Причины формирования таежных и тундровых почв с дифференцированным по полуторным оксидам профилем

В.Д. Тонконогов
Почвенный институт им. В.В. Докучаева РАСХН

Постановка проблемы
В таежной зоне России широко распространены почвы, в профиле которых формируются осветленные и окрашенные оксидами железа бурые, охристые, коричневые или ржавые горизонты. Это подзолистый и альфегумусовый горизонты подзолов и иллювиально-железистых светлоземов, а также микропрофилей подзолов в элювиальной толще подзолистых почв; элювиальный и текстурный горизонт подзолистых и дерново-подзолистых почв. Характерными почвами тундры Западной Сибири и Русской равнины являются криогенно-ожелезненные глееземы, в которых отсутствует осветленный горизонт, но формируется сизый, обезжелезненный глеевый горизонт, отороченный ржаво-охристой каймой, обогащенной оксидами железа.* Эти почвы формируются в различных условиях увлажнения и температурного режима, на породах различного минералого-гранулометрического состава, что косвенно свидетельствует о различном генезисе осветленного и окрашенного оксидами железа горизонтов этих почв. В западных школах почвоведения это последнее положение по существу является аксиоматичным и такие почвы как подзолы [8] или сподосоли [13] и многообразные текстурно-дифференцированные почвы (альбилювисоли, стагносоли, планосоли [8], альфисоли [13] и др.) рассматриваются как генетически различные образования. Это нашло отражение в мировых классификационных системах [13, 8], а также в последней российской классификации почв [7].

Однако в российском почвоведении ХХ века было достаточно распространено представление о генетическом единстве почв с осветленным горизонтом, что зафиксировано в официальных классификациях почв СССР [5, 6], в которых подзолы и подзолистые почвы рассматриваются в пределах одного типа. Это мнение отражено также во многих учебниках по почвоведению, несмотря на то, что еще в 1971 г. В.О. Таргульян [9], а за тем и другие исследователи, привели весомые доказательства принципиальных различий между подзолистыми альфегумусовыми почвами (подзолами) и текстурно-дифференцированными почвами, в том числе глеевыми.

Между тем, и в настоящее время в российском почвоведении существует мнение о генетическом единстве не только подзолов и подзолистых почв, но и других почв с осветленным горизонтом, объединяемых глобальным процессом глееобразования, вызывающего обесцвечивание почвенной массы и ее обезжелезнение в условиях анаэробиозиса в кислой среде [2, 3, 4].

Автор настоящей публикации, ранее уже высказывал свое представление о различных механизмах формирования широкого спектра осветленных и окрашенных оксидами железа горизонтов в различных почвах [12]. Однако в связи с последней публикацией Ф.Р. Зайдельмана на эту тему [4], представляется целесообразным еще раз вернуться к проблеме генетического единства или полигенетичности осветленных горизонтов, полагая, что ее решению может способствовать анализ характера дифференциации оксидов железа и алюминия в профиле различных почв с осветленным горизонтом. Мы исходили из следующей посылки: сходные закономерности распределения оксидов железа и алюминия в профиле различных почв будут свидетельствовать о едином механизме формирования обедненных и обогащенных железом горизонтов, а различный характер внутрипрофильной дифференциации Fe2О3 и Al2О3, – о полигенетичности этих горизонтов. Для аргументации выводов использован массовый аналитический материал.


Результаты исследований и их обсуждение
Объектами сравнения послужили осветленные и окрашенные оксидами железа горизонты: подзолов на кварцевых песках, микроподзолов в легкосуглинистой элювиальной части профиля подзолистых почв, легкосуглинистых иллювиально-железистых светлоземов; обезжелезненный глеевый горизонт и охристая железистая кайма криогенно-ожелезненных глееземов; элювиальный и текстурный горизонт дерново-подзолистых почв. Статистические данные по валовому содержанию оксидов железа и алюминия в обезжелезненных и обогащенных оксидом железа горизонтах приведены в таблицах 1 и 2.

Представленный материал свидетельствует о том, что максимальной дифференциацией по оксиду железа и алюминия отличаются песчаные подзолы, характеризующиеся наилучшим по сравнению с другими почвами внутренним дренажом и отсутствием мерзлотного экрана. Если в подзолах и имеет место период временного переувлажнения, то он явно короче, чем в суглинистых почвах. Исходя из идеи глобального глееобразования, в подзолах следовало бы ожидать наименьшую степень внутрипрофильной дифференциации по полуторным оксидам, по сравнении с другими почвами с осветленным горизонтом. Важно подчеркнуть, что в подзолах показатель внутрипрофильной дифференциации Al2О3 по отношению к дифференциации Fe2О3 (показатель D) достигает наиболее высоких значений. Кроме того, в илистой фракции подзолов наблюдается не только чрезвычайно резкая дифференциация по оксиду железа, но и весьма существенная – по оксиду алюминия (табл. 2).

