Подзолистые почвы

Подзолистые почвы характеризуются своим распространением в холодных и сырых климатических условиях. Из-за своих негативных свойств эти почвы не подходят для ведения сельского хозяйства. Они встречаются в регионах, где объем осадков превышает уровень испарения влаги.

Идти за плугом: как выглядят и чем отличаются пахотные почвы

Одного взгляда на профиль земли достаточно, чтобы эксперт в области почвоведения смог понять, каким образом в данном регионе развивалось сельское хозяйство и какие изменения произошли в ландшафте до начала человеческой деятельности. Визуализация этих процессов на примере одного образца была осуществлена благодаря работе Ивана Семенкова, старшего научного сотрудника лаборатории экологической безопасности кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ, кандидата географических наук.

Что такое пахотные почвы

На протяжении тысячелетий человеческая деятельность вносила изменения в экосистемы. Это вмешательство включает в себя перемешивание и перемещение верхнего слоя почвы, а также внесение различных веществ. Как правило, верхние слои почвы обрабатываются для создания благоприятных условий для роста определенных сельскохозяйственных растений.

Такие почвы на практике именуются пахотными или распахиваемыми. Их можно создать даже на совершенно неплодородных субстратах, если обеспечить необходимое количество рыхлого материала. В современных международных научных источниках эти почвы обозначаются термином Anthrosols, что происходит от греческого слова ἀγρός, обозначающего «поле».

На практике любую естественную почву можно превратить в пахотную. Процесс распашки целинных почв в степных районах в середине XX века стал известен как Подъем целины. Этот процесс включал в себя обязательную вырубку деревьев и кустарников, их сжигание, а только затем — распашку земли. В результате такого подхода к сельскому хозяйству, особенно на Европейской территории России, формировались новые почвы, которые получили название подзолистых или подзолами — это название связано с тем, что почвы какое-то время находились под золой.

Согласно концепциям советского периода середины XX века, которые подчеркивали исключительно положительное воздействие человек на природу, почвы классифицировались на целинные (те, которые никогда не поддавались распашке), пахотные и окультуренные. Окультуренные почвы отличались от пахотных высоким уровнем плодородия, который достигался за счет применения различных агротехнических мер, таких как удобрение и орошение. Таким образом, можно было наблюдать линию от целинных почв через пашни к окультуренным, при этом происходило общее увеличение плодородия и, как следствие, урожайности сельскохозяйственных культур.

В будущем почвоведы расширили классификацию, добавив категорию деградированных почв, которые потеряли свои первоначальные плодородные свойства под воздействием как природных факторов, так и человеческой деятельности.

Пример деградации черноземов

Черноземы, как правило, обладают насыщенным гумусовым слоем, что затрудняет на фотографиях понять, где заканчивается пахотный горизонт и начинается слой, который никогда не был распахан. При нерациональном использовании черноземов они теряют своё плодородие в результате смыва верхнего гумусового слоя, что приводит к распашке менее гумусированных нижележащих слоев. Сравните два образца чернозёмов на фотографиях (фото 1 и 2): первый из них все еще имеет черный цвет, тогда как второй стал темно-бурым.

Если распашка приводит к полному исчезновению гумусового горизонта чернозема, такой тип почвы классифицируется как агрозем (фото 3). Если же под пахотным слоем остались остатки гумусового горизонта, то эта почва будет именоваться агрочерноземом.

Фотография сделана в 2009 году в Плавском районе Тульской области.

Существует множество вариантов пахотных почв. Практически каждой естественной почве можно найти аналог в виде распахиваемой. Исключением составляют почвы, отличающиеся по составу горизонтов в верхних 20 сантиметрах, так как именно этот слой обычно трансформируется в однородный пахотный горизонт, и именно поэтому почва получает статус пахотной.

Условия формирования и генезис

В России подзолистые почвы занимают 1,3% от общей территории страны и распространены как на равнинах, так и в горных районах, преимущественно в подзоне средней тайги на Восточно-Европейской равнине. Они, как правило, расположены на моренных равнинах и развиваются в основном на моренных и покровных суглинках, иногда на двучленных отложениях. Эти почвы встречаются под хвойными и смешанными среднетайными мохово-кустарничковыми лесами в условиях промывного водного режима.

Основными процессами почвообразования, которые формируют профиль подзолистых почв, являются кислотный гидролиз, в основном глинистых минералов, перенос суспензий ила в неразрушенном состоянии (лессиваж), а также элювиально-глеевая мобилизация и миграция железа и марганца с последующей сегрегацией их в конкреции. Несмотря на схожесть основных процессов, подзолистые почвы отличаются от глееподзолистых благодаря ослаблению роли поверхностного оглеения и увеличению степени глинистой дифференциации благодаря повышению биоклиматического потенциала.

Морфологическое строение профиля

О – (АО) – ЕL – ЕLВt – Вt – ВtС – С

Профиль подзолистой почвы включает в себя подстилочный слой O толщиной 5–10 см, элювиальный светлый горизонт EL с плитчато-листоватой структурой, мощность которого варьируется от 5 до 50 см; также встречаются мелкие конкреции. Он сменяется белесовато-бурым переходным горизонтом ELBt и далее текстурным горизонтом Bt бурого цвета с ореховато-призматической структурой, в котором четко видны признаки вмывания глинистого вещества в виде комков, расположенных в порах, стенках вертикальных трещин и гранях структурных единиц. Постепенно он через горизонт ВtС переходит в почвообразующую породу С.

Распространение

Подзолистые почвы образуют типичный профиль для природной зоны с холодным и влажным климатом. Большее всего они распространены на российской территории, где встречаются как на равнинных участках, так и на плоскогорьях. Это касается европейской части страны, Восточной Сибири и Дальнего Востока.

Основными почвообразующими породами являются:

• карбонатные и бескарбонатные моренные отложения;
• суглинки и глины;
• песчаные и супесчаные отложения;
• пески и супеси;
• ленточные глины;
• аллювиальные и делювиальные породы.

Также выделяются подзолистые почвы с различными уровнями подзолистости: слабоподзолистые, среднеподзолистые и сильно подзолистые.

Свойства

Подзолистые почвы имеют низкие свойства для выращивания сельскохозяйственных культур. Они часто не имеют четкой структуры, становятся рыхлыми после дождя и образуют плотные корки после высыхания.

Микрофлора, присутствующая в этих почвах, состоит в основном из грибков и актиномицетов, которые образуют гумусовые кислоты при разложении органического материала. Объем перегноя в подзолистых почвах крайне мал, что является одной из причин их низкой плодородности. Верхние слои этой почвы легко вымываются, и потому растения в таких условиях практически не удерживаются.

Для улучшения свойств подзолистых почв необходимо проводить известкование, а также высаживание лесных заграждений, что помогает предотвратить расползание верхнего слоя почвы.

Подразделение на группы

Классификация подзолистых почв зависит от их минералогического состава. Например, можно выделить коричневые лесные подстилки, в состав которых входят мох и хвоя, с участками, частично состоящими из торфа. Показатели рыхлости таких почв достигают 3−5 см толщины. Этот тип обозначается как Aо. Вот еще некоторые варианты почвы, которые выделяются:

1. А2 А1 — имеют сероватый оттенок с примесью белого, в которых темные участки практически отсутствуют. Четко различимые зерна кварца являются основным компонентом, но структура не имеет четкости. Мощность пористости варьируется от 5 до 10 см.
2. А2 оттенок — этот тип отличается пепельно-белым цветом и тонкозернистой структурой. Это почвы с плотным, но мягким профилем, толщина достигает от 10 до 20 см.
3. В1 — почва буро-желтого цвета. Она плотная, но её структурный профиль отличается слабой выраженностью. Такой тип содержит больше органических веществ по сравнению с предыдущими и обнаруживает наличие частиц ила. Мощность составляет от 10 см до 30 см.
4. В2 — почва с желтым оттенком и низкой плотностью, без четкой структуры. Мощность варьируется от 30 до 50 см. На изображении строения этого подтипа видно, что такая почва не резко отделяется от соседних слоев.
5. С — этот тип имеет светло-желтый цвет с небольшими вкраплениями голубого.

Подзолистые почвы могут также иметь неокультуренные области, а их плодородие остается довольно низким. Другой характерный показатель — pH, который колеблется в пределах 4,1−4,5.

Уровень поглощения влаги является низким. Насыщение основания не превышает 50%. Питательных веществ в таких почвах очень мало.

Особенности рельефа

Подзолистые почвы в России находятся на равнинных и плоскогорных территориях. Границей между такими участками выступает река Енисей. Ледники оказывают влияние на почвообразование в равнинной местности.

На высоте от 300 до 360 м над уровнем моря расположены возвышенности, обладающие холмистой поверхностью, где встречаются овраги и речные долины. Также имеются пониженные участки, высота которых варьируется от 100 до 290 м над уровнем моря. В этих зонах рельеф более ровный, с большим количеством заболоченных территорий и мелких водоемов.

На востоке страны находятся горные гряды Сибири, отличающиеся сложной структурой. На Дальнем Востоке скальные образования чередуются с ровными участками и понижениями, где ведется возделывание различных сельскохозяйственных культур. На горных участках наблюдается четкое различие между иллювиальным и элювиальным горизонтами. Первый слой включает ил, глину и характеризуется плотной нижней частью и комковатой верхней частью. Все слои содержат соединения алюминия.

Растительность

Как уже упоминалось, подзолистая почва формируется лишь в бореальных лесах, находящихся либо севернее 60 градусов северной широты, либо южнее 60 градусов южной широты. По оценкам специалистов, на долю этих лесов приходится до 1,2 миллиарда гектаров. Это составляет примерно 30% общего мирового лесного фонда и около 70% бореальных угодий на территории России, которые вместе представляют 17% мировых запасов органического углерода.

Зимой в тайге и её иностранных аналогах наблюдаются очень низкие температуры. Часто могут быть зарегистрированы морозы до -40 и даже -50 градусов Цельсия. Летом температура остается низкой, что следствием является низкий уровень испарения, где дождевая вода активно накапливается. Значительную роль в удержании почвенной влаги играет и опадающая хвоя. Многие бореальные леса являются заповедниками. Преобладающим деревом является ель, которая показывает хорошую адаптацию и может расти в смешанных лесах вместе с хвойными и лиственными видами. Чуть менее распространена сосна, а на третьем месте с явным отставанием по распространению стоит пихта. К востоку от Урала часто встречается сибирский кедр, ценимый за свои вкусные и питательные орехи. Лиственница, возможно, является самым морозостойким деревом на планете и также встречается на подзолистой таежной земле.

Из лиственных деревьев самым распространённым является береза, которая может достигать до полярного круга в отдельных местах. Редче встречаются осина и тополь. Иногда можно увидеть рябину, липу и можжевельник. Лесные экосистемы здесь менее плодородны по сравнению с черноземами и серыми лесными почвами. На западной части Северо-Американского континента растет псевдотсуга Мензиса.

В северной таежной зоне у нас встречаются:

• ели;
• растительность, характерная для сибирских регионов;
• черника;
• брусника.

В хвойно-мелколиственных лесах можно обнаружить:

Вязы наблюдаются восточно-европейской части, но также присутствуют яблони, лещины, жимолости, бересклеты, калины и различные виды трав и папоротников. Дальневосточные дерново-подзолистые почвы предоставляют основу для:

• кедровой сосны;
• аянской ели;
• маньчжурского ясеня;
• амурского бархата;
• маньчжурского ореха;
• граба;
• крупнолистной липы.

Отдельного внимания требуют хвойно-широколиственные леса, которые произрастают на подзолах. В таких лесах преобладают как лиственные, так и теплолюбивые хвойные виды. Реликтовые древесные растения в основном встречаются по берегам рек. В менее влажных условиях растут монгольский дуб и ксеромезофиты. Хвойно-широколиственные леса Дальнего Востока отражают сразу четыре эпохи развития флоры:

• тургайская;
• бореальная;
• субтропическая;
• тропический периоды.

Множество уникальных биологических формаций характерно для хвойно-широколиственных лесов южного Приморского края. В лиственных лесах нередко можно встретить сочетание кедра и черной пихты. Маньчжурский ясень и японский вяз преобладают вплоть до речных долин. С декоративной точки зрения очень привлекательна широколистная осока; также радуют глаз лесные пионы и лилии.

Если рассматривать флору более детально, стоит отметить, что в этих лесах также имеется множество видов папоротников.

Использование

Прежде чем обсудить возможности сельскохозяйственного использования подзолистых почв, нужно подчеркнуть, что даже в своем естественном состоянии они представляют значительную ценность. Здесь заготавливают едва ли не больше древесины, чем в любом другом районе планеты. Тайга также играет важную роль в сборе ягод, орехов, грибов и многих лекарственных растений. Что касается сельскохозяйственных культур, то на юге таежной зоны возможно выращивание:

• зерновых;
• льна;
• кормовых культур;
• картофеля.

При грамотной подготовке существует возможность значительно продвинуть границы зоны культивирования этих культур на север. Важно отметить, что, вопреки распространенному мнению, еще не использовано и половины пригодных для распашки земель в тайге без нанесения критического ущерба экосистеме. Особенно перспективными для сельского хозяйства являются низменные болота, пустоши и участки леса, уничтоженные огнем. Луга могут использоваться в качестве пастбищ для разнообразных животных. Процесс окультуривания дерново-подзолистых почв требует комплексного подхода.

Крайне важно внедрение корректных севооборотов, включая в них многолетние травы. Необходимо улучшение пахотного слоя с обязательным внесением извести. Недостаток питательных веществ должен компенсироваться гармоничным введением как органических, так и минеральных удобрений, однако не по отдельности. После успешного окультуривания удается сформировать мощный (не менее 200 мм) пахотный слой темного цвета. В этом слое содержится множество комков; под ним располагается подзолистый горизонт, который не подвержен эрозии.

Предотвращению эрозии следует уделять огромное внимание. Даже в таких относительно спокойных регионах, как Белоруссия, ежегодно теряется от 160 до 200 кг подзолистой почвы на гектар из-за действия воды и ветра. В центральных областях России и Белоруссии риски плоскостной эрозии увеличиваются, особенно с появлением оврагов. На Полесье, в средней полосе России и южнее значительные потери происходят от воздействия ветра. Все эти факторы необходимо учитывать агрономам. Наибольшую устойчивость к эрозии проявляют многолетние травы, в то время как картофельные посадки страдают первым делом.

Если определенная территория подвержена сильной эрозии, её обычно переводят в луга, или используют под сады и парки, либо пытаются поддерживать естественную лесную растительность или восстанавливать леса на этих участках. Для предотвращения эрозионных процессов также эффективны гидротехнические меры, такие как организация каналов и террас на склонах. Однако эти подходы должны использоваться в комплексе, усиливая действия друг друга. При умелом управлении даже из глееподзолистых почв можно извлечь пользу. На севере европейской части России, где они преобладают, существуют посадки картофеля, хотя другие плодовощные культуры разновидностей весьма ограничены.

Даже те немногочисленные участки в Карелии и Архангельской области, которые формально являются луговыми или пахотными, чаще всего заняты кустарниками и камнями. На таких территориях частой проблемой является избыточное увлажнение. На европейском севере доминируют маленькие и фрагментарные сельскохозяйственные угодья. Сенокосы и пастбища ещё более разбросаны, многие из которыми занимают площади менее одного гектара. Развитие молочного скотоводства в северных регионах России возможно, в первую очередь, в пойменных зонах; молочное животноводство занимает центральное место среди сельскохозяйственной практики. В Архангельской области типичны луговые хозяйства, которые могут быть как пойменными, так и находящимися на возвышенностях. На юге таежной зоны можно наблюдать посадки льна и ржи, а также активно развиваются молочные скотоводства.