Глава XI. ВАЖНЕЙШИЕ ФАКТОРЫ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ВЫВЕТРИВАНИЯ И ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ НА СУШЕ

В.А. Ковда

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Книги Докучаева

Фитоценология

Химия почвы

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Удобрения

Происхождение растений

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Общая биология

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

ВНУТРИПОЧВЕННЫЙ ВРЕМЕННЫЙ БОКОВОЙ СТОК

Боковой сток возникает в сильно переувлажненных почвах в случаях малой водопроницаемости нижележащих горизонтов и значительного притока гравитационной влаги сверху. Такие условия, например, создаются на склонах и наклонных равнинах в периоды снеготаяния и дождей. Малая водопроницаемость иллювиального горизонта В не обеспечивает необходимой скорости нисходящего движения гравитационной воды, накапливающейся в верхних элювиальных горизонтах почвы. В результате возникает висячий горизонт верховодки и слабо выраженный местный внутрипочвенный боковой отток по уклону местности, который может достигать значительных величин. По данным И.С. Васильева (1950), боковой сток в горизонте А подзолистых почв составляет 66—84 см/сут, в горизонте В —39—68 см/сут, а максимальный расход почвенно-грунто- вых вод — 202 см/сут.

Внутрипочвенный сток может возникать в почвах, имеющих замерзшие водонепроницаемые горизонты, в тот период, когда поверхность оттаивает и пересыщается влагой. В солодях, солонцовых и такырных почвах с малопроницаемыми иллювиальными горизонтами при сезонном переувлажнении возникает местное перераспределение временной почвен- но-грунтовой гравитационной воды по уклонам местности. Временная верховодка и перераспределение с'ней подвижных продуктов почвообразования и удобрений наблюдаются также при орошении почв.

Сильно выражен боковой внутрипочвенный сток в субтропиках и тропиках в периоды обильных сезонных дождей. В это время толщи почвенных горизонтов и коры выветривания не успевают отводить в нисходящем направлении всю ту массу воды, которая в них поступает с сезонными дождями. Образуется ясно выраженный боковой сток временных грунтовых вод. В нижних частях склонов сезонные почвенно-грунтовые воды выклиниваются в виде родников и мочажин. Здесь наблюдается интенсивная аккумуляция соединений железа, марганца и углекислого или сернокислого кальция. Разрезы, заложенные в этот период на склонах, быстро заполняются почвенно-груйтовой водой. Спустя 1,5-2 месяца после завершения дождевого сезона циркулирующие с боковым стоком грунтовые воды в субтропических и тропических почвах исчезают вследствие оттока, транспирации и испарения.

Как ни мала скорость движения почвенно-грунтовых вод в форме бокового стока и как ни низка их концентрация, они в ходе почвообразования выносят, перераспределяют и накапливают значительные количества растворенных соединений.

Процессу выноса противостоит биологический круговорот зольных веществ. Растительность поглощает ценные биофильные элементы и задерживает их в системе почва-растение. Однако даже под пологом леса с внут- ргаючвенным стоком ежегодно с каждого гектара уносятся заметные количества кальция, калия, азота, алюминия, кремния.

При боковом стоке почвенных вод в почвах на склонах образуются конкреционные и плитовидные горизонты углекислого кальция и окрем- невшие цементированные прослои. Этим же объясняется формирование так называемых кирас — аккумуляций железа и марганца в нижних частях склонов в субтропических и тропических районах, возникновение "моча- ров" на двухслойных лёссовых почвах, а также накопление на склонах и в депрессиях макро- и мезорельефа ортшейновых горизонтов и кремнезема в подзолистых почвах.

ПОСТОЯННЫЙ ПОТОК ГРУНТОВЫХ ВОД

В переносе подвижных продуктов выветривания и почвообразования весьма большая роль принадлежит постоянным грунтовым водам. Обычно грунтовые воды образуют медленный поток в направлении общего уклона местности. На значительных территориях почвы нашей страны имеют грунтовые воды на глубине 0,5—5 м. В этих случаях почвенно-грунтовые воды участвуют в почвообразовательном процессе. Поверхность грунтовых вод в смягченной и сглаженной форме повторяет рельеф местности. При этом верхний горизонт их под влиянием питания, напора и разности в высотах (т. е. уклона) находится в непрерывном движении.

Поток грунтовых вод может быть направлен в депрессии, долины рек, в овраги и озера. От гор поток направляется к предгорным равнинам и низменностям, где он может выклиниваться в виде болот и родников, мелких ручьев, рек. В долине реки параллельно ее течению в толщах аллювиальных террас существует свой поток грунтовых вод, направленный по уклону от верхнего и среднего течения реки к ее устью, дельте. В бессточных низменностях полупустынь и пустынь грунтовые воды приближаются к поверхности и испаряются, оставляя в грунтах и почвах растворенные соединения.

Горизонты грунтовых вод возникают вокруг водохранилищ, на оросительных системах вдоль каналов и на орошаемых полях. Медленный поток их обычно движется в сторону от водоема и от трассы каналов к периферии полей и всего орошаемого оазиса. Грунтовые воды глубинного происхождения выходят к поверхности по тектоническим трещинам. Скорость движения грунтовых вод крайне невелика. Лишь в песках и галечниках она может достигать 2—5 м/сут. В суглинках обычно скорость движения грунтовых вод не более 1 м/сут, а в глинах — около 1 м/год, т. е. грунтовые воды здесь практически неподвижны.

Грунтовые воды территории СССР весьма разнообразны по глубине залегания и сезонным колебаниям уровня, по химическому составу и значению в почвообразовании ().

