Серо-коричневые почвы

Серо-коричневые почвы субтропических и тропических сухих степей, полусаванн и ксерофитных кустарничковых формаций за­нимают наиболее засушливые области в переменно-влажных суб­тропиках и тропиках, располагаясь на границе с сероземами — по­чвами субтропических сухих степей и полупустынь, где количество осадков составляет 250—350 мм в год с ранневесенним максиму­мом. Серо-коричневые почвы распространены на подгорных рав­нинах, в предгорьях и низкогорьях Восточного Закавказья, Южного Дагестана, Памиро-Алая и Копетдага.

Они имеют следующее морфологическое строение.

A1_h—гумусовый горизонт мощностью 20—25 см, коричневато-серый, в верхней части пластинчатый, в нижней — комковато-ореховатый, вскипает с поверхности;

В_m(ca) — метаморфический горизонт мощностью до 50 см и более, серовато-ко­ричневый, более тяжелый по гранулометрическому составу, более плотный, ореховато-мелкоглыбистый, выделения карбонатов в виде псевдомицелия и прожилок;

В_са — иллювиальный карбонатный мощностью 25—30 см, более плотный, с мно­гочисленными выделениями карбонатов в виде пятен и конкреций;

С_сa — карбонатная почвообразующая порода.

Степень оглинения серо-коричневых почв обычно меньше, чем коричневых почв, так как период и степень увлажнения почв в суб­тропических кустарничковых полусаваннах ниже, чем в субтропи­ческих жестколистных сухих лесах. Меньшее количество осадков обусловливает также более скудную растительность и меньшее по­ступление органических остатков в почвы, а соответственно отно­сительно небольшое содержание гумуса (от 2,5 до 3,5 %) и неболь­шую мощность гумусового горизонта (20—35 см).

Во время летнего сухого периода верхние горизонты серо-ко­ричневых почв сильно иссушаются и в них, так же как и в коричне­вых, происходит подтягивание пленочной влаги кверху, что приво­дит к ежегодному вторичному окарбоначиванию гумусового гори­зонта и щелочной реакции всей толщи почв.

Серо-коричневые почвы в случае нахождения в условиях рав­нинного рельефа используются в земледелии и садоводстве. В обла­стях, где зимний период безморозный, на них выращивают обычно два урожая в год: зимой (без полива) — зерновые культуры (например, пшеницу), а летом (с поливом) — более теплолюбивые культуры (рис, хлопчатник, табак, бахчевые). Серо-коричневые почвы используются под сады и виноградники и такие субтропические культуры, как инжир, фанат и оливы.

Слитоземы (вертисоли)

В субтропических и тропических переменно-влажных областях спорадически распространены своеобразные темноцветные почвы очень тяжелого гранулометрического состава. В субтропиках они встречаются среди коричневых почв, а в тропиках соседствуют с красно-бурыми и красными почвами саванн. Эти почвы известны под разными названиями. На международных почвенных картах и в
классификациях они получили название вертисолей. На Почвенной карте мира (1983) и в русской учебной литературе они названы слитоземами. Именно это последнее название используется в этой книге. Слитоземы распространены в переменно-влажных субтропиках и тропиках на всех континентах мира в условиях, где в течение года влажные периоды сменяются сухими. В субтропиках максимум осадков выпадает в зимне-весенний прохладный период, в тропиках — в летний жаркий. Количество осадков варьирует в широких пределах — от 400—450 до 800 мм и более.

Слитоземы распространены на выровненных поверхностях, где во влажный период наблюдается поверхностное переувлажнение. Это, во-первых, аллювиальные и озерно-аллювиальные равнины, сложенные тяжелыми суглинками и глинами, обычно карбонатными, в илистой фракции которых основную массу образуют минералы
группы монтмориллонита и смектиты. Во-вторых, слитоземы встречаются и на возвышенных равнинах, сложенных породами основного состава — базальтами, траппами, норитами и другими, т. е. породами, содержащими в составе первичных минералов много кальция и магния. При выветривании таких пород в условиях переменно-влажного климата образуется вермикулит-монтмориллонитовая
кора выветривания, являющаяся почвообразующей породой для слитоземов.

Наиболее характерной морфологической чертой слитоземов является наличие глубоких трещин, образующихся в сухие периоды и разбивающих поверхность почв на полигоны диаметром 2—3 м и более, а также наличие местами специфического микрорельефа, получившего название гильгае. Образование микрорельефа связано
с сильным набуханием и вспучиванием монтмориллонитовых глин
при увлажнении.

Морфологический профиль слитоземов без признаков гидроморфизма слабо дифференцирован и состоит из следующих горизонтов.

A1_hm _ гумусово-монтмориллонитовый горизонт серого, темно-серого или темно-коричневого цвета, комковато-зернистой структуры, в сухом состоянии разбит трещинами. Мощность горизонта 15—20 см;

В_mmt — динамометаморфический слитный гумусово-монтмориллонитовый горизонт темно-серого, серого или коричневого цвета, не отличающегося по цвету от верхнего горизонта, с ясно выраженными зеркалами скольжения, с глыбисто-крупночешуйчатой структурой. В случае присутствия карбонатов они рассеяны в почвенной массе в форме плотных конкреций, имеющих на поверхности черный цвет.
Мощность горизонта — 100—150 см;

В_mtca — карбонатный горизонт, желто-бурый с новообразованиями карбонатов в виде мучнистых стяжений и плотных конкреций, мощность горизонта 40—60 см. В
почвах, образовавшихся на древнем аллювии, местами карбонатный горизонт сильно сцементирован и образует известковую плиту;

С_mtca — монтмориллонитовая глинистая почвообразующая порода, карбонатная.

В почвах, испытывающих грунтовое или продолжительное по-
верхностное переувлажнение, в горизонтах АВ_т и В_т появляются
признаки периодического оглеения — сизые пятна и мелкие желе-
зисто-марганцевые конкреции.

Далее приводятся главные химические и физико-химические
свойства слитоземов (рис. 20.2).

1. Низкое содержание гумуса (0,5—3,0%) на всем протяжении профиля (до глубины 100—180 см) и слабое его убывание с глубиной; преобладание в составе гумуса в верхней части профиля гуминовых кислот, а на всем протяжении профиля — гуминов.

2. Тяжелый гранулометрический состав при содержании илистых частиц не менее 40 % (обычно 60—70 %) с преобладанием в составе ила минералов монтмориллонит-вермикулитовой группы. Отношение Si0₂/Al₂0₃ в илистой фракции составляет 3,5—4,5 при высоком содержании магния. Максимальное оглинивание почв приурочено к глубине 30—100 см.

3. Щелочная реакция (рН 7,5—8,0 и более) на протяжении большей части профиля.

4. Высокая емкость поглощения (40—60 мг × экв на 100 г); преобладание в составе поглощенных оснований кальция при значительном количестве магния.

5. Максимум карбонатов (если они есть) приурочен к нижней части профиля (на глубине 100 см и более).

6. В солонцеватых слитоземах обычно наличие щелочности от бикарбонатов щелочей, а в составе поглощенных оснований присутствует натрий.

Рис. 20.2. Профиль слитозема. Генетические горизонты: 1 — гумусово-монтмориллонитовый; 2 — динамометаморфичес- кий слитный гумусово-монтмориллонитовый; 3 — метаморфический монтмориллонитовый карбонатный; 4 — монтмориллонитовая карбонатная почвообразуюшая порода. Состав илистой фракиии: 5 — монтмориллонитовый

Особенности строения генетического профиля слитоземов и их свойства связаны с особенностями минерального состава почвообразующих пород и гидротермическим режимом почв.

Как уже указывалось ранее, в сухие периоды года при высы­хании почв объем почвенной массы уменьшается и образуются трещины глубиной 100—150 см и шириной в верхней части 2—3 см. В трещины в начале дождливого периода или периода поверхност­ного затопления замывается материал с поверхности почв. По мере увлажнения и набухания почвенной массы трещины закрываются, а намытый в них материал оказывается включенным в глубокие гори­зонты почв, где подвергается уплотнению и перемешиванию.

