Поиск

Почвы заболоченных пойм
17.08.2015

Почвообразование и формирование растительного покрова пойм связано с активным воздействием зональных и аллювиальных факторов и деятельностью человека. Зональные факторы, определяемые климатом, рельефом, почвами, геологическим строением, гидрогеологическими условиями и облесенностью водосбора, способствуют образованию на поймах почвенных типов и растительных сообществ, отчасти аналогичных почвам и растительности водосборов. Аллювиальные факторы, характеризующиеся поемностью (длительностью затопления, мощностью затапливающего слоя воды, количеством и составом поступающих на пойму отложений), изменяют влияние зональных факторов и содействуют образованию пойменных типов почв и соответствующих им растительных сообществ.
На влияние зональных и аллювиальных факторов впервые обратили внимание В.В. Докучаев, Д.П. Мещеряков, Р.А. Еленевский и др.
В.Р. Вильямс разделял почвы пойм на три генетических типа: зернистые и слоистые центральной поймы и болотные притеррасья. Образование зернистых и слоистых почв он связывал с условиями прохождения в реке и пойме весеннего паводка в зависимости от наличия леса на водосборе и барометрическим давлением.
При обезлесенном водосборе паводок проходит по реке и пойме с высокими уровнями и большими скоростями. Поэтому содержащиеся в паводковых водах органические вещества и илистые частицы, являющиеся наиболее ценным материалом для образования плодородных почв поймы, вода уносит за ее пределы, а на ней остаются крупные песчаные частицы, которые служат для образования слоистых почв или слоистой поймы.
При облесенном водосборе лесная подстилка задерживает воду, паводок проходит по пойме медленно с небольшим подъемом. По В. В. Вильямсу, для отложения наносов на пойме необходимо, чтобы во время паводка понизилось барометрическое давление, антициклон сменился циклоном и грунтовые воды, имеющие кислую реакцию, поступили со склонов на пойму. Воды паводка, имеющие щелочную реакцию, и грунтовые воды, имеющие кислую реакцию, соединившись, увеличивают концентрацию солей в полой воде; органические и илистые частицы свертываются в хлопья и оседают на поверхность поймы. После высыхания и растрескивания из них образуются высокоплодородные зернистые почвы поймы, или зернистая пойма.
Зернистые структурные почвы состоят из двух горизонтов, изменяющихся по своим свойствам в пределах поймы. Верхний горизонт состоит из тяжелой зернистой глины, содержащей 35—50% илистых частиц (меньше 0,001 мм), буро-желтого или буро-красного цвета из-за присутствия окиси железа. На глубине около 50 см этот подгоризонт незаметно сменяется нижним, в котором окись железа перешла в закись. Такие почвы отличаются наилучшими пищевым, водным, воздушным и температурным режимами и биологическими условиями для возделывания овощных культур. Луга здесь также обладают высокой урожайностью, и они не переходят в болото, несмотря на расположение в наиболее пониженных элементах рельефа, близость уровня грунтовых вод и тяжелые глинистые почвы. Заболачиванию этих лугов препятствуют хорошая аэрация, изобилие зольной и азотной пищи в усвояемой растениями форме, прочнокомковатая структура почвы.
Слоистые почвы менее плодородны. По механическому составу они представляют собой элементы пыли: песчаной (0,25—0,05 мм), крупной (0,05—0,1 мм) и средней (0,01—0,005 мм) с примесью небольшого количества мелкого (0,5— 0,25 мм) песка. Слоистыми их называют из-за чередования слоев песка и пыли. Вследствие волнистого рельефа пойм и различия сроков и интенсивности паводка по годам почвы эти находятся в условиях неравномерного и неустойчивого водного режима. В притеррасной части поймы развиты болотообразовательные процессы, вследствие поступления делювиальных и грунтовых вод образуются притеррасное болото или ольховые топи. Торфяная залежь содержит прослойки делювиальных минеральных отложений или отложений притеррасного болота (охра, вивианит, раковины, пни), отличается богатством питательных веществ.
На заболоченных поймах торф образуется не только в притеррасье, но и на других элементах поймы.
По Р.А. Еленевскому, на облесенных с песчаными почвами водосборах при слабой и растянутой волне половодья, замедленной скорости течения преобладают песчаные отложения. На обезлесенных водосборах с плодородными распаханными почвами при довольно быстром прохождении полых вод на поймах преобладают глинистые отложения. Полые воды, не имеющие течения, в состоянии отложить лишь самую незначительную пленку илов. На реках с чистыми водами (Днепр, Припять, верховья Камы) эта пленка совершенно неощутима. Л.И. Прасолов считает схему В. Р. Вильямса приемлемой лишь в самой общей форме, так как она не учитывает многие природные явления.
Почвы пойм постоянно развиваются и изменяются в связи с изменением условий и факторов их образования.
В естественных условиях на неосвоенных поймах с прекращением отложения аллювия аллювиально-луговые почвы постепенно переходят в соответствующие зональные почвы, а в притеррасных частях — в торфяники. Торфообразование развивается при активной деятельности микроорганизмов. Торфяные залежи по богатству микроорганизмами приближаются к наиболее плодородным почвам.
Развитию жизнедеятельности бактерий в низинных болотах способствуют обильное минеральное питание и нейтральная или слабощелочная реакция среды. Органическое вещество быстро разлагается и превращается в минеральные соединения и богатый азотом гумус. Аэробные процессы имеют основное, анаэробные — второстепенное значение в разложении торфа. Чем меньше влаги и больше кислорода и тепла, тем сильнее разлагается торф.
Микробиологические исследования на опытных площадках древнеозерной Сашниковской поймы р. Клязьмы, выполненные И.П. Бабьевой, обнаружили высокую биогенность пойменных почв по сравнению с дерново-подзолистыми почвами водосбора.
Наибольшее количество микроорганизмов содержится в луговой почве центральной поймы и верхнем горизонте торфяно-глеевой почвы притеррасной поймы.
