Главные типы почв мира

1.1. Чернозёмы (Chernozems)

Где распространены. Это классические почвы степей и лесостепей. Наибольшие площади сосредоточены в России (в так называемом «чернозёмном поясе» от Украины до Сибири), а также на севере США (прерии) и в Канаде. Название происходит от русского слова «чёрная земля» (Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Решающее условие — травянистая растительность (степи, прерии, луговые степи). Ежегодно отмирает огромная масса корней (до 20-25 т/га сухого вещества), которая разлагается и гумифицируется в условиях нейтральной или слабощелочной реакции. Климат — от умеренно-континентального до континентального с непромывным или периодически промывным типом водного режима. Количество осадков — 350–600 мм в год. Почвообразующие породы — преимущественно лёссы и лёссовидные суглинки (карбонатные) (Наумов, 2016).

Типичный профиль. Глубокий тёмноокрашенный гумусовый горизонт (А) мощностью от 40–50 см до 120–150 см. Переход в карбонатный горизонт (Bca). Характерна зернистая структура, обилие копролитов (продуктов жизнедеятельности дождевых червей). Вниз по профилю — карбонатные новообразования («белоглазка», псевдомицелий). Профиль слабо дифференцирован: содержание илистых частиц и оксидов распределено равномерно (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Главные процессы. Гумусово-аккумулятивный процесс (чернозёмообразование), биогенное оструктуривание, карбонатизация. Интенсивная биотурбация (деятельность червей, грызунов) обеспечивает перемешивание профиля.

Основные свойства. Гумус — 5–10% и более (до 14%), гумус гуматного типа (Сгк:Сфк > 1,5–2,0). Емкость катионного обмена — 40–60 мг-экв/100 г, комплекс насыщен кальцием. Реакция среды нейтральная (pH 6,5–7,5) в верхних горизонтах. Зернистая структура водопрочна. Запасы гумуса — до 600–800 т/га (Наумов, 2016).

Ограничения. При недостатке влаги (засушливые годы) урожаи могут быть нестабильны. Ветровая и водная эрозия. При орошении без учёта норм возможно вторичное засоление. На распаханных полях происходит дегумификация (потеря гумуса).

Агрономическая ценность. Эталон плодородия. Лучшие почвы для выращивания зерновых (пшеница, кукуруза), сахарной свёклы, подсолнечника. Считаются «житницей мира». В. В. Докучаев называл чернозём «царём почв» (Наумов, 2016). При правильной агротехнике могут давать высокие устойчивые урожаи десятилетиями.

1.2. Каштановые почвы (Kastanozems)

Где распространены. Южнее зоны чернозёмов — в сухих степях. В России — Поволжье, Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири. В США — более засушливые части Великих равнин.

Какие условия формирования. Климат — более аридный, чем у чернозёмов. Количество осадков — 250–450 мм в год. Испаряемость значительно превышает осадки. Растительность — сухие степи с преобладанием типчака, ковыля, полыни (Наумов, 2016). Тип водного режима — непромывной.

Типичный профиль. Гумусовый горизонт заметно тоньше (30–45 см), окраска темно-серая с буроватым оттенком (цвета каштана). Ярко выражен карбонатный горизонт (Bca), часто с выделениями гипса на глубине 120–200 см. Солонцеватость (солонцовый горизонт Bsn) является зональным признаком. Мощность профиля — 80–120 см (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Главные процессы. Менее интенсивный гумусово-аккумулятивный процесс. Солонцовый процесс — внедрение иона натрия в ППК. Карбонатизация. Накопление легкорастворимых солей в нижней части профиля.

Основные свойства. Гумус 2,5–4,5%. Отношение Сгк:Сфк около 1. Почвы могут быть солонцеваты, содержат обменный натрий (3–15% от ЕКО). Реакция среды слабощелочная (pH > 7,5). Карбонатный горизонт залегает ближе к поверхности, чем у чернозёмов (Наумов, 2016).

Ограничения. Основной лимитирующий фактор — дефицит влаги. Распространённое засоление и солонцеватость. Ветровая эрозия (особенно на лёгких почвах).

Агрономическая ценность. Используются под яровую пшеницу, подсолнечник, просо. Животноводство (пастбища). Орошение при правильной организации может дать высокие урожаи, но критически важно контролировать уровень грунтовых вод, чтобы избежать вторичного засоления (Наумов, 2016).

1.3. Феозёмы (Phaeozems)

Где распространены. Влажные луговые степи и лесостепи, где осадков больше, чем в зоне каштановых почв. В России — лесостепные районы. Встречаются в Центральной и Восточной Европе, в Пампасах Аргентины.

Какие условия формирования. Климат — более влажный и тёплый. Травянистая растительность — луговые степи с обильным разнотравьем. Тип водного режима — периодически промывной.

Типичный профиль. Похож на чернозём, но с менее насыщенным цветом (тёмно-серый). Переходные горизонты более выражены. Часто отсутствуют карбонаты в профиле, в отличие от чернозёмов и каштановых почв. Могут иметь признаки лессиважа (глинообразования и перемещения) (IUSS Working Group WRB, 2014; Buol et al., 2011).

Главные процессы. Мощный гумусово-аккумулятивный процесс (похож на чернозёмный, но с более глубоким промачиванием и промывкой карбонатов). Оструктуривание.

Основные свойства. Высокое содержание гумуса (4–8%), но часто ниже, чем у чернозёмов (за счёт промывного режима). Реакция близка к нейтральной или слабокислой. Емкость поглощения высокая, комплекс насыщен основаниями. Хорошая зернистая структура.

Ограничения. Склонность к выщелачиванию и лессиважу, что может приводить к формированию уплотнённых иллювиальных горизонтов. На пашне теряют структуру.

Агрономическая ценность. Очень плодородные. Используются под зерновые, кормовые культуры. Хорошо отзываются на удобрения. Способны давать высокие урожаи при достаточном увлажнении.

1.4. Лювисоли (Luvisols)

Где распространены. Широколиственные леса умеренного пояса (Европа, восток США, Восточная Азия). В России — центральные и южные районы (в лесостепной и лиственно-лесной зонах).

Какие условия формирования. Климат — умеренно влажный и тёплый (с промывным типом водного режима). Растительность — широколиственные и хвойно-широколиственные леса. Опад богат зольными элементами (особенно кальцием), что позволяет гумусу аккумулироваться, но недостаточно для формирования мощного чернозёмного горизонта.

Типичный профиль. Характерен для так называемых парaбраунерд в немецкой классификации и серых лесных почв в российской. Профиль: подстилка О — гумусовый горизонт А — элювиальный горизонт (AEL, или A1A2) — текстурный горизонт BT (иллювиальный, с накоплением глины). Именно текстурный горизонт (BT) — главный диагностический признак лювисолей (Наумов, 2016; Buol et al., 2011). В нём наблюдается увеличение содержания ила, глинистые кутаны по граням структурных отдельностей.

Главные процессы. Лессиваж (элювиально-иллювиальное перераспределение ила без разрушения), гумусово-аккумулятивный процесс, оглинивание, декарбонатизация (выщелачивание карбонатов). В лесной подстилке образуются кислые органические кислоты, которые усиливают выщелачивание.

Основные свойства. Содержание гумуса в А горизонте 2–5%, в элювиальном — очень мало (0,2–0,5%). Гумус фульватно-гуматный (Сгк/Сфк около 1,0). Дифференциация профиля по илу (в 1,5–2,5 раза больше в BT по сравнению с AEL). Реакция слабокислая в верхней части (pH 4,5–5,5) и нейтральная в нижней. Емкость катионного обмена — 20–40 мг-экв/100 г. Карбонаты находятся на глубине 100–150 см (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Ограничения. При распашке легко теряют структуру и подвергаются эрозии. Кислая реакция верхних горизонтов (требуется известкование). Уплотнение иллювиального горизонта может затруднять обработку и развитие корней.

Агрономическая ценность. Важные пахотные почвы. При правильном агротехническом уходе (известкование, органические удобрения) могут быть очень продуктивными. Возделывают зерновые, сахарную свёклу, овощи.

1.5. Альбелювисоли / Ретисоли (Albeluvisols / Retisols)

Примечание о номенклатуре: В старой версии WRB (2006) группа называлась Albeluvisols. В новой версии (2014) — Retisols. В российской классификации — это фaхлерды.

Где распространены. В северной части умеренного пояса (таёжно-лесная зона), где климат более холодный и влажный. В России — обширные территории тайги (Европейская часть, Западная Сибирь). Встречаются в Скандинавии, Канаде (Buol et al., 2011; Наумов, 2016).

Какие условия формирования. Климат — холодный, влажный. Тип водного режима — промывной. Растительность — хвойные и смешанные леса. Опад (хвоя) богат кислотами, что усиливает подзолистый процесс. Почвообразующие породы — чаще бескарбонатные суглинки и глины (моренные отложения).