Иной характер дифференциации полуторных оксидов наблюдается в микропрофилях подзолов, формирующихся в элювиальной, обычно легкосуглинистой части профиля подзолистых почв, а также в профилях иллювиально-железистых светлоземов. По сравнению с песчаными подзолами в них заметно снижается степень дифференциации по обоим оксидам, но при этом наблюдается относительное уменьшение внутрипрофильной дифференциации оксида алюминия (табл. 1).
Таблица 1. Валовое содержание R2O3 в относительно обеденных и обогащенных оксидом железа горизонтах различных почв, % от прокаленной почвы
Горизонт Fe2O3 Al2O3 Кд
Fe2O3
Кд
Al2O3
*D
Fe2O3

%
D
Al2O3

%
M V n M V n
Песчаные подзолы
EL 0,60 45 43 3,46 41 43 2,55 1,73 32 68
BF 1,53 32 43 5,99 36 43
Дерново-подзолистые почвы
EL 3,00   10 10,48   10 1,75 1,38 19 81
BT 5,26   10 14,48   10
Суглинистые микропрофили подзолов
e 1,18 36 10 7,58 14 10 2,00 1,27 12 88
bf 2,40 16 10 9,66 11 10
Светлоземы иллювиально-железистые
E 2,18 Не опр. 11 11,0 Не опр. 11 1,95 1,11 10 90
BF 4,25 "-" 11 12,20 "-" 11
Глееземы криогенно-ожелезненные
Gcf 3,80 Не опр. 7 11,93 Не опр. 7 1,39 0,98 0 100
G 2,74 "-" 7 12,15 "-" 7
*D Al2O3 = [(Кд Al2O3 - 1) * 100] / [(Кд Al2O3-1)+(Кд Fe2O3 - 1)]; D Fe2O3 = 100-D Al2O3, где
D Al2O3 – внутрипрофильная дифференциация Al2O3 по отношению к дифференциации Fe2O3 и
D Fe2O3 – внутрипрофильная дифференциация Fe2O3 по отношению к дифференциации Al2O3, %;
Кд – коэффициент дифференциации оксида.


Следует отметить, что в илистой фракции микропрофилей подзолов и иллювиально-железистых светлоземов в отличие от песчаных подзолов сохраняется резкая дифференциация по оксиду железа при отсутствии или слабой дифференциации по оксиду алюминия (табл. 2.). Приведенные данные позволяют предполагать, что в дифференциации суглинистых микропрофилей подзолов и иллювиально-железистых светлоземов наряду с альфегумусовым подзолообразованием определенную роль играет восстановительно-окислительной механизм железистой дифференциации, касающиеся главным образом оксида железа. Иными словами имеет место сложный процесс редокс-альфегумусового подзолообразования.
Таблица 1. Валовое содержание R2O3 в илистой фракции относительно обеденных и обогащенных оксидом железа горизонтах различных почв, % на прокаленную почву
Горизонт Глубина,
см
Fe2O3 Al2O3
Подзол на песках, разрез 539
E 2-8 6,00 26,70
BF 8-12 13,32 37,67
Светлозем иллюв.-железистый, разрез 4-87
E 4-8 7,61 21,74
BF 8-13 15,14 22,20
Микропрофиль подзола, разрез 1-80
E 5-10 1,86 23,23
BHF 10-15 15,06 22,40
Дерново-подзолистая почва, разрез 3-78
EL 22-30 11,51 23,99
BT 70-80 11,10 23,16

Профиль дерново-подзолистых почв, как и подзолов, резко дифференцирован по полуторным оксидам, при этом дифференциация в пределах илистой фракции отсутствует (табл. 1 и 2). Это вполне объясняется различными дифференцирующими процессами в подзолах и дерново-подзолистых почвах. В первом случае это альфегумусовое подзолообразование, во втором – резкое перераспределение ила (табл. 3) за счет селективного разрушения минералов илистой фракции в элювиальном горизонте [11].
Илистая фракция в относительно обеденных и обогащенных оксидом железа горизонтах различных почв, %
Почвы Горизонты M L n
Песчаные подзолы EL 3 2-6 16
BF 6 4-8 20
Дерново-подзолистые почвы EL 11 6-13 78
BT 29 22-36 78
Светлоземы иллювиально-железистые и микропрофили подзолов EL 11 5-16 9
BF 14 10-17 9
Глееземы криогенно-ожелезненные Gcf 14 8-20 9
G 14 8-20 9

Особое место среди дифференцированных по оксиду железа почв, принадлежит криогенно-ожелезненным глееземам. В качестве обезжелезненного горизонта вместо осветленного горизонта выступает глеевый, роль обогащенного железом горизонта выполняет охристая кайма, расположенная над, а часто и под глеевым горизонтом. В этих суглинистых почвах, формирующихся в условиях длительного переувлажнения почв связанного с многолетней или сезонной мерзлотой, создаются максимальные условия для редукции железа, его миграции и аккумуляции на окислительном мерзлотном барьере. При этом дифференциация профиля по оксиду алюминия, а также по илу – отсутствует. Таким образом, в криогенно-ожелезненных глееземах восстановительно-окислительный процесс является практически единственным, ответственным за железистую дифференциацию. Процессы кислотной агрессии и лессиважа, которые сказываются но поведении оксида алюминия и илистой фракции здесь практически не проявляются. Следует также отметить, что железистая дифференциация в рассматриваемых почвах заметно меньше, чем в почвах с осветленным горизонтом.

