Грунти підзолистого типу найбільш поширені в природі, їм присвячено велику кількість наукових досліджень, але головне питання - про причину руйнування каолінового ядра (алюмокремнієкисневих тетраедрів) залишається невирішеним. Основними хімічними реагентами, які руйнують мінеральну частину грунту, є, за В.В.Докучаєвим, П.А.Костичевим, М.М.Сибірцевим, "перегнійні кислоти"; за В.Р.Вільямсом, В.В.Пономарьовою - "група органічних специфічних кислот (фульвокислот)"; за К.К.Гедройцем - іон H+, який утворюється при дисоціації води (H++ОH-), особливо у присутності СO2 і а за А.А.Роде - іон H+, джерелом якого є органічні кислоти, що виділяються корінням рослин; за С.М.Альошиним та ІМ.Гоголевим - протоліз; за С.П.Ярковим, І.С.Кауричевим, Ф.Р.Зайдельманом, В.І.Канівцем, Д.Г.Тихоненком - окисно-відновні процеси.
Народний термін "підзол" введено в наукову літературу В.В.Докучаєвим. В народі було давно помічено, що землі під лісом мають забарвлення "попелу". В чистому вигляді підзолисті грунти формуються під хвойними лісами, де відсутня (або майже відсутня) трав'яна рослинність.
Грунти підзолистого типу найбільш поширені в природі, їм присвячено велику кількість наукових досліджень, але головне питання - про причину руйнування каолінового ядра (алюмокремнієкисневих тетраедрів) залишається невирішеним. Основними хімічними реагентами, які руйнують мінеральну частину грунту, є, за В.В.Докучаєвим, П.А.Костичевим, М.М.Сибірцевим, "перегнійні кислоти"; за В.Р.Вільямсом, В.В.Пономарьовою - "група органічних специфічних кислот (фульвокислот)"; за К.К.Гедройцем - іон H+, який утворюється при дисоціації води (H++ОH-), особливо у присутності СO2 і а за А.А.Роде - іон H+, джерелом якого є органічні кислоти, що виділяються корінням рослин; за С.М.Альошиним та ІМ.Гоголевим - протоліз; за С.П.Ярковим, І.С.Кауричевим, Ф.Р.Зайдельманом, В.І.Канівцем, Д.Г.Тихоненком - окисно-відновні процеси.
В.І.Вернадський ще у 20-ті роки XX ст. висунув геніальну гіпотезу про те, що каолінове ядро руйнується під впливом мікроорганізмів, які використовують SiО2; для побудови свого тіла (наприклад, діатомові водорості, губки тощо). Т.В.Аристовська виділила групу бактерій з аналогічними функціями, але вони використовують залізо й алюміній, що підсилює розкладення первинних і вторинних алюмосилікатів.
Розглянемо детально весь комплекс складних питань про розвиток підзолистого процесу грунтотворення.Головним фактором утворення підзолистих грунтів є хвойний ліс. Ліс діє на процес грунтотворення подвійно: прямо (матеріально) і опосередковано(непрямо). Опосередкований вплив лісу на процес грунтотворення зводиться до формування особливого типу водного режиму, який Г.М. Висоцький назвав пермацидним (промивним). В цьому випадку грунт і підґрунтя промиваються інфільтраційними водами до рівня підґрунтових вод. Розглянемо долю вологи, яка досягає поверхні грунту . Грунт в лісі і в степу одержує приблизно однакову кількість вологи. В лісі частина води з дощів (17-50%) затримується на стовбурах, листі, гілках і не досягає поверхні грунту. Під лісом складається промивний водний баланс, а в степу - непромивний. На безлісих розчленованих територіях вода стікає в понижені місця, особливо навесні по мерзлому грунту; волога сильніше випаровується. В лісі ж складаються гірші для випаровування вологи умови з таких причин:
а) ліс знижує швидкість' вітру, який є сильним фактором випаровування;
б) крона захищає грунт від нагрівання, тому температура грунту під лісом в жарку погоду набагато нижча, ніж в степу;
в) відносна вологість повітря над лісом завжди вища, ніж на безлісних масивах;
г) грунт під лісом вкритий шаром лісної підстілки (листя, хвоя, сучки, гілочки), яка захищає грунт від перегріву; д) підстілка роз'єднує водяні потоки, що зменшує поверхневий стік.
