Агрофак

ПОМОЩНИК АГРОНОМА

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Развитие ферраллитных почв

В экваториальном, постоянно влажном климате продукты выветривания отличаются от сиаллитных продуктов выветривания следующими существенными особенностями: выветривание протекает при нейтральном гидролизе (локально щелочном), который обеспечивает нерастворимость всего железа и сохранение его в профиле почвы, как и большей части алюминия. Основания быстро выщелачиваются, среда приобретает кислую реакцию; в этих условиях химическое сродство алюминия и кремнезема становится менее заметным, и выветривание приводит исключительно к неосинтезу каолинита, бедного кремнеземом. Большая часть первичного кремнезема (из материнской породы) удаляется в растворенном состоянии в глубину. Первичные минералы из материнской породы полностью разрушаются, филлиты (иллиты, слюдистые минералы), которые, как было показано, обычно хорошо сохраняются в условиях умеренного климата, здесь почти полностью исчезают из почв (belong, Millot, 1967).

В результате горизонт оксик ферраллитных почв состоит почти исключительно из четырех элементов: остаточного кварца, каолинита, окислов железа, гиббсита (Smith, 1965). Емкость обмена этого горизонта при pH = 7 низкая и всегда меньше 16 мэкв на 100 г. Фактически этот тип выветривания, если он в основных чертах остается неизменным, оказывается под значительным влиянием материнской породы — кислой или основной (Lelong, 1968).

Кислые материнские породы (граниты, гнейсы) при выветривании образуют сглаженный рельеф с горизонтальными или слабо наклонными плохо дренируемыми поверхностями. В процессе выветривания освобождается мало оснований и окислов железа, тогда как запасы связанного или свободного кремнезема значительны. В этих условиях профили почв имеют кислую реакцию, и отличия в их формировании, связанные со степенью дренажа, мало заметны.

Тенденция к застаиванию воды усиливается при неосинтезе каолинита, когда остается мало свободного алюминия, а профиль почвы обедняется гиббситом или полностью лишается его. Выветривание не является подлинно ферраллитным в точном смысле этого термина, а характеризуется преобладанием процесса каолинитизации; поэтому подобные почвы мы называем ферраллитными глинами.

Основные материнские породы (например, долериты) обычно ассоциируются с более рассеченным рельефом при слабой или отсутствующей гидроморфности. Железо, освобождающееся в больших количествах, играет значительную роль (belong, 1968), так как оно быстро переходит в устойчивые формы, цементируя тонкие агрегаты и создавая этим хорошую аэрацию среды.

Растворенный кремнезем и основания быстро выщелачиваются при движении почвенных вод по склону. Неосинтез глин замедляется, а относительно большое количество алюминия, остающегося в свободном состоянии, превращается в гиббсит. Этим объясняются специфические различия в процессах, происходящих на дренированных склонах и в мало дренированных депрессиях (Paquet et al., 1961).

Ферраллитные почвы в истинном смысле слова формируются на высоких участках и склонах. В понижениях, часто временно переувлажненных, аккумулируются кремнезем и основания, вынесенные со склонов; при значительных колебаниях микроклимата среда, обогащенная щелочноземельными основаниями, благоприятна для неосинтеза глин, содержащих кремнезем (бурые эутрофные почвы и вертисоли).

Образование и развитие ферраллитных глин. Интенсивность выветривания во влажном экваториальном климате такова, что, если почва защищена от эрозии, ее мощность может достичь нескольких метров и даже нескольких десятков метров. Тогда профиль почвы состоит из трех последовательных зон: 1) верхней зоны, еще находящейся под влиянием кислого органического вещества, скапливающегося на поверхности; она подразделяется на два горизонта — А, гумусовый, и В, который более или менее обогащен гидроокислами; 2) средней зоны, часто называемой пятнистой, которая содержит много каолинита, слабо окрашена и достигает нескольких метров мощности; 3) нижней зоны, базисной, называемой зоной выноса или зоной разложения породы.

Итак, свойства и развитие этих зон очень различны. Единственный способ охватить в целом общий процесс эволюции профиля состоит в том, чтобы путем использования минералогических и геохимических методов произвести анализ баланса его компонентов как производных первичного состава материнской породы.