Типичный профиль. Горизонты: подстилка O — элювиальный горизонт EL (светло-серый, белесый) — переходный BEL (светло-бурый с белесой присыпкой) — текстурный горизонт BT (бурый, уплотнённый). Характерны языки и затеки — осветлённый элювиальный материал проникает в виде «языков» в текстурный горизонт. Это называется ретиновым свойством (отсюда название Retisols). Структура — плитчатая в EL, ореховато-призматическая в BT (Наумов, 2016; IUSS Working Group WRB, 2014).

Главные процессы. Лессиваж, оподзоливание (кислотный гидролиз минералов). Оглеение (элювиально-глеевый процесс) усиливает вынос железа и алюминия.

Основные свойства. Гумус — до 2–4% в верхних горизонтах, в элювиальном — менее 1%. Гумус фульватный (Сгк:Сфк < 0,5). Реакция сильнокислая (pH KCl 3,0–4,5). Элювиально-иллювиальная дифференциация по илу и валовым полуторным оксидам очень яркая. Емкость поглощения невысокая. Почвы ненасыщены основаниями (Наумов, 2016).

Ограничения. Кислотность, низкая обеспеченность элементами питания, бедность структуры. Склонность к переувлажнению (оглеению) в верхних горизонтах.

Агрономическая ценность. В естественном состоянии плодородие низкое. При интенсивном окультуривании (известкование, органика, комплекс удобрений) могут давать высокие урожаи зерновых, картофеля, кормовых культур. В основном используются под лесные насаждения, сенокосы, пастбища.

1.6. Подзолы (Podzols)

Где распространены. В холодных и влажных лесных экосистемах — северная тайга, тундролесье. Широко представлены в Скандинавии, Канаде, Сибири, на севере Европейской части России.

Какие условия формирования. Климат — холодный, влажный (осадков больше испаряемости). Растительность — хвойные леса (ель, сосна, лиственница), с кислым опадом, бедным основаниями. Почвообразующие породы — песчаные (кварцевые) или супесчаные, с очень низкой ёмкостью поглощения (Buol et al., 2011).

Типичный профиль. Самый характерный профиль из всех почв. Включает: подстилка O, затем — элювиальный горизонт E (светлый, почти белый, «подзолистый»), и под ним — иллювиальный горизонт B (чёрный, бурый, охристый). B горизонт подразделяется на Bh (гумусовый, чёрный) и Bs (железистый, бурый или охристый). Переход чёткий, волнистый.

Главные процессы. Подзолизация (или подзолообразование). Суть: органические кислоты, образующиеся при разложении хвои, активно разрушают минералы в верхней части профиля. Образуются растворимые комплексные соединения с железом и алюминием (металло-органические комплексы), которые выносятся вниз и осаждаются в B горизонте. Верхняя часть остаётся без железа и алюминия — чисто-белый кварц (E) (Buol et al., 2011). Это один из самых сильных элювиальных процессов.

Основные свойства. Состав E горизонта — почти чистый кварц. В B горизонте — накопление аморфных полуторных оксидов (Al и Fe) и гумуса. Почвы сильнокислые (pH KCl < 4), ненасыщенные. Гумус фульватный. Емкость поглощения низкая. Очень высокая подвижность соединений железа и алюминия.

Ограничения. Чрезвычайная бедность элементами питания, сильная кислотность, низкая водоудерживающая способность (пески), а также присутствие ortstein'а (цементированного горизонта) в Bs — почти непреодолимый барьер для корней.

Агрономическая ценность. Обычно — земли лесного фонда. В ограниченных масштабах — при интенсивном окультуривании (известкование, органика, удобрения) — можно выращивать картофель, озимую рожь (Buol et al., 2011). Однако экологический риск при окультуривании велик (загрязнение грунтовых вод).

Резюме по зоне умеренного пояса

Таким образом, в умеренном поясе мы видим закономерную смену почв с севера на юг. На севере (холод и влага) — подзолы, кислотные и малоплодородные. Далее (лесная зона) — лювисоли и ретисоли, с менее выраженной кислотностью, но с текстурной дифференциацией и требующие окультуривания. Южнее (лесостепь) — феозёмы, плодородные чернозёмоподобные. Ещё южнее (степи и сухие степи) — чернозёмы и каштановые почвы, самые плодородные, но лимитированные влагой. Эта закономерность объясняется сменой климатических условий: с севера на юг увеличивается температура и уменьшается влажность (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Итог по лекции (часть 1). Почвы умеренного пояса.

В первой части лекции мы рассмотрели основные типы почв умеренного пояса. Установлены следующие группы:

1. Чернозёмы — эталон плодородия, характерны для степей, мощный гумусовый горизонт, высокое содержание гумуса, нейтральная реакция, зернистая структура.

2. Каштановые почвы — южнее чернозёмов, в сухих степях. Меньшая мощность гумусового горизонта, карбонатный и гипсовый горизонты, солонцеватость, ограничение по влаге.

3. Феозёмы — на границе лесостепи и степи, богатые гумусом, но без карбонатов.

4. Лювисоли — лесные почвы с чёткой текстурной дифференциацией (элювиальный AEL и иллювиальный BT). Основной процесс — лессиваж.

5. Альбелювисоли / Ретисоли (Fahlerde) — почвы северной тайги с языковатой текстурной дифференциацией, кислотные, с низким плодородием.

6. Подзолы — почвы холодных хвойных лесов с ярким элювиальным горизонтом E и иллювиальным B. Кислые, бедные, но при культивации могут использоваться.

Каждая из этих групп имеет свои особенности распространения, генезиса, свойств и агрономической ценности. Закономерность их распределения чётко следует за климатической зональностью. Понимание этих закономерностей — основа для рационального землепользования и выбора культур.

В следующей части мы перейдём к почвам влажных тропиков (Ferralsols, Acrisols, Alisols, Nitisols) — зоне с принципиально иными условиями почвообразования: высокими температурами и обильными осадками, где почвообразование идёт по пути глубокого выветривания и десиликации.

2.1. Ферральсоли (Ferralsols)

Где распространены. На древних континентальных щитах — в Бразилии, Центральной Африке (бассейн Конго), на севере Австралии, в Индии. Это самые распространённые почвы влажных тропиков (Buol et al., 2011; Наумов, 2016). Занимают около 20% площади тропических территорий. В российской классификации соответствуют ферраллитным почвам, в старой американской — Oxisols.

Какие условия формирования. Ключевое условие — жаркий и влажный климат (удлинённый период выветривания). Осадки превышают испаряемость, тип водного режима — промывной. Растительность — влажный тропический лес (гилея), который производит огромную биомассу, но сам беден элементами питания (Sanchez и Buol, 1975). Почвообразующие породы — обычно глубоко выветрелые (древние коры выветривания). Важно: ферральсоли формируются на древних, стабильных поверхностях (возраст — миллионы лет) (Beinroth, 1982).

Типичный профиль. Профиль мало дифференцирован по горизонтам. Верхний слой — часто ochric или umbric (в зависимости от гумуса), может быть интенсивно красным или жёлтым. Ниже — мощный ferralic горизонт (B) — рыхлый, глубокий (до 5–10 м и более), с ярко-красной или жёлто-красной окраской. Границы между горизонтами обычно нечёткие, постепенные. Характерна псевдопесчаная структура: кажущиеся песчинками агрегаты очень прочны, устойчивы к воде, легко впитывают влагу (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Главные процессы. Ферраллитизация — глубокое химическое выветривание в условиях тёплого и влажного климата. Суть процесса: практически полное разрушение всех первичных силикатных минералов (кроме кварца). Вынос кремния (SiO₂) и оснований (Ca, Mg, K, Na). Накопление в профиле оксидов железа и алюминия, а также 1:1 глинистых минералов (каолинит) (Buol et al., 2011). Железо и алюминий накапливаются в виде Fe₂O₃ (гематит, гётит) и Al₂O₃ (гиббсит). Десиликация (удаление кремния) — ведущий процесс.

Основные свойства.

• Кислотность: pH (H₂O) 4,5–5,5, часто ниже в верхних горизонтах (Наумов, 2016).
• Очень низкая ёмкость катионного обмена (CEC): обычно менее 10–15 смоль(экв)/кг, в основном за счёт органического вещества. Катионы удерживаются слабо и легко вымываются.
• Высокая фиксация фосфора: из-за огромного количества активных Fe и Al оксидов (всего 0,5–2% подвижного фосфора) (Sanchez, 1976; Buol et al., 2011).
• Хорошие физические свойства: стабильная микроагрегатная структура, высокая водопроницаемость, низкая насыпная плотность (1,0–1,3 г/см³). Легко обрабатываются даже при высокой влажности (Buol et al., 2011).
• Бедность питательными элементами: естественная растительность (тропический лес) почти всю биомассу запасает в стволах и листьях (в живых тканях), а в почве их очень мало (Sanchez и Buol, 1975).

Ограничения. Очень низкое естественное плодородие. Высокая кислотность и токсичность алюминия (Al³⁺) для растений (Sanchez, 1976). Огромная потребность в фосфорных удобрениях (из-за фиксации). При низкоинтенсивном земледелии (подсечно-огневое) быстро истощаются. Длительное использование без внесения удобрений и известкования ведёт к деградации (Sanchez и Buol, 1975; Buol et al., 2011).

