ФОРМАЦИЯ ВУЛКАНИЧЕСКИХ ОТНОСИТЕЛЬНО МОЛОДЫХ ПОЧВ
ЕВРАЗИИ
Эти почвы распространены в вулканических областях в условиях от умеренно
холодных субарктических до жарких экваториальных зон под лесной,
травянистой, травянисто-кустарниковой и саванновой растительностью.
Общая площадь почв составляет примерно 276,4 тыс. кв. км.
Почвы на вулканических породах в 40—50-х годах изучались главным образом
в тропических зонах. Исследования Ф. ван Варена (van Baren,
1948), Деймса (Daims, 1955), Р. Дюдаля и других (Dudal, 1957, 1960) были
проведены в Индонезии; большое значение имели исследования в Японии
Иширо Канно и других (Каппо, 1956, 1959, 1961; Takenara, Kubo, Hosokawa,
1958), где эти почвы сформированы в умеренном и субтропическом климате.
В СССР почвы на вулканических породах наиболее обстоятельно
исследовались на Камчатке в условиях холодного климата Ю. А.
Ливеров-ским (1954), И. А. Соколовым (1962, 1964, 1968), В. О.
Таргульяном (1964), С.'В. Зонном (1963), Л. О. Карпачев-ским (1962).
Для почв на вулканических породах предлагались различные названия. В
Индонезии они были названы маргалитными, в Японии — андосо-лями (от
японского «андо» — «темный»). В СССР почвы на пеплах и лавах назывались
вулканическими охристыми, подзолистыми торфянисто-дерновыми и другими,
чем характеризовались главные процессы, налагавшиеся на своеобразную
материнскую породу. На почвенной карте мира ФАО / ЮНЕСКО масштаба
1:5000000 принято название андо-с о л и. Это же название как наиболее
распространенное принято и на почвенной карте мира, опубликованной в
СССР.
Вулканические почвы своеобразны благодаря сильному влиянию рыхлых
пирокластических вулканических отложений, которые часто бывают
супесчаного и песчаного механического состава (в Индонезии наблюдался
глинистый состав) с включениями неокристаллизованных сильно-пористых
обломков вулканогенных осадочных пород. Специфическое влияние на
почвообразование оказывает прерывистость почвенных процессов в связи с
циклами вулканических извержений и пеплопадов. На этих породах
прослеживается разновозра-стность почв, которые образуются как на лавах
третичного возраста, так и на совсем молодых современных отложениях.
Общие свойства андосолей: хорошая фильтрационная и высокая
водоудерживающая способность, низкая водоподъемная способность,
пористость, рыхлость, малый объемный
вес, большая удельная поверхность и высокая
поглотительная способность, средняя насыщенность, умеренное значение pH
и отсутствие передвижения гллны даже в условиях умеренно теплого
климата.
ГГепловые почвы легко выветриваются (особенно в тропическом климате);
при этом происходит быстрое освобождение аллофанов (аморфных силикатов).
Большие удельные поверхности пеплового материала, значительное
содержание гидроокислов железа и алюминия и малое количество кремния
благоприятствуют сохранению аллофанов. При замедленном процессе
выветривания (умеренный климат) и с периодами иссушения аллофаны
освобождаются в меньших количествах и имеют время перестроиться в
галлуазит и моголит в кислой среде или в монтмориллонит — в среде с
кальцием и магнием, по Ф. Дюшофуру (Duchaufour, 1970).
Аморфные минеральные вещества, присутствующие в андосолях (AI, Si,
гидраты Fe), быстро закрепляют подвижные органические кислоты (precurseurs),
после чего не мигрируют по профилю, за исключением переходных форм (Duchaufour,
1976). По французской классификации андо-соли подразделяют на молодые и
зрелые, а последние группируют на андосоли умеренного климата (брюнифицированные)
и тропического климата (ферраллитизирован-ные). Молодые андосоли (vitric,
по ФАО/ЮНЕСКО) отличаются большим содержанием вулканического стекла,
слабым выветриванием и вследствие этого песчаным механическим составом и
малым содержанием аллофанов. На почвенной карте мира ФАО/ЮНЕСКО выделено
четыре типа андосолей: 1) светлые, в которых горизонт В (камбик)
пылеватосуглинистый, а горизонт А светлый;
2) моллик (с насыщенным гумусом);
3) гумик (многогумусные); 4) витрик (грубого механического состава с
большим содержанием вулканического стекла).