В дерново-подзолистых почвах поймы и коренного берега преобладает грибной процесс разложения клетчатки, в луговых почвах — бактериально-грибной и в торфяно-глеевых — бактериальный.
Численность почвенной микрофлоры изменяется в зависимости от водно-воздушного и теплового режимов почвы.
Исследования М.Ф. Бабайцевой на осушенном торфянике поймы р. Яхромы показали, что с повышением интенсивности осушения увеличивается количество азотфиксирующих бактерий и бактерий, переводящих органическое вещество в усвояемые формы.
Неосушенные болотные почвы характеризуются постоянной избыточной влажностью, недостатком воздуха, низкой температурой вследствие большой теплоемкости содержащейся в них воды (холодные почвы). Почвенный воздух содержит недопустимо большое для культурных растений количество углекислоты, метана, а почвенно-грунтовые воды — сероводорода. После проведения гидромелиоративных мероприятий и освоения заболоченных пойм они в течение нескольких лет превращаются в плодороднейшие угодья.
Несмотря на большое сельскохозяйственное значение пойменных почв, до сих пор нет единой классификации и методики их исследования. Это мешает правильному размещению сельскохозяйственных культур, выбору агротехнических приемов и внесению удобрений, обобщению и перенесению опыта мелиорации и освоения с одних пойм на другие.
В.В. Докучаев выделил пойменные почвы в класс аллювиальных (наносных) и отнес их к отделу анормальных.
Н.М. Сибирцев вынес пойменные почвы в особый тип, считая их почвами азональными, а при прекращении периодического затопления водой — приближающимися к местным зональным типам. Заболоченные пойменные почвы Н.М. Сибирцев выделил в особую группу иловатых или травянистых болот.
Л.И. Прасолов и Н.Н. Соколов разделили пойменные почвы на аллювиальные слоистые и неслоистые, а последние — на аллювиально-луговые и аллювиально-болотные.
В.А. Ковда показал, что при развитии пойменных почв уменьшается значение водного фактора и возрастает роль наземно биологических факторов, установив принципиально важное положение об образовании лугово-дерновых почв на аллювиальных отложениях или вследствие эволюции пойменных болот.
Г.В. Добровольский различает почвы типичных пойм, ежегодно заливаемых или редко незаливаемых, и почвы высоких осуходоливающихся пойм и редко заливаемых участков поймы. Почвы типичных пойм разделены на три типа: дерновые, луговые, болотные. Каждый тип имеет подтипы и разновидности: дерново-луговые, лугово-болотные и т. д.
В аллювиальных отложениях пойм залегают погребенные почвы. В.Н. Сукачев, Б.В. Полынов, Г.Ф. Мирчник объясняют образование погребенных почв пойм климатическими изменениями в послеледниковый период; В.А. Ковда — результатом различного прохождения паводковых вод по пойме; В.Р. Вильямс — сменой зернистой поймы слоистой в связи с изменением растительного покрова на водосборе; Е.В. Шанцер — перемещением русла по дну долины.
Погребенные минеральные почвы и торфы — разновременные образования. Торфы распространены на поймах отдельными участками и зачастую являются молодыми образованиями. Примером могут служить погребенные торфяные отложения в Дединовском расширении поймы Оки, в поймах Кудьмы, Терека, Риони, Тихой Сосны и др.
Для образования погребенных почв вовсе не требуется смены климатических периодов. Также нельзя считать основной причиной образования погребенных почв блуждание русла по долине, так как молодой возраст многих из этих почв и очень давнее положение современного русла реки говорят о том, что они могли образоваться, например, вследствие изменения условий прохождения паводковых вод по пойме, отложения ими наносов или застаивания этих вод на пойме, заболачивания стариц, понижений и т. д.
Питательный режим заболоченных пойм зависит от характера и состава паводковых, склоновых и грунтовых вод, поступающих на пойму. Паводковые воды обогащают почвы пойм необходимыми для питания культурных растений веществами, улучшают тепловые условия почв, способствуя ускорению их оттаивания, увеличивают содержание в почве кислорода и микроорганизмов.
Наибольшее количество наносов содержат паводковые воды, поступающие с распаханных, изрезанных оврагами водосборов, имеющих глинистые и суглинистые почвы. На водосборах с песчаными почвами, покрытых лесом и болотами, паводковые воды несут на поймы небольшое количество обычно бедных питательными веществами наносов.
Состав вод реки и притоков влияет на поймы не только в паводковый, но и в другие периоды года, особенно при увлажнении пойм.
Надо сказать, что на заболоченных поймах и на реках до сих пор не проводят систематических стационарных наблюдений за составом вод рек и паводковых вод на пойме. Есть лишь данные эпизодических наблюдений, проведенных в разное время, на разных участках пойм, по которым трудно получить полное представление о динамике состава речных вод, а тем более паводковых, поступающих на пойму не только в течение нескольких лет, но и одного года.
Знание состава вод рек, паводковых, грунтовых и других вод, поступающих на пойму, имеет большое практическое значение при проектировании мелиоративных мероприятий по регулированию стока паводковых вод, а также при осуществлении агротехнических мероприятий, выборе системы удобрений. Состав воды рек, поступающей на поймы, характеризуется количеством минеральных и органических частиц, их химическим составом, содержанием кислорода, количеством и составом бактерий. Однако по этому составу еще нельзя судить о составе остающихся после паводка на пойме наносов, так как они полностью не оседают на поверхности. Кроме того, наносы, остающиеся после схода паводковых вод, под действием воздуха, солнца и бактерий приобретают химический и бактериальный состав, отличающийся от начального.
Количество и состав взвешенных веществ паводковых вод некоторых рек характеризуются следующими данными (табл. 1).

