деревьев с нарушением почвенного покрова. Верхние горизонты перемешиваются, а нижние сохраняются. Следовательно, и в этом случае почвенные горизонты разновозрастны (как горизонты они формируются в разное время). Если к тому же учесть, что в каждом лесу имеется набор профилей — профили, вполне сформировавшиеся, с ясно выраженными горизонтами, и «молодые», то следует предположить, что за какое-то время перемешанные почвы снова превращаются в обычные.

Существуют опыты по установлению скорости почвообразования, скопилось много наблюдений за восстановлением нарушенных почв. Но и здесь факты разноречивы. Особенности первичного формирования почв заставляют строго отнестись к разного рода наблюдениям о скорости почвообразования и возможном возрасте вновь образующихся почв.

В. В. Докучаев в 1870 году обследовал стены Староладожской крепости, сложенные из известняков в 1116 году. На этих стенах под дерном толщиной два с половиной сантиметра залегал буровато-серый слой почвы мощностью десять — пятнадцать сантиметров. Почва залегала на тонких известковых плитках, переходящих в более грубые плиты. Среди известковых плит встречались гранитные. Таким образом, можно было бы считать, что почва на плитах сформировалась несколько более чем за восемьсот лет. Однако уверенности в этом выводе нет. Во-первых, в образовании почвы могла участвовать пыль. Во-вторых, условия для поселения растений на этих стенах были неблагоприятными, поэтому образование дерна могло длиться очень долгое время. В-третьих, в первые сто — триста лет крепость поддерживалась в хорошем состоянии. Так что считать, что пятнадцатисантиметровый слой почвы сформировался за восемьсот лет, — не очень строгий вывод. Почвенный слой начал образовываться далеко не сразу после постройки стен, и, может быть, для включения механизма почвообразования потребовалось двести — триста лет, а для самого почвообразования тоже двести — триста лет.

Такая неясность со скоростью почвообразования, следовательно, с возрастом как всего почвенного профиля так и отдельных его горизонтов потребовала изучения строго датированных участков с «нулевой точкой почвообразования». К таким участкам относятся выемки и насыпи у железных дорог, каналов, старые курганы, отвалы рудников и шахт.

О скорости почвообразования мы судим по изменению определенных свойств исходной породы, в частности по накоплению гумуса и формированию гумусового горизонта. В начале своего развития какое-то свойство нарастает очень незаметно. Почва как бы сопротивляется появлению этого свойства. Затем в определенный момент сопротивление материала сломлено: скорость развития свойства становится очень большой. А потом, достигнув какого-то уровня развития, обычно восьмидесяти — девяностопроцентного от предельного (характерного для сформированных почв), скорость изменения свойства снова резко замедляется.

Например, старая залежь на ферраллитных почвах была оставлена для облесения. Исходное после прекращения пахоты содержание гумуса составляло около двух процентов от веса почвы. Через пять лет содержание гумуса возросло до трех процентов, через семь лет — до пяти, через тринадцать — до пяти с половиной процентов. Ясно, что, если мы будем измерять скорость изменения свойства в разные периоды, мы получим разные ее величины. Ошибочная оценка скорости приведет к ошибке в оценке возраста почвы.

Сложности ожидают исследователя и при оценке скорости изменения свойства почвы, уже сформировавшейся полностью, но условия существования которой вдруг резко изменились. Например, вырубили лес. Остались лесная подстилка, листья, сучья. На следующий год после вырубки вся оставшаяся органическая масса начинает бурно разлагаться. В почве возрастает содержание гумуса. Но вот избыток органических остатков разложился, на вырубке поселяются травы, запас гумуса начинает немного снижаться, затем он снова поднимается, когда в почву начинает поступать заметное количество корней трав. Однако постепенно избыток гумуса исчезает, и содержание его в слое до двадцати сантиметров может стать даже меньше, чем оно было в «исходном» лесу. Если начертить кривую содержания гумуса в почве в течение всех этих изменений, то она будет напоминать известную кривую Селье (канадского врача), характеризующую нашу реакцию на всякие стрессы. Конечно, кривая — это только схема, и при этом грубая. Но она заставляет нас оценивать, в какой период мы ведем наблюдение за изменением свойства. Если в этом не сориентироваться, то можно сделать прямо противоположный вывод даже о направлении почвообразования.