ПОЧВЫ ВЛАЖНЫХ ЛЕСНЫХ СУБТРОПИЧЕСКИХ, ТРОПИЧЕСКИХ И ЭКВАТОРИАЛЬНЫХ ОБЛАСТЕЙ

Почвы влажных вечнозеленых субтропических, тропических и экваториальных лесов принадлежат семейству фульвоферраллитов. Оно включает следующие типы почв: красноземы и желтоземы суб­тропических влажных лесов, желтые, красно-желтые и темно-крас­ные ферраллитные почвы влажных тропических и экваториальных ле­сов. Многие свойства этих почв унаследованы от почвообразующих пород — ферраллитизированных и ферраллитных кор выветрива­ния и продуктов их переотложения.

Ферраллитизация — это процесс выветривания массивных пород или наносов, сопровождающийся распадом первичных минералов (за исключением кварца) и образованием вторичных глинистых минералов группы каолинита или галуазита с низким отношением Si0₂/Al₂0₃, равным двум. Выветривание идет в условиях свободно­го дренажа, и подвижные продукты разрушения первичных и вто­ричных минералов (основания: кальций, магний, калий, натрий и значительная часть кремнезема) выносятся из выветривающейся толщи.

В выветривающейся толще сохраняется нейтральная или сла­бощелочная среда, поэтому образующиеся при гидролизе минера­лов гидроксиды железа, алюминия, марганца не растворяются и по мере выщелачивания остальных компонентов их относительное содержание в коре выветривания увеличивается и часто в сумме составляет более 50 % от общей массы выветривающейся породы. Их максимум приурочен к верхним горизонтам выветривающейся толщи. При кристаллизации гидроксидов железа образуются гетит и гематит — минералы охристо-ржавого и красного цветов; окси­ды алюминия при кристаллизации дают гидраргиллит и бёмит, часть алюминия участвует совместно с кремнеземом в образовании као­линита.

Ферраллитизация — длительный процесс, поэтому ферраллитные коры выветривания приурочены к древним элементам рельефа — денудационным и пластовым равнинам и плато доплейстоценового или раннеплейстоценового возраста. На более молодых элементах рельефа или в условиях, где вынос подвижных продуктов выветри­вания — оснований и кремнезема — несколько затруднен, образу­ются ферраллитизированные (ферсиаллитные) коры выветривания. В них сохраняется некоторое количество оснований и несколько больше кремнезема, поэтому наряду с каолинитом образуются и некоторые другие глинистые минералы — иллит, вермикулит, хло­риты. Свободных гидроксидов алюминия меньше или они совсем отсутствуют, но свободных гидроксидов железа в этих корах много, особенно в случае выветривания основных пород. Продукты вывет­ривания в последнем случае имеют яркий кирпично-красный цвет, который сохраняется и в различных рыхлых отложениях, образую­щихся при размыве ферраллитных и ферсиаллитных кор выветрива­ния. Следовательно, фульвоферраллиты — это почвы, образующиеся под вечнозелеными влажными лесами на бедных основаниями и бо­гатых оксидами железа и алюминия почвообразующих породах.

Красноземы и желтоземы распространены в субтропиках Север­ного и Южного полушарий, где наблюдается отчетливо выраженная закономерность: наиболее крупные массивы этих почв приурочены к восточным, лучше увлажненным окраинам континентов. В Евра­зии они распространены в Юго-Восточном Китае и на островах Япо­нии, в Северной Америке они занимают п-ов Флориду и прилегаю­щие к нему с севера и запада территории штатов Джорджия, Алаба­ма, Миссисипи и Луизиана. В Южном полушарии эти почвы распространены в субтропическом поясе юго-восточной части Ав­стралии, в Южной Америке — в Уругвае, в области распростране­ния базальтов в бассейне р. Параны.

В западных частях континентов, где господствует переменно- влажный средиземноморской климат, красноземы и желтоземы встречаются лишь в особых орографических условиях, создающих местные особенности климата с относительно равномерным и обиль­ным увлажнением. Таковы районы их распространения в Закавка­зье — в Аджарии и на крайнем юго-востоке Азербайджана — в пред­горьях Талыша. Климат в этих районах влажный, субтропический, с годовым количеством осадков от 1000 до 2500 мм с максимумом в летний период. Во влажных субтропиках Закавказья средняя годо­вая температура 14 °С, средняя летних и осенних месяцев 21—22 °С, зимних 7°С. Отрицательные температуры (—0,5—1,5 °С) бывают лишь в отдельные годы и на протяжении нескольких дней, поэтому по­чвы не промерзают.

