Генезис, классификация, строение, состав и свойства болотных почв, структура почвенного покрова и агрономическая оценка

С точки зрения земледельческого использования почвы низинных болот имеют большую ценность, чем почвы верховых болот. После осушения, известкования и внесения ряда удобрений (в том числе микроудобрений) болотные почвы осваиваются как пашни и сенокосы. Необходимо рациональное хозяйственное использование болотных почв (особенно верховых), поскольку они выполняют важную функцию в стабилизации водного баланса территорий[2].

Уникальным природным образованием является торф – отложения органического происхождения, состоящие из остатков болотных растений (лиственных и хвойных деревьев, кустарников, трав, мхов), подвергшихся неполному разложению при недостаточном доступе воздуха. Благодаря большому содержанию органических и неорганических соединений торф находит самое широкое применение в хозяйственной деятельности человека.

Торф низинных болот применяется как органическое удобрение, торф верховых болот – большей частью как топливо. Помимо топлива торф используется и в других целях. При его переработке получают многие продукты для различных отраслей народного хозяйства, причем более экономично, чем из других видов топлива и сырья. Среди природных ресурсов, требующих комплексного подхода к освоению, торф занимает особое место по сложности своего состава и строения, а также наличию широкого класса химических веществ и соединений. Использование торфяных запасов не может быть однообразным, а должно определяться условиями залегания, природными особенностями, составом и свойствами сырья на каждом торфяном месторождении. Необходимо комплексно и рационально использовать торфяные месторождения в соответствии с особенностями состава и свойств торфяных залежей[16].

На осушаемых торфяниках в результате понижения уровня фунтовых вод и отрыва их капиллярной каймы от торфяных горизонтов почв могут возникать пожары. Пожары уничтожают наиболее плодородные почвы Нечерноземья, отрицательно влияют на разнообразие и видовой состав биоты, ухудшают условия работы транспорта, вызывают заболевания и гибель людей.

Ф.Р. Зайдельманом предложен комплекс мероприятий, исключающих возможность пожаров на осушаемых торфяных почвах. Во-первых, необходимо отказаться от использования торфяных почв в черной культуре и возделывать на таких почвах только луга и лугопастбищные севообороты с высокой насыщенностью последних полями многолетних трав. Во-вторых, мелиорация торфяных почв должна осуществляться в условиях двустороннего регулирования водного режима. В-третьих, на осушаемых торфяных почвах должна применяться оптимальная система повышения их плодородия. Наконец, в-четвертых, использование осушаемых торфяных почв должно осуществляться в условиях пескования[6].

3. Болотный почвообразовательный процесс, сущность и характеристика

Много миллионов лет потребовалось для того, чтобы горные породы, покрывающие Землю, превратились в почву. Образование почв из горных пород происходит под воздействием двух процессов, протекающих на земной поверхности, – выветривания и почвообразования.

Выветривание – процесс разрушения горных пород и образования рыхлых обломочных пород. В зависимости от факторов, разрушающих горные породы, различают физическое, химическое и биологическое выветривание.

Почвообразовательный процесс начинается с того момента, когда на рухляке горной породы поселяются живые организмы и происходит накопление органического вещества [9].

Почвообразовательным процессом называют совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почвенной толще. Агентами почвообразования при этом являются живые организмы и продукты их жизнедеятельности, вода, кислород воздуха и углекислота. В основе почвообразовательного процесса лежит малый биологический круговорот веществ. Органические остатки, которые накапливаются растениями после их отмирания, на поверхности породы или в ее верхних слоях не полностью минерализуются, часть их, в процессе гумификации, превращается в гумус, который имеет в запасе все элементы питания растений. Накопление гумуса в верхних слоях и взаимодействие гумусовых веществ с минеральной частью породы приводят к образованию почвы. Гумус содержится только в почвах и отсутствует в почвообразующих породах.

