Состав, свойства и режимы
Строение профиля и классификация
Профиль болотных торфяных почв подразделяют на следующие генетические горизонты: А или Оч слой лесной подстилки, или очес — не затронутый разложением поверхностный слой моховой растительности; Т — торфяный горизонт, подразделяемый на подгоризонты Т1, Т2 и другие в зависимости от ботанического состава растений, составляющих торф, и от степени его разложения. Торф торфяного горизонта может быть слаборазложившимся (торфяный — Тт), среднеразложившимся (перегнойно-торфяный — Тпт) и сильноразложившимся (перегнойный — Тп). В торфяном горизонте возможно видимое значительное накопление оксидов железа (охристый горизонт), вивианита (вивианитовый горизонт), луговой извести, водорастворимых солей (солончаковый горизонт) и других веществ. Ниже торфяного слоя расположен глеевый горизонт Г (G), который обычно в верхней части окрашен в серые тона натечным органическим веществом из торфяного слоя (рисунок 1).
Рисунок 1 - Строение болотных почв
1- торфяно-болотная 2- торфяно-глеевая
Болотные торфяные почвы подразделяют на два типа: болотные торфяные верховые и болотные торфяные низинные почвы.
Болотные торфяные верховые почвы расположены преимущественно в тундровой зоне и в подзонах северной и средней тайги. Образуются чаще всего на водоразделах в условиях застойного увлажнения атмосферными водами. Основная растительность - сфагновые мхи, полукустарнички (морошка, клюква, багульник, голубика и др.), а также угнетенные древесные породы (ель, сосна, береза). Тип этих почв подразделяют на два подтипа: болотные верховые торфяно-глеевые и болотные верховые торфяные.
Болотные в е р х о в ы е т о р ф я н о - г л е е в ы е п о ч в ы имеют мощность торфяного слоя от 20 до 50 см, развиваются на периферии верховых болот или в относительно небольших бессточных понижениях водоразделов. Болотные верховые торфяные почвы отличаются более мощным торфяным слоем (>50 см), занимают основную часть верховых болот.
Болотные низинные торфяные почвы развиваются в понижениях рельефа на водоразделах, надпойменных террасах, поймах, в приозерных понижениях под травянистой растительностью (осоки, тростник, камыш и др.) в условиях избыточного увлажнения жесткими водами. Разделяются на следующие четыре подтипа: низинные обедненные торфяно-глеевые, низинные обедненные торфяные, низинные (типичные) торфяно-глеевые и низинные (типичные) торфяные. Первые два подтипа формируются при переувлажнении слабоминерализованными водами и развиты преимущественно в северной и средней тайге, вторые (низинные типичные) — под действием жестких грунтовых вод и распространены в южной тайге и лесостепи.
Особенности состава и свойств болотных торфяных почв определяют показателями состава и свойств торфяных горизонтов. Состав глеевых горизонтов разнообразен и в значительной степени зависит от гранулометрического, минералогического и химического составов пород и почв, на которых сформировались торфяные почвы. Общими их особенностями являются неблагоприятные физические свойства (дезагрегированность и уплотненность) и наличие закисных форм железа.
Генетическую и агрономическую оценку торфяных почв проводят по мощности торфяного слоя и следующим показателям торфа: степени разложения, ботаническому составу, составу органического вещества, содержанию азота, зольности и составу зольных элементов, реакции и физическим свойствам.
Степень разложения - важную характеристику торфа - определяют по относительному содержанию (в %) продуктов распада тканей, утративших клеточное строение. Ее устанавливают специальными анализами торфа, изучением строения растительных остатков под микроскопом. В полевых условиях степень разложения можно определить глазомерно. Чем выше степень разложения торфа, тем ценнее агрономические качества торфяных почв как объекта возможного земледельческого освоения. Торф верховых болотных почв имеет слабую или среднюю степень разложения, а низинных - чаще всего высокую.
Органическое вещество. Оно составляет основную часть (в среднем 85-95 %) торфа. В верховых болотных почвах оно представлено преимущественно целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином и воскосмолами. Торф этих почв слабо гумифицирован; гумусовые вещества составляют 10-15 % общего С, в их составе преобладают ФК.
