Агроэкологическая оценка почв опытного сада СПБГАУ

Это сильно осложняет изучение дерново-подзолистых почв, выявление в них характера современных процессов почвообразования и их связи с внешними условиями, служит причиной противоречивости имеющихся выводов. Одни исследователи считают оподзоленность остаточным признаком, в то время как другие полагают, что процессы дифференциации профиля (лессиваж, кислотный гидролиз) продолжаются и в настоящее время (Подзолистые почвы, 1980).

1.2.2. Процессы, формирующие профиль дерново-подзолистых почв.

Дерново-подзолистые почвы формируются под совместным или поочередным воздействием дернового и подзолистого процессов почвообразования, лессиважа и, в случае временного избыточного переувлажнения, – глеевого.Чтобы выяснить сущность почвообразовательного процесса пахотных дерново-подзолистых почв, необходимо установить, из каких элементарных процессов он слагается потому что почвообразовательных процесс , по определению А.А. Роде (1947. 1971) представляет собой совокупность процессов обмена веществом и энергией между почвой и другими природными телами (грунтом, атмосферой, живым веществом). Он включает в себя 3 группы простейших процессов:

1. Обмена веществами и энергией между почвой и другими природными телами

2. Превращения веществ превращения веществ и энергии, происходящие в самом почвенном теле

3. Передвижение веществ и энергии в почвенном теле.

4. Подзолообразовательный процесс включает 3 группы элементарных процессов: элювиальные (оподзаливание, элювиально-глеевый, лессиваж,вымывание водорастворимых продуктов почвообразования), аккумулятивные (поверхностное накопление растительных остатков, гумусово- аккумулятивный, или дерновый процесс, иллювиальное накопление веществ) и внутрипочвенное оглинивание. Оподзаливание заключается в глубоком разрушении первичных и вторичных алюмосиликатов под воздействием кислых растворов, в основном фульвокислот, поступающих из подстлки и вымывании продуктов разрушения из верхних горизонтов в нижние и частично в грунтовые воды.

5. Следствием процесса оподзаливания является образование в верхней части профиля почв элювиального слоя, обедненного всеми окислами, кроме кремнезема, что выявляется как по внешним признакам, так и по данным минералогического механического и валового химического состава почв.