Красноземы и желтоземы образуются под пологом субтропичес­ких вечнозеленых лесов с примесью листопадных пород и развива­ются почти в одинаковых климатических условиях, но на разновоз­растных, а поэтому и в разной степени ферраллитизированных по­родах. Красноземы приурочены к древним ферраллитным корам выветривания средних и основных пород. На молодых или обнов­ляемых эрозией элементах рельефа, где продукты выветривания имеют сиаллитный характер или лишь слабо ферраллитизированы, развиваются желтоземы, морфологический профиль которых и свой­ства мало отличаются от буроземов.

Морфологический профиль краснозема включает следующие горизонты:

А0— горизонт подстилки мощностью 1—2 см, состоит из сухих листьев, но часто отсутствует;

A1_f — гумусовый горизонт, имеет в верхней части до глубины 5—7 см серую или коричневатую окраску, капролитовую или мелкокомковатую структуру. Ниж­няя часть гумусового горизонта до глубины 25—35 см окрашена в бурый, желто- бурый или красновато-бурый цвет, структура комковатая, местами на гранях струк­турных отдельностей заметны глянцевитые коллоидные пленки;

В_m — метаморфический горизонт буровато-красного или буровато-желтого цве­та, рыхлый, с непрочно комковатой структурой, пронизан корнями, ходами насе­комых; мощность его составляет 80—100 см; окраска с глубиной становится более яркой — кирпично-красной. Часто в этом горизонте присутствуют мелкие округлые железистые конкреции. На глубине 150—180 см начинается пестроокрашенная почвообразующая порода С_feral Переход к ней хорошо заметен по появлению признаков структуры исходной выветрелой массивной породы или наноса. В ней отчетливо видны псевдоморфозы вторичных минералов (например, каолинита) по зернам ра­нее присутствовавших полевых шпатов.

Глинистая пестроцветная кора выветривания с хорошо сохра­нившейся структурой исходной породы называется зоной литомаржа. В деятельном слое почвы эта структура разрушается под дей­ствием корней, почвенной фауны и почвенных растворов, окраска становится более равномерной, с приближением к поверхности крас­ный цвет сменяется желто-бурым.

Красноземы на всем протяжении профиля имеют кислую реак­цию (рН водный 4,0—5,5), самые низкие значения рН свойственны нижней части гумусового горизонта (рис. 21.1). В целинных почвах содержание гумуса в самом верхнем 3—5-сантиметровом слое часто достигает 8—12 %; однако уже на глубине 10—15 см содержание гумуса падает до 2—3 %, а в метаморфическом горизонте составляет 1 % и менее. В составе гумуса преобладает фракция фульвокислот; отно­шение С_г/С_ф составляет 0,5—0,6 в верхней части и 0,2—0,1 в ниж­ней части гумусового горизонта. Фракция гуминовых кислот пред­ставлена бурыми гуминовыми кислотами, связанными с железом в органоминеральные комплексы — хелаты.

Емкость поглощения в этих почвах невелика: в гумусовом го­ризонте — 10—12 мг • экв на 100 г, в горизонте В 7—8 мг • экв. Содержание поглощенных Са и Mg очень мало, в сумме они со­ставляют 0,5—1,5 мг • экв и лишь в самой верхней части гумусового горизонта увеличиваются до 3,5—4,0 мг • экв. Основную массу по­глощенных катионов составляет алюминий, обусловливающий вме­сте с поглощенным водородом высокую обменную кислотность (со­левые рН 3,5—3,8) и степень ненасыщенности почв (85—95 % от емкости поглощения).

В кислой среде оксиды алюминия и железа частично растворяют­ся и выносятся из деятельного слоя почвы, на что указывают данные валового анализа: отношение Si0₂/Al₂0₃ и Si0₂/Fe₂0₃ в почве выше, чем в почвообразующей породе. Увеличивается по сравнению с по­родой относительное содержание подвижных форм железа. В почвах, формирующихся на ферраллитных корах выветрива­ния, процесс ферраллитизации (остаточного накопления оксидов железа и алюминия) сменяется процессом кислотного выщелачива­ния, свойственного всем лесным почвам гумидных областей.

При усилении процесса кислотного выщелачивания в услови­ях периодического поверхностного переувлажнения почв образу­ются красноземы с резко дифференцированным профилем — лёс- сивированные, глееэлювиальные и оподзоленные. Они приурочены к выровненным поверхностям, часто занимают плоские террасы в нижних частях делювиальных шлейфов. Их профиль включает го­ризонты.