Набухание глинистых минералов при увлажнении весьма раз­лично и составляет в процентах к первоначальному объему: для монтмориллонита — 96, гидрослюд — 12, каолинита — 4,5. Следо­вательно, чистые монтмориллонитовые глины в увлажненном со­стоянии занимают почти в два раза больший объем, чем в сухом. В почвах, содержащих большое количество монтмориллонитового ма­териала и поэтому сильно набухающих при увлажнении, возникает сильное внутрипочвенное давление, вызывающее разрушение, и де­формацию структурных отдельностей почвенной массы, скольжение пластичных глинистых масс относительно друг друга и выпирание их к поверхности. В результате появляются глянцевитые зеркальные плоскости скольжения, имеющие по отношению к поверхности по­чвы наклон в 45° или больше. Эти плоскости хорошо видны при высыхании почв и получили название сликенсайдов. Давление и внут­рипочвенное скольжение обусловливают очень плотную упаковку почвенных частиц и расслоение почвенной толщи на крупные чечевицеобразные отдельности. В микросложении почв также наблюда­ется листовато-чечевитчатая ориентировка глинистой плазмы.

При последующем иссушении почв трещины образуются на но­вом месте. В результате происходит периодическое перемешивание всей почвенной массы на глубину проникновения трещин. Этим объясняются недифференцированный характер верхней части про­филя почв, глубокое и равномерное прокрашивание почв в темно- серый, коричневато-оливковый или черный цвет, не меняющийся на всю глубину распространения трещин, наличие рассеянных в бескарбонатной глинистой массе известковых конкреций, переме­щенных механически вверх из карбонатного горизонта, начинаю­щегося у нижней границы распространения трещин.

Слитоземы, несмотря на их темную окраску, содержат очень мало гумуса — 0,5—1,5 %; лишь в субтропических слитоземах — 3,0—4,0%.

Темную окраску слитоземов объясняют по-разному. Ее связыва­ли с преобладанием глинных минералов вермикулит-монтмориллонитового состава, имеющих темный оливково-серый цвет. В ран­них работах высказывались предположения, что темный цвет этих почв обязан магнетиту, марганцу, титану и присутствию гизенгерита — коллоидной смеси кремне-алюмо-железистых коагелей, кото­рые при кристаллизации дают железистые монтмориллониты.

Но скорее всего причина темной окраски не в минеральных ком­понентах, а в особом составе гумуса и высокой степени его диспер­сности. Темную окраску слитоземов объясняют наличием устойчи­вых глиногумусовых комплексов, чему способствует большая удель­ная поверхность монтмориллонитовых глин.

Большинство тропических слитоземов, несмотря на низкое со­держание гумуса, тяжелый гранулометрический состав и склонность к образованию трещин, — наиболее плодородные почвы тропиков. Они содержат достаточное количество оснований, фосфора; многие из этих почв богаты марганцем. Однако малое количество органи­ческих веществ обусловливает их бедность азотом, поэтому они от­зывчивы на внесение азотных удобрений. Эти почвы используются в земледелии в значительно большей степени, чем остальные почвы тропиков. На них выращивают пшеницу, ячмень и другие культур­ные злаки, но особенно часто — хлопчатник.

Субтропические слитоземы (местные названия — смолницы, тирсы и др.) также широко используются в сельском хозяйстве. Они содержат несколько больше гумуса (3—4 %) и азота, чем тропичес­кие слитоземы. Эти различия, по-видимому, связаны не с количе­ством поступающих органических веществ, так как и тропические и субтропические слитоземы приурочены к областям распростране­ния сухих ксерофитных лесов, кустарников и сухих саванн, постав­ляющих примерно одинаковое количество органических остатков, а с различиями в водно-тепловом режиме и скорости минерализации гумуса.

Красные и красно-бурые почвы саванн (ферроземы)

Распространение этих почв ограничено поясами экваториальных муссонов Северного и Южного полушарий. Наиболее обширные про­странства ферроземы занимают в Африке и Южной Америке. В Аф­рике они образуют к югу и к северу от экватора между 8 и 12° с. ш., 8 и 18° ю. ш. два широтно-вытянутых пояса, смыкающихся в Восточ­ной Африке и охватывающих таким образом в виде подковы Гвиней­скую экваториальную область. В Южной Америке ферроземы зани­мают к югу от экватора большую часть Бразильского нагорья, а к северу от него — часть Гвианского и равнины Венесулы.

