Генезис, класифікація, склад і властивості сірих лісових грунтів

Генезис сірих лісових грунтів вивчали В. В. Докучаєв, С. І. Коржинський, І. В. Тюрін, В. Р. Вільямс, В. І. Талієв, В. А. Ковда, Н. Б. Вернардер і ін.

сірі лісові грунту за своїми властивостями займають перехідне положення від дерново-підзолистих до чорноземам. Вперше вони були описані В. В. Докучаєвим (1883, 1886) під назвою «типових лісових земель». Він виділив їх в самостійний тип, що сформувався в результаті своєрідного процесу грунтоутворення під трав`янистими широколистяними лісами в умовах лісостепу. В таких лісах підзолистий процес протікає в досить слабкому ступені, а дерновий розвивається в кращих умовах, ніж в таежно-лісовий, що пов`язано з більш сприятливими кліматичними умовами, своєрідністю біологічного кругообігу речовин.

В профіль грунтів і на їх поверхню надходить опад лісової і трав`янистої рослинності (його маса становить 7 ... 11 т / га), багатий азотом (50 ... 90 кг / га) та підставами, особливо кальцієм (70 ... 110 кг / га ). На тлі ослабленого промивного режиму при слабкому сезонному анаеробіозісе, при сприятливому тепловому режимі органічна маса розкладається швидше, ніж в таежно-лісовій зоні. Однак опад повністю не розкладається, а накопичується у вигляді лісової підстилки (відношення осаду до лісовій підстилці становить 4: 7). Кальцій частково закріплюється в лісовій підстилці у вигляді щавлевокислого кальцію (вавелліта). Через насиченості осаду і лісової підстилки кальцієм розкладання рослинних залишків у грунтах відбувається при більшій нейтралізації гумусових кислот, ніж в дерново-підзолистих грунтах. У гумусового ж горизонті гумусові освіти затримуються у вигляді гуматів кальцію. Рухливі з`єднання - фульвати алюмінію, заліза і кальцію мігрують в нижні горизонти. Характерні процеси лессіважа. Процеси руйнування мінералів на місці внаслідок нейтралізації великої частини гумусових кислот виражені незначно. Взаємодіючи з рухомими фульвокислот, вони обумовлюють диференціацію профілю. Отже, основними процесами грунтоутворення є гумусонакопленія, накопичення зольних елементів в горизонті А₁ лессіваж, слабке оподзоліванія (наявність горизонтів А₁А₂, А₂В).

Виділяють три підтипи сірих лісових грунтів: світло-сірі, сірі та темно-сірі лісові. Кожен з цих підтипів включає фаціальні (провінційні) підтипи: теплі промерзають, помірно теплі промерзають, помірно тривало промерзають, помірно холодні тривало промерзають.

У підтипів сірих лісових грунтів найбільш поширені такі пологи: звичайні (відповідно до вищенаведених описів) - остаточно-карбонатні (на карбонатних породах, скипають в горизонті В) - контактно-луговатие (на двочленних наносах) - пестроцветние (на пестроцветних корах вивітрювання) - З другим гумусовим горизонтом (мають нижче горизонту А₁А₂ гумусовий горизонт A_h).

на види грунту підрозділяють по глибині скипання і потужності гумусового горизонту (A1 + А1А₂). За глибиною закипання розрізняють високовскіпающіе (вище 100 см) і глубоковскіпающіе (глибше 100 см), а за потужністю гумусового горизонту - потужні (gt; 40 см), середньоглибокі (40 ... 20 см), малопотужні (lt; 20 см).

Сірі лісові грунти, що використовуються в землеробстві, підрозділяють на підтипи: світло-сірі освоєння (А_пах = 20 ... 25 см, гумусу 1,5%) - світло-сірі лісові окультурені (А_пах gt; 20 см, гумусу 4 ... 5%) - сірі лісові освоєння (А_пах = 20 ... 25 см і більше, гумусу 2 ... 3,5%) - темно-сірі лісові освоєння (гумусу 3 ... 4%).

