Карбонатность и выщелоченность почв

Наиболее распространены в почвоведении понятия «карбонат- ность», «выщелачивание карбонатов» и «карбонатный профиль».

Карбонатность - содержание в почве или почвообразующей по­роде карбоната кальция (СаСО₃).

Карбонатность почв определяет кальцит - СаСО₃. Присутствие в почве других минералов с этой химической формулой (арагонит и др.), а также кальцийгидратов (СаСО₃ ^. nH₂O) проблематично (Минкин и др., 1995) хотя арагонит за пределами почв и кор вы­ветривания весьма распространен. В почвах его можно обнаружить во включениях раковин моллюсков. Кальцит в почвах всегда со-

Уровень плодородия почв под многолетними насаждениями в зависимости от глубины залегания повышенных концентрации

вредных солей (Вальков, Фиськов)

провождается доломитом (СаСО₃ • MgCO₃) в количествах, не превы­шающих 15-20 %. Существующие в практике методы определения карбонатов по выделению CO₂ обычно большей частью затрагивают кальцит, не разлогая доломит. Употребляющиеся понятия «кар­бонаты», «содержание карбонатов» обычно предполагают наличие в почвах кальцита, но никоим образом других форм карбонатов (Ма₂СО₃, NaHCO₃ и т. д.).

Генетическая классификационная значимость карбонатности показана в табл. 4.36-4.38.

Таблица 4.36

Вскипание почвы от 10 % HCl и примерное содержание CaCO₃

Таблица 4.37

Степень карбонатности почв по содержанию CaCO₃

Таблица 4.38

Степень карбонатности и выщелоченности почв по глубине вскипания

Выщелачивание карбонатов.

занимают одно из первых мест. В. А. Ковда (1973) рассчитал, что ежегодный химический сток углекислого кальция с суши в океан речными водами составляет около 558 млн т. Содержание карбона­тов в земной коре составляет 1,7 %. Однако, несмотря на большой сток углекислого кальция в океан, значительные его количества задерживаются в ландшафтах суши, в почвах и породах коры вы­ветривания, определяя во многом облик сухопутной биосферы.

Выщелачивание карбонатов как почвенное явление представ­ляет передвижение и вынос с растворами за пределы отдельного горизонта, почвы и коры выветривания карбоната кальция и дру­гих растворимых солей. В генезисе почв особое положение зани­мает карбонат кальция, в силу его относительной устойчивости по сравнению с легкорастворимыми солями и высокой подвижности в сравнении с силикатами и алюмосиликатами. Подвижность опре­деляется гидролизом карбонатов:

2СаСО₃ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Са(НСО₃)₂,

СаСО₃ + Н₂О + СО₂ о Са(НСО₃)₂,

Бикарбонат кальция (соль) существующий в природе только в растворимом состоянии, представляет, в сущности, главный ком­понент выщелачивания. Растворимость же самого кальцита край­не незначительна и не принимается во внимание. Са(НСО₃)₂ при изменении концентрации раствора и содержания в нем СО₂ легко снова переходит в кальцит. Эта переходная форма кальцита фор­мирует в почвах различного рода карбонатные новообразования, представляющие в той или иной форме карбонатный профиль.

Карбонатный профиль - распределение карбонатов по гене­тическим горизонтам почвы. В почвах с периодическим промыв­ным режимом нижняя граница максимума карбонатов совпадает с нижней границей почвы в целом.

Главное в определении типа миграции и аккумуляции карбо­натов по почвенному профилю и за его пределы зависит от кон­центрации в растворах бикарбоната кальция. Динамика растворов этой соли зависит, в первую очередь, от концентрации СО₂, т. е. от интенсивности биологических процессов по сезонам и годам. Такова сущность системности явлений в природе: чисто химиче­ские и физико-химические процессы определяются биологической активностью объекта. Высокая динамичность биологических про­цессов и погодных условий определяет наибольшую степень ва­риабельности почвенно-генетических характеристик, связанных с карбонатностью и выщелоченностью.

Экологические аспекты карбонатности почв. Карбонатность как экологический фактор плодородия почв имеет давнюю историю изучения. Карбонатные почвы используются как пахотные земли, под виноградники и сады. На обширных равнинах Предкавказья встречаются карбонатные черноземы (обыкновенные южно-евро­пейской теплой фации). Такие богатейшие почвы содержат в верх­ней корнеобитаемой толще 1-6 % СаСО₃. Однако это не умаляет высокого плодородия почв для многих растений. Большие урожаи на них зерновых культур, сахарной свеклы, подсолнечника, пло­довых и винограда известны всей стране. На сильнокарбонатных рендзинах и в Крыму, и на Кавказе, и во Франции, и в Испании и т. д. виноградные растения находят лучшие условия.

Индикаторами карбонатных почв с рН 7,5-8,7 являются расте­ния - обязательные кальциефилы. На почвах с содержанием СаСО₃ свыше 3 % с высоким обилием произрастают венерин башмачок, дремлик темно-красный, язвенник крупноголовчатый, мордовник 145

обыкновенный, астра ромашковидная и меловые растения - ит- сечек, полынь солянковидная. Переменными индикаторами яв­ляются факультативные кальциефилы - желтушник левкойный, язвенник обыкновенный, горичник олений, пупавка красильная. Существуют растения, для которых карбонатность - экологическое благо. К ним относятся особая флора меловых отложений (иссоп меловой, льнянка лиловая, венерин башмачок и др.). Хорошо про­израстают на почвах с СаСО₃ карагана (акация желтая), абрикос, вишня, грецкий орех и, конечно, виноград, несомненный карбона­тофил (Пелипенко, 2004).

