Почвообразующие породы

Почвообразующие породы играют важную роль в формировании почв. Они являются частью твердой фазы почвы и определяют ее исходные минеральные, химические, физико-химические и др. параметры. Они обуславливают гранулометрический, минералогический и химический состав почв, также общие физические, физико-механические, водно-воздушные, тепловые свойства и режимы. Большое влияние почвообразующих пород на структуру почвенного покрова.

Почвообразующие породы территории Беларуси представлены главным образом отложениями плейстоцена, которые являются следствием пяти оледенений и разделяющих их межледниковий, и голоцена. Мощность четвертичных отложений составляет в среднем 75–80 м, с колебанием от нескольких метров до 325 м. В отдельных местах на поверхность выходят коренные породы: архейские и протерозойские граниты и гранодиориты (Глушковичи, Микашевичи), девонские отложения – в долинах Двины и Днепра, меловые, преимущественно в виде отторженцев – в бассейне Сожа, палеоген-неогеновые – в долине Днепра (Лоев).

В составе четвертичных пород преобладают отложения, связанные с деятельностью ледников, общая доля которых равна 88 %. Из них моренные отложения составляют 52 %, водно-ледниковые – 31 % и озерно-ледниковые 5 %, перигляциальные отложения составляют 7 %, отложения межледниковий и современные (болотные, аллювиальные) – 5 %.

Если принять за основу схему деления четвертичной толщи на ранне-, средне-, позднечетвертичные и современные отложения, то наибольшее участие в формировании почвенного покрова Беларуси принимают средне-, верхнечетвертичные и современные отложения. Среднечетвертичныеотложения на территории Беларуси представлены в основном отложениями Сожского оледенения. Это преимущественно моренные глины, суглинки и супеси, реже крупнозернистые пески. Территория их распространения находится между южными границами максимального продвижения Поозерского и Сожского ледников (рис. 2.2). Их мощность может достигать 100 м и более. С поверхности они перекрыты песчаными и супесчаными водно-ледниковыми отложениями Поозерского ледника, а южнее границы максимального распространения – водно-ледниковыми отложениями Сожского ледника. В толще отложений Сожского оледенения встречаются слои аллювиальных отложений. Водно-ледниковые отложения сформировали зандры северного Полесья. На всем пространстве сожские отложения перекрыты небольшим слоем надморенных современных элювиально-делювиальных пород супесчаного, реже суглинистого гранулометрического состава, которые в основном и являются почвообразующими породами этих территорий.

Верхнечетвертичные отложения своим происхождением обязаны деятельности последнего поозерского ледника, который покрывал практически все Белорусское Поозерье. Почвообразующие породы здесь имеют очень сложный состав и характер залегания, определяемые разными стадиями наступления ледника и межстадиальными эпохами. Преобладают породы ледникового происхождения: моренные, водно-ледниковые, озерно-ледниковые. Моренные отложения севера Беларуси представлены в основном грубыми супесями, суглинками и глинами, включающие большое количество валунов, гравия и гальки. В теле морены иногда встречаются включения в виде линз и прослоек пород водно-ледникового и озерно-ледникового происхождения. На значительной площади моренные отложения выходят на дневную поверхность и являются почвообразующими породами.

Белорусское Поозерье является районом максимального распространения озерных отложений в виде песков, песчано-гравийных образований, глин, мергелей, органоминеральных илов и сапропелей. Их мощность может достигать 20 м и более.

Из других пород голоценового возраста следует отметить аллювиальные и болотные отложения. Аллювиальные отложения встречаются в виде руслового, пойменного и старичного аллювия. Русловой аллювий представлен чаще отмытым, сортированным песком, пойменный аллювий содержит иловатые песчаные и глинистые породы, а в старичном аллювии кроме минеральных отложений (песков, супесей, суглинков) встречаются органо-минеральные (сапропели, мергель) и органические (торф) породы.

Болотные отложения территории Беларуси представлены низинными, переходными и верховыми торфами. В их распространении имеется определенная закономерность. Основные массивы низинных торфяных болот приурочены к Белорусскому Полесью. Переходные и верховые торфяники распространены в Белорусском Поозерье и равнинах центральной части Беларуси.

Значительная часть (около 9 %) территории Беларуси занята лёссами и лёссовидными породами. Это тонкозернистая пылеватая карбонатная порода, чаще легкосуглинистого гранулометрического состава. Имеются следующие гипотезы образования лёссов: эоловая, основанная на процессах развевания пыли ледниковых отложений; водно-ледниковая, связанная с осаждением материала водно-ледниковых потоков; почвенная –рассматривает лёсс как продукт преобразования осадочных пород почвенными процессами. Особенностями этих пород являются: буроватая окраска, рыхлое сложение, высокая поглотительная способность, низкая водопропускная способность, что определяется, в первую очередь, тем, что фракция крупной пыли (0,05–0,01 мм) составляет от 40 до 70 %. На этих породах образуются дерново-палево-подзолистые почвы, которые по сравнению с дерново-подзолистыми почвами имеют более высокие естественное плодородие, большие запасы питательных веществ и лучшие водно-физические свойства.

Таким образом, геологическое строение и история формирования территории Беларуси предопределили состав и характер распределения почвообразующих пород. В целом почвообразующие породы отличаются в Беларуси большим разнообразием. По генезису их можно разделить на следующие группы: коренные породы; ледниковые отложения (моренные, водно-ледниковые, озерно-ледниковые); лёссы и лёссовидные породы; древнеаллювиальные; эоловые; современные отложения (аллювиальные, болотные, озерные и др.). Их генетические особенности, гранулометрический состав, занимаемые площади и территориальные закономерности распространения видны на карте (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Почвообразующие породы Беларуси (Национальный атлас Беларуси, 2002)

Воды

Вода играет огромную роль на Земле – без нее не было бы жизни. Условия увлажнения являются важным фактором выветривания и почвообразования. Вода обладает большой подвижностью, благодаря которой она передвигается даже в твердом состоянии, и способностью переносить различные вещества, играет большую роль в обмене веществ. Главный источник передвижения воды – энергия Солнца.

Вода на своем пути неизбежно попадает в почву. Именно почва играет огромную роль в круговороте воды, преобразуя ее в парообразную воду и воду, усвоенную растениями (транспирация), поверхностный и подземный сток. Водный режим почв любой территории – важнейшее звено водного режима всей суши.

Большое влияние оказывает вода на формирование почвы. Основатель гидрологии почв Г.Н. Высоцкий сравнивал почвенную влагу с кровью организма, так как она обеспечивает передвижение веществ и снабжение растений влагой, то есть вода – основной агент почвообразования. Если глобальная дифференциация почвенного покрова на Земле определяется преимущественно количеством поступающей солнечной энергии, то разнообразие условий почвообразования и типов почв в пределах почвенно-климатических поясов и, в том числе, на территории Беларуси, определяется именно условиями увлажнения.

Воды как поверхностные, так и грунтовые, играют огромную роль в почвообразовании Беларуси. Воды влияют на формирование растительных сообществ со свойственным им количеством и составом растительного опада, а также на формирование окислительно-восстановительного режима почв.

При глубоком залегании грунтовых вод и отсутствии застоя поверхностных вод в почвенном профиле создаются аэробные условия и протекают окислительные явления, которые сопровождаются интенсивной минерализацией органического вещества. В таких условиях формируются автоморфные почвы, не имеющие признаков заболачивания. Автоморфные почвы всегда содержат значительно меньше гумуса, различия их с полугидроморфными по этому показателю могут достигать 2 раз. Например, в автоморфных дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах на лессовидных суглинках обычное содержание гумуса составляет 1,5-2,0%, а в глееватых и глеевых – 3,0-4,0%. В дерново-подзолистых песчаных эти показатели составляют соответственно 1,0-1,5 и 2,0-2,5 %.