Наиболее важные составляющие почвообразовательного процесса это:

1) трансформация минералов  горной породы, из которой образуется  почва (а в дальнейшем и самой почвы);

2) накопление органических  остатков и их постепенная  трансформация;

3) взаимодействие минеральных  и органических веществ с образованием  сложной системы органо-минеральных  соединений;

4) аккумуляция в верхней  части почвы ряда биофильных  элементов, и прежде всего элементов  питания;

5) передвижение продуктов  почвообразования с током влаги  в профиле формирующейся почвы  [10].

Понятие о типе почвообразования, охватывающем ряд сходных генетических типов почв, разработано П. С. Коссовичем в 1911 г [26]. Существую различные подходы к выделению типов почвообразования. Заслугой Докучаева является обоснование не формального разделения почв по морфологическим признакам, а их формирование на основе почвообразовательных процессов, что обосновано в его научном труде - «Русский чернозем»[13].Учение В. В. Докучаева о факторах почвообразования и поиски ведущего фактора в возникновении тех или иных почв были использованы при разработке серии классификационных схем, основанных на учете внешних по отношению к почве критериев. Первую схему с учетом факторов почвообразования предложил в 1906 г. Г. Н. Высоцкий, классифицировавший почвы по характеру гидротермического режима, зависящего от климата и рельефа местности. Иначе к учету факторов почвообразования подошел К. Д. Глинка, опубликовавший в 1908 г. схему классификации почв, в которой почвы делились на высшем уровне на две группы: экзодинамоморфные, в образовании которых ведущую роль играет климат, и эндодинамоморфные, где главная роль принадлежит почвообразующей породе. Систематику почв, основанную на учете факторов почвообразования, попытался дать С. А. Захаров (1927), разделивший все типы почв по характеру преобладающего в их генезисе фактора на отделы: климатогенный, орогенный, гидрогенный, галогенный, флювигенный, литогенный[11].

Болотный тин почвообразования развивается там, где поверхностные горизонты земной коры сильно пересыщаются влагой, частью собирающейся на поверхности, частью поднимающейся к поверхности при неглубоком залегании грунтовой воды.

Для болотообразования и формирования болотных почв характерны два сопряженных процесса – торфообразование и оглеение (глеевый процесс).

Торфообразование – накопление на поверхности почвы растительныхостатковврезультатезамедленнойихгумификациииминерализациивусловияхизбыточногоувлажнения. В начальнойстадиизаболачиванияпоявляютсявлаголюбивыеавтоморфныетравянистыерастения,которыев последующем сменяются зелеными мхами,кукушкиным мхом и, наконец, сфагнумом[10].

Пересыщение почвы водой в то же время лишает эту почву свободного доступа кислорода воздуха, а недостаток кислорода отзывается как на процессах разложения органических веществ, так ина процессах, совершающихся в минеральной среде. При недостатке кислорода медленно и неполно разлагаются органические остатки, многие микроорганизмы совсем не могут существовать в этих условиях, и почвы не только накопляют значительные количества перегноя, но обогащаются и полуразложенными; растительными остатками, образующими торф. Процессу накопления торфа помогают и низкие температуры. Поэтому почвы с торфянистыми горизонтами особенно сильно развиваются в областях и районах холодного климата (тундровая зона, лесная зона, горные вершины).Разложение органических остатков без доступа кислорода ведет, между прочим, к образованию таких газов, как болотный газ, сероводород, фосфористый водород и проч. Азотистые соединения при этом не окисляются до азотной кислоты, а останавливают свой распад на стадии получения аммиака. Из составных частей минеральной массы почвы особенно чутко отзываются на недостаток кислорода соединения железа. В безкислородной или недостаточно окислороженной среде могут возникать и продолжительно существовать закисные, т.-е. недостаточно окисленные, соединения железа, которые, при других условиях, не образуются. В болотных почвах железо отличается значительной подвижностью. Присутствие закисных солей железа придает под гумусовым горизонтам болотных почв зеленоватую или синеватую окраску. Нередко в болотных почвах под торфяными горизонтами находят и выделение углекислой извести, в сыром виде имеющей нередко тестообразный характер, а в сухом – принимающий форму рассыпчатого порошка. По-видимому, в большинстве случаев эта известь есть наследие бывших озерных бассейнов, постепенное зарастание которых привело к образованию болота. В озерах эта известь накопляется некоторыми водными растениями.