Взимку сніг рівномірно розподіляється по лісовому масиву. Оскільки сніг є поганим провідником холоду, грунт під лісом слабо замерзає або зовсім не замерзає. Найголовніше полягає в тому, що навесні до початку танення снігу грунт повністю розмерзається. Сніг розтає в лісі поступово, повільно. Тому вся волога просочується в грунт. Отже, в лісі фунт і підґрунтя промиваються низхідним током вологи влітку, восени та на весні, інфільтраційні токи вологи промивають всю товщу грунту і підґрунтя аж до рівня підґрунтових вод, що типово для пермацидного типу водного режиму.
Прямий (матеріальний) вплив лісу на грунтотворення виявляється у формуванні особливого біологічного кругообігу хімічних елементів (біофілів). Дерева, з яких складається лісова формація, є багаторічними рослинами. Кожний рік вони забирають з грунту, підґрунтя багато різних елементів (N, Р, К, S, Са, Мg тощо) для побудови свого тіла, але невелика їх кількість повертається в річний кругообіг хімічних елементів у вигляді лісової підстілки, яка складається з хвоїнок, листя, сучків, гілочок, з мохово-лишайникових залишків. Підстілка накопичується на поверхні грунту. Ці рослинні залишки дуже бідні на кальцій, азот, магній тощо. Зольність опаду хвойних порід складає 0,5-1,7 %, листяних лісів - 1,6-7,0 % , а трав - понад 7-8 %. Але ж підстілка дуже багата на лігнин, смоли, віск, дубильні речовини. Через такий хімічний склад вона піддається дії грибів з утворенням органічних речовин, розчинних у воді. Дуже низький вміст основ (кальцію,магнію тощо) і поживних речовин в горизонті підстілки обумовлює інтенсивне утворення низькомолекулярних кислот (оцтової, лимонної, мурашиної, яблучної тощо), а також комплексу їм подібних сполук - фульвокислот (крепової, апокренової тощо). Ці кислі продукти частково нейтралізуються основами, які звільнюються при мінералізації підстілки, а також основами, які є в материнських породах. Грунтотворні породи в зоні поширення грунтів підзолистого типу дуже бідні на основи. Це в основному піски, супіски, частково суглинки - льодовикового та водно-льодовикового походження, дуже промиті, вилужені і т. ін. Тому органічні кислоти, які з водою вимиваються з підстілок, інтенсивно взаємодіють з мінеральною частиною грунту. До вимитих з підстілки речовин додаються органічні кислоти, які утворюються в грунті мікробіальним шляхом, а також кислоти, які виділяються корінням рослин. Проте головним джерелом специфічних і неспецифічних органічних сполук, які підкислюють грунт, виступають кислоти, що утворюються в межах підстілок. Так поступово формується кислотність грунту. То-перше, під впливом біохімічних процесів і мінералізації органічних решток у розчин виділяється СО2. При цьому у водних розчинах утворюється нестійка вугільна кислота: Н20 + СО2 ↔ Н2СО3 (Н+ + НСО2-). По-друге, в процесі живлення коріння рослин виділяють органічні кислоти та водень (Н+). По-третє, в деяких підзолистих грунтах, особливо оглеєних, накопичується рухомий алюміній, гідроліз солей якого призводить до підвищення кислотності грунту: АlСlз + З Н2О ↔ Аl(ОН)з + З НСl. Все це формує грунти з високою кислотністю. Кисла реакція обумовлює кислотний гідроліз мінеральної й органічної частин грунту, під впливом якого протікають процеси розкладення первинних і вторинних мінералів грунту, а також реакції синтезу та ресинтезу "колоїдно-дисперсних мінералів" (за І.Д.Седлецьким). У ґрунтовий розчин переходять Са2+, Мg2+, На+, K+, Н2SiO3, Fe2Оз, nH2О, Аl2Оз • nН2О тощо. Розкладення глини у верхніх горизонтах призводить до їх збіднення на мулуваті (< 0,001мм) частки.