Подзолообразование связано с определенной группой специфических органических кислот (креновых, или фульвокислот по современной терминологии). Эти кислоты образуются при разложении лесной подстилки. Они вступают в реакцию с зольными элементами; разлагающихся органических остатков, образуют кренаты кальция, железа и марганца, растворимые в воде и легко вымываемые вниз нисходящим током. Разрушение каолина является следующим этапом действия креновых кислот. Образующийся при этом растворимый кренат алюминия выносится вниз, а свободный кремнезем заполняет все (Промежутки породы и придает ей белесый цвет). В анаэробных условиях и при нейтральной реакции в средней части профиля кренаты кальция, железа, марганца и алюминия восстанавливаются в апокренаты. Последние не растворимы в воде и, накапливаясь, постепенно формируют иллювиальный горизонт. Основными условиями проявления подзолообразовательного процесса являются: промывной водный режим почвы, бедность растительных остатков сильными основаниями, заторможенность биологического круговорота элементов, в частности важнейшего для биологических и почвенных процессов — кальция, и, как следствие всего этого, кислая реакция растворов, промывающих почву. Такова вкратце сущность современной биохимической концепции подзолообразования в трактовке В.В. Пономаревой. 
А.А. Роде, подводя итоги всестороннему рассмотрению процесса подзолообразования, отмечает, «что этот процесс может быть расчленен на два взаимно связанных главных процесса: процесс собственно оподзоливания и процесс биологической аккумуляции. Эти два процесса по своей сущности в значительной мере противоположны один другому. Процесс оподзоливания заключается в распаде почти всех минералов и выносе его продуктов из верхних горизонтов, а частично и вообще из почвенной толщи. Процесс биологической аккумуляции заключается в восходящем перемещении минеральных окислов из нижних слоев почвенно-грунтовой толщи в верхние слои почвы, в накоплении в последних зольных элементов, азота и гумуса. В зависимости от интенсивности, с которой идет каждый из этих процессов, эффект накопления питательных веществ и гумуса будет различным. Все, что повышает массу минеральных веществ, принимающих участие в биологической миграции, и все, что повышает скорость разложения опада, будет тормозить оподзоливание и, наоборот, усиливать процесс биологической аккумуляции. К числу факторов, влияющих в этом направлении, относятся богатство материнской породы, ее карбонатность, свободный отток поверхностной влаги, участие в древостое лиственных, особенно широколиственных пород с глубокими корневыми системами, хороший доступ воздуха и света и, наконец, участие в напочвенном покрове травянистых растений. Явления, обратные этим, — преобладание хвойных, особенно темнохвойных пород с поверхностными корневыми системами, застой поверхностной влаги, мертвый напочвенный покров — влекут за собой ослабление процесса биологической аккумуляции и усиление оподзоливания, а следовательно, ухудшение плодородия почвы». Подзолообразование часто сопровождается развитием временных восстановительных процессов, возникающих в верхней части профиля почв при их сезонном поверхностном избыточном увлажнении. Некоторые исследователи считают, что временные восстановительные процессы усиливают развитие подзолистого процесса. Согласно С.П. Яркову, для проявления подзолообразования «необходимо наличие в верхних горизонтах почвы временного избыточного увлажнения с анаэробным разложением органического вещества, сменяющихся затем нисходящим током воды, аэробным разложением и окислительными процессами». В периоды весеннего и отчасти осеннего переувлажнения верхних горизонтов подзолистых почв в них господствуют анаэробные процессы разложения органического веществ и образуются подвижные органические кислоты типа креновых (фульвокислоты), которые способствуют вымыванию соединений железа и марганца, восстановленных из окисных форм в закисные в результате микробиологических процессов. Если в верхних элювиальных горизонтах подзолистых почв чередуются периоды восстановительных и окислительных условий, то в нижних, иллювиальных, господствует постоянный окислительный режим. Образование иллювиального горизонта подзолистых Почв связана с окислительными процессами, в результате чего часть креновой кислоты кренатов разрушается микроорганизмами и железо, алюминий и марганец выпадают в осадок в виде свободных гидратов. Следовательно, в основе теории С.П. Яркова лежит представление о ведущей роли в образовании подзолистых почв кислородного режима, или определенной сезонной динамики, окислительно-восстановительных условий в почвах. Осветленный горизонт залегает в верхней части профиля, и поверхностно оглеенные почвы по своим морфологическим признакам очень похожи на настоящие подзолистые почвы. Они имеют двучленное строение профиля, который состоит из верхнего осветленного и более легкого по механическому составу и нижнего более темного и глинистого горизонтов». В развитии дернового процесса ведущая роль принадлежит травянистой растительности и характеру ее превращения после отмирания. Под травянистой растительностью биологический круговорот веществ  проходит более активно, остатки ее богаче кальцием образующиеся здесь гумусовые кислоты менее подвижны. (Продолжительное воздействие на почву луговой растительности ведет к значительному увеличению органического вещества и обменного кальция в гумусовом и отчасти в переходном горизонтах и уменьшению в них активной и обменной кислотности). Источником органического вещества в почве под лугом является корневая система травянистых растений, а под лесом — главным образом растворимые соединения, вымываемые из лесной подстилки.

Основная сущность дернового процесса почвообразования заключается в накоплении гумуса и питательных веществ в верхнем горизонте почвы. В наиболее чистом виде этот процесс протекает под воздействием травянистой растительности, органические остатки которой откладываются не только на поверхности, но и в массе почвы. Травянистая растительность с помощью своей мощной корневой системы извлекает из почвы и материнской породы зольные элементы питания и закрепляет их в верхних горизонтах в составе органического вещества. При разложении органических остатков травянистых растений образуются гумусовые вещества, которые, вступая во взаимодействие с минеральной частью почвы, способны накапливаться в больших количествах. В результате этого в верхней части почвы формируется гумусово-аккумулятивный горизонт (А1), характеризующийся повышенным содержанием элементов питания растений, благоприятными физическими и физико-химическими свойствами, высокой активностью биологических процессов. 
Проявление дернового процесса под травянистой растительностью определяется в первую очередь их следующими особенностями: 
1. Интенсивным биологическим круговоротом веществ, который обусловлен кратким жизненным циклом растений; 
2. Благоприятным химическим составом растительных остатков, отличающихся высокой зольностью и повышенным содержанием азота; 
3. Большой долей корневой системы в биологической массе растений (20 – 97%); 
4. Высокой степенью развития корней, общая длина которых у отдельных растений может достигать 70 – 80 км; 
5. Высокой активностью биохимических и микробиологических процессов в зоне распространения корней; 
6. Поступлением органических остатков непосредственно в почву и их разложением при тесном контакте с минеральными соединениями (это способствует процессу гумификации и закреплению большей части образующихся гуминовых кислот на месте своего образования). 
Большое влияние на образование гумуса оказывает содержание в почве углекислого и обменного кальция, которые стимулируют гумификацию растительных остатков, а образующиеся при этом гумусовые вещества переводят в нерастворимое состояние, предохраняя их тем самым от вымывания в нижние горизонты и разложения микроорганизмами. В связи с этим наиболее благоприятные условия для протекания дернового процесса почвообразования создаются на породах, богатых углекислым кальцием.