При избыточном увлажнении, обусловленном близким залеганием грунтовых вод и застоем поверхностных вод в пониженных элементах рельефа, реже при наличии водоупорных слоев, развивается болотный процесс почвообразования и формируются гидроморфные и полугидроморфные почвы. Особенностью болотного процесса почвообразования являются анаэробные условия и восстановительные процессы. В анаэробных условиях уменьшается активность окислительных процессов, что приводит к ослаблению минерализации органического вещества. На поверхности почвы накапливаются полуразложившиеся органические остатки в виде торфа, которому свойственна высокая гидрофильность и влагоемкость, а также низкая аэрация при избыточном увлажнении, ведет к дальнейшему развитию процессов заболачивания. В целом можно констатировать, что вода является основным фактором формирования морфологического облика почв Беларуси.

В условиях Беларуси переувлажнение почв может быть временным или постоянным. Временное переувлажнение обычно обусловлено понижением рельефа, что способствует сквозному промачиванию почвы в отдельные периоды года: весной в период снеготаяния, летом после обильных длительных дождей, реже после осенних дождей. В автоморфных песчаных почвах Полесья, например, период избыточного увлажнения полуметрового слоя почвы (влажность выше наименьшей влагоемкости) длится всего 5-6 дней, во временно избыточно увлажненных – 17-18 дней, в глееватой – 50 дней, глеевой – 56 дней (Попова Т.С., 1977).

При временном переувлажнении в почвах развивается процесс оглеения минеральной породы, характерной особенностью которого является превращение окисного железа в закисное, более подвижное соединение, которое окрашивает почвы в синий цвет. При временном избыточном увлажнении почв в них происходит периодическая смена окислительных и восстановительных условий, и соединения железа могут переходить то в окисную, то в закисную форму.

При подсыхании почвы в ней улучшается воздушный режим, а, следовательно, и преобладают окислительные явления, что ведет к образованию гидроксида железа. Присутствие гидроксидов железа проявляется в окраске почв Беларуси в виде ржавых и охристых пятен, примазок и других железистых образований – ортштейновых конкреций, прожилок, ржавых трубочек по корневым ходам. Эти новообразования – неопровержимые свидетели временного избыточного переувлажнения почв.

При длительном или постоянном избыточном переувлажнении катионы закисного железа вступают в реакцию с кремнеземом и глиноземом, образуя вторичные глинистые минералы алюмоферросиликаты. Они и придают сизую, грязно-зеленую или голубоватую окраску глеевым горизонтам почвы.

Снижение количества влаги ведет к уменьшению количества растительного опада и замедлению процессов почвообразования в целом.

В засушливые периоды вода в почве может двигаться по направлению к поверхности (выпотной водный режим), что приводит при значительной минерализации грунтовых вод к солончаковым явлениям. Такие явления на территории Беларуси проявляются локально на юге страны, особенно в поймах рек.

Однако доминирующим направлением передвижения воды в почвах Беларуси является нисходящее, что обусловлено высоким уровнем увлажненности территории и преобладанием промывного водного режима. Вода является главным агентом подзолистого процесса почвообразования, доминирующего в автоморфных почвах Беларуси. Вода прямо и косвенно (через формирование кислой реакции среды в результате выщелачивания) влияет на разрушение минеральной и органической части почвы, переносит продукты разрушения вниз по профилю. В результате таких явлений формируются обедненные и осветленные элювиальные и сравнительно более обогащенные биофильными элементами более темные иллювиальные горизонты.

Почвенная влага – важнейший фактор, определяющий условия выращивания сельскохозяйственных культур и обработки почвы. Вода необходима для растений в значительно большем количестве, чем другие средства питания растений. Почвенная влага, поступая в растения, является основным компонентом, участвующим в фотосинтезе. При недостатке влаги и недостаточном ее поступлении в растения резко снижается интенсивность фотосинтеза. Процесс фотосинтеза в условиях Беларуси ограничен обычно не количеством солнечной энергии, а количеством воды. Колебания год от года эффективного плодородия почв и полученных урожаев чаще всего вызываются именно несоответствием запасов влаги в почве потребностям в ней растений. Наиболее часто засухи на территории Беларуси наблюдаются в южных и юго-восточных районах. В этом аспекте выделяют зоны устойчивого (стабильного) и рискованного земледелия.

Значение воды как фактора образования почв Беларуси столь велико, что некоторые классификации почв страны построены именно на гидрологической основе (Т.А. Романова, 2004).