В большинстве случаев карбонатов в основной корнеобитаемой толще нет и при промывном водном режиме, типична кислая реак­ция среды и создаются благоприятные условия для растений аци­дофилов: чайный куст, люпин, клевер, вереск, клюква, брусника и др. Отсутствие СаСО₃ при периодическом промывном и непромыв­ном режиме определяет нейтральную или слабокислую реакцию среды и экологический оптимум для большинства культурных рас­тений: пшеница, кукуруза, сахарная свекла, яблоня, груша, сли­ва, вишня и др.

Таким образом, отношение растений к содержанию карбонатов в почвах неоднозначно. Для многих культур, а их большинство, невысокие концентрации СаСО₃ в почвах благоприятны, а извест­кование является важнейшим агромелиоративным приемом повы­шения плодородия кислых почв. Однако положительное действие карбонатов или отсутствие негативных последствий наблюдается до определенного порога. Этот порог лежит в пределах 5-15 % СаСО₃. При большем количестве извести в корнеобитаемой толще снижение продуктивности почв по мере возрастания карбонатности обусловле­но физической и биологической инертностью балластного кальцита, занимающего места других, более активных в почве минералов.

На почвах с повышенным содержанием карбонатов иногда у плодовых растений появляется хлороз. В карбонатной почве под пораженными хлорозом деревьями и под здоровыми в содержании подвижного фосфора, калия, гумуса, а также рН существенных различий не отмечается. Высокое содержание СаСО₃ в почве не на­рушает общей закономерности в динамике золы и отдельных золь­ных элементов. Оно не влияет на поступление воды в растение, не способствует тому, что плодовые деревья быстрее заканчивают рост и раньше начинают отмирать (Молчанов, 1971). На фоне высокого количества СаСО₃, в почве проявлению и усилению интенсивности хлороза способствуют (по Молчанову):

• пониженная температура и повышенная влажность почвы и воздуха;

• уплотнение почвы и подпочвы, ведущее к нарушению газооб­мена и аэрации и, как правило, затрудняющее рост активной части корневой системы;

• наличие солонцеватости, содержание в почве и почвообразую­щей породе, кроме СаСОз, легкорастворимых солей;

• близкое залегание уровня минерализованных грунтовых вод и колебание их зеркала.

В Краснодарском крае хлороз на карбонатных почвах на­блюдается не всегда и развивается только в тех случаях, когда почвы переувлажнены (Неговелов и др., 1985). На карбонатных сухих почвах хлороз встречается крайне редко, более того, он исчезает при подсыхании переувлажненных почв.

На основании обширного материала по почвам Краснодарского края, нами была произведена сравнительная оценка по урожайно­сти семечковых и косточковых многолетних насаждений на почвах типичных и выщелоченных, с одной стороны, и карбонатных - с другой. Уровень плодородия для садов карбонатных черноземов на 10-25 % ниже в сравнении с выщелоченными и типичными черно­земами. Следовательно, при бонитировочной оценке почв в качест­ве поправочного коэффициента на карбонатность для семечковых может быть взято значение 1,2 в ряду от выщелоченных к карбо­натным или 0,8 в ряду от карбонатных к выщелоченным.

Неизученная сторона карбонатности почв в степных условиях - карбонатность пахотного горизонта не способствует оптимизации оструктуривания. Бытует мнение, что карбонатные черноземы бы­стрее распыляются, больше подвержены ветровой эрозии. Однако это пока еще просто визуальное наблюдение, не подтверждаемое исследовательским опытом.

Есть еще один важнейший аспект карбонатности почв, а именно - карбонаты в составе геологических пород биологиче­ского происхождения (мергели, известняки, доломиты и др.). Эти породы и элювий из них биологически активны в силу сво­его происхождения как остатки организмов, что отражается на 147

продуктивности многих растений (эфиромасличные культуры, виноград и др.) и в первую очередь, на качественных характери­стиках растительной продукции. Обломочный материал мерге­листого и известнякового происхождения высоко ценится вино­градарями и придает виноматериалам особую экологическую и географическую специфику.

Таким образом, общая экологическая оценка карбонатности почв включает следующие положения:

• в профиле почвы карбонатов нет. В этом случае типична кислая реакция среды и создаются благоприятные условия для растений ацидофилов: чайный куст, люпин, клевер, ве­реск, клюква, брусника и др. Отсутствие СаСО₃ при перио­дически промывном режиме определяет нейтральную или слабокислую реакцию среды и экологический оптимум для большинства культурных растений: пшеница, кукуруза, са­харная свекла, яблоня, груша, слива, вишня и др;

• слабо- и среднекарбонатные почвы, т. е. содержащие СаСО₃ до 8 %, обычно снижают биологическую продуктивность для большинства сельскохозяйственных растений на 10-15 % по сравнению с почвами выщелоченными. Снижение продуктив­ности почв по мере возрастания карбонатности обусловлено физической и биологической инертностью балластного каль­цита, занимающего места других, более активных в почве минералов;

• существуют растения, для которых карбонатность - эколо­гическое благо. К ним относится особая флора меловых от­ложений (иссоп меловой, льнянка лиловая, венерин башмачок и др.). Хорошо произрастают на почвах с СаСО₃ карагана (акация желтая), абрикос, вишня, грецкий орех и, конечно, виноград, несомненный карбонатофил.

• карбонатность профиля и пахотного горизонта не способ­ствует оптимизации оструктуривания. Черноземы быстрее распыляются, больше подвержены ветровой эрозии.

4.7.