Жизнь под ногами

Давайте, как по лестнице, спустимся по горизонтам почвы сверху вниз и постепенно разберёмся с горизонтами и идущими в них процессами. Для этой экскурсии мы выберем достаточно сложно устроенную почву, чтобы по мере спуска ознакомиться с большим количеством горизонтов. Итак, спускаемся по профилю дерново-подзолистой почвы, которая очень часто встречается в центре Русской равнины.

Представим себе плоскую вершину холма на Валдае. Обычно он покрыт еловым лесом, под пологом которого растут кислица и зелёный мох.

Самый верхний горизонт толщиной 4 см – горизонт накопления отмерших частей растений – уплотнённая лесная подстилка из еловой хвои. Практически целиком он состоит из органического вещества. Почвоведы обычно обозначают его латинской буквой О. Органическое вещество подстилки разрушается микроорганизмами, в данном случае преимущественно грибными, с обра­зованием водорастворимого гумуса – так называемых жёлтых гумусовых кислот (фульвокислот). Эти кислоты вымываются дождевыми водами из подстилки и просачиваются вниз, в ту часть почвы, которая состоит из минералов. Такие потери органических веществ в подстилке ежегодно возмещаются новым поступлением очередных порций опавшей хвои.

Лежащий ниже минеральный горизонт почвы простирается обычно до глубины 14 см. Он серый, супесчаный (т.е. с резким преобладанием песка), комковатый, содержит множество травяных и древесных корней. Фульвокислоты, попадающие сюда из подстилки, разрушают, разъедают минеральную часть почвы, переводя некоторую её долю в растворимые соли. С дождевой влагой эти соединения движутся дальше вниз, сопровождаемые мельчайшими глинистыми частицами, которые в силу малого размера также переносятся вглубь нисходящими потоками влаги. Одновременно с этим в горизонте происходит разложение отмирающих корней с превращением их в фульвокислоты и в плохорастворимые, а потому малоподвижные гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты осаждаются на минеральных зёрнах почвы и придают горизонту серый цвет. Так формируется этот минеральный горизонт с самым высоким в профиле содержанием гумуса. Он называется гумусовоаккумулятивным (т.е. «накапливающим гумус») и обозначается индексом А1.

Нижележащий горизонт толщиной примерно 20 см отличается яркой белёсой окраской и состоит из тонких плиточек толщиной около 3 мм, образующихся при зимнем промораживании горизонта. Здесь нет травяных корней и очень мало древесных. Это подзолистый горизонт, в котором продолжается разрушение минеральной массы поступающими сверху фульвокислотами и происходит вынос продуктов разрушения с нисходящим током влаги в ещё более глубокие слои почвы. Голую белую поверхность разрушающихся минералов ничто не маскирует. Различные минералы имеют разную устойчивость к разрушающему воздействию фульвокислот. Наиболее устойчивым в этой обстановке является кварц (SIO2). Поэтому по мере разрушения и выноса других минералов о остающийся на месте кварц играет всё большую и г большую роль в строении этого горизонта. Химический анализ показывает, что содержание SIO2 достигает здесь иногда 85%. Подзолистый горизонт – это кварц-аккумулятивный горизонт (т.е. «накапливающий кварц»). Его индекс – А2. По-другому этот горизонт называется элювиальным, или горизонтом вымывания (латинское eluo – «вымываю»). Понятно, что этот горизонт содержит ничтожное количество элементов питания растений. Поэтому здесь очень мело корней, и крестьяне, распахивая поля, всегда избегали подзолов.

Спустимся ещё на одну ступень-горизонт. Посмотрите, как изменился цвет – он стал ярким коричневато-бурым. И структура почвы здесь совершенно иного вида – почвенные комки похожи на короткие 4 – 6-гранные призмы с несколько искривлёнными гранями и рёбрами. Количество мелких глинистых частиц здесь заметно увеличилось. Всё говорит о том, что почвенные процессы существенным образом изменились.

Фульвокислоты, которые вступили в химические реакции с минералами в более верхних слоях почвы, попав в этот горизонт, уже теряют свою «агрессивность». Вынесенные сверху глинистые частицы оседают на гранях частиц почвы, почвенных «призм», образуя на них плёнки. Поэтому горизонт называется иллювиальным (латинское illuo – «вымываю») и обозначается индексом В.

 Самый нижний горизонт, описывающийся в составе почвы, но не относящийся к ней, – горизонт почвообразующей, или материнской, породы, из которой образовалась почва. Он обозначается индексом С. В данном случае он представлен лёгким бурым суглинком. Собственно почвенные процессы в горизонте породы не идут. Водные растворы, фильтрующиеся через него по трещинам и уходящие в грунтовые воды, его никак не изменяют.