Агрономическая ценность. Огромный потенциал при высоких технологиях. При регулярном внесении извести, фосфорных и калийных удобрений, а также микроэлементов (Zn, Cu, B) — способны давать очень высокие урожаи сельскохозяйственных культур: соя, кукуруза, сахарный тростник, кофе, каучук, масличная пальма (Lopes, 1996; Buol et al., 2011). Ферральсоли в Бразилии (Cerrado) — основа современного аграрного бума (Lopes, 1996). При правильной агротехнике — одни из самых продуктивных почв мира.

2.2. Акрисоли (Acrisols)

Где распространены. Обширные территории влажных и субгумидных тропиков (Западная Африка, бассейн Амазонки, Юго-Восточная Азия). В российской классификации — краснозёмы и желтозёмы. В старой американской классификации — Ultisols (Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Климат — влажный тропический, но часто с выраженным сухим сезоном (3–6 месяцев). Именно перерыв в увлажнении позволяет идти процессу лессиважа (перемещению глины). Почвообразующие породы — обычно кислые (граниты, гнейсы, песчаники), реже основные.

Типичный профиль. Горизонты: A — элювиальный E (часто светлее) — переходный BEL — аргический или кандальный горизонт Bt (с накоплением глины). По окраске часто красные, жёлтые или красновато-жёлтые. Наиболее характерный признак — чёткая текстурная дифференциация: в верхней части (E) — песок, супесь, в нижней (Bt) — глина. Граница между E и Bt часто резкая, что приводит к образованию *плог» (плотного горизонта) на границе (Buol et al., 2011).

Главные процессы. Лессиваж (перемещение глины), выветривание (включая десиликацию, но менее интенсивное, чем в ферральсолях). Накопление в Bt горизонте — Kaolinit, Fe и Al оксиды. В верхней части профиля (A и E) — вынос глины и полуторных оксидов.

Основные свойства.

• Низкая CEC (обычно 5–15 смоль(экв)/кг).
• Кислая реакция (pH 4–5,5).
• Низкая базовая насыщенность (<50%).
• Ярко выраженная текстурная дифференциация (от песка в E до глины в Bt).
• Повышенная токсичность алюминия (высокое содержание обменного Al³⁺).
• Часто содержат plinthite (вторичный материал, который на воздухе твердеет в железную корку) — серьёзное ограничение (Buol et al., 2011).

Ограничения. Низкое плодородие, кислотность, токсичный Al, плохие физические свойства при эрозии (оголение глинистого Bt), а также плинтовая корка.

Агрономическая ценность. При окультуривании требуют известкования, внесения высоких доз фосфорных и калийных удобрений, часто органических удобрений. При хорошем уходе могут быть продуктивными для риса, кукурузы, сои, маниока, чая. В Азии и Африке многие акрисоли используются под рис (заливные рисовые поля) (Buol et al., 2011). Однако многие акрисоли остаются под естественной растительностью (леса) или используются для экстенсивного животноводства.

2.3. Алисоли (Alisols)

Где распространены. Алисоли часто встречаются в тех же регионах, что и акрисоли, но в условиях чуть более влажного климата и на более богатых основаниями породах. Обычно они занимают переходное положение между ферральсолями и акрисолями (IUSS Working Group WRB, 2014). Встречаются на юго-востоке Азии, в Центральной Африке, в некоторых районах Южной Америки. В российской классификации аналогов нет (близки к краснозёмам). От акрисолей отличаются более высоким содержанием 2:1 глинистых минералов (гидрослюды, вермикулит) и более высокой катионообменной способностью при сохранении низкой базовой насыщенности (Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Как и акрисоли, но с немного лучшими условиями для сохранения 2:1 слоистых силикатов (менее интенсивное выветривание, часто на основных породах). Климат — влажный тропический, с сезонным переувлажнением, но менее интенсивным, чем в ферральсолях (IUSS Working Group WRB, 2014).

Типичный профиль. Сходен с акрисолями: A — E — Bt (аргический или кандальный горизонт). Однако цвет — часто красновато-бурый. Характерна чёткая текстурная дифференциация и наличие глинистых кутан (плёнок) в Bt. Важное отличие: глинистый горизонт часто имеет высокую катионообменную способность (за счёт 2:1 слоистых силикатов) (IUSS Working Group WRB, 2014; Buol et al., 2011).

Главные процессы. Лессиваж (перемещение глины). Выветривание (но менее интенсивное, чем в ферральсолях). Сохранение 2:1 слоистых силикатов (в отличие от ферральсолей). Часто проявление андозольных свойств (если вулканические пеплы).

Основные свойства.

• Кислая реакция, но часто pH 4,5–5,5 (выше, чем в акрисолях).
• Высокая CEC (обычно > 20 смоль(экв)/кг) за счёт 2:1 глин.
• Низкая базовая насыщенность (<50%).
• Хорошая структурность в Bt.
• Содержат Al-интерлейерные глинистые минералы.
• Меньшая фиксация фосфора, чем в ферральсолях, но кислотность и Al-токсичность остаются проблемой (IUSS Working Group WRB, 2014).

Ограничения. Кислотность, токсичность алюминия. При высокой CEC — хорошее удержание оснований, но они в дефиците. При обработке (особенно после вырубки леса) — быстрое истощение.

Агрономическая ценность. При окультуривании (известкование, удобрения) могут давать очень хорошие урожаи. Благодаря высокой CEC они эффективнее удерживают калий и магний, чем ферральсоли. В Азии используются под рис, кукурузу, овощные культуры. При хорошей системе земледелия (севообороты, внесение органики) — могут быть очень продуктивными (Buol et al., 2011).

2.4. Нитсоли (Nitisols)

Где распространены. Это почвы, которые выделяются среди других тропических почв своим исключительным структурным развитием. Встречаются в Восточной Африке (высокогорья), в некоторых районах Индии, Индонезии, Центральной и Южной Америки. В российской классификации аналогов нет (близки к краснозёмам-глинисто-метаморфическим), в старой американской — Nitosols входили в Ultisols или Alfisols (IUSS Working Group WRB, 2014; Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Климат — влажный тропический или субтропический, часто с чётким сухим сезоном (что способствует перемещению глины). Почвообразующие породы — чаще основные (базальты, основные глинистые сланцы). Именно богатство железисто-магнезиальными минералами создаёт идеальные условия для развития ярко-красных, структурных почв (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Типичный профиль. Отличительная черта — глубокий, ярко-красный, очень хорошо оструктуренный B-горизонт (nitic горизонт). Структура — ореховатая, очень прочная, с блестящими поверхностями скольжения (slickensides) на агрегатах. Профиль обычно глубокий (до 2–3 м), постепенные переходы. Содержание глины — высокое (часто > 40–50%), но из-за хорошей структуры — отличная водопроницаемость (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Главные процессы. Нитсообразование (образование характерной ореховатой структуры). Выветривание (образование каолинита, гётита, гематита). Лессиваж. Преобладает процесс метаморфического оструктуривания, а не только перемещения глины (кстати, глинистые кутаны часто слабо выражены, так как структура формируется in situ) (IUSS Working Group WRB, 2014; Scheffer et al., 2018).

Основные свойства.

• Ярко-красная окраска (гематит).
• Высокое содержание глины, но превосходная агрегатная структура.
• CEC — чаще средняя или высокая (20–30 смоль(экв)/кг), зависит от породы.
• Реакция — обычно нейтральная или слабокислая (pH 5,5–6,5). Благодаря хорошему буферному действию (высокое содержание Ca и Mg в породе).
• Хорошая доступность фосфора (меньше фиксации, чем в ферральсолях, из-за меньшего количества аморфных оксидов).
• Высокое содержание доступного калия и магния (из-за богатой породы).

Ограничения. Расположены в зонах с сезонными засухами — нуждаются в орошении. Могут быть подвержены эрозии при потере структуры (из-за обработки). При неглубоком залегании скальных пород — ограниченная глубина.

Агрономическая ценность. Одни из лучших тропических почв. Благодаря хорошей структуре, высокой CEC и доступности фосфора — очень продуктивны. Используются для выращивания чая, кофе, табака, хлопка, зерновых, сахарного тростника (особенно в Восточной Африке). При правильном управлении — стабильно высокие урожаи без больших затрат (Buol et al., 2011). Нитсоли часто являются основой для высокоинтенсивного товарного сельского хозяйства в тропиках.

Резюме по тропическим почвам.

Итак, во влажных тропиках мы видим смену почв от древних, сильно выветренных (ферральсоли) к более молодым или на более богатых породах (акрисоли, алисоли, нитсоли). Ключевое отличие — степень выветривания и сохранность первичных минералов. Ферральсоли — самые выветренные, бедные (но при окультуривании — высокопродуктивные). Акрисоли и алисоли — с накоплением глины в подпочве, имеют лучшую CEC и часто более плодородны. Нитсоли — элита тропиков, с уникальной структурой и относительно высоким плодородием.

Понимание этих различий критически важно для выбора систем землепользования. Подсечно-огневое земледелие быстро истощает ферральсоли и акрисоли, в то время как на нитсолях и при правильной агротехнике на ферральсолях можно получать стабильные урожаи десятилетиями.