Органічні кислоти, які вимиваються з лісових підстілок, характеризуються високою рухомістю, хімічною агресивністю, кислотністю. Вони взаємодіють з основами (Са2+, Мg2+), Fe2Оз, Аl2Оз, ТіО2 та ін., утворюючи комплексні та внутрікомплексні органо-мінеральні сполуки типу хелатів, які мігрують по всій товщі грунту.
Продукти кислого гідролізу мінеральної частини грунту переходять у розчин у формі мінеральних та органо-мінеральних сполук і переміщуються з верхніх горизонтів у нижні. Кальцій, магній. Натрій, калій мігрують у формі вуглекислих солей і фульватів, сірка - у формі сульфатів. Розчинений у воді кремнезем' мігрує по профілю грунтів у формі Н2SіО3 і частково кремнекислих солей натрію та калію. Фосфати утворюють нерозчинні сполуки з Са2+ , Ре3+ , А13+ і дуже слабо переміщуються по профілю грунтів.
Основна маса заліза й алюмінію під час підзолизації мігрує у формі органо-мінеральних сполук. У складі органічних сполук підзолистих грунтів -фульвокислоти, поліфеноли, низькомолекулярні органічні речовини, полісахариди тощо. Вони містять вільні функціональні групи (карбоксильні, гідроксильні, аміно-, амідо-, емідо-, сульфгідрильні), які обумовлюють утворення органо-мінеральних сполук з ковалентними й електровалентними зв'язками. Це допомагає утворенню комплексних сполук, в тому числі хелатів. Утворюються таким шляхом колоїдні, молекулярно-розчинні органо-мінеральні комплекси заліза алюмінію, марганцю. Органо-мінеральні комплексони мають від'ємний і позитивний заряд, можуть бути катіонами або аніонами. Тому вони дуже рухомі. При промивному водному режимі, який складається під лісом, органічні, мінеральні, органо-мінеральні сполуки (комплексони) вимиваються з верхніх горизонтів грунту, утворюючи елювіальний (Е) горизонт. У верхній частині грунту формується, таким чином, підзолистий (елювіальний - від лат. eluo - вимиваю) горизонт, який має такі характеристики:
1) бідний на елементи живлення, R2Оз, мул, основи;
2) кислий і слабо насичений Са2+;
3) має мало гумусу, збагачений SiО2, тому сірого кольору. Верхні горизонти грунтів мають індекс НЕ (А1А2), а вся верхня частина грунту - Но, НЕ, Е, (А0, а1, А2, А2).
Частина речовин, вимитих з лісової підстілки та підзолистого (елювіального) горизонту, закріплюється в середині профілю грунту. Тут формується ілювіальний (від лат. iluo - вмиваю.) горизонт з індексом І (В1 ,В2), багатий на мул, колоїди,оксиди заліза або алюмінію та марганцю тощо. Тому цей горизонт має червоно-бурий або бурий, м'ясо-червоний колір, при підсиханні дуже ущільнюється. Його структура горіхувата, призматична. По гранях структурних агрегатів добре видно колоїдну лакіровку (кутани вмивання , за В.Кубієною).
Грубизна ілювіального горизонту залежить від механічного (гранулометричного) складу материнської породи. На суглинистих, глинистих породах ілювіальний горизонт суцільний, а на пісках, супісках - у вигляді червоно-бурих або коричнево-бурих'(іржаво-вохристо-бурих) псевдофібрів.
Зрідка на пісках зустрічаються грунти, в яких в ілювіальному горизонті накопичується гумус. Тому ілювіальний горизонт має темно-буре забарвлення. Такі грунти називаються підзолистими ілювіально-гумусовими.
Таким чином, під впливом підзолистого процесу грунтотворення формується диференційований профіль за елювіально-ілювіальним типом.
Частина вимитих продуктів грунтотворення не закріплюється в профілі грунту. Це особливо стосується водорозчинних органічних речовин, які не коагулюють під впливом високих концентрацій полівалентних катіонів (Fe3+, Аl3+,Mn5+ тощо). Ці органічні й органо-мінеральні речовини вимиваються в підґрунтові води. З цієї причини підґрунтові води, води озер, тайгових річок збагачуються органічними речовинами і тому мають буруватий колір.
