Поиск

Почвообразование в условиях мелководий
30.10.2015

Мелководные пространства авандельты, эстуариев и заливов, пойменных и дельтовых озер являются ареной своеобразного подводного почвообразовательного процесса. По тем ограниченным данным, которые к настоящему времени имеются у почвоведов и геохимиков, сущность подводного почвообразования можно характеризовать следующим образом.
В числе биогенных факторов почвообразования ведущее значение принадлежит деятельности водолюбивой растительности, особенно водорослям, которые ускоряют накопление и скрепляют аллювий (например, Lostra marina у берегов Скандинавии), тростнику, камышу, сусаку, стрелолисту, чакану, рдестам, кувшинкам (в подводной дельте Волги и Дуная). И.И. Плюснин отмечает в числе представителей подводной растительности в устье р. Волги рдесты, сусак, рупию, наяды, уруть и др. В зарастающих озерах дельты Волги, кроме того, процветают многочисленные виды чакана, вейника, осок, тростник. В опресненных заливах и озерах дельты Дуная обильно произрастают тростник, рогоз,, камыш трехгранный, рдест, уруть, ежеголовка, кувшинка белая, телорез.
Подводная растительность накапливает тонкий глинистый и коллоидный аллювий, который пронизан корнями и стеблями и является местообитанием колоссального населения высших и низших животных и микроорганизмов. В конечном счете образуются топи, зыби, надводные ковры плавающей растительности, которая служит субстратом для поселения уже менее водолюбивой растительности. Постепенно, с накоплением органо-аллювиальной массы, начинают господствовать камыш, тростник и чакан.
Следует иметь в виду, что при культуре риса (особенно когда в тропиках в течение года получают 2—3 урожая) на полях складываются сходные условия «культурного подводного почвообразовательного процесса». Подводное почвообразование сходного характера также широко распространено на затопленных мелководных пространствах искусственных водохранилищ, построенных на больших и малых реках. Наконец, подводное почвообразование происходит на массивах, где производятся кольматажные мелиорации болот (в дельте р. Риони, на низменностях Южной Франции).
Постоянное наличие водного горизонта при обилии органических остатков обусловливает дефицит кислорода и господство анаэробного восстановительного режима. Донная флора и фауна, а также отмирающие бентос и планктон водоемов создают значительные массы органического вещества сапропелевого характера. Живущая и отмершая растительная масса в сочетании с анаэробным режимом приводит к образованию и накоплению значительных толщ осоково-тростникового торфа. Мощность торфяников достигает на севере 2—4 м, а в водоемах субтропических и тропических областей 8—10 м (например, в дельте Риони). Торф переслаивается древесиной или перемешан с отложениями тонкого илистого материала.
Подводные почвы мелководий представляют собой сочетание тонких фракций песка и пыли, ила и глин с органическими остатками, продуктами жизнедеятельности подводных организмов и с биогенными и хемогенными донными осадками. В пресноводных водоемах Полесья, например, образуются донные илистые сапропелевые отложения, содержащие пластическую коллоидную глину, обогащенную кремнеземом, окислами алюминия, железа и марганца, а также до 15—25%, иногда и до 40—75% органического вещества. В донных почвах обнаруживаются углекислый кальций, опал, глауконит, вивианит, различные микроэлементы.
Прогревание, аэрация, испарение и транспирация воды растительностью ведут к непрерывному химическому и биохимическому осаждению приносимых со стороны углекислого кальция, сидерита, кремнезема, полуторных окислов и продуктов их взаимодействия. Часть соединения железа осаждается в форме двухвалентных и трехвалентных гидроокисей, а также в форме ферри- и ферросиликатов (нонтронит, глауконит, железистый монтмориллонит).
Восстановительный режим, особенно в присутствии органических остатков, способствует интенсивному образованию метана, аммиака, сероводорода, а также сернистых соединений железа и марганца в виде черно-синей массы гидротроиллита, марказита. Соединения фосфора и железа образуют целую серию минералов фосфорнокислой закиси железа, характерных для подводных условий. Среди них особо нужно назвать вивианит, который на воздухе приобретает ярко-голубую окраску. Соединения окислов железа и марганца образуют скопления, конкреции и стяжения в форме горошин, ядер, а также трубок вокруг корней растений. Иногда скопления соединений железа и марганца образуют даже особый род рудных месторождений (болотные руды).
Исследования субаквальных отложений четвертичного периода в дельтах Дуная и Прута показали, что подводное превращение терригенных осадков (диагенез), происходящее под влиянием организмов, органических остатков, прогревания водоема и испарения воды (т. е. под влиянием подводного почвообразования), сопровождается новообразованием ряда компонентов, которые затем унаследуются, хотя и изменяются сухопутной фазой почвообразования. Особое место занимает при этом синтез вторичных глин (коллоидных и окристаллизованных), в частности синтез монтмориллонита.
