Элементарные почвенные процессы.

Характеристика почвенных процессов (по А.А. Роде). По уровню проявления почвообразовательные процессы делят на три группы: микро-, мезо- и макропроцессы.

Макропроцессы - (или собственно почвообразовательные процессы) – процессы, приводящие к образованию определенных почвенных типов со свойственной им системой генетических горизонтов: черноземы, каштановые почвы, подзолистые почвы и т.д. макропроцессы слагаются из определенного сочетания мезопроцессов.

Мезопроцессы – (элементарные почвенные процессы второго порядка) – определенные комплексы элементарных биотических и абиотических микропроцессов, воздействие которых приводит к формированию отдельных генетических горизонтов и специфических признаков и свойств в профиле почв: подзллистый процесс, дерновый, солонцрвый, осолодения, оглеения, лессиваж и др. Мезопроцессы слагаются из определенного сочетания микропроцессов.

Микропроцессы – (элементарные почвенные процессы первого порядка) – под их влиянием осуществляются элементарные превращения и перенос веществ, протекающие на атомно-ионном, молекулярном и коллоидном уровнях. К ним относятся следующие процессы: увлажнение-высыхание, растворение-осаждение, нагревание-охлаждение, образование комплексных органо-минеральных соединений, трансформация минералов и т.д.

Наиболее часто под элементарными почвенными процессами (ЭПП) горизонтообразующие или профилеобразующие процессы, т.е. мезопроцессы.

Выделяют следующие элементарные почвенные процессы:

Биогенно-аккумулятивные ЭПП – процессы, которые протекают при непосредственном участии живых организмов и сопровождаются образованием в профиле биогенных органо-аккумулятивных верхних горизонтов. К ним относятся торфообразование, гумусообразование, дерновый процесс, подстилкообразование:

- подстилкообразование – формирование на поверхности почвы органического слоя лесной подстилки или степного войлока.

- торфообразование – процесс накопления на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков в результате замедленной их гумификации и минерализации в условиях избыточного увлажнения.

- гумусообразование – процесс преобразования органических остатков в почвенный гумус.

- дерновый процесс – образование гумусового горизонта, который состоит в большей степени из корневых остатков.

гидрогенно-аккумулятивные ЭПП – процессы, которые проявляются в аккумуляции веществ в почвенном профиле под воздействием грунтовых вод. К ним относятся засоление, загипсование, окарбоначивание, оруднение и др:

- засоление – процесс накопления в почвенном профиле водорастворимых солей из минерализованных грунтовых вод при выпотном водном режиме;

- загипсование – процесс вторичной аккумуляции в почвенном профиле гипса из минерализованных грунтовых вод;

- окарбоначивание (обызвесткование) – процесс вторичной аккумуляции в почвенном профиле карбоната кальция из минеральных грунтовых вод;

- оруднение – процесс накопления оксидов железа и марганца (рудяковые горизонты, ортштейны, болотная руда).

Метаморфические ЭПП – процессы, которые связаны с трансформацией почвообразующих минералов на месте их образования, т.е. без их перемещения по почвенному профилю:

- оглинивание – процесс внутрипочвенного выветривания первичных минералов с образованием и накоплением без перемещения по почвенному профилю вторичных глинистых минералов;

- оглеение – сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий при переувлажнении почв в анаэробных условиях при наличии органического вещества и участии микроорганизмов, оно сопровождается восстановлением химических элементов с переменной валентностью, разрушением первичных и образованием специфичных вторичных минералов;

- оструктуривание процесс разделения почвенной массы на агрегаты разного размера и формы, с последующим приобретением ими таких свойств как механическая прочность и влагопрочность;

- слитизация – процесс обратимой цементации (при высыхании) монтмориллонитово-глинистых почв.

Элювиально-иллювиальныные ЭПП – процессы, связанные с выносом почвенного материала (с его разрушением или без него) из верхней части профиля (элювиальный горизонт) в нижнюю часть профиля (иллювиальный горизонт) или за пределы профиля:

- выщелачивание – вынос из верхних горизонтов в нижние, либо за пределы почвенного профиля, оснований (щелочных и щелочноземельных металлов);

- оподзоливание – разрушение (кислотный гидролиз) в верхних горизонтах первичных и вторичных глинистых минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты;

- лессивирование (лессиваж) – вынос из верхних горизонтов в нижние илистых частиц без их химического разрушения;

- осолодение – разрушение (щелочной гидролиз) в верхних горизонтах первичных и вторичных глинистых минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты.

Педотурбационные ЭПП – смешанная группа процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил, как природных, так и антропогенных:

- растрескивание – процесс интенсивного сжатия почвенной массы при ее высыхании с образованием вертикальных трещин, ведущий к перемешиванию почвы;

- криотурбация – процесс морозного механического перемещения одних почвенных масс относительно других в пределах какого-либо горизонта или профиля в целом;

- биотурбация – перемешивание почвы обитающими в ней животными-землероями;

- агротурбация – механическое перемешивание, рыхление или, наоборот, уплотнение почвы сельскохозяйственными машинами.

Деструктивные ЭПП – процессы, ведущие к разрушению или к уничтожению почвы.