Отже, кислотний гідроліз мінеральної частини грунту при промивному водному режимі обумовлює розвиток елювіальних процесів - основної складової підзолистого процесу грунтотворення. Поряд з цим при формуванні грунтів відбуваються процеси акумулятивні, процеси творення. Перш за все це акумуляція гумусу у верхньому горизонті та синтез глинистих мінералів в кожному генетичному горизонті. І.Д.Седлецький показав, що колоїдно-дисперсні мінерали мають дуже рухливу кристалічну решітку. Заміна одного іона на інший призводить до зміни мінералу.
Інтенсивність підзолистого процесу підсилюється : а) з підвищенням кислотності; б) з посиленням промивного режиму; в) при безкарбонатності порід; г) при наявності окислювально-відновних умов іт. ін.
Хід підзолизації уповільнюється: а) при карбонатному підґрунті; б) при слабому промочуванні грунту; в) при появі трав і листяних лісів.
Починаючи з 50-х років XX ст. підзолоутворення пов'язували з лесиважем. Під лесиважем розуміють такий процес грунтотворення, суть якого зводиться до відмивання мулуватих і дрібно-пилуватих мінеральних частинок грунту (під стабілізуючою дією органічних речовин, R2Oз) з поверхні грубозернистих уламків, структурних агрегатів і виносу їх з верхніх горизонтів без хімічного руйнування. Н.Чернеску, Ж.Обер, Ф.Дюшофур, В.Кубієна, Е.Мюккенхаузен, І.П.Герасимов, С.В.Зонн виділяють два самостійних процеси - підзолистий і лесиваж: перший - під хвойним лісом при наявності грубого гумусу, що призводить до кислотності у грунті, хімічного руйнування мінеральної частини та вимивання продуктів гідролізу по профілю грунтів, другий - під пологом листяних лісів в умовах менш кислого гумусу, в умовах, коли органічна речовина, колоїди К^Оз стабілізують вимивання мулу з верхніх горизонтів грунту без хімічного руйнування. Зараз дослідники все більше схиляються до думки, що лесиваж бере участь у формуванні профілю ґрунтів різного грунтотворення як елементарний процес. Деякі вчені вважають, що лесиваж передує опідзолюванню або проходить одночасно з ним.
Характерні ознаки лесивованих грунтів: диференційований щодо мулу профіль; постійний (однаковий) показник відношення величин SiO2 : R2O3 по всіх генетичних горизонтах профілю грунтів; наявність "орієнтованих" глин (їх досить добре видно в мікроморфологічних шліфах з чіткою орієнтацією "зверху вниз" по інфільтраційних шляхах руху ґрунтових розчинників); відсутність присипки Sі02 у верхньому (лесивованому) горизонті.
Процеси лесиважу тісно пов'язані з такими поняттями в ґрунтознавстві, як псевдоглей і псевдопідзол".
Псевдоглей - це глей, утворений дією поверхневих вод внаслідок їх застою (затримки) над ілювіальним горизонтом, який сформувався за типом Іеззіуе. Зарубіжні дослідники (В.Кубієна, Е.Мюккенхаузен) теж відносять грунти з поверхневим оглеєнням до псевдоглею, на відміну від глею, утворюваного дією підґрунтових вод.
Комплекс явищ, пов'язаних з розвитком грунтів за типом лесиважу та поверхневого глею (псевдоглею), обумовлює розвиток профілю псевдопідзолистих грунтів. Псевдопідзолисті грунти - це грунти, які сформувалися внаслідок диференціації профілю за типом lessive і псевдоглею. При промивному водному режимі дія псевдоглею призводить до освітлення елювіальних горизонтів. Так формується диференційований профіль псевдопідзолистих грунтів.
Глей та глеєутворення. Термін "глей" був введений у ґрунтознавчу літературу Г.М.Висоцьким у 1905 р. За Г.М.Висоцьким, глей - це більш-менш щільна в сухому стані і чіпка при зволоженні суглиниста або глиниста порода сірого (сизувато-сірого) кольору із зеленуватим відтінком, яка формується в анаеробних умовах.