Почвы заболоченных пойм

Ho и состав наносов еще не полностью характеризует обогащение пойменных земель питательными веществами.
В разные годы состав паводковых вод неодинаков. Паводковые воды, проходящие по пойме, содержат значительно меньше взвешенных веществ, чем паводковые воды, проходящие по руслу. Это видно из анализов паводковых вод р. Кудьмы (у д. Новой), проведенных 18 апреля 1934 г. до мелиорации поймы (табл. 2).
Почвы заболоченных пойм

По сравнению с 1914 г. в 1932—1933 гг. в воде р. Дубны увеличилось содержание сульфатов, хлоридов и аммиака, что объясняется усилением распашки полей и эксплуатации торфяников.
В воде р. Сестры содержалось растворенных солей больше, чем в воде р. Дубны, а в воде р. Яхромы (выше заболоченной поймы) несколько больше, чем в воде р. Сестры. Содержание взвешенных наносов в паводковых водах по длине пойменного расширения р. Дубны непостоянно. По мере продвижения полой воды по пойме от с. Константиново к с. Нушполы содержание в ней железа, кремнезема, натрия, алюминия уменьшается, а кальция, магния, фосфора и азота повышается. С увеличением содержания кальция и магния уменьшается pH с 7,9 до 6,7. Содержание нитратов в воде возрастает на 0,07 мг, или на 20%, а содержание аммиака уменьшается на 0,05 мг. Следовательно, нитрифицирующие бактерии перевели аммиачный азот в более усвояемый растениями нитритный.
В паводок в начале пойменного расширения у с. Константиново в воде содержалось 149 мг/л ила. На пойме после паводка здесь отложилось 12 700 кг/га ила. У с. Нушполы содержание ила в воде уменьшилось до 31 мг/л, и в пойме отложилось 150 кг/га ила. В конце пойменного расширения у д. Сущево вода не содержала ила, и на пойме его отложений не наблюдалось.
Исследования состава воды р. Яхромы и ее поймы проводились В.Р. Ридигером в 1926—1929 гг., П.А. Волковским в 1951—1952 гг., И.Н. Скрынниковой в 1953 и 1956 гг.
И.Н. Скрынникова приводит данные анализов дождевых, дренажных и речных вод Яхромы и грунтовых вод на окультуренных землях поймы, которые говорят о близком составе грунтовых вод коренного берега и дренажных вод. В дренажных водах повышено содержание иона SO4, а концентрация хлора и нитратов ничтожна.
В половодье вода слабо минерализована, а летом минерализация ее возрастает вследствие преобладания в питании реки роли грунтовых вод над поверхностными. В почвенногрунтовых водах в весенний период возрастает концентрация ионов двухвалентного железа, кальция, сульфат-иона в слабоподзолистой почве, дополнительно бикарбонат-иона и иона магния в лугово-болотной почве.
Содержание кислорода в почвенно-грунтовой воде прирусловой и центральной пойм в летний период составляло около 25—30% от насыщения, а в зоне притеррасной поймы на полосе 10—20 м в условиях близкого стояния грунтовых вод количество растворенного кислорода резко падало и составляло лишь 1—2%. При выклинивании почвенногрунтовых вод в притеррасной пойме выпадают из растворов болотная руда, вивианит, известковый торф.
В дерново-луговой и луговой почвах центральной поймы содержание растворенного кислорода изменялось от 25 до 56%.