ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2010, № 3, с. 270-281
ГЕНЕЗИС И ГЕОГРАФИЯ ^^^^^^^^^^^^ ПОЧВ
УДК 631.48
ОРТШТЕЙНЫ - МАРГАНЦЕВО-ЖЕЛЕЗИСТЫЕ КОНКРЕЦИОННЫЕ НОВООБРАЗОВАНИЯ (ИТОГИ ИССЛЕДОВАНИЙ)*
© 2010 г. Ф. Р. Зайдельман, А. С. Никифорова
Факультет почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы
e-mail: frz10@yandex.ru Поступила в редакцию 08.07.2009 г.
На основе оригинальных и литературных данных обобщены результаты исследований свойств, состава, генезиса и информационного значения марганцево-железистых конкреций (ортштейнов) почв таежной зоны, зоны широколиственных лесов и лесостепи, их роли в полевой и аналитической диагностике. Раскрыты закономерности изменения химического состава ортштейнов при нарастании степени заболоченности почв и при их дренировании. Установлено, что в условиях закономерно возрастающего гид-роморфизма почв происходит адекватное увеличение содержания железа и уменьшения содержания марганца. При этом закономерно увеличивается соотношение железа к марганцу, извлекаемых 1 н. сернокислой вытяжкой. Это соотношение получило название коэффициента заболоченности и используется в практических целях для количественной оценки целесообразности осушения минеральных почв. Показано участие ортштейнов в депонировании макро- и микроэлементов. Изучена скорость формирования ортштейнов. В условиях модельного эксперимента установлено, что марганцево-железистые орт-штейны могут формироваться в весьма короткие сроки (1—2 года).
ВВЕДЕНИЕ
В гумидных ландшафтах Земли почвообразование очень часто сопровождается возникновением в профиле почв Мп-Бе новообразований. Они отражают важнейшие особенности формирования и развития почв и несут ценную разностороннюю информацию о природных особенностях ландшафта. Нами предпринята попытка обобщения оригинальных и литературных сведений о современном состоянии исследований свойств, генезиса и информационного значения марганцево-железистых новообразований почв таежной зоны, зоны широколиственных лесов и лесостепи.
Ортштейны несут актуальную информацию об особенностях почв, позволяют судить о следующих их параметрах: 1) степени оглеения; 2) агроэкологи-ческих особенностях; 3) степени заболоченности и целесообразности осушения суглинисто-глини-стых почв; 4) причинах переувлажнения; 5) аккумулятивной роли новообразований, связанной с фиксацией в них макро- и микроэлементов.
Эти особенности ортштейнов, установленные авторами [7—25, 27, 28, 47], отражают значимость рассматриваемой проблемы в научном и прикладном отношениях и служат стимулом изучения орт-штейнов для решения ряда прикладных задач.
Авторы стремились к тому, чтобы с возможной полнотой систематизировать сведения о свойствах этих макроновообразований почв гумидной и се-мигумидной зон и оценить их информационное и
* Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 08-0400139.
диагностическое значение. Одновременно выполненные на протяжении предшествующего 30-летнего периода комплексные исследования конкреционных железистых новообразований и гидрологического режима почв позволили не только раскрыть особенности их генезиса, но и установить тесную связь свойств этих конкреций с литологиче-скими, гидрологическими и гидрохимическими условиями гумидных ландшафтов.
Особое значение такие конкреционные новообразования, легко фиксируемые в профиле почв, приобретают при полевом изучении почв. Только в этом случае оказывается возможным диагностировать свойства, режимы почв и их генетические особенности в разрезе, не привлекая или существенно ограничивая аналитическую информацию [18]. В публикациях, посвященных конкреционным макроновообразованиям, за исключением, вероятно, работ Аристовской [1—3] и Брюера [38], преимущественно содержатся их описания как инертных элементов почвенного профиля. При этом остаются нераскрытыми условия формирования новообразований и взаимосвязь последних с генезисом и составом почв и почвообразующих пород, с особенностями их режима и гидрохимии вод. В этой статье особое внимание уделено расшифровке закономерностей изменения формы, химического состава и свойств новообразований при нарастании степени гидроморфизма почв, приуроченных к различным почвообразующим породам. Это позволило затем впервые ввести количественные критерии степени заболоченности почв, связать особенности их гидрологического режима с агроэкологической и ме-
лиоративной оценкой. Наконец, было установлено, что свойства новообразований, как и почв в целом, подвержены адекватным изменениям под влиянием естественных и антропогенных факторов.
