Поиск

Время как фактор почвообразования
28.10.2015

Как и всякое естественноисторическое тело, почва имеет определенный возраст. Время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего момента, называется абсолютным возрастом почвы. Кроме того, почва обладает относительным возрастом, который характеризует скорость процесса почвообразования, скорость смены стадий развития. Относительный возраст зависит не только от продолжительности существования почвы, но и от сочетания условий почвообразования и свойств почвы.
Почвенный покров Земли — разновозрастной. Абсолютный возраст самых молодых аллювиальных почв или почв, развитых на свежих обнажениях, исчисляется несколькими годами. Наиболее древние почвы плато и денудационных равнин в низких широтах могли сохраниться с третичного времени, и в этом случае абсолютный возраст их достигает десятков миллионов лет.
Подавляющее большинство современных почв имеет возраст, исчисляемый многими тысячелетиями. В течение длительного времени существования почв условия почвообразования многократно менялись. В частности, в четвертичный период происходили поднятия и опускания суши на фоне общего иссушения и похолодания климата; были ритмические изменения климата от более теплого и влажного к более холодному и сухому, и все это вызывало многократные изменения скорости выветривания, выщелачивания и аккумуляции, в биологической активности организмов.
Торп предлагает называть почвы, имеющие возраст более значительный, чем возраст послеледникового времени — голоцена, полигенетическими почвами, несущими сумму изменений, накопленных за всю историю их существования. Ho в сущности и почвы, сформировавшиеся в голоцене, нельзя считать моногенетическими, так как и они прошли довольно сложную историю. Нa их свойствах отразились и колебания постледникового климата, и общее обсыхание территории после обводнения водами тающих ледников, и эпейрогенические колебания суши, и воздействие других факторов.
Краеугольным камнем генетического почвоведения является учение о почве как о природном теле, в свойствах которого отражены черты ландшафта. Почва эволюционирует вместе с эволюцией ландшафта, но те свойства, которые сформировались в ней в прежних условиях, не исчезают бесследно, а унаследуются, т. е. сохраняются на более или менее длительное время. Реликтовые черты почв часто играют не менее важную роль в их плодородии, чем современные свойства.
Почва, таким образам, отражает не только современный ландшафт, но и те условия, в которых она развивалась прежде. В каждом почвенном образовании представлено не только то, что соответствует современным условиям, но и реликтовые, остаточные признаки, а также новые зарождающиеся свойства, отражающие тенденции новейшего развития. Только такое историческое понимание почвы является научным — диалектическим; только на таком понимании может базироваться прогноз изменения свойств почвы под влиянием хозяйственной деятельности человека.
Известно, что, давая определение почвы, В.В. Докучаев в числе других почвообразователей назвал возраст. Свойства почвы Докучаев ставил в зависимость не только от общей продолжительности времени, прошедшего с начала почвообразования, но и от тех изменений, которые почва претерпевала в течение своего существования. Он ясно сознавал, что эволюция почв — широко распространенное явление, что почвы представляют величины, не только чрезвычайно изменчивые в пространстве, но сравнительно непостоянные и во времени. Докучаев выдвинул идею о том, что сибирский чернозем имеет очевидную генетическую связь с болотными, солонцовыми и озерными почвами. Докучаеву принадлежит мысль о том, что в прошлом почвы черноземной России представляли копию с современных почв Сибири, где весьма часто бывает невозможно провести хоть сколько-нибудь определенную границу между растительно-наземными почвами, черногрязью Рупрехта и солонцами.
В 1887 г. С.И. Коржинский выдвинул гипотезу деградации черноземов под влиянием древесной растительности, сменившей растительность травянистую. Черноземы, черноземовидные почвы, серые, светло-серые и белесоватые почвы представляют, по мнению этого автора, стадии последовательного изменения чернозема в ходе его деградации. Как показали позднейшие исследования, конкретная схема прогрессирующего оподзоливания чернозема под влиянием поселения дубового леса не подтвердилась. Однако сама попытка рассмотреть пространственный ряд почв как эволюционный сыграла большую положительную роль в формировании взглядов на почву как на развивающееся во времени тело. Очень определенно идея развития почв была сформулирована в трудах П. С. Koeсовича, который считал, что всякая почва представляет лишь одну из стадий развития каждого почвенного образования.