В следующей части мы перейдём к почвам засушливых регионов — зонам, где дефицит влаги определяет всё: Calcisols, Gypsisols, Solonchaks, Solonetz.

3.1. Кальцисоли (Calcisols)

Где распространены. В пустынях и полупустынях Африки (Сахара, Намиб), Азии (Аравийский полуостров, Центральная Азия, Гоби), Австралии, Северной и Южной Америки. В России — в Прикаспийской низменности, на юге Западной Сибири. Это типичные почвы аридных областей с карбонатным типом аккумуляции (Buol et al., 2011; Наумов, 2016).

Какие условия формирования. Климат — аридный или семиаридный (осадки 100–350 мм/год). Испаряемость в 5–10 раз превышает осадки. Тип водного режима — непромывной. Растительность — разреженная (полыни, солянки, эфемеры). Почвообразующие породы — обычно карбонатные (лёссы, мергели, известняки) или бескарбонатные, но с интенсивным привносом кальция с пылью и атмосферными осадками. Это почвы «непромывного типа», где карбонаты не вымываются, а перераспределяются в профиле (Gile et al., 1966; Buol et al., 2011).

Типичный профиль. Верхний горизонт (A) — светло-серый или палевый, маломощный, с низким содержанием гумуса. Ниже — кальциевый горизонт (Bk или Bca), в котором накапливаются вторичные карбонаты. Формы карбонатов разнообразны: от тонких нитей (псевдомицелий) и пятен до плотных конкреций (белоглазка) и сплошных петрокальциевых горизонтов (Bkm) — кальцитовых корок (калькретов) мощностью до нескольких метров (Gile et al., 1966; Наумов, 2016). Внизу — материнская порода (C), часто также карбонатная.

Главные процессы. Кальцитизация — растворение карбонатов в верхних горизонтах (под действием углекислоты, выделяемой корнями и микроорганизмами) и их повторное осаждение в нижней части профиля. Миграция карбонатов имеет сезонный характер: во влажный сезон они растворяются и перемещаются вниз, в сухой — осаждаются. Этот процесс особенно интенсивен при наличии источника кальция (пыль, дождь, порода) и ограниченном выносе (непромывной режим) (Gile et al., 1966; Buol et al., 2011).

Основные свойства.

• Щелочная реакция (pH 7,5–8,5), особенно в карбонатном горизонте.
• Низкое содержание гумуса (0,5–1,5%) в верхнем горизонте.
• Высокое содержание CaCO₃ (до 30–80% в Bk) (Наумов, 2016).
• Часто присутствуют гипс и легкорастворимые соли в нижней части профиля.
• Водопроницаемость может быть сильно снижена при наличии плотного петрокальциевого горизонта.

Ограничения. Основное ограничение — засуха. При наличии петрокальциевого горизонта — корни не могут проникать вглубь, что ещё больше ограничивает доступность влаги. Требуется орошение для сельскохозяйственного использования, но при орошении высок риск вторичного засоления (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Агрономическая ценность. В богарных условиях — только экстенсивное пастбищное животноводство (овцы, верблюды). При орошении — могут быть продуктивными для зерновых (пшеница, ячмень), хлопчатника, овощей (при условии контроля засоления). Однако наличие карбонатного горизонта часто требует специальной обработки (глубокое рыхление) для разрушения корки и улучшения водопроницаемости (Наумов, 2016).

3.2. Гипсисоли (Gypsisols)

Где распространены. В пустынях и полупустынях с более засушливым климатом, чем у кальцисолей. Широко представлены в Сахаре, на Аравийском полуострове, в Центральной Азии, в Австралии. В России — небольшие площади в Прикаспийской низменности и в некоторых межгорных котловинах Южной Сибири (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Климат — очень аридный (осадки < 150–200 мм/год). Испаряемость в 10–20 раз превышает осадки. Растительность — крайне разреженная. Почвообразующие породы — часто гипсоносные (морские отложения, эвапориты), либо с интенсивным привносом гипса с пылью или грунтовыми водами. Гипс (CaSO₄·2H₂O) накапливается в профиле, так как его растворимость (2,4 г/л) значительно ниже, чем у хлоридов и сульфатов натрия, но выше, чем у карбонатов (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Типичный профиль. Верхний A — очень слаборазвитый, светлый. Ниже — гипсовый горизонт (By или Bca) с накоплением гипса в виде кристаллов, друз, псевдомицелия. При высокой концентрации формируется петрогипсовый горизонт (Bym) — гипсовая корка (гипсокалькрет). Профиль часто слабо дифференцирован, так как гипс заполняет поры и цементирует частицы (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).

Главные процессы. Гипсоаккумуляция — накопление гипса в зоне максимального испарения. Гипс легко перемещается с восходящими токами влаги и осаждается при высыхании. В отличие от карбонатов, гипс не всегда приурочен к определённой глубине; может накапливаться и в верхних горизонтах (Buol et al., 2011; IUSS Working Group WRB, 2014).

Основные свойства.

• Щелочная или нейтральная реакция (pH 7,0–8,5).
• Высокое содержание гипса (до 30–60% и более).
• Низкое содержание гумуса (< 0,5%).
• Часто содержат легкорастворимые соли (NaCl, Na₂SO₄) и карбонаты.
• Гипс сильно влияет на физические свойства: при увлажнении — размягчается, при высыхании — цементирует (Scheffer et al., 2018).

Ограничения. Основное — засуха. Петрогипсовый горизонт — непреодолимый барьер для корней. При орошении гипс может растворятся, что приводит к просадкам и разрушению сооружений (коррозия бетона). Гипс также может ухудшать водопроницаемость при насыщении (Scheffer et al., 2018).

Агрономическая ценность. В естественном состоянии — только пастбища (крайне низкая продуктивность). При наличии воды и отсутствии сплошного гипсового горизонта — возможна обработка и выращивание некоторых культур (например, ячмень, люцерна), но с низкой экономической эффективностью. Гипс, при правильном управлении, может быть полезен для улучшения солонцов (гипсование) (Наумов, 2016).

3.3. Солончаки (Solonchaks)

Где распространены. В бессточных понижениях аридных и семиаридных областей — такыры, солончаковые пустыни, древние дельты рек. В России — Прикаспийская низменность, юг Западной Сибири, некоторые котловины Южной Сибири. Это почвы, где накопление легкорастворимых солей (NaCl, Na₂SO₄, MgSO₄, CaCl₂) достигло токсичного уровня (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Климат — аридный, с очень высокой испаряемостью. Тип водного режима — выпотной (испарительный): грунтовые воды с растворёнными солями поднимаются к поверхности и испаряются, оставляя соли в верхних горизонтах. Грунтовые воды обычно залегают на глубине 1–3 м. Растительность — галофиты (солелюбивые растения: солерос, сведа, сарсазан) или отсутствует (Наумов, 2016).

Типичный профиль. Отличительная черта — интенсивное засоление с поверхности. Верхний горизонт — солевая корка, выцветы или рыхлый солончаковый слой. Может содержать до 10–20% легкорастворимых солей. Профиль слабо дифференцирован, часто с признаками оглеения внизу (из-за грунтовых вод). Встречаются как автоморфные (на засоленных породах), так и гидроморфные (при грунтовом засолении) варианты (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).

Главные процессы. Солончаковый процесс — накопление легкорастворимых солей (хлоридов, сульфатов, иногда соды) в верхней части профиля. Это результат сочетания привноса солей с грунтовыми водами, высокой испаряемости и отсутствия промывания. Источники солей: древние морские отложения, выветривание пород, атмосферные осадки (импульверизация) (Наумов, 2016).

Основные свойства.

• Очень высокое содержание легкорастворимых солей (более 1–2% в верхних горизонтах).
• Сильнощелочная реакция при содовом засолении, нейтральная при хлоридном.
• Низкое содержание гумуса (менее 1–2%).
• Сильно нарушенные физические свойства (дисперсия коллоидов, отсутствие структуры) при наличии соды, или, наоборот, коагуляция и корка при хлоридном засолении.
• Высокое осмотическое давление почвенного раствора, что делает воду физиологически недоступной для большинства растений (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Ограничения. Токсичность солей для сельскохозяйственных культур. Осмотический шок, ионный дисбаланс (Na, Cl), часто высокая щёлочность. Растения-негалофиты не могут расти. Требуются сложные мелиорации (промывка, дренаж) для удаления солей (Наумов, 2016).

Агрономическая ценность. Без мелиорации — непригодны для земледелия, используются как пастбища для верблюдов и овец (галофиты). После промывки (затопление, дренаж) и известкования (при содовом засолении) могут быть освоены. Однако процесс очень дорогой, часто нерентабельный. Встречаются участки, где после промывки выращивают рис (заливные рисовые поля). В целом — это почвы-индикаторы крайней засушливости, к которым человечество пока не научилось применять дешёвое земледелие (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

3.4. Солонцы (Solonetz)

Где распространены. В степных, сухостепных и полупустынных зонах Евразии (на юге России, Украины, в Казахстане, в Венгрии). Встречаются также в США, Канаде, Австралии. В России — обширные площади в Прикаспийской низменности, на юге Западной Сибири, в Забайкалье. Это почвы, которые формируются при рассолении солончаков, но с сохранением натрия в поглощающем комплексе (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Климат — аридный или семиаридный (осадки 200–400 мм/год). Тип водного режима — непромывной или периодически промывной. Растительность — полынно-злаковые сообщества (типчак, тонконог, полынь). Почвообразующие породы — часто засоленные (морские глины, лёссовидные суглинки). Солонцовый процесс — это внедрение иона натрия (Na⁺) в почвенный поглощающий комплекс (ППК), что приводит к диспергации коллоидов, ухудшению физических свойств и резкому повышению щёлочности (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Типичный профиль. Профиль резко дифференцирован (элювиально-иллювиальный тип):

• Верхний горизонт (А) — гумусовый, часто светлеющий (осолоделый), с комковатой или пластинчатой структурой.
• Солонцовый горизонт (Bsn) — самый характерный: плотный, столбчатый или призматический (крупные столбы с блестящими поверхностями). Этот горизонт сильно уплотнён, трещиноват, содержит много обменного натрия.
• Ниже — подсолонцовый горизонт (Bca, Bcs) с карбонатами, гипсом, часто с легкорастворимыми солями (Наумов, 2016; Scheffer et al., 2018).

Главные процессы. Солонцовый процесс — это обменное поглощение иона Na⁺ коллоидами при наличии его в почвенном растворе (часто результат рассоления солончаков). Na⁺ вызывает сильную пептизацию (диспергирование) глинистых и органических коллоидов. В результате:

• Коллоиды становятся подвижными и могут перемещаться вниз (образование иллювиального горизонта).
• Резко ухудшается физическое состояние: при увлажнении почва становится вязкой, липкой, практически водонепроницаемой, при высыхании — крайне твёрдой, растрескивается на крупные столбы. Это явление называют солонцовым комплексом (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Основные свойства.

• Сильнощелочная реакция (pH 8,5–10), особенно в Bsn горизонте.
• Высокое содержание обменного Na⁺ (> 15–20% от ЕКО в Bsn).
• Элювиально-иллювиальная дифференциация (обеднение верхней части, обогащение средней).
• Крайне неблагоприятные физические свойства: низкая водопроницаемость, большая твёрдость при высыхании, липкость и вязкость при увлажнении.
• Карбонаты и гипс часто присутствуют в нижних горизонтах (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Ограничения. Практически не поддаются обработке обычными сельхозорудиями. В сухом состоянии — каменистые, во влажном — непроходимые. Сильно ограничивают рост корней. Низкая биологическая активность. При неглубоком залегании грунтовых вод — дополнительно засоляются (Наумов, 2016).

Агрономическая ценность. Без мелиорации — малопригодны. Основной метод мелиорации — гипсование (внесение гипса CaSO₄·2H₂O), который замещает ион Na⁺ на Ca²⁺ в ППК, улучшая физические свойства. Применяют на больших площадях в Казахстане, России (Наумов, 2016). После гипсования и глубокого рыхления становятся пригодными для выращивания пшеницы, ячменя, люцерны. Используются также как пастбища (полынные, житняковые) при умеренной нагрузке.

Резюме по засушливым почвам.

Итак, в засушливых регионах мы видим закономерную смену почв по степени засоления и щёлочности:

• Calcisols — накопление карбонатов (CaCO₃) в почве, обычно в виде вторичных отложений, типичны для семиаридных и аридных условий.
• Gypsisols — накопление гипса (CaSO₄·2H₂O), формируются в более аридных условиях, чем Calcisols.
• Solonchaks — накопление легкорастворимых солей (NaCl, Na₂SO₄ и др.) в верхней части профиля, что делает их крайне токсичными.
• Solonetz — почвы с высоким содержанием обменного натрия (Na⁺), сильно ухудшенными физическими свойствами и высокой щёлочностью.

Все эти почвы имеют общие черты: низкое содержание гумуса, щелочная или нейтральная реакция, частое присутствие карбонатов, гипса и солей, слабая дифференциация профиля (кроме солонцов). Они широко распространены в аридных областях мира. Сельскохозяйственное использование возможно только после специальных мелиораций: орошения (с дренажом), гипсования, промывок, а также при подборе солеустойчивых культур.

Понимание этих почв критически важно для рационального использования водных ресурсов, предотвращения вторичного засоления и опустынивания.

В следующей части мы перейдём к молодым и слаборазвитым почвам — начальным стадиям почвообразования, где процессы дифференциации ещё не успели проявиться: Cambisols, Regosols, Leptosols, Fluvisols.

4.1. Камбисоли (Cambisols)

Где распространены. Камбисоли — одни из самых распространённых почв умеренного пояса. Встречаются повсеместно: в Европе (особенно в горах), Северной Америке, на юге Австралии, в Новой Зеландии, а также на обширных пространствах России (в таёжной и лесостепной зонах). Это «типичные» почвы, у которых есть признаки почвообразования, но они ещё не достигли стадии зрелых почв (Buol et al., 2011; Наумов, 2016). В российской классификации — это бурозёмы и дерново-подзолистые в начальной стадии, в старой американской — Inceptisols.

Какие условия формирования. Климат — от умеренно-влажного до субгумидного. Тип водного режима — промывной или периодически промывной. Растительность — леса (широколиственные, хвойные) или луга. Почвообразующие породы — самые разные: от рыхлых песков до плотных глин (морена, аллювий, коллювий). Важно: камбисоли формируются на относительно молодых поверхностях или на породах, которые медленно выветриваются (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Типичный профиль. Профиль обычно состоит из: O (подстилка) или A (гумусовый) — Bw (слаборазвитый, cambic горизонт) — C (материнская порода). Bw — это изменённый горизонт, в котором заметны признаки выветривания: изменение окраски (побурение), структура (комковатая или ореховатая), но нет ярко выраженного накопления глины, гумуса или солей. Переходы между горизонтами постепенные, профиль часто маломощный (30–80 см) (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018). Встречаются также камбисоли с оглеением (Bg) или с карбонатами (Bk).

Главные процессы. Основной процесс — буроземообразование (или cambisolization): это выветривание (главным образом физическое и начальное химическое), изменение окраски за счёт освобождения железа из минералов, оструктуривание. Может происходить слабое перераспределение ила (лессиваж), но недостаточно для образования аргического горизонта. Также могут проявляться процессы оподзоливания (в кислых условиях) или окарбоначивания (в карбонатных породах) (Buol et al., 2011; Наумов, 2016).

Основные свойства.

• Нейтральная или слабокислая реакция (pH 5,5–7,0), часто зависит от породы.
• Среднее содержание гумуса (1–4%) в A горизонте.
• CEC — средняя (10–25 смоль(экв)/кг), зависит от глинистых минералов.
• Хорошая структура, часто комковатая, водопроницаемость хорошая.
• Слабая дифференциация по содержанию ила или оксидов (нет резкого увеличения в Bw).
• Нет ярко выраженных аккумулятивных горизонтов (солей, гипса, карбонатов), хотя могут быть (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Ограничения. Маломощность на крутых склонах. Каменистость. Возможны признаки оглеения при переувлажнении. Низкая CEC может ограничивать удержание катионов. Часто расположены на склонах, что ограничивает механизированную обработку.

Агрономическая ценность. Камбисоли широко используются в сельском хозяйстве, особенно на равнинных участках и в долинах. При правильном управлении (внесение удобрений, известкование) могут давать хорошие урожаи зерновых, картофеля, кормовых культур. На них также хорошо растут леса (используются в лесном хозяйстве). Их ценность — в хорошем дренаже и аэрации, что важно для корневых систем (Buol et al., 2011).

4.2. Регосоли (Regosols)

Где распространены. Регосоли — это слаборазвитые почвы на рыхлых песчаных или супесчаных отложениях. Встречаются в пустынях, на морских побережьях (дюны), в речных долинах, на молодых аллювиальных террасах. В России — на песчаных террасах рек, на дюнах, в районах с лёгкими почвами. В мировой практике они часто ассоциируются с Psamments в американской классификации (Buol et al., 2011; Weil, 2017). Могут быть как в аридных, так и в гумидных регионах, но чаще в семиаридных.

Какие условия формирования. Почвообразование сильно ограничено из-за:

• Песчаного состава (низкая удельная поверхность, слабое химическое выветривание).
• Активной эрозии или аккумуляции (почва постоянно «омолаживается»).
• Часто — недостаток влаги (в аридных регионах).
• стительность — бедная, часто пионерная (мхи, лишайники, редкие травы) (Weil, 2017; Наумов, 2016).

Типичный профиль. Профиль простейший: A — C. Гумусовый горизонт (A) — маломощный (1–10 см), слабо выраженный, обычно ochric. Материнская порода (C) — песок или супесь, часто однородная. Иногда появляется слабый Bw (но редко). Профиль практически не дифференцирован (Buol et al., 2011; Weil, 2017).

Главные процессы. Минимальные. Может происходить заселение (слабое накопление гумуса в верхнем слое), слабое выветривание (побурение за счёт железа). В аридных условиях — накопление солей, но регосоли обычно бедны солями из-за быстрой промываемости песчаных толщ при редких дождях (Buol et al., 2011).