Формирование марганцево-железистых орт-штейнов (округлых или эллипсовидных конкреций) возможно в условиях локального перераспределения железа преимущественно при поверхностном переувлажнении и глееобразовании в профилях суглинистых и глинистых почв. Эти новообразования возникают в условиях закономерного чередования анаэробных и аэробных фаз, обусловленных переувлажнением и иссушением. Существует оптимальное сочетание условий, когда образование конкреций проявляется в максимальной степени. Как показали наши наблюдения [8, 9, 11, 12, 15], оно обычно имеет место в почвах с отчетливо выраженным глееобразованием и относительно продолжительной аэробной фазой. Вместе с тем, постоянное переувлажнение, когда почвы находятся в устойчивом субаквальном режиме, как правило, исключает возможность образования конкреционных новообразований. Большинство конкреционных железистых новообразований не формируются в почвах с постоянными аэробными условиями. Это определяет отсутствие в горизонтах профиля преимущественно автоморфных почв марганцево-железистых конкреционных новообразований.
Особый интерес вызывает роль новообразований как источника памяти этапов эволюции почв, их формирования и развития на протяжении длительного периода. Полученные данные показывают, что марганцево-железистые конкреционные макроновообразования по своей форме, составу, количеству, цвету стабильны, однако только до тех пор, пока устойчиво сохраняется стабильность гидрологического режима почв. На этом стабильном этапе возникающие в профиле почв конкреционные новообразования несут информацию о том режиме, который обусловил их формирование. На этом отрезке времени новообразования сохраняют тесную связь с факторами, определяющими их формирование. Их генезис и свойства адекватны реальному водному режиму почв.
Однако эта связь (или память) не бесконечна, она быстро (через 3—4 года) прерывается, как только под влиянием природных или антропогенных факторов происходит изменение гидрологического режима почв. Такими факторами могут быть понижение или повышение базиса эрозии, изменение расположения гидрографической сети, дренаж территории, подъем или понижение уровня грунтовых вод в результате осушения и орошения, строительства водохранилищ и других причин. По нашим наблюдениям, эти изменения оказывают немедленное воздействие на численность, химический состав, размер конкреционных макроновообразований [13, 14, 21].
Происходит стирание всех признаков, присущих новообразованиям предшествующего периода, независимо от того, как долго он продолжался. Конкреции предшествующего периода постепенно исчезают, и формируются новые генерации конкреционных образований, адекватные по своим признакам новому гидрологическому режиму почв.
Таким образом, в марганцево-железистых конкрециях сохраняется память об условиях их формирования только на протяжении определенного относительно стабильного гидрологического периода их существования, то есть до тех пор, пока свойства этих новообразований остаются адекватными условиям их формирования и развития. При изменении этих условий предшествующая генерация конкреций постепенно заменяется новой генерацией железистых конкреционных новообразований с новыми свойствами и особенностями. Поэтому генетическая память марганцево-железистых и железистых новообразований дискретна, то есть устойчива только на протяжении периода относительно стабильного водного режима почв.
ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ, РАСПРОСТРАНЕНИЕ И СВОЙСТВА ОРТШТЕЙНОВ.
ОСОБЕННОСТИ ИХ ГЕНЕЗИСА
К конкрециям (от лат. сопегеНо — стяжение, срастание) следует относить хорошо оформленные новообразования, легко отделяющихся от вмещающего мелкозема любого гранулометрического состава, независимо от влажности почв.
Ортштейны — Ып-Бе конкреционные почвенные новообразования округлой или овальной формы с максимальным размером от 0.5 до 25 мм. Ортштейны образуются главным образом в элювиальных горизонтах супесчаных, суглинистых и глинистых подзолистых, дерново-подзолистых, болот-но-подзолистых, серых лесных глеевых, черноземо-видных оглеенных и, реже, дерново-глеевых почв, увлажненных или заболоченных поверхностными водами. Они могут встречаться и в почвах с недифференцированным профилем (например, в пойменных дерновых зернистых оглеенных почвах). Ортштейны формируются в суглинисто-глинистых почвах разной степени оглеения в условиях переувлажнения или заболачивания поверхностными (атмосферными, намывными склоновыми или русловыми) водами. Эти конкреционные новообразования формируются и в почвах легкого гранулометрического состава, образованных на маломощных двучленных отложениях при залегании легкого маломощного (50—60 см) супесчано-песчаного наноса на карбонатных или кислых моренных, покровных, пермских, ленточных и других суглинистых и глинистых отложениях. Они присутствуют, в основном, в гумусово-аккумулятивном (А1), элювиальном (А2) и, в меньшей мере, в элювиально-иллювиальном (А2В) горизонтах.
В почвах начальных стадий оглеения, не несущих морфохроматических признаков этого процесса в виде характерных синих, сизых, голубых пятен, ортштейны имеют темно-серый цвет и округлую дробовидную форму. В этом случае они содержат равные или близкие абсолютные массы Fe и Mn. В неоглеенных почвах мелкие темно-серые ортштейны составляют до 50% от всей массы ортштейнов, в которой содержатся и мелкие бурые ортштейны. С появлением четких морфохроматических признаков оглеения в составе ортштейнов преобладают гидроксиды и оксиды железа. В этом случае конкреции приобретают ржаво-бурую окраску и неправиль
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.