Отдельными массивами ферроземы распространены в юго-вос­точной полуостровной Азии, на севере Австралии и на некоторых островах Океании.

Климат, в котором распространены ферроземы, — жаркий, тро­пический, со среднегодовыми температурами 26—30 °С и неболь­шими колебаниями по сезонам года. Годовое количество осадков варьирует от 800 до 1500—1700 мм с неравномерным распределени­ем по сезонам года. В зимний, очень сухой период, продолжаю­щийся 6—8 мес, коэффициент увлажнения опускается ниже 0,3 и почвы крайне иссушаются. В период летних экваториальных муссонов выпадает основное количество осадков, коэффициент увлажне­ния приближается к 1,0; идет вегетация растений и активизируются процессы выветривания и почвообразования. По направлению от экватора к тропикам количество осадков уменьшается и продолжи­тельность сухого периода увеличивается, с чем связаны изменения растительности и почв.

Под переменно-влажными муссонными лесами и высокотрав­ными саваннами развиты красные ферраллитизированные, слабо Не­насыщенные почвы, чередующиеся с красно-коричневыми насыщенны­ми почвами.

В более сухих саваннах и ксерофитных редколесьях и кустарни­ках распространены красно-бурые ферритизированные почвы.

Почвообразующими породами для всего рассматриваемого ряда почв являются древние ферраллитные и ферсиаллитные коры вы­ветривания и продукты их размыва и переотложения — красноцветные, часто обогащенные железистыми конкрециями и железистым (латеритным) щебнем, делювиальные и пролювиальные отложения.

Ферритизированные почвы саванн и ксерофитных редколесий распространены преимущественно на возвышенных равнинах, вы­соких плато, хорошо дренированных предгорных равнинах и древ­них террасах. На более молодых или обновляющихся в результате эрозии поверхностях и менее выветрелых породах ожелезнение по­чвы не выражено или проявляется менее ярко.

Красные почвы высокотравных саванн имеют ряд реликтовых признаков, свидетельствующих об их развитии в условиях более влажного климата под лесной растительностью — муссонными тро­пическими лесами. Исчезновению этих лесов способствовали как природные, так и антропогенные факторы: вырубка и выжигание лесной растительности.

Почвы, принадлежащие к семейству ферроземов, имеют следу­ющие морфологические признаки:

A1_hf гумусовый горизонт имеет серый или серовато-бурый цвет, крупитчатую структуру, часто легкий гранулометрический состав; поверхность почвы весьма час­то покрыта железистым или кремниевым щебнем, железистыми конкрециями _за счет их остаточного накопления по мере выдувания или смывания мелкозема; мощ­ность гумусового горизонта составляет 10—20 см, переход в нижележащий горизонт постепенный;

А1B_mFe — переходный гумусово-метаморфический горизонт буровато-красного цвета, более ярко окрашен, чем предыдущий; гранулометрический состав несколько более тяжелый, структура непрочная, комковатая, мощность горизонта варьирует в пределах 30—40 см;

B_tmFe — горизонт иллювиально-метаморфический, более тяжелого грануломет­рического, состава, чем вышележащие горизонты, более компактного сложения, с выраженной комковато-ореховатой структурой; по граням структурных отдельноcтей видны местами тонкие глянцеватые пленки коллоидного вещества; цвет этого горизонта ярче предыдущего — кирпично-красный или оранжевый с темными же­лезистыми и марганцовистыми конкрециями; он начинается на глубине 50—60 см от поверхности, а нижняя граница его проходит на глубине 100—150 см;

С— материнская порода ферсиаллитного состава; в случае образования почв на древней коре выветривания сохраняется структура породы; в красно-бурых почвах сухих саванн в нижней части профиля имеется карбонатный конкреционный гори­зонт В_сa.

Во влажных саваннах часто встречаются лёссивированные и латеритизированные ферроземы, где горизонт А1 имеет буровато-серый цвет, ниже идет иллювиальный горизонт B_tmFe значительно более тя­желого гранулометрического состава, часто с обильными железисты­ми конкрециями, а местами с плотным латеритным горизонтом — свидетелем предшествующей гидроморфной стадии развития этих почв.