Світло-сірі лісові грунти (рис., А) серед грунтів даного типу відрізняються найбільшою опідзолені і найменшою потужністю гумусового горизонту. Їх грунтовий профіль включає наступні горизонти: Ао (А_д) - В цілинних грунтах лісова підстилка або дерен темно-бурого кольору-А₁ - Гумусово-елювіальний горизонт (15 ... 20 см і менше) - зазвичай світло-сірий, ореховатой з пластинчастих або грудкувате-ореховато-пластинчастої структури, з кремнеземистого присипкою, густо пронизаний корінням рослин- на орних грунтах горизонт Апах неструктурний і распиленний- перехід постепенний- А₁A₂ - Перехідний гумусово-елювіальний горизонт сірувато-білястого кольору, пластинчастий або плитчастих-ореховато, з кремнеземистого присипкою, містить багато коренів рослин-поступово переходить в горизонт А₂В- А₂В - перехідний елювіально-іллювіальний горизонт сірувато-бурого кольору, незграбно-мелкоореховатий або плитчастих-ореховато, з кремнеземистого присипкою, буро-коричневими колоїдами на гранях структурних окремо, ущільнений, містить коріння рослин-перехід постепенний- потужність А₁A₂ + А₂У в основному не перевищує 15 ... 20 см-В -іллювіальний горизонт, бурий, щільний, в`язкий у вологому стані, з ореховатой і крупноореховатой структурою у верхній частині і ореховато-призматичної або призматичної в нижній, з коричневими плівками на гранях структурних окремо, гумусові плівки отсутствуют- перехід постепенний- С - переважно світло-бурі покривні суглинки, в яких карбонати спостерігаються приблизно лише з глибини 2 м у вигляді журавчіков, вапняних трубочок, прожилок.

Мал. 13. Будова профілю сірих лісових грунтів: а - світло-сірої лесной- б - темно-сірого лісового

Сірі лісові грунти відрізняються від світло-сірих грунтів ослабленням подзолистого і великим розвитком дернового процесу. Профіль грунтів має наступне морфологічну будову: Ao (Ag) - А₁ - А₁А₂ - А₂В - В - ВС - С. В цілинних грунтах лісова підстилка Ao (Ag) малопотужна (до 2 см), а в Східному Сибіру доходить до 5 см, складається з Слаборазложівшийся рослинного опада- перехід ясний або резкій- гумусово-елювіальний горизонт А₁ більш потужний (до 25 ... 35 см), сірий, грудкувате-ореховато або грудкувате-пилуватий, густо пронизаний корінням, пухкий, з поступовим переходом в наступний гумусово-елювіальний горизонт А₁А₂ (10 ... 15 см). Даний горизонт не має яскраво вираженого білястого відтінку, інтенсивніше фарбують гумусом, містить багато коренів рослин, зазвичай великопористий, грудкувате-ореховато з Si0₂ на гранях структурних отдельностей- перехід поступовий. Елювіально-іллювіальний горизонт А₂В зазвичай більш Темна, з чіткою незграбно-ореховатой структурою, з білястої присипкою на поверхні агрегатів, потужність до 20 см-перехід помітний. Іллювіальний горизонт В бурий або коричнево-бурий, ореховато-призматичний і ореховато, щільний, з лаковими (червонувато-бурими) плівками на поверхні структурних окремо, з білястої присипкою Si0₂- його нижня межа на глибині 80 ... 120 см переходить в горизонт ВС. Останній має бурувате забарвлення, плоскокомковатий, поступово переходить в горизонт С - світло-буру грунтоутворюючих порід, зазвичай тріщинувату, з неясно призматической структурою, яка містить карбонати з глибини 150 ... 170 см.