А1_f— гумусовый, серый или палево-серый, мощностью 7—10 см, комковатый, непрочный;

А2 — элювиальный, светло-серый, пылеватый, мощностью 10—15 см, с непроч­ной пластинчатой структурой, с желто-марганцевыми конкрециями, количество ко­торых увеличивается к нижней части горизонта;

B_t — иллювиальный, красно-бурый, мощностью 40—60 см и более, плотный, глинистый, крупнокомковато-ореховатый, по граням отдельностей — блестящие глинистые пленки, много мелких железо-марганцевых конкреций;

ВС_feral — переходный к породе, более ярко окрашен в оранжево-красные тона, крупнокомковато-глыбистой структуры, глянцевитых пленок меньше, чем в преды­дущем горизонте, много мелких конкреций; на глубине 130—150 см переходит в горизонт С — почвообразующую породу.

Химические и физико-химические свойства оподзоленных и неоподзоленных красноземов сходны. Различия заключаются в зна­чительно более резкой дифференциации по профилю ила и оксидов железа: минимум в горизонте А2, максимум в горизонте B_t (рис. 21.2). Обилие конкреций свидетельствует о периодическом переув­лажнении этих почв и переменном окислительно-восстановитель­ном режиме; в периоды переувлажнения и понижения окислитель­но-восстановительного потенциала железо и марганец восстанавли­ваются и переходят в раствор; в периоды просыхания почвы идет окисление, выпадение в осадок гидроксидов железа и марганца и образование из них конкреций.

Красноземы бедны гумусом и питательными веществами — азо­том, фосфором, калием и некоторыми микроэлементами, поэтому при использовании их в сельском хозяйстве требуется внесение орга­нических и минеральных удобрений, особенно фосфора. Краснозе­мы, в том числе с дифференцированным профилем, при сведении леса и распашке легко эродируются и на поверхности обнажается горизонт B_t или В_т, лишенный гумуса, с плохими физическими свой­ствами, что существенно снижает плодородие этих почв.

В Закавказье красноземы используются для выращивания раз­личных субтропических культур чайного куста, цитрусовых, многих

лекарственных растений и др. При рациональном использовании на них получают высокие урожаи.

Красно-желтые и темно-красные ферраллитные почвы распро­странены в тропических муссонных и экваториальных постоян­но-влажных лесах — гилеях, где количество осадков превышает 1500—2000 мм и более и они распределены относительно равномер­но по месяцам года при наличии сухого периода, продолжающегося не более 2 мес в году. Средние годовые температуры 23—25 °С с незначительными колебаниями по сезонам года.

Наибольшие ареалы фульвоферраллитных тропических и эква­ториальных почв имеются в Южной Америке, где они занимают Амазонскую низменность и прилегающие к ней восточные склоны Анд, и в Африке, где эти почвы приурочены к впадине Конго и влажным побережьям Гвинеи. Распространены они также в наибо­лее хорошо увлажняемых регионах Юго-Восточной Азии, Малай­зии и Океании.

Типичные фульвоферраллитные почвы образуются на древних корах выветривания или продуктах переотложения, смешанных с менее выветрелым материалом. На коре выветривания извержен­ных и осадочных пород кислого состава образуются красно-желтые ферраллитные почвы, а на породах основного состава — темно- красные ферраллитные.

Морфологический профиль недифференцированных и диффе­ренцированных красно-желтых ферраллитных почв весьма сходен с соответствующими профилями красноземов.

Несмотря на большое количество поступающих ежегодно на поверхность почвы органических остатков (35—40 т/га), гумуса в верхнем горизонте почв немного (3—4 %). В составе гумуса преоб­ладают фульвокислоты.

Растворимые фракции фульвокислот в среде, бедной основани­ями, глубоко проникают в почву и воздействуют на большую ее толщу; в горизонте В_т содержится 1,5—2,0% гумуса. Фульвокислоты растворяют полуторные оксиды, связывают их в органоминеральные комплексы, обладающие, однако, благодаря большому количе­ству полуторных оксидов и низкому отношению С_фк /R0₃ малой под­вижностью. Тем не менее в результате растворения наблюдается перераспределение оксидов, что особенно хорошо видно в отноше­нии оксидов железа: в коре выветривания они локализованы на от­дельных участках (по выветрелым зернам железосодержащих мине­ралов), а в почве равномерно рассеяны и равномерно прокрашива­ют почвенную массу, образуя местами мелкие зернистые выделения и микроконкреции (диаметром от 0,05 до 1,5 мм).

Под пологом влажных тропических лесов с густой и разветвленной корневой системой, большим опадом, разнообразной почвенной мезофауной, среди которой особенно обильны различные виды терми­тов, почвообразованием захватывается значительная толща породы.

Под серовато-бурым гумусовым горизонтом А1 (мощность которого составляет 20—25 см) находится метаморфический горизонт В_т желто-бурого или красновато- бурого цвета, мощность которого достигает 80—100 см. На глубине 100—120 см от поверхности его сменяет кирпично-красный или красно-бурый, глинистый гори­зонт В_т с мелкими конкрециями, который при высыхании сильно твердеет, а при эрозии на поверхности почв превращается в плотный плинтит.

В этих почвах в составе глинистых минералов преобладает каоли­нит. Они очень бедны основаниями, кислы (рН 4—4,5), при малой емкости поглощения сильно не насыщены: поглощенные Са²⁺ и Mg²⁺ в сумме составляют 1—2,5 мг• экв на 100 г почвы, поглощенные А1³⁺ и Н⁺ — 8—10 мг • экв, степень ненасыщенности — 75—85 %. Присут­ствие в почве положительно заряженных коллоидов гидроксидов же­леза и алюминия обусловливает поглощение анионов. Емкость ани­онного поглощения обычно выше, чем катионного. Особенно актив­но и необратимо сорбируется анион фосфорной кислоты РО₄^3-.

Ферраллитный характер почв проявляется в высоком содержа­нии оксидов железа и алюминия и низком отношении Si0₂/Al₂0₃, не превышающем 2,0.

В минеральном составе почв обнаруживаются минералы гидро­ксидов алюминия — гиббсит и гидраргиллит. Во многих красно- желтых ферраллитных почвах в глубоких горизонтах обнаруживает­ся плотный, сцементированный гидроксидами железа латеритный горизонт с ячеистым или конкреционным (пизолитовым) сложени­ем. Образование латеритного горизонта связано с воздействием грун­товых вод, содержащих растворенные соединения двухзарядного же­леза Fe(HC0₃)₂ и др. Его наличие свидетельствует, что в данной по­чве в прошлом грунтовые воды находились близко к поверхности, в капиллярной кайме происходило окисление железа, выпадение его гидроксидов в осадок и образование железистой плиты. В почвах, где грунтовые воды находятся глубоко, латеритный горизонт имеет ре­ликтовый характер. Если по условиям рельефа и дренирования не исключается периодический подъем грунтовых вод, гидрогенная акку­муляция гидроксидов железа может продолжаться и в настоящее время. Ферраллитные почвы с латеритными горизонтами выделяются в осо­бый ряд — конкреционных или латеритизированных ферраллитных почв.

Красно-желтые ферраллитные почвы малоплодородны, нужда­ются в удобрениях, особенно фосфорных; при условии расчлененного рельефа легко эродируются и покрываются плинтитом. Осо­бенно губительна для них все еще используемая в Южной Америке и Африке подсечно-огневая система земледелия, сопровождающая­ся потерей органического вещества и цементацией почв.

Несколько более плодородны темно-красные ферраллитные по­чвы. Они образуются на основных породах, богатых кальцием, маг­нием и железосодержащими минералами. Содержание оксидов же­леза в остаточной коре выветривания составляет 30—35, в почвах — 20—25 %; в сумме Fe₂0₃ и А1₂0₃ составляют 60—70 % почвенной массы. Отношение Si0₂/Al₂0₃ в почвенной массе 1,8—1,2. Эти по­чвы содержат больше гумуса (4—2 % в горизонте А; 1,8—2,0 % — в горизонте В), имеют несколько более высокую емкость поглощения катионов (13—8 мг • экв на 100 г) и анионов (около 20 мг • экв на 100 г почвы). Они имеют хорошую водопрочную мелкокомковатую струк­туру, более водопроницаемы и влагоемки, чем красно-желтые фер­раллитные почвы.

Темно-красные ферраллитные почвы в тропиках широко исполь­зуются под различные культуры. На них, так же как и на красно- желтых ферраллитных почвах, возделывают кофейное дерево, ка­као, масличную и кокосовую пальмы, цитрусовые, бананы, каучу­ковое дерево, из корнеплодов — маниок и ямс, из зерновых — богарный и поливной рис. Внесение органических и минеральных удобрений повышает урожайность культур в 3—5 раз. Плодородие почв ограничивается не только недостатком азота, фосфора и ка­лия, но также низким содержанием в почвах кальция, магния и ряда микроэлементов — цинка, марганца, меди, бора, молибдена, поэто­му внесение микроудобрений имеет положительный эффект.