Торф низинных болотных почв хорошо гумифицирован, в нем до 40—50 % гумусовых веществ, в составе которых преобладают гуминовые кислоты.
Содержание азота. Торф болотных почв богат азотом (от 0,5-2,0 % в верховых и до 3-4 % в низинных почвах), но он содержится в трудномобилизуемых формах. В торфе верховых болотных почв азот представлен в различных азотсодержащих соединениях исходных растительных остатков, в торфе низинных почв - в значительной части и азотом гумусовых веществ. По запасам и формам соединений азота низинные болотные почвы более ценны по сравнению с верховыми как объект освоения и использования торфа для приготовления удобрений.
Реакция торфа верховых болотных почв кислая, а низинных колеблется от слабокислой до слабощелочной (в низинных карбонатных почвах). Лишь сульфатные низинные торфяные почвы имеют крайне кислую реакцию (рНксl 1,1-3,0).
Все виды торфа имеют высокую емкость поглощения катионов (от 80-90 до 130-200 мг экв), но различаются по гидролитической кислотности и насыщенности основаниями. У верховых почв V= 10-30 %, а у низинных — 70-100 %. Зольность торфов имеет важное агрономическое значение, так как в составе золы присутствуют зольные элементы питания ( Р, К, Са, Мg и др.). В то же время повышенное содержание оксидов железа, водорастворимых солей в составе золы торфа резко снижает его качество. Зольность торфов верховых болотных почв наиболее низкая (2-5 %), низинных - составляет от 5-10 % у обедненных (переходных) до 30-50 % у высокозольных. В верховых болотных почвах состав и содержание зольных элементов определяются зольностью исходных растительных остатков, а в низинных в большой мере зависит от гидрогенной аккумуляции веществ и степени заиления торфа.
Наиболее важными компонентами золы являются фосфор, калий, кальций. Фосфор в торфе содержится в основном в органической форме и в небольших количествах (0,1-0,4 %), за исключением некоторых травянис- тых и ольшаниковых болот, в торфе которых фосфор может накапливаться в виде вивианита до 2-8 % на сухое вещество торфа. Все виды торфа бедны калием. Содержание кальция в торфе верховых болот невелико, а в торфе низинных почв — в среднем 2-4 %, достигая в карбонатных родах 30 % и выше.
В торфе определенных видов содержится значительное количество железа (5-20 % и более в пересчете на Fе2 О3); в засоленных торфяных почвах содержится до 2 % водорастворимых солей. Торфяные горизонты болотных почв имеют специфические физические свойства: низкие показатели плотности, высокую влагоемкость, слабую водопроницаемость и теплопроводность. Влагоемкость низинного торфа колеблется от 400 до 900 %, верхового — от 1000 до 1200%.
Режимы. Целинные торфяные почвы имеют болотный застойный или грунтово-болотный слабопромывной водный режим. В естественном состоянии торф насыщен водой и пористость аэрации наблюдается кратковременно в самом верхнем 5-10-сантиметровом слое в период летней подсушки торфяника. В таких условиях резко ухудшается воздушный режим: снижается газообмен между почвенным и атмосферным воздухом, в составе почвенного воздуха возрастает содержание СО2 (до 3-6 %) и падает содержание кислорода (до 13-17 %). Для целинных почв характерен окислительно-восстановительный режим с господством восстановительных процессов по всему профилю.
Тепловой режим определяется основными тепловыми свойствами торфяных почв и зависит от их широтного местоположения. Высокая теплоемкость и низкая теплопроводность торфа определяют недостаточную теплообеспеченность торфяных почв. Значительное содержание в них воды требует большого количества тепла на их нагревание по сравнению с минеральными почвами. Поэтому торфяные почвы относятся к холодным почвам. Зимой они позже промерзают, а летом позже оттаивают.
Отмеченные особенности гидротермического и ОВ-режимов торфяных почв характеризуют эти почвы в естественном состоянии как биологически малоактивные. Повышенная биологическая активность наблюдается только в самом поверхностном слое в отдельные короткие периоды улучшения его аэрации. Продолжительность таких периодов и интенсивность биохимических процессов нарастают от северной тайги к лесостепи и далее на юг.