Г.М.Висоцький вперше показав, що глеєутворення має біохімічну природу і розвивається при нестачі кисню в грунті, за участю органічних сполук та анаеробних мікроорганізмів. Головним у глеєутворенні Г.М.Висоцький вважав перехід окисного заліза (Fе3+) у закисне (Fе2+) з наступним вилуженням закисного заліза у водному розчині. Fе3+, на відміну від Fе2+, не розчиняється у воді і випадає в осад у вигляді Fe2Оз • nН2O, надаючи осадові вохряного, іржавого кольору.
Дослідження з глеєутворення, проведені Аарніо, Е.Руновим, Я.Афанасьєвим, А.Завалішиним, К.Веригіною, С.Ярковим, І.Кауричевим, Ф.Зайдельманом, В.Канівцем, Д.Тихоненком й ін., підтвердили вчення Г.М.Висоцького про глей.
В сучасному розумінні глеєутворення - це дуже складний біохімічний відновлювальний процес, який розвивається при перезволоженні грунтів в анаеробних умовах за обов'язкової участі анаеробних мікроорганізмів і наявності органічних речовин.
При глеєутворенні відбуваються дуже складні зміни мінеральної й органічної частин грунту, змінюється текстура самого грунту. Передусім в анаеробних умовах утворюється дуже багато рухомих, активних у хімічному відношенні, тому агресивних органічних кислот. Найважливішу роль відіграє масляна кислота як результат дії маслянокислих бактерій. Під дією органічних речовин з кислотними функціями, які утворюються в умовах глею, відбуваються процеси хімічного руйнування різних мінеральних складових грунту: алюмосилікатів, алюмоферросилікатів, первинних і вторинних мінералів. Це реакції хімічної взаємодії, гідролізу, утворення комплексних і внутрікомплексних сполук (хелатів), колоїдних та іонних розчинів Fе(ОН)з, Аl(ОН)з, Н2SіОз тощо. При недостатньо активному виносі цих речовин з оглеєних горизонтів утвopоюються вторинні глинисті мінерали, а при сильному дренажі багато хімічних елементів, органічних та органо-мінеральних сполук вимивається з грунту. Це збіднює верхні оглеєні горизонти на кальцій, магній, залізо, алюміній тощо. За І.С.Кауричевим, формуються елювіально-глейові горизонти.
Значні перетворення в умовах глею відбуваються з елементами, які змінюють валентність Fе, Мn, N. Р, S. Нітрати відновлюються до аміаку (NHз), а в сильно анаеробних умовах - до N. сульфати - до Н2S, фосфати — до РНз і ін.
Найбільші зміни відбуваються з оксидами заліза. Вохристі, іржаві плями, примазки, бобовини, пунктації формуються в оглеєних грунтах при різкому чергуванні окислювально-відновних умов.
При анаеробіозисі утворюються закисні сполуки заліза (Fе2+ ), розчинні у воді. Раніше за всіх в оглеєних горизонтах формується Ре(НСОз)2. В сильно анаеробних умовах відбуваються реакції Ре2+ з Н2SіОз, Аl2Оз, колоїднодисперсними (мулуватими) мінералами і формуються вторинні алюмоферросилікати. В оглеєних горизонтах утворюються вівіаніт (Fe3Р2О8 • 8Н2О) та сидерит (FeСОз).
Мінерали, до складу яких входить відновне залізо (Ре2+), мають сизуватий, голубуватий або брудно-зеленуватий колір. Горизонти такого кольору називаються глейовими (індекс gl, Gl). Глей виявляється плямисте або у вигляді суцільного горизонту.
Таким чином, в ході глеєутворення верхні горизонти грунтів збіднюються залізом, марганцем, в меншій мірі алюмінієм, азотом, фосфором, сіркою і відносно збагачуються Н2SіOз (SіO2). Контрастні умови промивання продуктів окисно-відновних реакцій підсилюють процеси міграції Fе, Мn, N, Р, S і відносної акумуляції Si02 в горизонтах глею.