Содержание гумуса в ферроземах обычно невысокое — 2—3 %, состав гумуса слабо изучен; единичные анализы показывают гуматно - фульватный или фульватно-гуматный состав с отношением С_гк/С_фк, близким к единице (рис. 20.3).

Реакция почв в верхней части профиля слабокислая или нейт­ральная, в нижней — слабощелочная. Во многих случаях в глубокой части профиля глубже 1,0—1,5 м обнаруживаются карбонаты каль­ция. Емкость поглощения — 10—20 мг экв на 100 г почвы. Степень ненасыщенности в верхних горизонтах красных почв саванн около 15—25, в красно-бурых — 5—15 %. Среди глинистых минералов зна­чительную долю составляют иллит, гидрослюды и смешаннослойные минералы; на долю каолинита приходится лишь 20—30 %. По­этому в валовом анализе илистой фракции отношение Si0₂/Al₂0₃ составляет 3,0—3,2. Максимальное содержание илистой фракции наблюдается в нижней части профиля в горизонте В_тt.

Несмотря на то? что многие ферроземы имеют ярко-красный цвет, валовое содержание в них железа в ряде случаев невелико и состав­ляет 3—7 %. Яркая окраска связана с преобладанием маловодных гидроксидов железа. Но в ряде случаев в латеритизированных (обо­гащенных железистыми конкрециями) почвах содержание Fe₂0₃ до­стигает 15—20%.

Постоянно высокие температуры и резко изменяющееся по се­зонам года увлажнение представляют характерные особенности гид­ротермического режима ферроземов и определяют в значительной мере направление современных процессов выветривания и почвообразования. В отличие от постоянно-влажных экваториальных об­ластей с широким развитием явлений ферраллитизации продуктов выветривания и почв в переменно-влажных областях с продолжи­тельным сухим периодом процессы выветривания не достигают ферраллитной стадии ни в коре выветривания, ни в почвах.

Во влажные летние сезоны, в период активной вегетации травя­нистой растительности идет гумификация растительных остатков; в сухой и жаркий зимний период гумусовые вещества полимеризуются и частично закрепляются в верхней части профиля, но значи­тельная часть гумусовых веществ и органических остатков минера-

Рис. 20.3. Профиль феррозема. Генетические горизонты: 1 — гумусовый гуматно-фульватный; 2 — переходный гумусово-мета- морфический; 3 — иллювиально-метаморфический; 4 — ферсиаллитная или ферсиаллитно- карбонатная почвообразуюшая порода. Состав илистой фракции: 5 — каолинит-иллит-монтмориллонитовый

лизуется. Поэтому при обильном поступлении органических остат­ков гумусовый горизонт в этих почвах маломощный и содержание гумуса невысокое.

Оснований для полной нейтрализации гумусовых кислот тем не менее не хватает, так как они быстро вымываются в период муссонных дождей. Поэтому в слабокислых растворах в верхнем горизонте почв идет частичное растворение гидроксидов железа, разрушение структурных отдельностей, а также вынос илистых частиц и соеди­нений железа из верхней части профиля. В сухой жаркий зимний период происходят дегидратация, кристаллизация и закрепление гид­роксидов железа, их частичная сегрегация и образование «псевдопес­ка» — мелких, сцементированных гидроксидами конкреций. Обра­зование маловодных гидроксидов железа (гематита, липедокрокита) обусловливает красный цвет почв.

Красные и красно-бурые почвы саванн малоплодородны, осо­бенно в случае их образования на бедных основаниями древних ферраллитизированных продуктах выветривания. Широко практи­куемое выжигание растительности в начале сухого периода и ис­пользование золы для удобрения дают непродолжительный эффект, и через 2—3 года пашни приходится забрасывать, если не приме­нять органические и минеральные удобрения. Особенно большой недостаток в этих почвах — малое содержание калия и доступного растениям фосфора. Выжигание растительности и распашка почв приводят к минерализации гумуса, ухудшению структуры и ускоре­нию эрозии и дефляции почв даже в том случае, если они использу­ются только как пастбища. В результате эрозии, дефляции и выноса мелкозема на поверхности почв накапливаются заключенные в по­чвенной массе обломки латеритных панцирей и железистых конк­реций. Земледелие в областях распространения ферроземов имеет очаговый характер. В сухих саваннах необходимо орошение.