Темно-сірі лісові грунти (рис. Б) на відміну від світло-сірих лісових грунтів не завжди мають в профілі горизонти Ао і А₁A₂. У горизонті, перехідному від гумусового до іллювіальний, переважають ознаки гумусового. Профіль має наступну будову: (A₀) - А₁ - (А₁A₂) - АВ - B₁ - В₂ - ВС_До - (ВС) - З_До(С). Грунти за своїми властивостями дуже близькі до опідзолені чорноземам. Для них характерний досить потужний гумусовий горизонт А₁ (До 30 ... 50. А іноді і до 60 см) темно-сірого кольору, в основному грудкуватих або грудкувате-ореховато, з масою корней- перехід поступовий. горизонт А₁А₂ визначається за наявністю кремнеземистого присипки, але частіше відсутня. Під ним залягає горизонт АВ (гумусово-іллювіальний), інтенсивно фарбує гумусом, темно-бурий або темно-коричневий, мелкоореховатий. Іллювіальний горизонт B_t текстурний, ореховатой структури, на гранях структурних окремо помітні темні плівки. З глибини 120 ... 150 см в почвообразующей породі спостерігаються карбонатні конкреції.

Найбільша потужність горизонтів відзначається у сірих лісових грунтів провінції субконтинентального клімату. При різко континентальному кліматі (від річки Обі до озера Байкал) сірі лісові грунти мають знижену інтенсивність ґрунтоутворення. Це виражається в меншій потужності горизонтів (горизонт А1 в сірих лісових ґрунтах 7 ... 12см, в сірих-10 і в темно-сірих - 15 ... 25 см). У сірих лісових ґрунтах з глибини 80 ... 100 см зустрічаються іржаві плями і сизі розлучення. У иллювиальном горизонті В на структурних отдельностях відсутні гумусово-глинисті натеки і плівки. Для даних грунтів характерні велика дісперірованность і рухливість фізичної глини в горизонтах В і ВС, більш висока міграційна здатність заліза через тимчасове перезволоження.

Серед сірих лісових грунтів зустрічаються грунту з другим гумусовим реліктовим горизонтом (A_h) Під горизонтом А₁A₂ У Забайкаллі в міжгірських улоговинах і на пологих схилах сопок, всередині міжгірських депресій поширені сірі лісові мерзлотно-глейові грунту з багаторічною мерзлотою на глибині 3,5 ... 5,0 м.

У Західному Сибіру зустрічаються сірі лісові осолоділі грунту внаслідок пульсації водного режиму і слабкої мінералізації грунтових вод. В даний час з-за зміни клімату спостерігається проградація грунтів. На слабодренованих плоских межиріччях зустрічаються сірі лісові глейові, глейові осолоділі, солонцюваті і солончакової-солонцюваті лугові грунти, солоди, а в депресіях - лучно-болотні, дерново-глейові, торф`яно-болотні.

На схилах крутизною від 2 ° і більше поширені сірі лісові еродовані грунти, а на елювії карбонатних порід - остаточно-карбонатні сірі лісові грунти, для яких характерні неглибоке залягання карбонатів (вище 50 см), відсутність або слабкий оподзоліванія, добре виражена зернисто-ореховато структура .

Гранулометричний склад сірих лісових грунтів варіює від легкосуглинистого до глинистого. По всьому профілю переважає фракція крупного пилу (0,05 ... 0,01 мм), яка становить 40 ... 70%. Верхні горизонти збіднені пилувато-мулистими частинками. З глибиною вміст мулу зростає в горизонті В в зв`язку з лессіважем. У валовому складі переважає SiО₂ (65 ... 85%). У порівнянні з дерново-підзолистими грунтами в сірих лісових ґрунтах міститься більше Аl₂Про₃ (7 ... 20%), Fе₂Про₃ (2 ... 10%) - вони багатшими оксидами кальцію і магнію. Найбільш яскраво виражена диференціація оксидів в світло-сірих лісових ґрунтах. У темно-сірих лісових ґрунтах в поверхневих горизонтах міститься мало SiО₂, в горизонті В практично відсутні полуторні оксиди.