Существенным признаком дернового процесса является накопление в гумусовом горизонте более или менее насыщенного основаниями и полуторными окислами гумифицированного органического вещества и зольных элементов, дающих устойчивые соединения, а также увеличение содержания илистой фракции в верхней части профиля. Характерной чертой дернового процесса является совокупность процессов синтеза и аккумуляции органических, органоминеральных и минеральных коллоидов и элементов зольного питания растений.

Лессиваж — нисходящая миграция неразрушенных глинистых частиц по трещинам и порам под влиянием гравитационных сил и их переотложение в нижележащих горизонтах— происходит в большинстве почв бореального пояса, особенно в гумидных регионах. В аридной зоне этот процесс диагностируется чаще всего в солонцах и солонцеватых почвах, подвергающихся диспергирующему воздействию ионов Na. Процесс лессиважа диагностируется по наличию в иллювиальных горизонтах глинистых кутан, обогащенных глинистыми частицами по сравнению с вмещающим горизонтом. Натечный облик и местоположение кутан (трещины, поверхности педов, пустоты) позволяют заключить, что они сформировались за счет миграции и переотложения глинистого материала. Таким образом, глинистые кутаны можно рассматривать как «память» о перемещении, чаще всего нисходящем, и переотложении глинистого материала. В этом смысле глинистые кутаны — это твердофазный продукт функционирования биосферы. 
Само по себе появление кутан не дает информации о том, на какие расстояния и с какой скоростью мигрировали глинистые частицы и в какой период развития почвенного профиля это происходило. По отсутствию в почвенном профиле такой «памяти» о миграции глинистого материала нельзя делать вывод о том, что перемещения в почве глинистого материала никогда не осуществлялось. Процессы увлажнения — высыхания, промерзания — оттаивания почвы, особенно при тяжелом гранулометрическом составе, могут приводить к развитию турбационных процессов, в результате которых скопления глинистого материала в пустотах, трещинах и на поверхности структурных отдельностей механически разрушаются, а отдельные фрагменты механически «разорванных» кутан оказываются вовлеченными во внутренние части педов. 
Процесс лессиважа, если он не осложнен педотурбационными явлениями, можно рассматривать как ЭПП, состоящий не менее чем из трех микропроцессов: диспергирования глинистого материала, его миграции и переотложения по стенкам трещин и пор и на поверхностях структурных агрегатов. Характерные глубины, на которых реализуются эти микропроцессы, подчиняются вполне определенной закономерности: в верхних минеральных горизонтах осуществляется диспергирование и образование глинистых суспензий, в нижних иллювиальных — их переотложение и накопление, а в переходных возможны и вынос, и привнос, и «транзитное» перемещение глинистых частиц. Таким образом, характерные глубины для указанных микропроцессов могут быть разными, но могут и совпадать. 
При этом в элювиальных горизонтах вынос глинистых минералов, также как и их разрушение, это такого рода «память» о процессах функционирования почв, в результате которой из этих горизонтов исчезает сам предмет изучения, и соответственно вся информация, «записанная» в нем на предыдущих этапах развития почвенного профиля. Точнее говоря — меняется местоположение этой «записи»: она переносится в нижележащие горизонты. 
Хотя лессиваж осуществляется в почвах под действием, прежде всего, гравитационных сил, без прямого участия биотического фактора, косвенное влияние функционирования биоты на лессиваж несомненно, поскольку именно биота контролирует структурное состояние почвы и, следовательно, способность глинистого материала к диспергированию, выносу и переотложению. Кроме того, биота существенно влияет на состав почвенного раствора, в известной степени определяя его пептизирующую или коагулирующую способность. 
В заключение отметим, что лессиваж является частным случаем процесса партлювации — нисходящего перемещения в почвенном профиле почвенных частиц различных размеров, в том числе пылеватых и песчаных, в форме суспензий.

Дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию по всему профилю, высокую (20-70%) ненасыщенность основаниями. Содержание гумуса может достигать 7-9%, но падение его содержания с глубиной очень резкое, а в составе гумуса преобладают фульвокислоты. Верхние горизонты дерново-подзолистых почв обеднены полуторными окислами и обогащены кремнеземом (Кауричев и др., 1982).