Благодаря тому, что болотные почвы развиваются часто в котловинах, где грунтовые воды не имеют оттока, на поверхности даже северных болотных почв, во время особенно сухих летних периодов появляются слабые налеты или пленки растворимых солей (сернокислых и хлористых), что сближает северные болотные почвы с солончаками степных и пустынно-степных зон[3].

Торфяные горизонты болотных почв могут иметь различную мощность н различный состав. По мощности торфяного горизонта болотные почвы делятся на торфянисто-глеевые (мощность торфа меньше 25 см), торфяно-глеевые (25–50 см) и торфяники (более 50 см). В последнем случае верхние слои торфа оказываются составной частью почвенного профиля, а нижние (глубже 50 см) – материнской породой для почвы. Если мощность торфа достигает нескольких метров, то он представляет собой своеобразное органогенное геологическое тело[2].

Среди торфянистых горизонтов наблюдается иногда выделение бесформенной органической массы черного цвета, при высыхании принимающей глянцевитый характер. Эти выделения, содержащие, наряду с преобладающим органическим веществом, заметное количество золы, называются допплеритом. Своим составом и свойствами допплерит напоминает наименее подвижную часть почвенного перегноя, называвшуюся когда-то гуминовой кислотой, но на самом деле представляющую смесь весьма разнообразных органических соединений.

4. Термины «глей» и «глееобразование» были введены в научную терминологию Г. Н. Высоцким, который впервые указал на биохимическую природу глееобразования. Под глеем Г. Н. Высоцкий понимал «более или менее плотную суглинистую или глинистую породу серого цвета с зеленоватым оттенком», формирующуюся в условиях длительного переувлажнения. Г.Н.Высоцкий считал, что в процессе оглеения главную роль играет превращение окиси железа в закись с последующим ее выщелачиванием. Переход окиси железа в закись происходит под влиянием разлагающихся органических веществ в условиях затрудненного или полного прекращения доступа кислорода воздуха при участии анаэробных микроорганизмов.  
   Агрономическая и морфологическая характеристика болотных почв

Морфологический профиль болотных почв в общем виде относительно прост и может состоять из трех основных горизонтов:

АО (встречается обозначение Оч [10])– очес буровато-желтого или зеленовато-бурого цвета, состоящий из неразложившихся остатков сфагновых, гипновых или долгомошных мхов с примесью фрагментов отмерших трав и корней; в основном развит в почвах верховых болот; мощностью – от нескольких до 10–15 см;

Т– торфяный горизонт; в почвах верховых болот – бурый или темно-бурый, в верхней части горизонта полуразложившиеся растительные остатки сохраняют исходное биологическое строение, в нижней – степень разложения торфа возрастает; в почвах низинных болот торфяный горизонт буровато-серого или коричневого цвета, с глубиной может переходить в перегнойный или перегнойно-торфяный более темного, коричневого или черного, цвета;

G – глеевый минеральный горизонт сизовато-серого или голубовато-сизого цвета [2].

Профили некоторых болотных почв показаны на рисунках 1-4 [23].

Тундровая болотная почва

На севере тундровой зоны, в арктической тундре, болотные почвы характеризуются малой мощностью торфяного слоя (от 20 до 35 см). По мере продвижения на юг мощность торфяных горизонтов увеличивается, достигая на южной границе зоны глубины 1-2 м.

Рис.1. Профиль тундровой болотной почвы

Арктическая болотная почва