Болотные почвы

В тундровой зоне Евразии и Северной Америки значительные пространства слабодренированных территорий заняты болотными почвами. Особенно широко они распространены в пределах южной тундры, а также лесотундры и северной тайги, т. е. там, где биомас­са растительного покрова оказывается достаточной для того, чтобы обеспечить протекание одного из ведущих процессов почвообразо­вания в болотных почвах — торфонакопления. Максимальной выра­женности в них достигает также процесс оглеения.

Необходимым условием формирования болотных почв является постоянное избыточное увлажнение почвенного профиля, которое достигается как за счет поступления в почвы атмосферных осадков, так и при дополнительном притоке поверхностных и грунтовых вод. В зависимости от источников увлажнения выделяются почвы верхо­вых и низинных болот.

Верховые болота образуются при накоплении в почвах атмосфер­ной влаги. Они приурочены к водораздельным пространствам, характе­ризующимся малыми уклонами и слабой расчлененностью, что замед­ляет поверхностный сток. На породах тяжелого гранулометрического состава при низкой водопроницаемости формируется водозастойный режим почв. В качестве почвообразующих пород обычно выступают ледниковые, покровные или морские отложения. Верховые болота раз­виваются под воздействием пресных (очень слабо минерализованных) вод атмосферных осадков, что определяет специфический состав их растительного покрова. Недостаток элементов минерального питания приводит к господству наименее требовательных к условиям среды сфагновых мхов и некоторых полукустарничков (багульника, голуби­ки и др.). Древесные породы (сосна, береза) произрастают на верховых болотах в угнетенном состоянии. Органическое вещество растений, характерных для верховых болот (особенно мхов), содержит много труд­но разлагаемых компонентов — восков, смол, лигнина — и очень мало зольных элементов (иногда менее 3 %), причем в составе золы преоб­ладают кремнезем и содержится мало оснований.

Низинные болота развиваются в отрицательных элементах релье­фа, на низменных равнинах, речных террасах и в поймах при высо­ком стоянии грунтовых вод, обеспечивающем полное насыщение влагой почвенного профиля. В зависимости от степени минерали­зации грунтовых вод участие в растительном покрове могут прини­мать либо такие требовательные к питательному режиму растения, как плотнокустовые злаки, осоки, тростники, таволга, сабельник, а из древесных пород — ива, ольха, ель, либо приспособленные к обед­ненной питательной среде мхи и специфические кустарники. В це­лом растительность на низинных болотах разнообразнее и богаче, чем на верховых. Ее опад отличается более высокой зольностью и легче подвергается разложению под действием микроорганизмов.

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

АО — очес буровато-желтого или зеленовато-бурого цвета, состоящий из нераз- ложившихся 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.

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.

Химические и физико-химические свойства почв верховых и низинных болот различны. Почвы верховых болот более кислые (рН 2,5—3,5), сильно ненасыщенные основаниями (до 90 %). Торф характеризуется очень малой зольностью (2—5 % на сухое вещество) и небольшой объемной массой — 0,03—0,10. Влагоемкость его очень высокая.

Болотные низинные почвы не столь кислы, значения рН нахо­дятся в пределах от 5,0 до 6,5, иногда даже реакция становится нейтральной. Степень ненасыщенности основаниями не превы­шает 20—40%. Зольность торфа значительно больше, чем в почвах верховых болот, обычно она находится в пределах 5—10%, но мо­жет достигать и больших величин. Почвы богаты биогенными эле­ментами — фосфором, азотом, калием. Объемная масса органоген­ного горизонта — 0,15—0,20. Емкость поглощения всех видов торфа высокая (более 80 мг экв на 100 г почвы).

Происхождение болотных почв связано с развитием анаэробных условий, которые возникают вследствие переувлажнения почвен­ной толщи. При прекращении доступа кислорода в почву суще­ственным образом меняется характер микронаселения. Деятельность аэробных микроорганизмов резко подавляется и начинают функци­онировать анаэробы. При этом общее количество микроорганизмов заметно уменьшается, что обусловливает снижение биологической активности почв. В результате падают темпы процессов гумифика­ции и минерализации органических веществ, начинается накопле­ние слаборазложившейся массы и промежуточных продуктов ее рас­пада — кислых неспецифических низкомолекулярных органичес­ких соединений (молочной, уксусной и других кислот), которые в свою очередь подавляют жизнедеятельность микроорганизмов.

Характер роста и отмирание болотной растительности усиливает состояние анаэробиоза в почвах: травяно-осоковая растительность образует на поверхности почвы мощную дернину, а мхи — подуш­ки, обладающие высокой влагоемкостью и предотвращающие боко­вой поверхностный сток атмосферных осадков. Кроме того, типич­ная болотная растительность, как отмечалось выше, медленно раз­лагается из-за своего состава (в ней преобладают воски, смолы, лигнин). Почти весь кислород воздуха расходуется в поверхностном слое на разложение органических остатков, поступающих в почву при отмирании дернин и мохового покрова. В глубь почвы прони­кает очень малое его количество, что ограничивает жизнедеятель­ность групп аэробных микроорганизмов.

В процессе торфонакопления в верхних горизонтах почв созда­ется все менее благоприятная среда для корневых систем растений еще и потому, что зольные элементы и азот почти не освобождают­ся из растительных остатков, поэтому биологический круговорот веществ имеет устойчивую тенденцию к сужению. На фоне дефи­цита оснований, особенно в почвах верховых болот, в торфяном горизонте растет кислотность.

По мере развития болота и увеличения мощности торфяного горизонта скорость прироста мхов возрастает, особенно в центре болота, где воды, удерживаемые в торфяном горизонте, не соприка­саются с минеральным субстратом и поэтому наименее минерали­зованы. За счет более быстрого прироста мхов и слоя торфа центр болота часто имеет выпуклую форму.

Минеральный горизонт болотных почв, находящийся под орга­ногенным (торфяным) горизонтом, полностью охвачен процессами оглеения. В нем в результате глеевой метаморфизации разрушаются первичные и вторичные минералы, переходят в раствор элементы с переменной зарядностью (железо, марганец, сера и др.), почвенная масса приобретает сизый цвет из-за присутствия соединений закисного железа и освобождения светлоцветных минералов от железис­тых гидроксидных пленок.

Скорость образования болотных почв достигает существенных величин. За 1000 лет может сформироваться торфяная почва с мощ­ностью торфа до 80—100 см. В некоторых случаях под торфяным горизонтом обнаруживаются в погребенном состоянии почвы дру­гого типа, например подзолистые, свидетельствующие о направлен­ности эволюции почвенного покрова.

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. Торф низинных болот применяется как органическое удоб­рение, торф верховых болот — большей частью как топливо. Необ­ходимо рациональное хозяйственное использование болотных почв (особенно верховых), поскольку они выполняют важную функцию в стабилизации водного баланса территорий.