Глеевый процесс  — процесс биологический; он возникает при участии анаэробных бактерий в присутствии органического вещества. При этом окись железа, которой обычно достаточно в почвах, под воздействием микроорганизмов переходит в закисную форму с освобождением кислорода, используемого бактериями. Закнсная форма железа обычно образует бесцветные соединения, она подвижна в кислой водной среде. Поэтому участки, где протекает глеевый процесс, обычно имеют более светлый, чаще всего сизоватый, сизый, белесовато-серый цвета. Участок или горизонт, где происходит процесс оглеения, теряет свою прежнюю призматическую или глыбистую структуру и становится бесструктурным. При промывном водном режиме или, наоборот, при поднятии влаги по капиллярам к поверхности почвы закись железа может передвигаться вверх или вниз, а участок или горизонт, где происходит глеевый процесс, теряет часть железа. Поэтому часто в местах оглеения после просыхання почвы или прекращения глеевого процесса остаются белесые пятна, прослойки. Если происходит длительный застой воды и почва не промывается, закисное железо сохраняется в местах своего образования, слой становится плотным, с плитчатой структурой, почти водонепроницаемым. 
 При периодическом переувлажнении, например весной, после просачивания избытка воды кислород воздуха вновь проникает в почву и наступает обратный процесс — окисление закисных форм железа. 
В присутствии воды образуется большое количество гидроокиси железа Ре(ОН)з, имеющей ярко-красную, желтую, оранжевую или коричнево-бурую окраски. Часто возникают яркие охристые пятна, наблюдаемые на стенках почвенных разрезов и свидетельствующие о временном избыточном увлажнении почв. Закисное железо, поступающее в мелкие почвенные пустоты, окисляется, образуя рудяковые зернышки и бобовины коричневой окраски. В почвах увеличивается количество гумуса, калия и фосфора. Некоторые физико-химические свойства подзолисто-болотных почв приведены в табл. 20. 
 В природе наблюдаются поверхностное и грунтовое переувлажнения. При поверхностном переувлажнении, возникающем чаще всего па тяжелосуглинистых почвах, сначала наблюдается увеличение мощности дернового горизонта и оглееиие подзолистого с образованием перегнойно-подзолисто-глеевых почв. Затем на поверхности почв формируется торфянистый слой, усиливается оглесние нижних горизонтов, почвы становятся торфянисто-подзолисто-глеевыми. С течением времени, когда слой торфа увеличивается до 40—50 см, а минеральные горизонты почвы оказываются целиком оглеенными, образуются торфяно-глеевые почвы. 
При переувлажнении пресными почвенно-грунтовыми водами в песчаных почвах, подстилаемых тяжелыми суглинками или глинами, происходит оглеение нижних горизонтов. При поднятии капиллярной каймы к поверхности образуются торфянисто-подзолисто-тлеевые почвы, которые с течением времени превращаются в торфяно-глеевые. 
При переувлажнении жесткими грунтовыми водами образуются богатые гумусом перегнойно-глеевые почвы. С течением времени накапливается полностью разложившееся органическое вещество, образуя перегнойно-иловато-глеевые почвы, которые в дальнейшем превращаются в торфянисто-иловато-глеевые и далее — в торфяно-глеевые почвы. 
 Классификация. Подзолисто-болотные почвы делят на подтипы: торфянисто(перегнойно)-подзолистые, поверхностнооглеенные, торфянисто (перегнойно) -подзолистые грунтовооглеенные и дерново-подзолистые грунтово- или поверхностнооглеенные почвы. 
В соответствии с указаниями Почвенного института им. В. В. Докучаева подзолисто-болотные почвы можно разделить на роды: обычные, гумусово-иллювиальные, иллювиально-же-лезистые, оруденелые, контактно-глееоподзолеиные и со вторым гумусовым горизонтом. 
При развитии глеевого процесса в дерновых почвах образуются дерново-глеевые почвы (тип), которые делятся на подтипы: дерново-поверхностно (грунтово)-глеевые и перегнойно-поверхностно (грунтово)-глеевые. Подтипы в свою очередь разделяют на роды: карбонатные — вскипают в пределах гумусового горизонта, в профиле часто встречаются остаточные карбонаты; насыщенные, вскипают под гумусовым горизонтом, степень насыщенности почв основаниями около 90% и оподзоленные— имеют признаки оподзоливания в нижней части гумусового горизонта. По содержанию гумуса (%) эти почвы делят на виды: малогумуспые — до 3; среднегумусные — 3—5; многогумусные 5—12 и перегнойные — более 12. Виды почв разделяют также по глубине залегания глея (подобно подразделению подзолисто-болотных почв).