Основные свойства.

• Очень низкая CEC (< 5–10 смоль(экв)/кг) из-за песчаного состава.
• Низкое содержание гумуса (< 0,5–1%).
• Нейтральная или слабощелочная реакция (зависит от породы).
• Отличная водопроницаемость, но низкая водоудерживающая способность.
• Легко подвержены ветровой эрозии и дефляции.

Ограничения. Очень низкое плодородие. Сильная зависимость от полива. Легко пересыхают. Практически не удерживают питательные элементы. При нарушении растительного покрова — быстрое опустынивание.

Агрономическая ценность. В богарных условиях — используются как пастбища с очень низкой продуктивностью. При орошении и интенсивном удобрении (особенно органическими) могут быть продуктивными для бахчевых (арбузы, дыни), винограда (на рыхлых песках), а также для некоторых технических культур. В оазисах — важный ресурс, но требует постоянного ухода и защиты от эрозии (Weil, 2017; Наумов, 2016).

4.3. Лептосоли (Leptosols)

Где распространены. Лептосоли — это мелкие, скелетные почвы, которые часто встречаются на крутых склонах, в горных районах, на скальных обнажениях. Они занимают значительные площади в Альпах, Гималаях, Андах, на Балканах, в Скандинавии. В России — на Урале, в горах Кавказа, Сибири, а также в районах с близким залеганием скальных пород (Buol et al., 2011; Наумов, 2016). В американской классификации — Lithic или Entisols.

Какие условия формирования. Основной фактор — близкое залегание скальной породы (в пределах 25–50 см от поверхности). Почвообразование ограничено:

• Малой мощностью рыхлого слоя.
• Часто высокой эрозией (склоны).
• Каменистостью, щебнистостью.
• льеф — крутосклонный или скалистый. Растительность — редкая (лишайники, мхи, низкие кустарники) (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Типичный профиль. Профиль: A — R (или C — R). Очень маломощный гумусовый горизонт (часто 5–15 см), часто ochric или umbric (если гумуса много). Под ним — скала (R) или плотный слой щебня (C). Может присутствовать слаборазвитый Bw (если есть химическое выветривание). Профиль очень каменистый, часто с выходом породы на поверхность (Buol et al., 2011; Weil, 2017).

Главные процессы. Минимальные. Физическое выветривание (морозное, термическое) преобладает над химическим. Слабое накопление гумуса (из-за низкой продуктивности растительности). Может быть вынос карбонатов (на карбонатных породах). Профиль часто полностью отражает состав породы.

Основные свойства.

• Сильная каменистость, скелетность (> 40% камней).
• Малая мощность (< 50 см).
• Низкая водоудерживающая способность.
• Реакция сильно зависит от породы (кислая на гранитах, нейтральная на известняках).
• Низкая CEC, хотя может быть высокой на основных породах.
• Часто имеют высокое содержание гумуса в поверхностном слое (в горных условиях) (Наумов, 2016; Weil, 2017).

Ограничения. Маломощность, каменистость, плохое удержание влаги, эрозионная опасность. Непригодны для механизированной обработки. На склонах — высокий риск оползней.

Агрономическая ценность. Только для лесного хозяйства и рекреации. На некоторых лептосолях (например, рендзины — Leptosols на известняках с высоким содержанием Ca) могут быть продуктивные пастбища (особенно в Альпах и на Кавказе). При террасировании и внесении удобрений могут использоваться для выращивания винограда, маслин (в Средиземноморье). Но в основном — земли с низким сельскохозяйственным потенциалом (Weil, 2017; Наумов, 2016).

4.4. Флювисоли (Fluvisols)

Где распространены. Флювисоли — это аллювиальные почвы, формирующиеся на поймах рек, дельтах, в пойменных лугах. Они встречаются вдоль крупных рек мира: Нил, Ганг, Амазонка, Миссисипи, Волга, Дунай. Это одни из самых плодородных почв, используемых человеком с древнейших времён (Buol et al., 2011; Weil, 2017). В российской классификации — аллювиальные, пойменные почвы.

Какие условия формирования. Климат — любой (от аридного до гумидного). Решающий фактор — периодическое затопление и отложение наилка. Река приносит свежий минеральный материал, который смешивается с органическим веществом. Почвообразование постоянно прерывается новыми наносами (аллювием). Тип водного режима — периодически промывной (при паводках) и выпотной (в межень). Растительность — пойменные луга, леса (ивняки, тополя) (Наумов, 2016; Weil, 2017).

Типичный профиль. Профиль слабо дифференцирован и слоистый. Видна слоистость, обусловленная разным режимом осаждения: более грубые фракции (песок) откладываются в русловой части, более тонкие (суглинки, глина) — на внешней стороне поймы. Часто встречаются погребённые А-горизонты (при накоплении новых слоёв). Морфологически выделяются: A (часто мощный, с высоким содержанием гумуса) — C (аллювий) — иногда B (при признаках оглеения). Встречаются также засоленные и карбонатные разности (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Главные процессы. Аккумуляция органического вещества (за счёт высокой продуктивности луговой растительности). Оглеение (в нижних горизонтах из-за высокого уровня грунтовых вод). Засоление (в аридных областях). Важно: флювисоли постоянно получают «подпитку» питательными элементами с наносами, поэтому они не истощаются так быстро, как многие другие почвы (Weil, 2017).

Основные свойства.

• Высокое содержание гумуса (3–8%) в верхнем горизонте (A).
• Отличная водопроницаемость (из-за рыхлого сложения).
• Нейтральная или слабощелочная реакция (часто с карбонатами).
• Высокое содержание питательных элементов (N, P, K, Ca) из-за аллювия.
• Хорошая обеспеченность микроэлементами.
• Часто высокая продуктивность естественных растительных сообществ (луга) (Наумов, 2016).

Ограничения. Подтопление (риск гибели растений при длительных паводках). Засоление (в аридных регионах). Сложная слоистость может затруднять обработку. Встречаются кислые разности (в таёжной зоне). При строительстве дамб – потеря пойменного режима и снижение плодородия.

Агрономическая ценность. Очень высокая. Флювисоли — одни из самых плодородных почв мира. На них с древних времён возникли цивилизации (Нил, Ганг, Хуанхэ). Используются для выращивания зерновых (пшеница, рис), хлопка, овощей, кормовых культур. В естественном состоянии — лучшие сенокосы и пастбища. При орошении (где требуется) и правильной агротехнике дают стабильно высокие урожаи (Weil, 2017; Наумов, 2016). Их главный враг — чрезмерная интенсификация и потеря пойменного режима из-за строительства гидроузлов.

Резюме по молодым и слаборазвитым почвам.

Итак, в этой группе мы видим разнообразие почв, объединённых малым временем почвообразования или его постоянным прерыванием:

• Cambisols — начальные стадии почвообразования (слаборазвитый Bw), широко распространены, имеют хороший потенциал при окультуривании.
• Regosols — песчаные, слаборазвитые, очень бедные, но могут использоваться при орошении.
• Leptosols — мелкие, каменистые, на склонах, с низким сельскохозяйственным потенциалом.
• Fluvisols — аллювиальные (пойменные) почвы, очень плодородные, с высокой продуктивностью, но с риском подтопления.

Все эти почвы играют важную роль в сельском хозяйстве и лесопользовании. Знание их свойств позволяет выбрать правильную стратегию использования и предотвратить деградацию.

В следующей части мы перейдём к гидроморфным почвам (Gleysols, Histosols) и специфическим почвам (Vertisols, Andosols).

5.1. Глеисоли (Gleysols) — переувлажнённые минеральные почвы

Где распространены. Глеисоли встречаются повсеместно — в поймах рек, по берегам озёр, в депрессиях, в районах с высоким уровнем грунтовых вод или в условиях застойного поверхностного переувлажнения. В России они широко распространены в лесной, лесостепной, тундровой и таёжной зонах (Наумов, 2016). В мировой практике они часто ассоциируются с Aquepts и Aquents в американской классификации, а также с глеевыми и болотными почвами в российской (Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Главное условие — избыточное увлажнение, которое может быть вызвано:

• Высоким уровнем грунтовых вод (грунтовое оглеение).
• Застоем поверхностных вод (атмосферное оглеение, верховодка).
• Близостью водоёмов или рек (пойменное и приозёрное переувлажнение).

В таких условиях в почве развивается анаэробиозис (недостаток кислорода). Микроорганизмы переходят на анаэробное дыхание, используя в качестве акцепторов электронов не кислород, а соединения Fe(III) и Mn(IV). Это приводит к их восстановлению до Fe(II) и Mn(II), которые становятся подвижными и могут выноситься, что и вызывает характерные серо-сизые и зеленовато-серые цвета (оглеение) (Buol et al., 2011; Наумов, 2016). Растительность — влаголюбивая (осока, тростник, ивняки, ольха черная).