В анаеробних умовах протікають реакції відновлення в першу чергу нітратів, сульфатів, фосфатів, а потім - оксидів заліза та марганцю.
Щодо сполук алюмінію: цей елемент, як відомо, не змінює свою валентність, тому він прямо не утворюється при оглеєнні грунтів, але кількість рухомого алюмінію значно збільшується в кислих оглеєних горизонтах. Це явище не зрозуміле й експериментальне ще не зовсім доведене. О.М.Можейко припускає можливість збільшення кількості алюмінію в огяеєних грунтах при ізоморфному його заміщенні продуктами глеєутворення.
В.І-Канівець експериментальне довів, що при відновних реакціях залізо переходить у розчин, а кількість рухомого алюмінію збільшується за рахунок звільнення його хімічних зв'язків. Особливо активно процеси міграції різних сполук протікають в грунтах при сезонному перезволоженні поверхневими водами в сполученні з інтенсивною інфільтрацією вологи. Такі грунти Ю.А.Ліверовський та І.С.Кауричев назвали елювіально-глейовими. За І.С.Кауричевим, елювіально-глейовий процес формує профілі й елювіальні горизонти глеє-підзолистих, осолоділих та інших грунтів.
Формування грунтів за участю глею в Україні вивчали В.І.Канівець (Карпатський регіон), М.І.Полупан (поди Півдня), Д.Г.Тихоненко (піщані та супіщані грунти Полісся та Лісостепу), Д.І.Ковалишин (заплавні осолоділі грунти).
Елювіально-глейовий (краще глеє-елювіальний) процес, за І.С.Кауричевим, формує диференційований за елювіально-ілювіальним типом профіль грунтів. Для того, щоб протікав глеє-елювіальний процес, необхідні: дуже контрастні окисно-відновні умови у верхньому горизонті профілю грунтів; утворення та накопичення агресивних (фульво- і низькомолекулярних) органічних кислот, поліфенолів; активна взаємодія агресивних органічних сполук з компонентами мінеральної частини грунту (Р20з, СаО, Мg0 тощо), формування водорозчинних органо-мінеральних комплексів (хелатів) та їх міграція з низхідними і боковими токами води. Ці особливості розвитку глеє-елювіального процесу обумовлюють формування освітлених (типу елювіальних) горизонтів у грунтах сезонного поверхневого перезволоженим. Практично це ті фунти, які В.Кубієна, В.Мюккенхаузен, І.П.Герасимов, С.В.Зонн назвали "псевдоглеєм", "псевдопідзолом". А в умовах перезволоження, яке сталося за рахунок близького залягання підґрунтових вод, у верхніх горизонтах грунтів відбувається акумуляція багатьох вищеназваних хімічних елементів, особливо заліза. Тому цілком закономірно поділяти глейові грунти на поверхнево-оглеєні та грунтово-глейові.
Говорячи про окисно-відновні реакції в оглеєних грунтах, треба мати на увазі, що значна частина відновного заліза (Ре^) утворюється не тільки під дією анаеробних мікроорганізмів, а й чисто хімічним шляхом відповідно відновним реакціям, які постійно проходять у грунті. Це має особливе значення для піщаних і супіщаних грунтів, де колоїдно-дисперсні мінерали, особливо Ре20з • пНгО, існують у вигляді плівок на поверхні піщаних зерен. Тому вони "доступні" для дії хімічних реакцій. У суглинках і глинах залізо є складовою частиною структурних осередків кристалів і кристалоїдів. При підзолистому процесі кислотний гідроліз руйнує структуру мінералів і "виводить" РедОд, А1;0з тощо у ґрунтовий розчин.
В грунтах легкого механічного складу, за нашими даними',б5-96% залізних сполук відновлюється органічними ненасиченими агресивними кислотами, які вимиваються з лісових підстілок навесні, літом та восени при і'х перезволоженні. При цьому підстілки листяних порід, точніше, органічні речовини з цих підстілок, відновлюють 50-65% Fе2Оі, а з хвойних - 85-96%. Ступінь розкладання підстілок особливого значення не має, хоч і окреслюється тенденція збільшення кількості відновного заліза (Fе^) при підвищеному розкладі підстілок. Тому, за нашими даними, найбільша кількість Ре++ відзначається при перезволоженні (в теплі сезони року) 1-3 см шару піщаних і супіщаних грунтів, який залягає безпосередньо під підстілкою. Це призводить до формування освітлених горизонтів у верхній частині профілю піщано-супіщаних грунтів. Кольором вони дуже нагадують елювіальні горизонти, але їх освітлення не є результатом дії кислотного руйнування мінеральної частини грунту — це результат відновних хімічних реакцій органічних кислот з Ре^ колоїдних плівок.
