 |
|
|
Биогеоценология. Биосфера. Почвы |
О ПРОИСХОЖДЕНИИ ЗЕРНИСТОЙ И ТОНКОСЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ ПОЙМЕННЫХ ПОЧВ
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Поддержание высокого плодородия луговых пойменных почв в значительной степени связано с наличием в них зернистой структуры. Кроме зернистой структуры, в пойменных почвах широко представлена тонкослоистая структура, проявляющаяся в способности наилков и почв поймы растрескиваться на тонкие пластинки, толщиной до 1—0,5 мм.
Б.Б. Полынов (1923) отметил две формы слоистости пойменных наносов — макрослоистость и микрослоистость, причем почвообразование маскирует обе эти формы.
Объяснения происхождения микрослоистости Б.Б. Полынов не дал. По мнению А.Я. Бронзова (1927), тонкослоистая структура пойменных почв и наносов является результатом действия волн и ветра, сопровождающихся переменным отложением тонких и более крупных частиц, в зависимости от силы ветра и волн. В.Р. Вильяме (1949) связывал первоначальное образование зернистой структуры пойменных почв с растрескиванием богатых перегноем наилков поймы в результате подсыхания.
Наши исследования проводились в пойме нижнего течения р. Москвы в течение 1954—1955 гг. Особое внимание было уделено процессам, совершающимся в наилках и почвах поймы в период половодья. Гидродинамическая обстановка в пойме в период паводка приводит к дифференциации наносов в пространстве как по мощности, так и по механическому и химическому составу.
В области аккумулятивной прирусловой поймы весной 1955 г. отложились наносы большой мощности (до 20—40 см) легкого механического состава с невысоким содержанием органического вещества в форме перегноя. В области центральной поймы отложились наносы меньшей мощности (2—12 см), но тяжелосуглинистого механического состава с высоким содержанием перегноя — до 4,7%.
В период половодья пойма представляет собой своеобразный
проточный водоем, характеризующийся обильным поступлением осадочного
материала, кратковременностью существования и рядом других особенностей. В
этот период в пойме протекает особая стадия почвообразования, которой
свойственна высокая напряженность биологических процессов, своеобразная
«вспышка» жизни. Эту стадию, являющуюся наиболее ранней стадией пойменного
почвообразования, мы предлагаем называть «иловой». Иловая стадия пойменного почвообразования характеризуется существованием системы «ил — придонная вода — основная вода» временного пойменного водоема. В основной и придонной воде пойменных водоемов бурно развивается фитопланктон, в процессе жизнедеятельности которого в воду продуцируется большое количество кислорода и органического вещества (табл. 1).
Таблица 1 Сезонная динамика уровней и химического состава почвенно-грунтовой воды луговой почвы поймы р. Москвы (повторность трехкратная)
В это же время в свежеотложенных наилках под водой идут интенсивные микробиологические процессы разложения органического вещества в условиях восстановительной среды. Продуктами этих процессов являются: аммиак, метан и другие углеводороды метанового ряда, сероводород, а также углекислота и другие соединения. Об интенсивности микробиологической активности в иле можно судить по его газирующей способности, а также по увеличению концентрации «биогенных» ионов (NH4 , НСО3- Ре2+, частично SO42- и др.) в иловом растворе (табл. 2).
Таблица 2
Вследствие того, что наилки поймы имеют в затопленном состоянии высокую влажность и находятся в полужидкой или жидкой консистенции, выделяющиеся газы свободно в виде пузырьков проходят через иловую массу и воду и уходят в атмосферу, а частично растворяются в воде.
Таким образом, между илом, придонной водой и основной водой устанавливается диффузионный взаимнопротивоположный ток веществ. Из придонной воды в ил диффундирует растворенный кислород, а из ила в придонную воду — продукты иловых микробиологических и физико-химических процессов. Существование такого диффузионного тока способствует поддержанию высокой напряженности микробиологических процессов в илах.
Свежеотложенные наилки имеют тонкослоистое строение, вызванное чередованием темных и светлых полос, шириной 0,2—1 мм. Попытки разделить наилок по этим микрослоям не увенчались успехом вследствие высокой влажности наилка.
Для объяснения вопросов происхождения тонкослоистой структуры пойменных почв нами привлекается теория микрозонального строения ила, предложенная Б.В. Перфильевым (1932), пока не учитываемая почвоведами. Существо этой теории состоит в том, что определенные группы анаэробных микроорганизмов в иле распределяются локально в тонких прослойках — «микрозонах», что обеспечивает одновременный приток к этим микроорганизмам необходимых для жизни разнокачественных соединений. Например, для существования серобактерий необходимо одновременное присутствие кислорода и сероводорода.