У фракції з розміром частинок більше 0,01 мм домінує кварц, на другому місці стоять польові шпати, присутні рутил, циркон, турмалін, ільменіт, амфіболи, слюди, глауконіт, лимонит, магнетит і ін. мулиста фракція складається з аморфних сполук R₂O₃ і SiО₂, гидрослюд з домішкою бейделліта, хлорита, вермикуліту, а іноді і каолініту.

У горизонті А₁ у світло-сірих грунтів в західних провінціях міститься 1,5 ... 3,0% гумусу, в східноєвропейській - до 3 ... 4%, в сірих лісових - відповідно від 2,0 ... 3,5 до 4. ..6% і в темно-сірих лісових - від 3 ... 4 до 5 ... 8%. Орні шари містять менше гумусу (1,5 ... 2,5% в світло-сірих і 3 ... 5% в темно-сірих лісових ґрунтах). У порівнянні з дерново-підзолистими кількість гумусу в сірих лісових ґрунтах зменшується більш поступово. У горизонті А₁ відношення С_гк: З_фк = 0,7 ... 1,0, а в горизонтах А₁А₂ і А₂В С_гк: Сф_до = 1,5 ... 2,6, нижче зменшується з переважанням фульвокислот. У горизонті А₁ крім чорних гумінових кислот містяться бурі, слаборозчинні в воді і не здатні утримувати кальцій від вимивання. Чорні гумінові кислоти, недоусредненние кальцієм, зазвичай мігрують в нижні горизонти через підвищену розчинності в воді. Тому внаслідок втрати цих кислот горизонт А1 набуває сірого забарвлення, що підсилюється процесом оподзоливания. Завдяки вступу чорних гумінових кислот в середній частині профілю формується ореховато структура (горизонти А₂В, В). Тут бурі гумінові кислоти не спостерігаються, а з фульвокислот домінують лужно-розчинні фракції, пов`язані з глинистими мінералами. У сірих лісових ґрунтах у порівнянні з чорноземами більш висока податливість гумусу до розчинення.

У сірих лісових мерзлотно-глейовими грунтах вміст гумусу в горизонті А₁ коливається від 5 ... 8% (в сірих лісових) до 8 ... 14% (в темно-сірих) - кількість його різко зменшується на глибині 50 см до 1%). У складі гумусу велика кількість негуміфіцірованних органічних залишків, переважають гумінові кислоти.

Світло-сірі лісові грунти мають переважно сильнокислую і кислу реакцію по всьому профілю (рН_С0Л 3,5 ... 5,5), насичені підставами у верхніх горизонтах (до 60 ... 80%). Сірі і темно-сірі грунти мають кислої і слабокислою реакцією (рН_С0Л 4,5 ... 6,0), більшою насиченістю підставами (від 70 ... 85% у сірих лісових до 80 ... 96% у темно-сірих лісових). Ємність поглинання в горизонті А₁ варіює від 10 ... 20 мг • екв / 100 г грунту у світло-сірих до 25 ... 50 мг • екв / 100 г грунту у темно-сірих залежно від змісту пилувато-мулистих частинок і кількості гумусу. З поглинених катіонів переважають кальцій і магній. У всіх горизонтах, крім карбонатного, є водень і алюміній. У деяких осолоділих грунтах кількість магнію зростає до 25% від ємності поглинання. У них відношення С_гк: З_фК більше 1 гумусові кислоти здебільшого пов`язані з кальцієм. Вміст поживних елементів низький і середній: загального азоту в горизонті А₁ 0,1 ... 0,4%, рухомого фосфору-менш 15 мг / 100 г (по Кірсанова), рухомого калію - 5 ... 10 мг / 100 г (по Маслової).