Освітлення верхніх горизонтів пісків можна умовно назвати елювіюванням, але воно обумовлює диференціацію профілю грунтів.
Аеробний кислотний гідроліз (підзолистий процес) в пісках руйнує алюмоферросилікати, які залягають шарами і підвищують залізястість прошарків, надаючи їм буруватого кольору. Це аналоги ілювіальних горизонтів. Товщина та глибина залягання цих прошарків, які відкладалися під час акумуляції пісків, зумовлює, за нашими даними, різну залізястість і шаруватість грунтів піщаних масивів.
Підзолистий процес грунтотворення є зональним для території Полісся України. Тут розповсюджені головним чином дерново-підзолисті грунти, їх оглеєні аналоги, а також болотні грунти та торфовища.
Болотний процес грунтотворення
Болотні грунти найбільш поширені в Поліссі України, значно менші території вони займають в Лісостепу і незначні в Степу. Загальна площа - 1170 тис. га, в тому числі в с.-г. виробництві використовуються 570,4 тис. га.
1 Болотний процес грунтотворення проходить при перезволоженні грунтів поверхневими та підґрунтовими водами. Поверхневі води перезволожують грунти в таких випадках: а)на рівнинах при слабому стіканні води або при його відсутності та наявності щільних горизонтів (шарів) в товщі грунтів або в материнських породах;
б) при накопиченні води у замкнутих депресіях місцевості. Неглибоке залягання підґрунтових вод обумовлює перезволоження, яке призводить до розвитку болотної рослинності; під її покровом розвиваються болотний процес грунтотворення та болотні грунти. На їх розвиток впливають два процеси - торфоутворення й оглеєння.
Оглеєність ми досить докладно розглянули в попередньому розділі. Зараз відзначимо тільки те, що має виняткове значення в ході болотного процесу грунтотворення., Сильне перезвояоження грунтів, повний анаеробіоз - головні складові розвитку болотних грунтів. Такі умови фіксуються окисно-відновним потенціалом (ОВП). В болотних фунтах він нижче за 200 мВ, а частіше має від'ємне значення, що створює дуже специфічні умови для перетворення органічної та мінеральної частин грунту. По-перше, в таких умовах розвивається болотна рослинність, по-друге, вона поступово накопичується на поверхні грунту у вигляді торфового шару. Торф - це рослинна маса, яка розкладається в анаеробних умовах, отже, в умовах слабкої мінералізації та гуміфікації. Внаслідок цього рослинні залишки торфу зберігають часто клітинну структуру. Товщина торфового шару залежить від інтенсивності та тривалості анаеробних процесів і становить від декількох сантиметрів до 10 і більше метрів.
Анаеробний розклад органічних решток призводить до утворення низькомолекулярних кислот (оцтової, молочної, масляної тощо), які пригнічують діяльність мікроорганізмів по перетворенню органічної речовини у грунти Торфова товща у природних умовах має до 95% води. Практично всі пори зайняті водою. Шпаруватість періодично з'являється тільки у верхньому (0-5; 0-10 см) горизонті в сухі періоди року. Тому рослинні рештки спочатку розкладаються під дією грибів, неспороносних бактерій, а згодом - під дією мікроорганізмів, які утворюють спори, розкладають целюлозу тощо. Кислоти, які при цьому утворюються, консервують рослинні залишки у вигляді торфу. В цих умовах дуже гальмується біологічний кругообіг речовин і зольних елементів, особливо азоту. Тому для торфовищ характерна нестача рухомих біофільних елементів. Це сприяє розвитку олітотрофної рослинності! Різні умови розвитку заболочування сприяють появі конкретних типів рослин - торфонакопичувачів. Так, при заболоченні у зниженнях місцевості, куди з водами надходить значна кількість елементів живлення, ростуть осоки, пушиця, очерет, рогіз, окута, щільнокущові злаки, куничник тощо.