Итак, сравниваемые почвы существенно различаются по роли оксида железа в дифференциации почв по полуторным оксидам. Выстраивается следующий последовательный ряд почв по увеличению вклада железа и уменьшению вклада алюминия в дифференциацию R2О3: песчаные подзолы – дерново-подзолистые почвы – микропрофили суглинистых подзолов и иллювиально-железистые светлоземы – криогенно-ожелезненные глееземы. В последних почвах дифференциация по полуторным оксидам на 100% осуществляется за счет Fe2О3 (табл. 1).


Заключение
Проведенный анализ характера внутрипрофильной дифференциации полуторных оксидов в широком ряду почв с осветленными и обедненными оксидами железа и алюминия горизонтами, привел нас к выводу об отсутствии в реальной природной обстановке некого единого дифференцирующего процесса. Осветление и обеднение одних горизонтов оксидами железа и алюминия, а также обогащение других горизонтов полуторными оксидами, обусловлено различными процессами.

В подзолах легкого гранулометрического состава наиболее ярко проявляется процесс альфегумусового подзолообразования, в результате которого дифференциация по оксидам железа и алюминия достигает максимума и распространяется на все гранулометрические фракции [9, 10].

Для подзолистых и дерново-подзолистых почв характерны процессы селективного оподзоливания, затрагивающего практически только минералы илистой фракции [11], а также передвижение и аккумуляция ила без разрушения (лессиваж).

Практически единственным дифференцирующим процессом в криогенно-ожелезненных глееземах является восстановительно-окислительный механизм, т.е. оглеение или глееобразование, под которым вслед за Г.Н. Высоцким [1], мы понимаем трансформацию гидроксидов железа в закисные формы, сопровождающуюся обязательным появлением холодных – сизых, зеленоватых или голубых тонов окраски минеральной массы. Дифференциация этих почв по Al2O3 – отсутствует. По сравнению с другими процессами дифференциации восстановительно-окислительный механизм характеризуется наименьшей результативностью.

Каждый из названных механизмов, по-видимому, редко проявляется в «чистом виде». Как правило, дифференцирующие процессы в той или иной мере сочетаются друг с другом (яркий пример – сложный процессе редокс-альфегумусового подзолообразования в легкосуглинистых микропрофилях подзолов и иллювиально-железистых светлоземах). Сочетание различных механизмов дифференциации профиля рассматриваемых почв не мешает определить ведущую роль того или иного процесса в конкретных почвах.

Важно подчеркнуть, что названные дифференцирующие процессы имеют определенную «географию» и контролируются минералого-гранулометрическим составом почвообразующего субстрата, климатическими условиями, наличием мерзлотного экрана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Высоцкий Г.Н. Глей // Почвоведение. 1905. № 4.
2. Зайдельман Ф.Р. Подзоло- и глееобразование. М.: Наука, 1974. - 208 с.
3. Зайдельман Ф.Р. Глееобразование – глобальный почвообразовательный процесс // Почвоведение. 1994. № 4. С. 21-31.
4. Зайдельман Ф.Р. Причины образования светлых кислых элювиальных горизонтов в профиле почв // Почвоведение. 2007. № 10. С.1155-1167.
5. Указания по классификации и диагностике почв. «Колос». М.: 1967. - 77 с.
6. Классификация и диагностика почв СССР. «Колос». М.: 1977. - 223 с.
7. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
8. Мировая коррелятивная база почвенных ресурсов: основа для международной классификации и корреляции почв. М.: Товарищество научных изданий КМК. 2007. -278 с.
9. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука. 1971. 268 с.
10. Тонконогов В.Д. Подзолы на кварцевых песках Русской равнины, генезис и пути их использования в народном хозяйстве // Почвы Нечерноземья и перспективы их с.-х. Освоения: Науч. Тр. Почв. Ин-та им. В.В.Докучаева. М., 1977. С. 45 - 86.
11. Тонконогов В.Д., Градусов Б.П., Рубилина Н.Е., Таргульян В.О., Чижикова Н.П. К дифференциации минералогического и химического составов дернисто-подзолистых и подзолистых почв // Почвоведение. 1987. № 3. С. 68 - 81.
12. Тонконогов В.Д. О генезисе почв с осветленным элювиальным горизонтом // Почвоведение. 1996. № 5. С. 564-569.
13. Soil Taxonomy. A basic system of soil classification for making and interpreting soil surveys. 2nd ed. Washington: Soil Survey Staff, U.S. Government Printing Office, 1999.
наверх ↑
    Copyright 2006 - 2017 © Почвенный  институт  им.  В.В.  Докучаева