Накопление пигментов, пленок, зерен, конкреций и прослоев соединений железа, марганца, титана также является постоянным признаком субаквальпых осадков и почв мелководий зоны дельт Дуная, Прута, Днепра. То же проиходит с карбонатами кальция, а также с гипсом, образующими разнообразные формы скоплений и конкреций. Следы органических остатков, погребенных водно-аккумулятивными наносами, в частности корешков и стеблей, фиксируются трубками, нитями или сложными узорами вторичных глин, полуторных окислов, углекислого кальция.
В тех случаях, когда водоем засолен (приморские условия, соляные озера и грязи), подводное почвообразование сопровождается интенсивным соленакоплением. Образуются донные осадки гипса, сульфата натрия, мергеля. Иногда возникают своеобразные солончаковые болота, в которых тростниковый торф содержит не только углекислый кальций и гипс, но также и легкорастворимые сернокислые и хлористые соли. Такие засоленные тростниковые болота встречаются в Западно-Сибирской низменности, иногда в приморских лиманах Кубани, в дельтах Амударьи, Хуанхэ, Ляохэ.
Мелководья живут переменным водным режимом, поэтому толща подводных отложений и почв приобретает ту или иную слоистость и ярусность. Периодическое обсыхание водоемов при регрессиях сопровождается усилением темпов почвообразования. Повторные затопления при трансгрессиях или послеледниковых разливах вызывают перерывы в почвообразовании.
Продукты подводного почвообразования характеризуются интенсивным накоплением элементов потенциального плодородия, представляющих хозяйственный интерес после проведения осушительных мероприятий. Осоково-тростниковый торф, кроме того, используется в качестве удобрения. Подводные почвенно-растительные ландшафты играют также громадную роль в рыбном хозяйстве, являясь местами нерестилищ, а также первичного развития молодняка рыб. В случаях застойного водообмена подводное почвообразование сопровождается господством анаэробного режима и образованием значительных количеств сероводорода и сернистых металлов. В этой обстановке создаются неблагоприятные условия для существования рыб. Там, где имеется удовлетворительный водообмен, где произрастает пышная растительность и в процессе фотосинтеза продуцируются большие количества кислорода, анаэробный режим не проявляется и создаются особо благоприятные условия для рыбного хозяйства.
Процесс подводного почвообразования и накопления плодородного аллювиального материала может быть в случае необходимости ускорен и направлен человеком. Лучшие примеры кольматации, осушения и освоения подводных почв можно наблюдать в Нидерландах. В этой стране с большой плотностью населения и недостатком пахотных земель уже несколько столетий осуществляется строительство водозащитных дамб, ветряных наносных установок и дренажных каналов. Аллювиально-землистая толща наращивается вверх путем естественного накопления или искусственного кольматажа. Толщи песков постепенно перекрываются иловато-песчаным и глинистым материалом. После дренирования и откачки вод территория осваивается под пастбища и полеводство. При появлении вторичной кислотности производится интенсивное известкование.
Процесс трансформации подводных почв в наземные изучался голландскими исследователяли (Ван Беммелен, Гиссинк, Зуур, Зонневельд, Понс, 1886—1965 гг.). Ими введено понятие «начальное» почвообразование и «созревание» подводных осадков в наземные почвы. Этот сложный многосторонний процесс включает: испарение, дегидратацию, возрастание плотности, уменьшение объема и оструктуривание почвы (физическое созревание); окисление сульфидов и восстановленных соединений железа, марганца, изменения карбонатов, фосфатов и состава обменных катионов (химическое созревание); превращения первичных органических веществ, синтез и разложение новой растительной биомассы; транспирацию воды и приток кислорода, работу роющих животных, ведущую к гомогенизации (биологическое созревание).
Очень важными сторонами «созревания» подводных почв на пути их превращения в наземные является потребление и преобразование животными и бактериями первичного органического вещества. Обезвоживание подводных почв сопровождается окислением, просыханием, коагуляцией коллоидов, новообразованием вторичных минералов и особенно их кристаллизацией. Естественно, что при этом происходит очень сильная осадка почв (на 50—60 см за 100—200 лет).
Большой научный и производственный опыт превращения подводных почв в наземные культурные луговые был осуществлен в России в Колхиде (дельта р. Риони). Искусственный кольматаж болот аллювием Риони позволил за несколько лет создать большой массив высокопродуктивных луговых почв, обладающих развитым структурным гумусовым горизонтом и активной биодинамикой.