Типичный профиль. Профиль глеисолей сильно варьирует, но в большинстве случаев выделяются:

• Верхний горизонт (А) — может быть гумусовым, часто с высоким содержанием органического вещества (до 10–15% в луговых глеисолях).
• Оглеенный горизонт (G) — главный диагностический признак. Это горизонт, в котором Fe и Mn восстановлены, окраска серо-сизая, грязно-серая, с ржавыми пятнами (Fe-конкреции) или без них (в случае полного оглеения). Структура часто бесструктурная или комковато-творожистая.
• Ниже — водоносный горизонт (Cg) или материнская порода (Buol et al., 2011; Weil, 2017).

Главные процессы. Оглеение (глееобразование) — это комплекс биохимических реакций, приводящих к восстановлению железа и марганца, разрушению глинистых минералов, накоплению подвижных соединений и изменению окраски профиля. Оглеение может быть поверхностным (при застое атмосферных вод) или грунтовым (при близком залегании грунтовых вод). Второй важный процесс — аккумуляция органического вещества (из-за замедленного разложения). В некоторых глеисолях формируется иллювиальный горизонт с накоплением Fe, Mn и органики (например, орштейны — конкреции из Fe/Mn оксидов) (Наумов, 2016; Buol et al., 2011).

Основные свойства.

• Оглеенность: серо-сизые, стальные или зеленоватые тона, ржавые пятна.
• Высокое содержание гумуса (5–15%) в поверхностных горизонтах (луговые глеисоли).
• Реакция может быть от кислой (в таёжной зоне) до нейтральной и щелочной (в степной зоне, на карбонатных породах).
• Высокая влажность и низкая аэрация.
• CEC — средняя или высокая (20–40 смоль(экв)/кг) благодаря высокому содержанию органики.
• Часто высокая концентрация подвижных форм Fe и Mn.
• Низкая прочность структуры (при высыхании — очень твёрдые) (Наумов, 2016; Weil, 2017).

Ограничения. Основное ограничение для сельского хозяйства — избыток влаги (переувлажнение, затопление) в естественном состоянии. Низкая аэрация подавляет развитие большинства сельскохозяйственных культур. При осушении — могут быть токсичные для растений соединения (Fe²⁺, Mn²⁺, H₂S). Также в некоторых глеисолях возможно засоление и солонцеватость (Наумов, 2016). При осушении кислых глеисолей — возможно образование серной кислоты (из сульфидов).

Агрономическая ценность. Глеисоли — очень важный ресурс при условии осушения. После создания дренажа и регулирования водного режима они становятся высокопродуктивными землями. Используются для выращивания кормовых культур (люцерна, клевер), зерновых (рис, ячмень), овощей. В поймах рек — лучшие сенокосные угодья (в луговых глеисолях). В тропиках — под рис. Ценность высокая, но требует больших затрат на осушение и поддержание оптимального уровня воды (Weil, 2017; Наумов, 2016).

5.2. Гистосоли (Histosols) — торфяные и перегнойные почвы

Где распространены. Гистосоли — это почвы, состоящие преимущественно из органического материала (торфа, сапропеля). Они встречаются в болотах, торфяниках, в поймах рек, на озёрных террасах. Наибольшие площади сосредоточены в таёжной зоне Северного полушария (Канада, Россия, Скандинавия, север США), а также в тропиках (Индонезия, Малайзия, Амазония) (Buol et al., 2011; Weil, 2017). В российской классификации — торфяные почвы. В WRB — Histosols (включая Fibric, Hemic, Sapric в зависимости от степени разложения). Важно отметить: гистосолы — это почвы без многолетней мерзлоты. При наличии мерзлоты они относятся к Histels в группе Gelisols (Buol et al., 2011).

Какие условия формирования. Ключевое условие — превышение накопления органического вещества над его разложением. Это достигается в условиях:

• Застойного переувлажнения (анаэробиозис).
• Низких температур (замедление микробиологической активности).
• Кислой среды (подавление микроорганизмов).
• Высокого содержания токсичных для микроорганизмов соединений (фенолы, танины).

Растительность — гидрофиты: сфагновые мхи, осока, тростник, пушица, ива, ольха, сосна (на верховых болотах). Процесс накопления органики называется торфообразованием (Buol et al., 2011; Scheffer et al., 2018).

Типичный профиль. Профиль гистосолей состоит из слоёв органического материала разной степени разложения:

О (или Т в российской классификации) — торфяной горизонт, может быть мощным (до нескольких метров). По степени разложения выделяют:

• Fibric (слаборазложившийся, волокнистый) — сохраняется структура растений.
• Hemic (среднеразложившийся, промежуточный).
• Sapric (сильноразложившийся, аморфный, перегнойный).

В нижней части профиля — может быть глеевый горизонт (G) или минеральный (при подстилании). Также выделяют Limnic — озёрные отложения (сапропель) (Buol et al., 2011; Weil, 2017). Встречаются как низинные (эвтрофные, богатые), так и верховые (олиготрофные, бедные) болота. Важно: профиль гистосолей часто не дифференцирован по минералогическому составу, но сильно варьирует по степени разложения торфа.

Главные процессы. Торфонакопление — консервация органического вещества в условиях анаэробиозиса. Процесс включает:

• Накопление растительных остатков.
• Слабое разложение (главным образом анаэробное) с образованием гумусовых веществ (гуминовые и фульвокислоты).
• Образование специфических органических соединений (битумы, воски, смолы).
• Закисление (при разложении сфагнума).

В некоторых случаях (при осушении) включается процесс минерализации — интенсивное разложение торфа с выделением CO₂ (Buol et al., 2011; Weil, 2017).

Основные свойства.

• Очень высокая пористость (70–90% объёма).
• Очень низкая плотность (0,1–0,4 г/см³).
• Кислая реакция (pH 3,5–5,5) в верховых болотах, нейтральная или слабощелочная — в низинных.
• Высокая водоудерживающая способность (до 300–400% от массы сухого вещества).
• Высокая CEC (100–200 смоль(экв)/кг) за счёт органического вещества.
• Низкая зольность (2–10%) в верховых торфах, высокая (до 20–50%) — в низинных.
• Содержание N — 1–3%, C/N — широкое (20–60), что указывает на медленную минерализацию (Buol et al., 2011; Weil, 2017).

Ограничения. При осушении (для сельского хозяйства) быстрая минерализация (потеря органики) с выделением CO₂, что ведёт к деградации почвы. Усадка и осадка поверхности (до 2–5 см в год) (Buol et al., 2011; Наумов, 2016). Высокая пожароопасность. Плохая несущая способность (низкая плотность) — строительство затруднено. Токсичные соединения (фенолы, кислоты) могут выделяться при осушении.

Агрономическая ценность. Гистосолы низинных болот (эвтрофные) — это высокопродуктивные почвы при осушении. Используются под овощные культуры (капуста, морковь), картофель, кормовые травы. В тропиках — под рис, сахарный тростник. Верховые болота (олиготрофные) — малопродуктивны, используются главным образом как источники торфа (для топлива, подстилки, как удобрение). Гистосолы — важные углеродные депо (в них содержится огромное количество органического углерода). Их роль в глобальном климате — велика (при осушении становятся источниками CO₂) (Buol et al., 2011; Weil, 2017).

Резюме по гидроморфным почвам.

Гидроморфные почвы (Gleysols, Histosols) — это почвы, чья сущность определяется избыточным увлажнением. Gleysols — минеральные почвы с оглеением, часто высокопродуктивные при осушении, но с риском токсичности (Fe, Mn) и засоления. Histosols — органические почвы (торфяники), с низкой плотностью, высокой влагоёмкостью, но очень чувствительные к осушению (минерализация, усадка). Их использование требует тонкого баланса между необходимостью осушения (для земледелия) и сохранением уникальных свойств (для предотвращения деградации и углеродных выбросов).

Изучение гидроморфных почв чрезвычайно важно для проектирования систем мелиорации, для охраны водно-болотных угодий и для понимания роли почв в глобальном углеродном цикле.

В следующей, заключительной части лекции мы перейдём к специфическим почвам, которые выделяются не столько климатическими или гидрологическими факторами, сколько особыми свойствами — Vertisols (глинистые, с растрескиванием) и Andosols (вулканические, с аморфными минералами).

6.1. Андосоли (Andosols) — вулканические почвы

Где распространены. Андосоли приурочены к областям активного или недавнего вулканизма. Их ареалы — это «огненное кольцо» Тихого океана (Япония, Индонезия, Филиппины, Новая Зеландия, западное побережье США, Камчатка, Курильские острова), а также зоны рифтовой вулканической активности (Исландия, Восточная Африка, Канарские острова). В России — на Камчатке, Курилах, в некоторых районах Дальнего Востока (Наумов, 2016; Buol et al., 2011). Занимают они не более 1% площади суши, но благодаря своей исключительной плодородности поддерживают жизнь почти 10% населения планеты (Ping, 2000; McDaniel et al., 2011).

Какие условия формирования. Андосоли формируются из вулканических пеплов, пемзы, туфов и других пирокластических материалов. Ключевая особенность — высокая реакционная способность вулканического стекла. Под действием тепла и влаги (часто в условиях гумидного климата) стекло быстро выветривается, но не до кристаллических глинистых минералов, а до аморфных и слабо закристаллизованных продуктов — аллофана, имоголита, ферригидрита и металло-органических комплексов. Этот процесс называется андосолизацией (или андическим почвообразованием) (Shoji et al., 1993; McDaniel et al., 2011). Важно: возраст андосолей обычно невелик (голоцен, поздний плейстоцен), так как со временем аморфные минералы перекристаллизовываются в каолинит и галлуазит, и почва теряет андосольные свойства.