Сложные взаимоотношения различных групп микроорганизмов в иле приводят к превращениям органических и минеральных соединении, главным образом окислительно-восстановительного характера. В результате такой локальной «микрозональной» дифференциации микробиологических процессов ил принимает тонкослоистое «микрозональное» строение, причем «микрозоны» располагаются параллельно поверхности наилка, т.е. перпендикулярно основному направлению диффузионного тока веществ. Дальнейшие изменения связываются нами со сменой подводного этапа в жизни поймы — сухопутно-наземным.
При подсыхании наилка происходит смена системы «ил — придонная» вода системой «ил — атмосфера».
На участках, где механический состав наилков облегчен и соответственно беден энергетическим материалом для жизнедеятельности микроорганизмов, при наличии хорошего дренажа (область прирусловой поймы) происходит быстрое иссушение наилка и быстрое замирание иловых процессов. В результате этого «микрозональное» строение ила остается ненарушенным, а мертвое органическое вещество служит цементом, связывающим частички ила между собой в микрослоях.
Это приводит к образованию микрослоистой структуры пойменных почв. В области центральной поймы, где механический состав относительно утяжелен, запасы органического вещества значительны, дренаж территории ухудшен, иловые процессы в наилке продолжаются некоторое время после ухода воды с поверхности. Если в подводный период существования ила многочисленные выделения газов — продуктов восстановительных процессов в илах — свободно выделялись в придонную воду благодаря полужидкой консистенции наилка, то после ухода воды на поверхности наилка образуется тонкая сухая упругая корочка, сцементированная гидроокислами железа, возникающими при окислении соединений двухвалентного железа атмосферным кислородом. Внутри массы наилка еще продолжаются иловые процессы с образованием газов.
Но выделяться свободно в атмосферу этим газам мешает тонкая сухая корка на поверхности наилка, что и приводит к накапливанию газов внутри наилка. Накапливающиеся газы производят большое давление внутри наилка, который еще находится во влажном состоянии. В результате этого внутри наилка образуется большое количество ячей, пор, каверн, в известной мере напоминающих пустоты в хлебе, причем внутренняя поверхность этих пор инкрустирована пленкой гидроокиси железа.
Микрозональное строение ила при этом исчезает, сменяясь ячеистым, а иловые процессы затухают вследствие накапливания внутри наилка продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Пробивающаяся к этому времени через наилок луговая растительность разламывает наиболее тонкие перегородки между порами, ячеями, кавернами и раздробляет массу наилка на уже созревшие внутри его зернистые отдельности — прообраз зернистой структуры пойменных почв.
В процессе дальнейшего сухопутно-наземного почвообразования происходит обогащение бывшего наилка перегноем, возникающим при разложении остатков высшей растительности, а также некоторые изменения в форме зерен.
Образования зернистой структуры в результате подсыхания и термического растрескивания наилка автору не приходилось наблюдать. Такое растрескивание ограничивалось образованием плит наилка площадью около 1—0,5 дм. Это дает нам основание утверждать, что термическое растрескивание наилка не может привести к образованию зернистой структуры.
Смена подводного периода жизни наилка сухопутным сопровождается энергичным передвижением в почве и наилке различных животных, в первую очередь дождевых червей. Максимум развития фауны приурочен к участкам центральной поймы с мощностью наилка от 0,3 до 3 см (в 1955 г.). На участке, где наилок отсутствовал или достигал мощности свыше 10 см, червей было мало. Учет количества дождевых червей в верхнем 20-см слое почвы с наилком мощностью от 0,3 до 5 см показал большие колебания — от 2 до 140 экземпляров дождевых червей в образце размером 50 см (20 см при среднем содержании 44 экземпляра (среднее из 14 определений). Эффект от передвижения такой массы червей в поверхностном горизонте почвы и в наилке значительный.
Все сказанное позволяет сделать вывод, что образование тонкослоистой и основных черт зернистой структуры пойменных почв совершается в период прохождения иловой стадии почвообразования и является в конечном счете результатом микробиологических процессов, протекавших в затопленных или сильно переувлажненных наилках и почвах поймы. Последующие стадии почвообразования, протекающие под покровом травянистой растительности, приводят к окончательному формированию зернистой структуры пойменных почв.
Литература
Бронзов А.Я. Типы лугов по реке Мологе, 1927. Вильямс В.Р. Почвоведение. 1949. №2 Перфильев Б.В. Основы курортологии. — М.: Медгиз, 1932. Полынов Б.Б. Донские пески, их почвы и ландшафты // Географические работы. — М.: Географгиз, 1952.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
К содержанию книги: Статьи Тюрюканова по биогеоценологии
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков