Ґрунтознавство і географія ґрунтів - С.П. Позняк 2010

Розділ 4. Ґрунти тайгово-лісової зони
4.3. Підзоли

У середньотайговій підзоні під пологом хвойних лісів на суглинкових і супіщаних породах на припіднятих дренованих елементах рельєфу розвиваються типові підзоли.

Підзона середньої тайги розташована на південь від північної тайги, приблизно між 62-64° пн. ш. Північнотайгова підзона характеризується більшою забезпеченістю теплом і додатними середньорічними температурами. Температура найтеплішого місяця — липня — на північній границі підзони близько 15-16°С, а на південній — 16,5-17,5°С. Клімат підзони надлишково вологий. Кількість опадів змінюється від 500-600 мм на заході до 480-550 мм на сході. Температура найхолоднішого місяця — січня — становить від -6 до -10°С на заході і до -24°С на сході. Період з температурою понад 10°С триває 90-114 днів.

У рослинному покриві переважають темнохвойні ялинові ліси, а на сході - з домішкою ялиці. Під пологом лісу розвинутий мох і чагарнички - чорниця і брусниця. Підлісок розвинутий слабо і складається з горобини, берези. У Західному Сибіру переважають ялиново-ялицево-кедрові ліси. Характерна особливість середньої тайги — незначна участь трав’янистої рослинності у надґрунтовому покриві плакорних лісів.

Термін «підзол» використано В. В. Докучаєвим із народного лексикону Смоленської губернії і запроваджено в наукову літературу, оскільки у верхній частині профілю вирізняється освітлений безструктурний горизонт, забарвлення якого нагадує колір золи (попелу). Інколи ґрунтознавці України такі ґрунти називають попільняками.

Перші уявлення про ґенезу підзолів були висловлені у працях В. В. Докучаєва і М. М. Сибірцева, а розвиток ідей підзолотворного процесу пов’язаний з працями К. К. Гедройца, К. Д. Глинки, В. Р. Вільямса, О. А. Роде, В. В. Пономарьової, Ф. Р. Зайдельмана та інших.

Важливою особливістю підзолистого процесу є руйнування у верхній частині профілю ґрунту первинних і вторинних мінералів і винесення продуктів руйнування у нижчі горизонти і ґрунтові води. У найчистішому вигляді підзолистий процес відбувається під пологом темнохвойного лісу майже без трав’янистої рослинності. Відмерлі частини деревної і мохово-лишайникової рослинності накопичуються переважно на поверхні ґрунту у вигляді лісової підстилки. Ці залишки містять мало кальцію, азоту і багато важкорозчинних сполук, таких як лігнін, воски, смоли і дубильні речовини.

У процесі розкладення лісової підстилки утворюються різні водорозчинні органічні сполуки. Низький вміст елементів живлення і основ у підстилці, а також переважання грибної мікрофлори сприяють інтенсивному утворенню кислот, серед яких найпоширенішими є фульвокислоти і низькомолекулярні органічні кислоти (мурашина, оцтова, лимонна та інші). Кислі продукти підстилки частково нейтралізуються основами, які вивільняються при її мінералізації, більша ж їх частина надходить з водою в ґрунт, взаємодіючи з його мінеральними сполуками. До кислих продуктів лісової підстилки додаються органічні кислоти, що утворюються в процесі життєдіяльності мікроорганізмів безпосередньо в самому ґрунті, а також ті, які виділяються корінням рослин. Однак, незважаючи на прижиттєву роль рослин і мікроорганізмів у руйнуванні мінералів, найбільша роль в опідзолюванні належить кислим продуктам специфічної і неспецифічної природи, які утворюються в процесі перетворення органічних залишків лісової підстилки.

У результаті промивного водного режиму і дії кислих сполук із верхніх горизонтів лісового ґрунту видаляються насамперед всі легкорозчинні речовини. За подальшої дії кислот руйнуються і більш стійкі сполуки первинних і вторинних мінералів. Насамперед руйнуються мулуваті мінеральні частинки, тому при під- золоутворенні верхній горизонт поступово збіднюється мулом.

Продукти руйнування мінералів переходять у розчин і в формі мінеральних або органо-мінеральних сполук переміщуються із верхніх горизонтів у нижні: калій, натрій, кальцій і магній переважно у вигляді солей карбонової і органічних кислот (у тому числі й у вигляді фульвокислот); кремнезем у формі розчинних силікатів калію і натрію та частково псевдосилікатної кислоти Si(OH)₄; Сульфур у вигляді сульфатів. Фосфор утворює здебільшого трудно розчинні фосфати кальцію, феруму й алюмінію, які практично вимиваються дуже мало.

Залізо й алюміній при опідзолюванні мігрують здебільшого у формі органо- мінеральних сполук. У складі водорозчинних органічних речовин підзолистих ґрунтів є різні сполуки — фульвокислоти, поліфеноли, низькомолекулярні органічні кислоти, кислі полісахариди тощо. Багато з цих сполук містять, окрім карбоксильних груп і атомні угрупування (спиртовий гідроксил, карбонільну групу, аміногрупи та інші), які зумовлюють можливість утворення ковалентного зв’язку. Водорозчинні органічні речовини, які містять функціональні групи — носії електровалентного і ковалентного зв’язків, визначають можливість широкого формування в ґрунтах комплексних (в тому числі хелатних) органо-мінеральних сполук. При цьому можуть утворюватися колоїдні, молекулярно- та іонорозчинні органо-мінеральні комплекси феруму й алюмінію з різними компонентами водорозчинних органічних речовин. Такі сполуки характеризуються високою міцністю зв’язку іонів металу з органічними адептами в широкому інтервалі рН.

У результаті підзолистого процесу під лісовою підстилкою виокремлюється підзолистий горизонт, який володіє такими основними ознаками і властивостями: внаслідок винесення феруму і мангану та накопичення залишкового кремнезему забарвлення горизонту з червоно-бурого або жовто-бурого робиться світло- сірим або білуватим, який нагадує золу (попіл); горизонт збіднений елементами живлення, півтораоксидами і мулуватими частинками; має кислу реакцію і сильно ненасичений основами; у суглинкових і глинистих відмінах він набуває пластинчасто-листуватої структури або робиться безструктурним.

Частина речовин, винесених з лісової підстилки і підзолистого горизонту, закріплюється нижче підзолистого горизонту. Утворюється горизонт вмивання, або ілювіальний, збагачений мулуватими частинками, півтораоксидами заліза й алюмінію та іншими сполуками. Інша частина речовин, вимитих низхідними потоками води, досягає ґрунтово-підґрунтових вод і, рухаючись разом з ними, виходить за межі ґрунтового профілю.

В ілювіальному горизонті завдяки вмитим сполукам можуть утворюватися вторинні мінерали типу монтморилоніту, гідроксидів заліза й алюмінію та інші. Ілювіальний горизонт набуває помітної ущільненості, інколи деякої зцементованості. Гідрооксиди заліза і марганцю в окремих випадках накопичуються в профілі ґрунту у вигляді залізо-марганцевих конкрецій. У легких за гранулометричним складом ґрунтах вони приурочені найбільше до ілювіального горизонту, а у важких — до підзолистого. Утворення цих конкрецій, очевидно, пов’язане з життєдіяльністю специфічної бактеріальної мікрофлори.

На однорідних за гранулометричним складом породах (наприклад, на покривних суглинках) ілювіальний горизонт зазвичай формується у вигляді темно- бурих або коричневих нальотів (лакування) органо-мінеральних сполук на гранях структурних окремостей, на стінках тріщин. На легких породах цей горизонт виражений у вигляді оранжево-бурих або червоно-бурих прошарків або вирізняється коричнево-бурим відтінком.

У деяких випадках в ілювіальному горизонті піщаних підзолистих ґрунтів накопичується значна кількість гумусових речовин. Такі ґрунти називають підзолистими ілювіально-гумусовими.

Отож підзолистий процес супроводжується руйнуванням мінеральної частини ґрунту і винесенням деяких продуктів руйнування за межі ґрунтового профілю. Частина продуктів закріплюється в ілювіальному горизонті, утворюючи нові мінерали. Однак елювіальному процесу, що розвивається при опідзоленні, протистоїть інший, протилежний за своєю суттю, процес, пов’язаний з біологічною акумуляцією речовин.

Інтенсивність підзолистого процесу залежить від поєднання чинників ґрунтотворення. Одна з умов його прояву — низхідний потік води. Чим менше промочується ґрунт, тим слабше протікає цей процес. Тимчасове надлишкове зволоження ґрунту під лісом посилює підзолистий процес. У цих умовах утворюються закисні легкорозчинні сполуки заліза і марганцю та рухомі форми алюмінію, що сприяє їхньому винесенню з верхніх горизонтів ґрунту. Окрім того, виникає велика кількість низькомолекулярних кислот і фульвокислот. Зміна режиму зволоження ґрунту, що відбувається під впливом рельєфу, також буде посилювати або послаблювати розвиток підзолистого процесу.

Розвиток підзолистого процесу значною мірою залежить від властивостей материнської породи, зокрема її хімічного складу. На карбонатних породах цей процес значно слабшає, що спричинене нейтралізацією кислих продуктів вільним вуглекислим кальцієм породи і кальцієм опаду. Окрім того, в розкладенні опаду зростає роль бактерій, а це веде до утворення менш кислих продуктів, ніж при грибному розкладенні. Катіони кальцію і магнію, вивільнені з лісової підстилки і переміщені в ґрунт, коагулюють органічні сполуки, гідрооксиди заліза, алюмінію і марганцю, оберігаючи їх від винесення з верхніх горизонтів ґрунту.

На вираженість підзолистого процесу великий вплив має також склад деревних порід. В однакових умовах розташування опідзолювання під листяними (зокрема, широколистяними) лісами (дуб, липа, клен тощо) відбувається слабше, ніж під хвойними. Опідзолювання під пологом лісу посилює зозулин льон і сфагнові мохи.

Поруч з опідзолюванням ґенеза підзолистих ґрунтів пов’язана з лесиважем. Теорія лесиважу розроблена К. Д. Глінкою, потім удосконалена Ф. Дюшофуром, В. Кубієною, І. М. Герасимовим, С. В. Зонном та іншими. Процес лесиважу відбувається під листяними лісами за участі менш кислого гумусу і супроводжується переміщенням із верхніх горизонтів у нижчі мулуватих частинок без їх хімічного руйнування. Ґрунти, в яких освітлений елювіальний горизонт формується під впливом лесиважу і поверхневого оглеєння, називають псевдопідзолистими, а сукупність цих процесів — псевдоопідзоленням.

Підзоли мають генетичний профіль з контрастними переходами між генетичними горизонтами.

Но — горизонт, що представляє органогенну частину профілю і розділяється на дві частини: зверху — типова лісова підстилка, що складається з залишків хвої, мохів, шишок, листя; потужність підстилки від 2 см до 10 см; нижче рослинні залишки краще розкладені, частина їх перетворена в грубий гумус, має нетривко-дрібогрудкувату структуру; горизонт пронизаний тонкими коренями деревних рослин, містить продукти діяльності комах; нижня межа проходить на глибині 10-15 см.

Е — підзолистий горизонт, різко відрізняється від верхнього горизонту, має білувато-попелясте забарвлення, або білий, з ознаками горизонтального поділу; слабоущільнений або пухкий; потужність від декількох сантиметрів до 2030 см; перехід у нижчі горизонти різкий, перехід слабохвилястий.