Чем ближе уровень грунтовых вод к поверхности, тем в большей степени они участвуют в современном почвообразовательном процессе, вызывая явления оглеения, заболачивания, засоления. Пресные грунтовые воды повышают плодородие почв и снижают опасность засух, снабжая растительность влагой; кислые застойные грунтовые воды понижат плодородие почв. Соленые и щелочные грунтовые воды вызывают засоление почв.

Как ни медленно движение почвенно-грунтовых вод, все же они являются могущественным фактором местного и общего перераспределения продуктов выветривания и почвообразования. Чем выше дренированность местности и чем сильнее выражена циркуляция почвенно-грунтовых вод, тем интенсивнее вынос легкорастворимых продуктов с этими водами в реки, озера и моря.

В лесных областях Советского Союза от 20 до 40%, а иногда и до 70% атмосферных осадков уходит на питание грунтовых вод, а в дальнейшем — на питание рек. Соответственно в наибольшей степени почвенно-грунто- вые врды выносят легкорастворимые подвижные продукты выветривания и почвообразования из почв лесных гумидных областей. Там, где естественная дренированность местности выражена слабо и где циркуляция грунтовых вод замедленна, грунтовые воды расходуются не на сток, а на транспирацию и испарение. В таких местах происходит осаждение из почвенно-грунтовых вод растворенных в них соединений как в виде легкорастворимых и малорастворимых солей, так и в форме осадков кремнезема, гидроокисей железа и марганца, а также вторичных алюмосиликатов, являющихся продуктами взаимодействия кремнезема и гидроокисей алюминия.

Именно с движением, интенсивным питанием и оттоком почвенных и грунтовых вод связана бедность кислых бурых, подзолистых, аллитных почв лесных влажных областей. В то же время именно в результате притока грунтовых вод в долины и низменности образуются темные луговые и дерновые почвы и накапливаются в почвах соединения железа и марганца в виде ортштейновых горизонтов, формируются известковые и гипсовые конкреции и стяжения, а также окремневшие горизонты (присыпка SiC>2, опаловые цементы). Образование древних и современных солончаков в полупустынях и пустынях мира тоже связано с солями, которые приносились в прошлом и приносятся грунтовыми водами в настоящем.

По мере удаления грунтовых вод от источников питания постепенно возрастает их минерализация. При движении по общему уклону местности грунтовые воды растворяют все новые порции солей, имеющихся в водовмещающих горизонтах, и все более расходуются на испарение, транспирацию, гидратацию. По мере возрастания концентрации растворенных веществ и насыщения ими раствора дальнейшее движение грунтовых вод сопровождается выпадением в грунт и почву менее растворимых соединений и увеличением в воде содержания более растворимых компонентов. Происходит дифференциация компонентов между твердой и жидкой фазами почв (58). Образуются последовательные геохимические пояса аккумуляции в пространстве продуктов выветривания и почвообразования отвечающие времени и месту насыщения раствора данным компонентом ().

Окислы тяжелых металлов и кремния, а также продукты их взаимодействия имеют тенденцию переходить в осадок из растворов вблизи места их образования. Аккумуляция вторичных продуктов выветривания в форме окислов и глинных минералов поэтому происходит повсеместно, так как природные воды практически повсюду насыщены ими. Более выражена, особенно в кислой среде, миграционная способность соединений двухвалентного железа и марганца. Однако соединения железа и марганца при доступе кислорода выпадают в окисленной форме в осадок в толщах делювия, пролювия и аллювия прежде многих других соединений.

Легко происходит аккумуляция продуктов химического и коллоидно- химического взаимодействия и коагуляции отрицательно заряженных золей и растворов кремнезема, хелатов и положительно заряженных гидроокисей алюминия, железа, марганца с образованием вторичных глинных минералов, вначале аморфных, затем криптокристаллических.

Более высокая миграционная способность бикарбонатов кальция и магния приводит к тому, что выпадение их из растворов происходит позже и за пределами зоны осаждения полуторных окислов и вторичных глин. Область выпадения доломита вследствие более .низкой его растворимости вписана в зону аккумуляции углекислого кальция или располагается выше ее.

Высоки растворимость и миграционная способность гипса и других сернокислых, хлористых и азотнокислых солей. Насыщение раствора ими наступает гораздо позже, и осаждение происходит на весьма далеком расстоянии от мест образования. Особенно выделяются такие высокорастворимые соединения, как хлориды и нитраты щелочей и щелочных земель. Они могут мигрировать и уходить в моря и океан или в наиболее глубокие бессточные части аридных внутриматериковых впадин, где и аккумулируются в аллювиальных, озерных и дельтовых отложениях.

Надо отметить, что концентрирование грунтовых вод сопровождается не только накоплением в них хлоридов и сульфатов.

В рассолах накапливаются (в сравнении с региональными кларками) и весьма редкие в геохимии почв компоненты: литий, рубидий, йод, барий, хром, торий, радий. Особенно поразительно в рассолах накопление таких малоподвижных компонентов, как кремний, алюминий, железо, марганец, концентрации которых иногда достигают 2—3 г/л (табл. 37).

Пространственное горизонтальное перераспределение и аккумуляция продуктов выветривания и почвообразования с грунтовыми водами приводят к формированию резко выраженных по химическому составу аккумулятивных типов коры выветривания и почвенно-геохимических провинций. зон, областей. Так как перераспределение и аккумуляция продуктов выветривания и почвообразования происходят весьма длительное время и осложняются тектоническими и другими геологическими и биологическими процессами, то, естественно, в природе не образуются химически чистые продукты геохимической дифференциации, а наблюдаются постепенные переходы и смешение соединений разной подвижности в пограничных полосах.

К содержанию книги: Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова