Агрофак

ПОМОЩНИК АГРОНОМА

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Home Почвоведение Главные почвообразовательные процессы Скорость почвообразования. Возраст почв

Скорость почвообразования. Возраст почв

Методы изучения. Возраст отложений и время заселения растительностью. Этот метод применяется к постледниковым почвам, образовавшимся на одинаковом, но разновозрастном субстрате; начало почвообразования в каждом случае известно. Если допустить, что климатические условия и растительность не изменялись, то становится возможным восстановить этапы развития почв путем сравнения профилей в почвах разного возраста. Мы приведем здесь только один пример образования почв на ледниковых песках эволюция почв озера Мичиган (Franzmeier et al., 1963). Эти отложения находились под воздействием почвообразования разные периоды времени длительностью от 2250 до 10 000 лет. Сначала образуется подзол с белесым А2, мощность которого постепенно увеличивается, вплоть до возраста 4000 лет. Начиная с этого периода развитие почвы протекает более медленно и главным образом за счет повышения мощности горизонта В; равновесие достигается в почвах, имеющих возраст около 8000 лет.

Палинология. Изучение пыльцы в торфяниках производилось уже давно. Постепенное нарастание торфяной толщи кверху и последовательная стратификация пыльцевых ассоциаций позволили восстановить климатические фазы, соответствующие тем или иным четвертичным отложениям. Изучение смены климатических фаз и сопутствующих им растительных формаций позволяет почвоведам анализировать условия, при которых образовались почвы умеренных широт.

Таблица 1

Подчеркнем, кроме того, что с периода бронзового века (около 1000 лет до н. э.) началось усиленное сведение леса человеком.

Современные палинологические методы позволили усовершенствовать изучение фаз эволюции почв. Многие авторы (Dimbleby, 1961; Munaut, 1967) показали, что в некоторых песчаных, хорошо фильтрующихся почвах пыльца претерпевает миграции, в результате которых она стратифицируется по профилю аналогично тому, как это происходит в торфяниках. Это позволяет выявить климатические фазы, которые господствовали при образовании почвы, и, поскольку они датированы, установить приблизительный возраст почв.

Таким образом Жеу с сотрудниками (Gehu et al., 1965) показали, что большая часть бретонских подзолов образовалась под влиянием деградации в ланды, которые пришли на смену лесной фазе. Это доказывается тем, что верхние почвенные горизонты изобилуют пыльцой вереска, тогда как на глубине преобладает пыльца лесной растительности.

Гюйе сравнил два вогезских подзола (Guillet, 1968) — равнинный, на котором распространен лиственный лес в стадии климакса, и горный — под преимущественно хвойным лесом климатического типа. На равнине был обнаружен древний деградированный подзол под вереском, который сохранился под лиственным, недавно посаженным лесом. В то же время подзол в горах образовался в результате длительных процессов, развитие которых продолжается и в настоящее время.

Мюно (Munaut, 1967) получил интересные палинологические данные, которые позволили ему установить этапы формирования подзолов в районе бельгийского Кампина. Некоторые подзолы с железистым горизонтом В оказались очень древними и образовались под лесом в атлантический период, а подзолы с гумусовым горизонтом В оказались более молодыми, возникшими при инвазии верещатников.

Археологические данные. Исследования древних курганов доставили ценные материалы почвоведам. Сравнение почвы на поверхности кургана возрастом 4500 лет (район Галле) с почвой, захороненной под курганом, показало, что первая почва представляет собой брюнифицированный лессивированный чернозем (индекс выноса глины 1,5), тогда как вторая не лессивирована (Sachsse, 1965). Следовательно, можно заключить, что процесс выноса глины с поверхности происходил по крайней мере в течение 4500 лет.

Интегрирование во времени процесса, скорость которого известна. Этот остроумный прием имеет целью измерить либо непосредственно в поле, либо с помощью определенной аппаратуры известный физико-химический процесс в течение сравнительно короткого времени. Поскольку быстрота процесса известна, становится возможным путем углубленного изучения профиля в его современном состоянии восстановить то минимальное время, которое необходимо для его формирования. Этот прием был применен для изучения различных процессов растворения и выноса карбонатов при данных растительности и климате (Arkley, 1963), вымывания и выноса глины (Zottl et al., 1967).

Приведем еще пример, касающийся оподзоливания под хвойным лесом (из работы Stone, McFee, 1965) в районе Адирондака. Авторы считают, что оподзоливание началось после пожара, который произошел 300 лет тому назад (возраст лесного насаждения). Аккумуляция грубого гумуса в А0 происходила в количестве 600 кг в год (или 180 т/га в среднем). Исследование близ расположенных разновозрастных насаждений показало, что существует тесная связь между возрастом горизонта А0 (следовательно, его мощностью) и количеством органического вещества в горизонте В. Соотношение между этими двумя величинами подчинено линейной зависимости, и анализ графика показывает, что в этих очень благоприятных для оподзоливания условиях в горизонте В1 накапливается за 1 год 100 кг органического вещества на 1 га. Приведенные факты говорят о быстром ритме процесса. Изучение этого процесса позволяет рассчитать возраст более развитых подзолов, сформировавшихся в том же районе, но о которых отсутствует точная информация.

Определение возраста органического вещества с помощью С14 (радиоуглеродный метод). В живом растительном веществе концентрация радиоактивного изотопа С14 (находящаяся в равновесии с СO2 воздуха) постоянна, хотя и невелика. Эта концентрация составляет приблизительно 1,85 х 10-10 % от валового содержания углерода. Когда растение отмирает (будучи гумифицировано или превратившись в состояние ископаемого) и, следовательно, процессы обмена в нем прекращаются, то относительное количество С14 уменьшается. Поскольку период полураспада этого элемента достигает примерно 5568 лет, то можно рассчитать возраст гумифицированного или захороненного органического вещества. Гюйе (Quillet, 1965) сопоставил возраст слоев вогезского торфяника, рассчитав его по радиоуглеродному методу, с данными по палинологии. Поскольку торф достаточно инертный, то время его образования соответствует возрасту углерода. Но использование этого метода для определения возраста гумуса современных почв сталкивается с серьезными трудностями. Метод позволяет определить только средний возраст углерода, поскольку органическое вещество почвы находится в постоянном развитии: оно то омолаживается за счет новых поступлений, то минерализуется и исчезает. Определение среднего возраста дает лишь приблизительные, мало точные указания о быстроте возобновления органического вещества. Таким способом Поль с сотрудниками (Paul et al., 1964) показали, что органическое вещество в бурой лесной почве (средний возраст 300 лет) менее устойчиво, чем в черноземе (средний возраст более 1000 лет). Средний возраст углерода в В1 подзолов на юге Швеции достигает всего 400 лет (Tamm et al., 1967). По другим же признакам этот автор считает, что процесс подзолообразования начался на юге Швеции примерно 8000 лет назад. Следовательно, приходится допустить, что в почве происходит постоянное возобновление органического вещества, с одной стороны, за счет привноса из верхних горизонтов, с другой — путем медленной минерализации с ритмом порядка 1% в год. Это возобновление на юге Швеции происходит быстрее, чем в подзолах бореальных областей, где средний возраст углерода может превышать 1000 лет.

Итак, радиоуглеродный метод является результативным только в сравнении с другими методами. Гюйе его применял в сочетании с палинологией при исследовании двух подзолистых почв. Оказалось, что горизонт Вh в подзоле на равнине под широколиственным лесом имел средний возраст 1000 лет и уже не соответствовал современной растительности, а в другой подзолистой почве возраст органического вещества в Вh достигал только 700 лет, и она находилась еще в процессе формирования.

Результаты и выводы. Сравним два процесса, характерные для умеренного климата, — вынос глины (лессиваж) и подзолообразование.

Вынос глины (лессиваж) в биологически активной среде является относительно медленным процессом. Минимальное время, необходимое для достижения равновесия в бурой лессивированной почве, исчисляется примерно в 5000 лет. Действительно, бурые лессивированные почвы на лёссе (Meyer, 1960) развивались почти в течение всего постледникового периода, то есть приблизительно 8000 — 10 000 лет.

Как указывает Цёттль, кривая процесса выноса глины, построенная в зависимости от времени, имеет форму S, амплитуда ее невелика (пока почва еще содержит много флокулирующих ионов Са), затем отклонение кривой увеличивается и снова уменьшается под влиянием усиления кислотности (рис. 2).

Оподзоливание, напротив, с самого начала протекает намного быстрее, особенно при благоприятных экологических условиях (кварцевая материнская порода, влажный климат, окисляющая растительность). Равновесие достигается через значительно более короткое время, чем в лессивированной почве. Однако быстрота подзолистого процесса очень изменяется в зависимости от условий среды. Если экологический фактор играет тормозящую роль, то, как мы увидим, подзолообразование становится медленным и неполным.

Таков подзолистый процесс под лиственным лесом; некоторые очень древние подзолы образовались, по-видимому, под такой растительностью на очень бедных песчаных породах в атлантический период (Dimbleby, 1962; Munaut, 1967); в этом случае подзолы неполноразвитые и отличаются присутствием железистого горизонта. Подобное подзолообразование под лиственным лесом, относительно медленное и постепенное, наблюдалось на ледниковых песках озера Мичиган (Franzmeier et al., 1963). В этом случае равновесие установилось через 7000—8000 лет.

Деградированные подзолы, образующиеся в результате инвазии вереска, более молодые. Их появление связано с вырубками лесов, начавшимися в бронзовом веке, и поэтому их возраст датируется 2000—3000 лет. Эти подзолы отличаются дифференцированным профилем и присутствием характерного темного горизонта Bh (гумусово-железистый подзол).

Наконец, некоторые подзолы в исключительно благоприятных условиях могут образовываться очень быстро, за несколько веков; таковы подзолы, формирующиеся под недавно интродуцированными хвойными насаждениями на песчаных равнинах во влажном климате. Здесь, под старыми соснами, наблюдаются воронко - или рюмкообразно внедрившиеся подзолы, чей возраст равен возрасту насаждения.

В гумусово-железистом подзоле различают две фазы развития (Franzmeier et al., 1963): фазу быстрого увеличения мощности горизонта А2 и более медленную фазу увеличения мощности горизонта В. В течение второй фазы верхняя граница горизонта В остается постоянной, так как поступающие сверху и удаляющиеся вещества компенсируются привносом, идущим с поверхности. Тем не менее профиль в целом постепенно углубляется, а затем стабилизируется; граница между горизонтами А2 и Вh со временем становится более резкой.

 

Кто на сайте

Сейчас 35 гостей онлайн