Особый интерес представляет положение Коссовича о том, что всякое почвенное образование данного времени отражает всю прошлую историю. Выработав совершенно правильный общетеоретический взгляд на почву как на развивающееся тело природы, Коссович предложил в то же время не соответствующий действительности ряд эволюции почв. С его точки зрения, развитие почвы идет от серозема к чернозему, а затем к подзолу под влиянием возрастающего вымывания из почвы растворимых солей и общего повышения влажности климата. Неудача Коссовича, как и других исследователей, в разработке конкретных схем эволюции объясняется прежде всего попыткой свести все огромное многообразие проявлений эволюционного процесса к какой-то одной универсальной схеме.
Мысль о том, что почва изменяется во времени, что ни один почвенный тип не может считаться чем-то постоянным и устойчивым, что каждая почва проходит через ряд последовательных стадий развития, высказывалась и В.В. Геммерлингом. Эволюцию почв автор выразил графически в виде кривой, изображающей постепенную смену щелочной реакции нейтральной, а затем кислотной и параллельное сначала накопление, а затем разрушение перегноя.
Существенный вклад в учение о развитии почв внес К.К. Гедройц, который экспериментально показал, как осуществляется эволюция почв. Его опыты позволили установить смену солончака солонцом, а затем солодью под влиянием нарастающего промывания их атмосферными осадками. Гедройц не только доказал явление эволюции засоленных почв, но и вскрыл механизм эволюционного процесса.
Идея развития почв лежит в основе учения В.Р. Вильямса о едином почвообразовательном процессе. Вильямс рассматривал вес разнообразие почв земного шара как «отдельные, генетически между собой связанные стадии одной общей, грандиозной по своей протяженности во времени и пространстве истории воздействия биологических элементов природы на поверхностные слои земной суши». Конкретная схема эволюции, предложенная Вильямсом для почвенного покрова Земли: пустынный процесс — подзолистый — дерновый — степной — пустынный — подзолистый и т. д. — не нашла подтверждения. Ho бесспорна ценность выдвинутой им идеи бесконечного развития почвы.
Глубокое научное значение имеет концепция первичного почвообразовательного процесса как процесса, начавшегося на Земле вместе с возникновением жизни и развивающегося в связи с эволюцией живых, прежде всего растительных, организмов. Вильямс рассматривал почву как продукт диалектического единства жизни и среды обитания. Почва изменяется под воздействием живых организмов и, приобретая новые свойства, в свою очередь вызывает изменения в поколениях организмов, которые вынуждены эволюционировать под влиянием новых условий среды. По Вильямсу, почвообразование представляет один из следов эволюции жизни на Земле, но сама эта эволюция совершается под влиянием изменяющихся условий среды, в том числе почвы. Вильямс рассмотрел лишь первичный этап почвообразовательного процесса на земной поверхности. Ему принадлежат термины «абсолютный» и «относительный» возраст почв в их современном понимании. Дальнейшее развитие эти идеи получили в работах Д.Г. Виленского, В.А. Ковды и других исследователей.
Огромную роль в развитии представлений об эволюции почвенного покрову сыграла работа С.С. Неуструева «Почва и циклы эрозии», в которой автор рассмотрел вопрос об эволюции почв в свете учения Дэвиса о циклах эрозии. Эволюция рельефа влечет за собой эволюцию почвенного покрова. На ранних стадиях почвенный покров развивается в условиях затрудненного дренажа, и тогда имеют большое распространение переходные разности с большей или меньшей степенью гидроморфности. С усилением эрозионного расчленения местности и понижением уровня грунтовых вод почвы становятся автоморфиыми, почвенный покров приобретает черты зрелости.
Эта схема нашла блестящее подтверждение в работе И.М. Крашенинникова, в которой рассматривается вопрос об эволюции растительности в процессе развития послеледниковых речных долин Евразии. Смена растительных формаций происходит в связи с развитием почвенного покрова, гидрологического режима местности и т. д.
По И.М. Крашенинникову, в процессе эволюции исходная стадия заболоченных лугов «неуклонно сменяется фазой засоленности, образования солончаков и солонцов, в дальнейшем столь же последовательно уступающих свое место грядущему степному ландшафту». При повышении базиса эрозии или планации развитие почв протекает в обратной последовательности. Поэтому долинный ландшафт в любой момент может совмещать элементы современности и былых, уже миновавших физико-географических условий. В работе И.М. Крашенинникова впервые появляется термин «остепнение», обозначающий степную стадию развития ландшафта, обусловленную значительным понижением уровня грунтовых вод; при этом засоленность почв сменяется остепнением.