Таким образом, профиль дерново-подзолистой почвы состоит из вымываемой водой элювиальной толщи (горизонты А1+А2) и иллювиального слоя (горизонт В), в который, наоборот, вымываются мельчайшие глинистые частицы.

В других местностях формируются профили иного типа. Чем больше разница в природных условиях, тем более непохожие почвы они формируют. Только что мы рассмотрели насквозь промываемые водой почвы, образующиеся во влажном климате. Теперь же для контраста обратимся к почве, формирующейся в условиях недостаточного увлажнения, – к чернозёму. Его профиль гораздо менее сложен. Итак – как живёт типичный чернозём лежащий под разнотравно–злаковой луговой степью или пашней  где-нибудь в Курской области?

Верхний горизонт – это лежащий на поверхности почвы степной «войлок», состоящий из отмершего травостоя. Толщина этой мягкой подстилки в целинных степях достигает иногда 20 сантиметров. Разложение его происходит в основ­ном под действием бактерий, а не грибов, поэтому химически агрессивных фульвокислот здесь не образуется.

Мощный черный гумусовый горизонт А1 толщиной иногда до 1 м и более образуется при ежегодном отмирании и дальнейшем разложении огромной массы травяных корней, густо его пронизывающих. В результате здесь формируется мелкозём, склеенный гуминовыми кислотами в мелкие прочные комочки. Они имеют зернистое, рассыпчатое строение. Это райские условия для сельскохозяйственных культур. В чернозёмных почвах очень много кальция, который в огромных количествах переходит из почвы в растения и обратно. Поскольку в этом достаточно сухом климате почва насквозь не промачивается водой, карбонаты кальция вымываются («выщелачиваются») только из верхней части профиля – гумусового горизонта. Двигаясь с токами воды вниз, они накапливаются в нижележащем горизонте. Он имеет мощность около 1 м и отличается палево-бурым цветом. Карбонаты накапливаются здесь в виде самых разных небольших «скульптурой», которые имеют очень поэтические названия. Это карбонатные журавчики – плотные известковые скопления неправильной округлой формы, размером в несколько сантиметров; псевдомицелий – белые нити, напоминающие нити грибницы, по сходству с которыми они получили название; белоглазки – яркие белые точечные скопления мучнистой извести размером около 1 см.

Помимо них в черноземах встречаются дутики, похожие по форме на журавчиков, но пустые внутри, а также погремки – те же дутики, внутри которых отколовшийся фрагмент стенки создает эффект погремушки.

Иногда известковых «скульптур» в профиле не видно, хотя рассеянные карбонаты присутствуют в значительном количестве. Тогда наличие карбонатов определяется при помощи соляной кислоты, несколькими каплями которой капают на образец почвы. В случае присутствия карбонатов начинает бурно выделяться углекислый газ и намоченный образец как бы вскипает.

Ниже лежит материнская порода – горизонт, Сса – светло-палевый, однородный, не распадающийся на комки суглинок.

Простой профиль, не правда ли? Но заметили ли Вы, что его образование идёт по тем же законом, что и формирование более сложного профиля дерново-подзолистой почвы? Токами воды вещества и частицы перемещаются вниз по профилю почвы, вымываются из одних его слоев и осаждаются в других.

Описанные почвы отличаются друг от друга, каждая из них ярко отражает в своем профиле специфику биологических и климатических условий территории. Они представляют два различных типа почв, существование которых было отмечено американским почвоведом Куртисом Флетчерон Марбутом. Он разделил все почвы на педальферы (греч. pedon – «почва»; лат. aluminium – «алюминий» и ferrum – «железо») и педоши (лат. calx – «известь»). Как ясно из названий, в почвах-педальферах по профилю движутся алюминий и железо, а кальций из этих почв вымывается. Это почвы влажного климата. К ним относятся тундровые, подзолистые, большинство бурых лесных почв, почвы влажных субтропических, тропических и экваториальных лесов.

В педокалях алюминий и железо неподвижны в силу сухости среды и отсутствия агрессивных органических веществ. Кальций же в большей и в меньшей степени, наоборот, подвижен. К этой группе относятся чернозёмы, каштановые почвы, почвы тропических пустынь и полупустынь, почвы арктических и антарктических пустынь.

Прежде чем завершить раздел о почвенных процессах, надо обязательно сказать о специфической группе почв с высоким содержанием легко­растворимых солей – поваренной соли (NaCl), соды (Na2C03) и др.

Почва, которая содержит в поверхностно, горизонте более 1% солей и обычно имеет поверхности солевые налеты, носит назван* солончака. Это русское народное название. Во французском названии, которое переводится как «белая засоленная почва», хорошо отражены поверхностные солевые скопления. На солончаке могут расти только немногочисленные растения, приспособившиеся к высокой концентрации солей, прежде всего солянки и солеросы. Как правило, солончаки представляют собой болотные почвы и солёных водах.