Ih — ілювіально-гумусовий або ілювіально-залізисто-гумусовий, коричнювато-бурого (коричневого) або вохристо-бурого забарвлення; структура виражена слабо, проте горизонт ущільнений, зцементований, інколи являє собою чергування більше і менше озалізнених прошарків товщиною до 1 см (псевдофібри); на кам’янистих компонентах - натічні темно-бурі плівки; загальна товщина горизонту може бути лише декілька сантиметрів, проте може сягати і 50 см; перехід у ґрунтотворну породу поступовий.

Р — сіалітна ґрунтотворна порода, піщана або опіщанена з включеннями хряща і щебеню.

Така ж різка диференціація профілю простежується і за хімічними властивостями.

Підзоли мають специфічний гумусовий профіль: в горизонті Но кількість органічної речовини (слаборозкладені органічні залишки) сягає 5% і більше, у підзолистому горизонті його вміст різко знижується (інколи до часток відсотка), а в горизонті Ih зазвичай спостерігається його максимум - до 3-8%. Вниз по профілю до материнської породи його вміст поступово зменшується. У складі гумусу переважають фульвокислоти: у верхній частині профілю відношення Сгк:Сфк — 0,4-0,6, а в середній і нижній частинах може звужуватися до 0,2-0,1. Частина фульвокислот представлена фракцією органо-мінеральних сполук, зв’язаних з півтораоксидами, але в помітних кількостях наявні і вільні фульвокислоти, насамперед близько до поверхні ґрунту.

Підзоли — одні з найкисліших і найбільш ненасичених ґрунтів. У горизонтах Но і Е величини рН можуть знижуватися до 3,5 і 3,0 і тільки нижче від горизонту Ih вони наближаються до слабокислої реакції. Ненасиченість основами у верхній частині профілю може перевищувати 70-80%. У складі ґрунтово-вбирного комплексу при підлеглому значенні кальцію і магнію переважає гідроген і алюміній. Ємність вбирання незначна, причому коливається по профілю: від 24 ммоль/100 г ґрунту в горизонті Е до 15-20 ммоль/100 г ґрунту в горизонті Но і понад 5 ммоль/ 100 г ґрунту в горизонті Ih.

Для підзолів типовим є елювіально-ілювіальний тип розподілу валових і особливо несилікатних форм оксидів феруму й алюмінію. Різкий мінімум їх вмісту спостерігається в горизонті Е і максимум — у горизонті Ih. Деяке відносне збільшення R₂O₃ простежується в грубогумусовому горизонті. За загального малого вмісту (менше 5%) мулувата фракція має більш-менш рівномірний розподіл по профілю (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Будова профілю, склад і властивості підзолистого ґрунту (за О. М. Геннадієвим, М. А. Глазовською, 2005). Генетичні горизонти: 1 — грубогумусовий; 2 — гумусово-елювіальний; 3 — елювіальний; 4 — ілювіальний; 5 — сіалітна ґрунтотворна порода. Склад мулуватої фракції: 6 — іліт-монтморилонітовий

Для підзолів характерна висока водопроникність і мала вологоємність, а також низька забезпеченість елементами живлення. Підзоли не утворюють суцільних великих ґрунтових ареалів, що зумовлено специфікою літології поверхневих порід. Найчастіше вони утворюють асоціації з різними болотними ґрунтами, що характерно для великих зандрових полів — Полісся. На гірських схилах вони поєднуються зазвичай з буроземами.

Підзоли, як на пісках, так і на щебенюватому елювії-делювії гірських схилів, — це типово лісові ґрунти, і жодне інше землекористування на них не є екологічно доцільним.

Землеробське використання піщаних підзолів можливе, проте вони малопридатні для сільськогосподарських культур. Для покращення їхніх властивостей необхідне періодичне внесення високих доз органічних добрив, вапнування, а також необхідне регулярне внесення мінеральних добрив. Розорювання суглинкових підзолів спричиняє їхнє знеструктурювання, а низький вміст гумусу - схильність орного горизонту до запливання й утворення кірки. Ці несприятливі властивості можна усунути шляхом інтенсивного окультурення (внесенням органічних добрив, посівом багаторічних трав, вапнуванням та іншими заходами).