Идеи Heycтpyева и Крашенинникова были подхвачены многими исследователями, и впоследствии появилась серия работ, посвященных эволюции почв долин и дельт в автоморфные почвы.
Большую роль в развитии исторического взгляда на почву сыграл Б. Б. Полынов. Он подвел итоги достижениям русского почвоведения в области палеопедологии и фактически сформулировал положение о предмете исследования и задачах палеопедологии. Он показал, что первым объектом изучения лалеопочвоведов являются реликтовые признаки современных почв, а не только ископаемые почвы и коры выветривания. Пожалуй, Полынов более ясно, чем кто-либо из его предшественников, видел значение реликтовых признаков в современных почвах. Им был предложен совершенно новый исторический подход к анализу морфологии почвенного профиля. Он считал, что на процесс почвообразования оказывают воздействие различные, одновременно или разновременно действующие фазы: 1) образование гумуса; 2) дифференциация горизонтов нисходящими токами растворов; 3) дифференциация горизонтов восходящими токами растворов; 4) вторичная дифференциация горизонтов нисходящими токами растворов. Каждая из фаз непременно оставляет следы в строении почвенного профиля. Поэтому далеко не все признаки почвы обусловлены современными условиями почвообразования, современными фазами. При анализе почвенного профиля Полынов предлагал особо выделять остатки горизонтов, образовавшихся в предшествующие фазы почвообразования.
Особое место в учении об эволюции почв занимает идея саморазвития почвы, т. е. ее постепенного изменения под влиянием внутренних почвенных процессов без изменения условий почвообразования. Впервые вполне определенно о саморазвитии почвы высказался П.С. Коссович» а затем — ряд других авторов; специальная работа, посвященная концепции саморазвития почвы, написана А.А. Роде. Саморазвитие почвы представляет совокупность тех изменений, которые почва претерпевает в данной физико-географической обстановке.
Под влиянием ритмических изменений факторов почвообразования (суточных, годичных, вековых) почва проходит соответствующие циклы развития. Так как по завершении каждого из этих циклов почва возвращается не в исходную точку, а в несколько иное состояние, она постепенно изменяется, несмотря на неизменность до определенного времени условий почвообразования. Таким образом, саморазвитие почвы обусловлено тем обстоятельством, что развитие почвы в суточном, годичном, вековом циклах осуществляется не по замкнутому кругу, а с накоплением определенных, хотя бы самых малых изменений, которые, складываясь, приводят к поступательному развитию почвы. Автор приводит такие примеры эволюции, как постепенное оподзоливание почвы на карбонатной породе, заболачивание подзолистой почвы вследствие развития иллювиального горизонта и др.
Принципиальное значение имеют попытки периодизации жизни почвы. Первая попытка такого рода принадлежит С.А. Захарову. Автор выделяет три периода в жизни почвы: 1) развитие почвы из материнской породы до приобретения типичного строения («онтогения» почвы); 2) эволюция почвы, т. е. ее изменение без изменения факторов почвообразования; 3) метаморфизм почвы — в связи с изменением характера почвообразователей.
Дальнейший шаг в направлении периодизации сделал А.Н. Розанов. Он выделил три цикла в жизни почвы — малый, большой и геологический. Эволюция почвы в малом цикле представляет ее саморазвитие, т. е. постепенное изменение, совершающееся при относительно неизменных биоклиматических условиях. Примером может служить прогрессирующее засоление или рассоление почв. Развитие почв в малом цикле длится непрерывно до тех пор, пока не произойдут значительные изменения в условиях почвообразования. С изменением ландшафта почва переходит в другой, более общий — большой цикл почвообразования. Причиной становления и развития новых процессов могут быть геоморфологические, эпейрогенические, климатические изменения. Эволюцию почв с вступлением в большой цикл, с точки зрения А.Н. Розанова, особенно отчетливо удается проследить на развитии долинных почв в связи с превращением пойм в надпойменные террасы и дальнейшим полным отрывом их от грунтовых вод. Колебания климата также накладывают сильнейший отпечаток на свойства почв. Чередование плювиальных и ксеротермических эпох в Средней Азии вызывало неоднократные смены сероземов коричневыми почвами. Фактором, ограничивающим продолжительность большого цикла почвообразования, является возникновение новой геологической эпохи, в связи с которой возникает и новая эпоха в почвообразовании. Почва вступает в еще более общий геологический цикл почвообразования.