На підзолистих, бідних грунтах північної та середньої смуг тайги при поселенні зеленого моху, сфагнуму заболочені землі переходять у фазу сфагнових боліт. ,
З трав'яних рослин найбільшими торфоутворювачами є очерет, окуга, рогіз, куничник, шейхцерія, канаркова трава, хвощові, з напівчагарників і дерев'янистих рослин - багно, журавлина, вереск, верба, береза, вільха чорна і сіра, сосна звичайна, смерека, модрина.
Ботанічний склад - важливий діагностичний показник торфу. Є торфовища осокові, осоково-очеретові тощо.» Отже, торфоутворення - це складний біохімічний процес, який проходить під впливом різних мікроорганізмів, продукти життєдіяльності котрих консервують рослинні залишки болотної флори у вигляді торфу.
Властивості торфової маси дуже залежать від типу водного та мінерального живлення грунту. Заболочення поверхневими водами, як правило, призводить до формування верхових сфагнових боліт. Це дуже бідні оліготрофні болота з малою зольністю (2-5%), з кислою реакцією ґрунтового розчину (рН = 4,0-4,5), великою водовбирною здатністю (понад 1000%). 'Низинні торфовища формуються при заболочуванні підґрунтовими водами, які майже завжди засолені легкорозчинними солями. Тому торфовища низинного типу мають високу зольність і нейтральну або лужну реакцію. Для перехідних торфовищ характерним є перемінне зволоження поверхневими або підґрунтовими водами, що залежить від сезону року.
Консервації рослинної маси боліт сприяють і продукти перетворення мінеральної частини грунту. В анаеробних умовах реакції відновлення нітратів, сульфатів, фосфатів тощо призводять до появи газів типу Н2S, СН4, які є отруйними для мікроорганізмів грунту. Цими ж якостями характеризуються закисні форми заліза, марганцю, які утворюються при відновних реакціях окисних форм цих елементів. В деяких мінеральних болотних грунтах (кислих) накопичується дуже отруйний рухомий алюміній.
В анаеробних умовах формуються сульфіди металів типу Ре5 (пірит), які підкислюють середовище при наявності кисню. Тому в грунтах часто накопичуються різні сполуки заліза, марганцю у формі конкрецій, бобовин, плям, розводів або невеликих прошарків (наприклад, вівіаніту - Рe3Р2О8 • 8Н2О).
Низинні торфи, як правило, засолені хлоридами, сульфатами, карбонатами. Вони часто солонцюваті.
Торфові грунти можуть формуватися при заростанні водоймищ (озер) болотною рослинністю.
На заплавах в Поліссі часто виділяються мінеральні болотні та лучно-болотні грунти. Їх називають алювіальними болотними та лучно-болотними, щоб відтінити екологію грунтотворення.
Класифікація торфових грунтів
Органогенні (торфові) грунти виділяються за такими ознаками:
1) за типом зволоження та мінерального живлення;
2) за глибиною торфового шару;
3) за ботанічним складом торфу;
4) за новоутвореннями;
5) за ступенем мінералізації (розкладення) торфу.
За типом зволоження та мінерального живлення розрізняють торфовища низинні, верхові, перехідні; за глибиною торфового шару - мілкі (Т = 50-100см), середні (Т = 100-200см), глибокі (Т > 200см); за ботанічним складом торфу — осокові, , гіпново-осокові, щейхцерієві, сфагнові, осоково-очеретяні та ін; за новоутвореннями - залізисті, солончакові, карбонатні, замулені та ін.; за ступенем мінералізації - нерозкладені, слабо, середньо, сильно та дуже сильно розкладені.
Схема класифікації торфовищ така: тип (верхові, низинні, перехідні).підтип (болотні, торфові, болотні торфові верхові, низинні/тощо), рід-(за новоутвореннями), вид (за глибиною шару торфу та ступенем мінералізації).
Commenti