Типичный профиль. Профиль андосолей часто многослойный (из-за повторяющихся извержений). Характерны тёмные (часто чёрные) меланические эпипедоны — мощные (до 30–60 см) гумусовые горизонты с содержанием органического углерода > 6% (Soil Survey Staff, 2010). Ниже — светлые слои пепла или бурые охристые горизонты (Bw). Встречаются как слоистые, так и сплошные профили. Важный признак — очень низкая плотность (0,5–0,9 г/см³) и рыхлое сложение (Shoji et al., 1993; McDaniel et al., 2011). Профиль часто сложен из нескольких погребённых почв.

Главные процессы. Андосолизация — это совокупность процессов, включающих:

• Быстрое выветривание вулканического стекла.
• Образование аллофана (аморфный алюмосиликат) и имоголита (волокнистый).
• Накопление металло-органических комплексов — особенно в условиях кислой реакции (pH < 5), когда алюминий связывается гумусовыми кислотами, а не с кремнием (образуя неаллофановые андосоли).
• Аккумуляция гумуса — очень высокая, так как алюминий и железо подавляют активность микроорганизмов, замедляя разложение. Гумус стабилизируется в комплексах с Al и Fe (Shoji et al., 1993; Dahlgren et al., 2004).
• Иллювиальные процессы (перемещение) в андосолях выражены слабо — все продукты накапливаются in situ.

Основные свойства.

• Низкая плотность, высокая пористость (до 70–80% объёма).
• Очень высокая водоудерживающая способность (удерживают воду в 2–3 раза больше своей массы).
• Высокое содержание органического углерода (5–15% и более).
• Кислая реакция (pH 4,5–6,0) в большинстве случаев.
• Высокая фиксация фосфора (Phosphate Retention > 85%) — основное химическое ограничение.
• Высокая CEC, но pH-зависимая (основная доля заряда — переменная).
• Тиксотропность — при встряхивании (или нагрузке) могут разжижаться и течь, а затем снова затвердевать (что создаёт инженерные проблемы).
• Склонность к образованию корки при высыхании (из-за коллоидной природы) (Shoji et al., 1993; Dahlgren et al., 2004; McDaniel et al., 2011).

Ограничения. Основное агрономическое ограничение — высокая фосфорная фиксация, которая делает фосфорные удобрения малоэффективными. Требуются специальные методы внесения P (локальное, в виде гранул, совместно с органическими веществами). Также — высокая кислотность (требует известкования) и низкое содержание доступного кремния (для риса). Тиксотропность и низкая несущая способность создают проблемы при строительстве. При сухой погоде — легко поддаются ветровой эрозии (Ping, 2000; McDaniel et al., 2011).

Агрономическая ценность. Несмотря на ограничения, андосоли — одни из самых плодородных почв мира. Они дают высокие урожаи риса (в Азии), чая, кофе, овощей, фруктов, а также являются основой для интенсивного садоводства и плантационного хозяйства (Ping, 2000; Shoji et al., 1993). Их уникальные физические свойства (хорошая аэрация, высокая влагоёмкость) делают их идеальными для корнеплодов. При правильном управлении (внесение органики, регулирование pH, специальные методы внесения P) — обеспечивают стабильное производство продовольствия в густонаселённых вулканических регионах мира.

6.2. Вертисоли (Vertisols) — глинистые, растрескивающиеся почвы

Где распространены. Вертисоли встречаются во всех тёплых регионах мира, но наиболее обширные площади сосредоточены в Индии (около 80 млн га), Австралии (около 70 млн га), Судане (около 50 млн га), а также в США, Эфиопии, Китае, на севере Южной Америки. В России небольшие участки есть в Краснодарском крае, Прикаспийской низменности, на юге Западной Сибири (Наумов, 2016; Buol et al., 2011). Вертисоли занимают около 2,4% поверхности суши, но из-за своей специфики играют важную роль в сельском хозяйстве.

Какие условия формирования. Для формирования вертисолей необходимо сочетание трёх факторов:

1. Высокое содержание 2:1 глинистых минералов (прежде всего смектитов и монтмориллонита) — они способны сильно набухать при увлажнении и сжиматься при высыхании.

2. Сезонный контраст влажности — чётко выраженный сухой и влажный сезоны (или периоды). Это обеспечивает циклы «набухание – усадка».

3. Нейтральная или слабощелочная реакция, которая способствует сохранению смектитов (кислая среда разрушает их) (Buol et al., 2011; Coulombe et al., 1996).

Почвообразующие породы — часто основные (базальты, диабазы), а также богатые кальцием и магнием глинистые осадки (аллювий, морские глины). Рельеф — обычно ровный или слабоволнистый (депрессии, поймы), чтобы вода могла задерживаться и обеспечивать глубокое увлажнение.

Типичный профиль. Профиль вертисолей глубокий (часто > 1 м), однородный по цвету — тёмно-серый, черный или коричневый. Характерны:

• Глубокая сеть трещин (в сухой сезон) — они могут достигать ширины 5–10 см и глубины 1–2 м.
• Сликенсайды (полированные, блестящие, наклонные поверхности скольжения) в B-горизонте — результат смещения почвенных масс при набухании.
• Клиновидная структура (особенно в средней части профиля) — агрегаты имеют форму клиньев, наклонённых под углом 10–60°.
• Гилгай — микрорельеф в виде чередующихся бугорков и впадин (необязательный признак, но очень характерный) (Buol et al., 2011; Wilding and Tessier, 1988).

Главные процессы. Вертисольный процесс (или argillipedoturbation) — это циклическое самоперемешивание почвы за счёт набухания и усадки. В сухой сезон почва растрескивается, и поверхностный материал осыпается в трещины. При увлажнении глина набухает, и объём увеличивается, в результате чего почва «выдавливается» вверх и в стороны. Этот процесс:

• Разрушает горизонты (делает профиль однородным).
• Образует полированные поверхности (slickensides).
• Приводит к образованию микрорельефа (gilgai) (Wilding and Tessier, 1988; Coulombe et al., 1996).

Основные свойства.

• Высокое содержание глины (> 30–40%, часто до 60–80%).
• Доминирование смектитов (монтмориллонитовой группы) — они обеспечивают высокий коэффициент линейной усадки (COLE > 0,06).
• Нейтральная или слабощелочная реакция (pH 7,0–8,5).
• Высокая CEC (30–60 смоль(экв)/кг) за счёт смектитов.
• Высокое содержание гумуса (1–3% в верхнем горизонте, но часто менее 1% из-за интенсивного перемешивания).
• Крайне нестабильные физические свойства: в сухом состоянии — твёрдые, трещиноватые; во влажном — пластичные, липкие, почти непроходимые.
• Очень низкая водопроницаемость во влажном состоянии (из-за набухания и закрытия трещин) (Buol et al., 2011; Coulombe et al., 2000).

Ограничения. Основное ограничение для сельского хозяйства — очень узкое временное окно для обработки. Почву можно обрабатывать только при определённой влажности (обычно сразу после того, как она подсохла после дождя, но до того, как она пересохла в трещины). Иначе:

• Слишком влажная — налипает на орудия, комкуется.
• Слишком сухая — требует огромных усилий для рыхления.
• Трещины также создают проблемы для корней (разрываются) и для строительства (фундаменты разрушаются). Низкая инфильтрация приводит к образованию поверхностного стока и эрозии, особенно на склонах. Засоление** может усугубляться при орошении, если дренаж плохой (Coulombe et al., 2000; Наумов, 2016).

Агрономическая ценность. Несмотря на трудности, вертисоли — потенциально очень плодородные почвы. Они богаты элементами питания (Ca, Mg, K, P, N), хорошо удерживают влагу в межсезонье (благодаря глубоким трещинам, по которым вода быстро проникает вглубь). В Индии и Судане они широко используются для выращивания хлопчатника, сорго, пшеницы, риса (при орошении). В Австралии — для выращивания пшеницы и пастбищ. При правильном управлении (минимальная обработка, посев по трещинам, мульчирование, применение гипса для улучшения структуры) вертисоли могут давать высокие и стабильные урожаи (Coulombe et al., 2000; Blokhuis, 2006). Главное — использовать их специфические свойства, а не бороться с ними.

Резюме по специфическим почвам.

Специфические почвы — Andosols и Vertisols — иллюстрируют, насколько сильно свойства субстрата и динамика влажности могут влиять на почвообразование. Андосоли — это почвы вулканического происхождения с уникальным минералогическим составом (аллофан, имоголит, металло-органические комплексы), которые обеспечивают высокое плодородие при условии управления фосфорной фиксацией. Вертисоли — это глинистые почвы с активным самоперемешиванием, которые требуют особой агротехники, но при правильном подходе дают хорошие урожаи. Оба типа почв имеют огромное значение для продовольственной безопасности в регионах их распространения.