Подобный анализ, которым мы и воспользуемся для наших выводов, произвел Лелонг (belong, 1967). Не следует скрывать крайнюю трудность этой работы, так как материнские породы часто бывают гетерогенны и, кроме того, подвергаются процессу поверхностного переотложения масс (Leneuf, 1965). При анализе следует использовать гомогенные профили, проверяя эту гомогенность гранулометрическим постоянством крупной фракции кварца. С другой стороны, из-за изменений в плотности и объеме, возникающих при выветривании, бывает необходимо выводить баланс по неизменяющемуся элементу, а именно кварцу. Однако в жарком климате его тонкие фракции отчасти подвергаются растворению. Рассчитав объемным методом потери кварца между верхним и нижним горизонтами, которые составили приблизительно 15%, и сделав необходимые поправки, Лелонгу удалось составить достаточно точный баланс.

Исследования полученных результатов можно разделить на три этапа: исследование экологических и микроклиматических условий в разных зонах профиля; оценка общих результатов геохимического баланса; интерпретация геохимического баланса при рассмотрении в целом эволюции ферраллитных глин.

Совершенно особая проблема образования латеритных кор будет рассмотрена в особом разделе.

Экологические и микроклиматические условия в разных зонах профиля. Эти условия очень различны. Мы познакомимся с ними, руководствуясь степенью усиления выветривания, то есть снизу вверх.

1. Глубокая зона. Представлена материнской породой, находящейся в процессе выветривания, для нее характерна малая глинистость, пористость, повышенная боковая проницаемость; значение pH близко к нейтральному, так как в этой зоне воды содержат мало органического вещества и обогащены освобожденными при выветривании основаниями. Вода свободно циркулирует вдоль пород, глубокое проникновение ее осуществляется по трещинам.

2. Средняя зона. Однородна на глубину нескольких метров; Лелонг назвал ее «средой пластичности». Действительно, эта зона является областью интенсивного неосинтеза каолинита; в этих условиях некапиллярная порозность становится очень слабой (5—6%) (belong, 1966); среда сильнокислая вследствие удаления оснований. Гидроморфность почти постоянная, циркуляция воды незначительна или отсутствует в силу плохой проницаемости.

3. Верхняя зона. Подразделяется на два горизонта: обедненный (элювиальный) горизонт А и обогащенный (иллювиальный) горизонт (В). По сравнению с вышеописанной отличается следующими двумя важными особенностями своей экологии: 1) она находится под влиянием аккумулированного на поверхности органического вещества, обычно очень кислого; сильная влажность климата благоприятствует обильному освобождению воднорастворимых продуктов, которые остаются в форме фульвокислот и очень медленно полимеризуются. Эти вещества могут оказывать комплексирующее влияние на некоторые катионы, что следует иметь в виду; 2) зона больше аэрируется и с самых нижних частей горизонта В характеризуется непостоянной гидроморфностью. Порозность возрастает кверху, уровень почвенных вод более подвижен, и воды могут в наиболее влажные периоды передвигаться в боковом направлении. В сухой период подвижная вода исчезает или опускается, чем объясняется, что горизонт В является водоупором для просачивающихся сверху дождевых вод.

Микроклиматические различия приводят к формированию неоднородных профилей в пределах этой зоны. Схематично можно различить три случая: в постоянно влажной и достаточно аэрируемой среде, содержащей много органического вещества, железо, связанное с глинами, остается гидратированным; цвет горизонта В — охристый (охристые ферраллитные почвы — Delhumeau, 1965); в слабо влажной среде, подверженной более сильному пересыханию, часть железа в большей степени дегидратируется и кристаллизуется; в этих случаях цвет почвы красно-бурый или красный; в условиях с чередующимися иссушением и насыщением водой происходит сегрегация железа, которое локализуется в некоторых участках профиля почвы, образуя пятна. Таково происхождение горизонта типа плинтита (plinthit) по американской классификации. Этот рыхлый во влажные периоды горизонт подвержен затвердению при высыхании с быстрым образованием кристаллизующихся гидратов железа (Scharpenseel et al., 1963).

Геохимический баланс профилей (belong, 1967). Кривые на рис. 8 суммируют основные особенности геохимического баланса для восьми профилей однородных ферраллитных глин Гвианы. Подсчеты прбизведены Лелонгом.

Глубокая зона выветривания характеризуется массовой потерей связанного кремнезема (60% и более первичного кремнезема из материнской породы) и почти полной потерей оснований.

В следующей зоне (среде пластичности) состав сохраняется постоянным на большую глубину (до нескольких метров). Количество связанного кремнезема и алюминия здесь соответствует довольно строго формуле каолинита; отношение Si/Al доведено до значения, близкого 2, вследствие ранее произошедших потерь кремнезема. Наблюдается уменьшение в содержании железа по сравнению с зоной выноса. Что касается верхней части профилей почв, то она, как уже говорилось, разделяется на два главных горизонта: горизонт А — лессивированный или, скорее, обедненный (Segalen, 1965) — и горизонт В, для которого всегда характерна весьма заметная аккумуляция железа и яркое окрашивание.

По содержанию кремнезема и алюминия почвы разделяются на две группы. В одних аккумуляция этих веществ в горизонте В не обнаруживается; в других, напротив, на уровне горизонта В на кривой заметен характерный выступ, указывающий на их накопление. Очень хорошо заметна аккумуляция не только железа, но и алюминия, который несколько преобладает над кремнеземом, если взять за основу для сравнения формулу каолинита (суммарная аккумуляция). Поверхностный горизонт А очень обеднен связанным кремнеземом, алюминием, железом, а в наиболее развитых почвах вверху профиля преобладает кварц.

Заключение: фазы эволюции. Существует возможность восстановить фазы развития ферраллитных глин, сравнивая, подобно Лелонгу, геохимические балансы всех зон с изучением их минералогического состава.

В основании профиля выветривание протекает в нейтральной среде (местами слабощелочной) с потерей оснований и кремнезема, освобожденных при боковом выносе или при инфильтрации по трещинам в еще проницаемых для воды условиях; железо и большая часть алюминия остаются на месте.

В зоне пластичной среды, где кислотность заметно повышена и характерна насыщенность водой, условия становятся благоприятными для неосинтеза каолинита путем фиксации нерастворенным алюминием остающегося в растворенном состоянии кремнезема. Дефицит железа в нижней части профиля и, напротив, постоянный его избыток вверху позволяют предположить, что оно поднимается вверх, может быть диффузно, в растворенном состоянии, в форме закисных бикарбонатов, так как некоторое количество СO2 попадает с дождевыми водами в эту зону.

Верхние горизонты являются областью с совершенно иной геохимической эволюцией, связанной с наличием локальных экологических условий. Эти условия близки к тем, которые царят в очень кислой среде в почвах умеренного климата. Сильное уменьшение количества каолинита, наблюдаемое вверху профиля почв, обычно не уравновешивается эквивалентной его аккумуляцией в горизонте В: аккумуляция или отсутствует, или осуществляется в меньших количествах по сравнению с потерей в верхнем горизонте. Кроме того, аккумулирующиеся вещества, мало заметные морфологически (отсутствуют глинистые пленки), имеют форму слабоокристаллизованной глины (Sys, 1959) и обычно содержат гиббсит (Lelong, 1967). В этих условиях, по-видимому, нельзя говорить о выносе глин в обычном смысле слова; это более грубый процесс, ведущий к деградации каолинита под влиянием очень кислого органического вещества подстилки (Duchaufour, Lelong, 1967). Этот процесс напоминает поверхностное оподзоливание, наблюдающееся в подзолистых почвах с псевдоглеем. Разница заключается в том, что в него вовлекаются не глины типа иллита, а каолинит, считавшийся устойчивым.

Кислый поверхностный гидролиз противоположен, следовательно, глубинному нейтральному гидролизу; он освобождает растворимый кремнезем и алюминий (возможно, в комплексированном, псевдорастворимом состоянии), которые, будучи очень подвижными, диффундируют на большую глубину в профиле почвы; их трудно определить слишком грубыми для этого аналитическими методами.

Частичная аккумуляция веществ в верхней части горизонта В может происходить только в почвах, достаточно богатых железом и подверженных резкому сезонному иссушению (плинтит). Быстрая кристаллизация железа вызывает в этих случаях закрепление вынесенных элементов и вторичный неосинтез каолинита в горизонте В.

 

Кто на сайте

Сейчас 21 гостей онлайн