На почвенной карте мира масштаба 1:10 ООО ООО андосоли сгруппированы на
основе их развития в разных условиях климата (это не расходится с
принципом французской классификации). По французской си-
стеме классификации выделяют в умеренном и субтропическом климате: 1)
андосоли; 2) андосоли брюнифицированные и 3) андоподзолистые, В
тропическом климате выделяют андосоли насыщенные и ненасыщенные. В
холодном климате СССР на почвенной карте мира выделены:
1) вулканические слоисто-пепловые;
2) лесные вулканические охристые;
3) дерново-лесные вулканические;
4) лесные вулканические охристоподзолистые и др.
Почвы холодного климата — лесные вулканические охристые. лесные
вулканические охристо-подзолистые, вулканические слоисто-пепловые,
торфянисто-дерновые вулканические. Наибольшие площади этих почв
находятся на Камчатке. Сходные почвы описаны г Исландии.
Лесные вулканические охристые почвы формируются па пеплах
андезитовоЧЗазальтового состава и вулканических песках Растительность —
березовые леса с тра-вяным покровом. Профиль почв образуется из
современного и нескольких погребенных профилей. В верхней части
современной почвы накапливается рыхлая слабо разложившаяся подстилка
мощностью менее 10 см с примесью вулканических песков и пеплов. Ниже
образован серый с коричневым или бурым оттенком бесструктурный, иногда
непрочнокомковатый горизонт AoAt> представляющий собой смесь
вулканических пеплов с органическим полуразло-жившимся материалом. Этот
горизонт постепенно сменяется темно-коричневым или охристым
иллювиально-гумусовым горизонтом Bhfeal; структура горизонта
порошжп'о-комковатая. Часто под горизонтом В прослеживается прослойка
светлого крупнопесчаного пепла (главным образом кислого вулканического
стекла) мощностью до 10 см Первый погребенный профиль обычно состоит из
горизонтов: А, (мощностью примерно
10—20 см) — серовато-бурый, иногда с охристым оттенхом, непрочной оре-
ховатой или комковатокзернистой структурой, супесчаный или
легкосуглинистый, сильно выветренный, с кстечными полупрозрачными
пленками из верхнего профиля, с наличием внутриагрегатной тиксотропии
(большого количества рыхлосвязанной влаги вулканического стекла, по
Соколову и Белоусовой, 1966), что обнаруживается при растирании (из
свежего становится мокрым);
В,охр — ярко-охристый, мелкокомковатый, с сильно гидратированной
железистой пленкой на структурных отдельностях, липкий, с большой
связанностью и внутриагрегатной тиксо-тропией, обогащен
железоорганическими соединениями, свободными гидроокислами кремния,
железа и алюминия. Второй погребенный профиль имеет подобное строение и
отличается лишь большей связанностью и влажностью, наиболее ярко
выраженным внутрипочвенным выветриванием на месте и под влиянием
почвенных растворов сверху. Подстилающими породами липяются аллювиальные
и ал-
лювиально-пролювиальные отложения преимущественно
легкосуглинистого и суглинистого механического состава. Следует
отметить, что для всех этих почв характерна повышенная сорбционная
способность в связи с амфолитоидной природой аллофана.
Почвы характеризуются слабокислой реакцией (рНсол 4,3—5,8) с наименьшими
значениями pH в горизонте AoAi и В современного профиля, низкой емкостью
поглощения (5—20 мг-экв на 100 г почвы), нена-сыщенностью (до 50 %),
высоким содержанием подвижных форм железа и алюминия (10—20% на
абсолютно сухую почву в горизонтах В погребенных почв). В валовом
составе почвы содержат 50—70% Si02, 20—45% полуторных окислов, 3—7% СаО,
2—5% MgO. Такой валовой состав почв связан с составом пеплов, в которых
содержится вулканическое стекло, полевые шпаты, пироксены, амфиболы,
эпидот, биотит, дистен, турмалин. В верхних горизонтах отмечается
накопление P2Os (0,2—0,5%), SOa (0,4— 0,6%). Биологическое накопление
калия, магния и кальция слабое. Ил состоит преимущественно из аллофана,
гидроокислов железа и алюминия, органо-минеральных соединений. В почвах
наблюдается большое количество высокорастворимых полуторных окислов (в
вытяжку Тамма переходит до 50—60% R2O3 из горизонта В).