Остатки аллитной коры выветривания в пустынях Средней Азии позволили А.Н. Розанову предположить, что на ее территории в третичное время были распространены тропические и субтропические леса с латеритами, красноземами и коричневыми почвами. С наступлением нового геологического цикла тропическое почвообразование сменилось пустынным.
Следует подчеркнуть, что русские и советские ученые создали существенные предпосылки для разработки целостного учения о развитии почвы, учения о времени как факторе почвообразования. Зарубежные исследователи до последнего времени проявляли значительно меньше интереса к вопросам эволюции почв. Многие из них, например Марбут, Г. Иенни, восприняли идеи Клементса и других экологов о прекращении развития ценоза с наступлением его зрелости и перенесли в почвоведение идею о наступлении равновесия почвы со средой, о достижении климакса, т. е. об окончании развития почвы по достижении ею зрелости. Однако один из аспектов учения об эволюции почвы, а именно раздел о развитии почвы из материнской породы до наступления зрелости получил наиболее полное выражение в работах западноевропейских и американских исследователей, в частности в работе Г. Иенни «Факторы почвообразования».
Почвы, не достигшие типичного строения, полной дифференциации и полного развития профиля, называют незрелыми в противоположность вполне развитым, зрелым почвам. Граница между ними весьма условна. Очень многие почвенные образования никогда не достигают зрелости. Неразвитость почв в этом случае может быть вызвана орографическими причинами: большая крутизна склонов вызывает сильную эрозию, она обусловливает также недостаток влаги и в связи с этим слабое химическое и биологическое выветривание. Развитию почв препятствует и плотность горных пород, их мелкозернистость, высокое содержание кварца. Даже на известняках и доломитах, если они отличаются высокой плотностью, развитие почвы затруднено. Торп отмечает, что ему известны почвы на коренных породах, освободившихся от ледника 7—10 тыс. лет назад, которые до сих пор не вышли из стадии примитивных почв. Иенни указывает, что для образования мелкоземистого слоя толщиной 2,5 см на различных видах известняка требуется 240—500 лет, заметное оподзоливание песков наблюдается уже через 100 лет, а для образования плодородной вулканической почвы требуется всего 10—20 лет.
Большой интерес представляет вопрос о времени, необходимом для того, чтобы молодая почва приобрела черты нормально развитой почвы. Еще В. В. Докучаев установил, что в течение 760 лет на известковых плитах Староладожской крепости образовались почвы, представляющие полный аналог растительно-наземных почв, лежащих на различного рода известковых образованиях. Большая сводка литературы о времени, необходимом для образования зрелой почвы, приведена в работе Иенни. Так, по оценке Тамма, для развития подзола с 10-сантиметровым слоем грубого гумуса, с горизонтом A2 мощность 10 см и B1 — 25 см требуется 1000—1500 лет. Почвы возраста 3—7 тыс. лет не имеют более мощных горизонтов. Однако, по Аальтонену и Маттсону, интенсивное развитие подзола происходит в течение более длительного времени. Через 5 тыс. лет после возникновения подзола дифференциация его профиля все еще идет быстрыми темпами.
Исследованиями П.В. Маданова и др. установлено, что в течение последних 3—4 тыс. лет не произошло существенных изменений в свойствах почв лесостепи. Следовательно, они приобрели все свои основные свойства в течение предшествующего срока развития.
Вопрос о времени, необходимом для перехода первичной почвы в зрелую, очень сложен, материалов для его решения пока еще недостаточно. Можно согласиться лишь с тем, что пока почва не достигла нормального развития, она изменяется значительно быстрее по сравнению с теми изменениями, которые происходят впоследствии (при условии стабильности условий почвообразования).
Как свидетельствует весь накопленный материал, большинство современных почв — полигенные образования, т. е. прошедшие сложную историю развития от прошлого к настоящему. Естественно, чем древнее почвы, тем более сложна история их развития. Поэтому знание абсолютного возраста почв является важнейшей задачей исторического почвоведения.