- эрозия – процесс механического разрушения почвы под действием поверхностного стока атмосферных осадков;

- дефляция (ветровая эрозия почвы) – процесс механического разрушения почвы под действием ветра;

- погребение – засыпание почвы каким-либо материалом, принесенным со стороны, в такой степени, что в ней прекращается почвообразовательный процесс, а новое почвообразование может начаться, но уже с поверхности погребающего старую почву наноса.  

Дерновый (гумусово-аккумулятивный) процесс – интенсивное накопление гумуса и биофильных элементов в верхнем горизонте. Развивается под многолетней травянистой растительностью в условиях умеренного влажного климата при периодически промывном типе водного режима на рыхлых карбонатных породах (лессах и лессовидных суглинках) в лесостепной зоне. Травянистая растительность имеет короткий цикл развития (1-3 года), богата азотом и зольными элементами при значительном преобладании корней над наземным опадом, что обусловливает протекание процессов гумификации непосредственно в почве. В результате формируется мощный гумусовый горизонт, обогащенный питательными элементами, постепенно переходящий в материнскую породу. Взаимодействие гуминовых кислот с обменными основаниями Са²⁺ и Мg²⁺ обеспечивает формирование в почве водопрочных структурных агрегатов. При таком типе почвообразования формируются черноземы, луговые почвы, дерново-подзолистые почвы и др.

Подзолистый процесс развивается под хвойными лесами с бедной травянистой растительностью в условиях влажного климата при промывном типе водного режима на бескарбонатных породах. Древесный и растительный опад накапливается на поверхности почвы, они бедны азотом и кальцием, содержат труднорастворимые соединения, такие как лигнин, смолы, дубильные вещества, разложение которых осуществляется в основном грибной микрофлорой, что обусловливает накопление хорошо растворимых в воде низкомолекулярных органических кислот, а в составе гумуса фульвокислот. Под влиянием органических кислот, особенно фульвокислот, в верхней части почвенного профиля первичные и вторичные минералы разрушаются, а продукты разрушения вымываются в нижележащие горизонты и грунтовые воды. В результате под лесной подстилкой образуется белесого цвета (иногда светло-серого) подзолистый горизонт, обогащенный кремнеземом вследствие выноса (выщелачивания) осидов железа, марганца, алюминия, обедненный зольными элементами и илистой фракцией и имеющий кислую реакцию. Под ним формируется горизонт вмывания (иллювиальный) в котором часть продуктов закрепляется, а другая выносится за приделы почвенного профиля. Типичными представителями являются подзолистые почвы таежно-лесной зоны.

Болотный (гидроморфный) процесс развивается под влиянием болотной растительности (моховой и осоковой) в условиях избыточного увлажнения, создаваемого грунтовыми или поверхностными водами.

Оглеение – сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в анаэробных условиях при участии анаэробных микроорганизмов, наличии органического вещества и постоянном или продолжительном переувлажнении отдельных горизонтов или всего профиля почвы. При глееобразовании происходит значительное изменение состава и свойств органической и минеральной частей почвы. При процессах глееобразования минеральная часть почвы подвергается разнообразным и сложным превращениям - происходит разрушение первичных и вторичных минералов и в то же время возможен синтез вторичных минералов. Кроме того, существенным превращениям подвергаются соединения элементов с переменной валентностью.

Главную роль в процессе оглеения играет превращение элементов с переменной валентностью, (Fe, Mn, S и N). Значительными изменениям подвергаются соединения фосфора, в результате чего накапливаются фосфаты закиси железа типа вивианита, а при смене восстановительных условий на окислительные – труднорастворимые фосфаты оксида железа. Восстановление марганца сопровождается образованием его подвижных соединений. Продуктами восстановления серы являются Н₂S и FeS. Наиболее характерная особенность процесса оглеения – восстановление оксида железа до закисной формы. При этом образуется двууглекислое железо Fe(HCO₃)₂, хорошо растворимое в воде, которое при смене на окислительные переходит в гидроксид железа Fе(ОН)₃. Гидроксид железа проявляется в виде ржавых и охристых пятен, примазок, ортштейнов и других новообразований. В анаэробных условиях закисные формы железа взаимодействуют с первичными и вторичными минералами, образуя вторичные алюмоферрисиликаты с сизоватой, голубоватой, грязно-зеленоватой окраской. Если последние придают характерную сплошную окраску, то такие горизонты и почвы называю глеевыми; если же в профиле появляются только отдельные сизовато-голубоватые пятна, то такие горизонты и почвы называются оглеенными. 

Торфообразование. — элементарный биохимических процесс почвообразования, заключающийся в накоплении на поверхности почвы или в зарастающих водоемах полуразложившихся растительных остатков вследствие весьма замедленной гумификации и минерализации отмирающих органов растений. Анаэробиоз резко затормаживает разложение органического вещества и вовлечение зольных элементов и азота в новые циклы биологического круговорота веществ. Возникает относительный недостаток элементов зольной пищи и азота для растений. При нарастании новых слоев торфа нижние слои становятся биологически менее активными, в них резко снижается количество микроорганизмов. Процессы трансформации органического вещества протекают только в верхних, аэрируемых слоях, а нижние выступают как своеобразная органогенная почвообразующая порода.

Таким образом. Почва формируется в результате комплексного воздействия и взаимодействия ЭПА, которые отражают действие факторов почвообразования на свойства почв: факторы почвообразования → процессы почвообразования → почвы (свойства, строение профиля). Следовательно, каждый тип почвы в процессе своего формирования приобретает ряд устойчивых и характерных только для него морфологических признаков.