Почвы многогумусны (8—25% в горизонте AqA! и 5—10 % в нижних
горизонтах). Содержание азота 0,15—0,4%. Отношение C.N равно 10—15
(наибольшие величины в грубогумусовом горизонте). Состав гумуса
фуль-ватный (Сгк:Сфк равно 0,2—0,9). В горизонте А0Аа фульвокислоты
связаны с минеральной частью и с полуторными окислами, а во всех нижних
горизонтах состоят из агрессивной фракции. В группе гуминовых кислот
преобладает ульминовая фракция.
При распашке почвы резко утрачивают плодородие в связи с быстрым
разложением гумуса и выносом оснований. Для повышения их плодородия
необходимо внесение минеральных удобрений и навоза.
Лесные вулканические охристо - подз о л и с т ы е
почвы формируются в условиях ослабленного влияния пеплопадов и более
высокого количества кислого мелкого вулканического пепла в верхних
горизонтах. В морфологическом отношении они отличаются от охристых
вулканических лесных почв присутствием серовато-белесого маломощного (до
5 см) подзолистого горизонта и меньшей мощностью профиля. Реакция этих
почв кислая (рНсол 4—4,5).
Вулканические слоисто-пепловые почвы встречаются в местах интенсивных
пеплопадов. Почвы слабо развиты в результате частых погребений пеплами;
в них образуется лишь гумусовый горизонт.
В условиях весьма слабых пеплопадов на равнинах и в предгорьях в более
теплом климате на Камчатке под березняками и лугами формируются
слабокислые дерновые охристые почвы (Ливеровский, 1954). Они имеют
хорошо выраженный дерновый горизонт темно-серого цвета с
коричневатостью, а также коричневый гумусово-аккумулятивный (10—30%
гумуса) и желто-коричневый горизонт В. Мощность гумусового горизонта
достигает 35 см. Почвы отличаются гуминовым составом гумуса, высокой
емкостью поглощения (до 30 мг-экв), меньшей нена-сыщенностью (30—40%).
Дерновые лесные вул-
канические почвы распространены в океаническом умеренно холодном и
субарктическом климате (Исландия, Шотландия) под разнотравно-злаковыми
лугами. В этих условиях с невысокими положительными температурами и
постоянной влажностью в них образуется с поверхности сухой торфянистый
или грубогумусный горизонт, который сменяется гумусово-аккумулятивным и
охристо-бурым иллювиально-гумусовым горизонтами. Почвы довольно гумусны
(5—15% в горизонте АД В составе гумуса преобладают ульми-новые кислоты.
Территории с такими почвами используются как пастбища.
В умеренном и субтропическом климате вулканические почвы были названы
андосолями, андо-сол'ями брюнифицирован-ными и андоподзолист ы-м и. Они
развиты на вулканических
пеплах и занимают значительные площади на равнинах,
в предгорьях и горах Японии, на Армянском нагорье, Анатолийском
плоскогорье, Месопотамской низменности, в Сардинии, на Центральном
Французском массиве. Их профиль со временем приближается по свойствам к
профилю тех почв, среди которых произошла аккумуляция вулканических
материалов.
И. П. Герасимов (1958) называет эти почвы гумусированными
аллофани-товыми. И. Кано (1961) поддержал такое наименование. По И. Кано,
минеральные горизонты развиваются вследствие усиленного процесса
разложения вулканического стекла и плагиоклазов и образования
аллофа-новых комплексов. В работе И. И. Глущенко (1965) устанавливается
образование каолинита в более зрелых почвах.
Для андосолей характерно отсутствие грубогумусового горизонта и
окрашивание почв в темный цвет в результате адсорбирования гумусовых
веществ на поверхности аллофа-новых комплексов, наличие
черно-коричневого или черного гумусового горизонта At большой мощности
(до 50 см, а иногда и до 100 см в некоторых почвах Японии). Этот
горизонт рыхлый, преимущественно легкосуглинистый мелкокомковатый, с
постепенным переходом в коричневый комковатый горизонт АВ суглинистого
механического состава. Иллювиально-гумусовый горизонт почв также
довольно рыхлый, в основном охристо-коричневатый, с непрочной
крупнокомковатой или глыбистой структурой, суглинистого или глинистого
механического состава. Примерно с глубины 150 см горизонт Bhfeal
постепенно переходит в плоскокомковатый или глыбистый, слабо измененный
процессами почвообразования слоистый песчанистый вулканический пепел,
под которым часто залегают погребенные почвы с таким же профилем. В
местах интенсивных пеплопадов профиль почв состоит из слоев пепла и
гумусовых горизонтов.
В горных условиях океанического климата андосоли отличаются обычно
слабодифференцированным профилем типа АС. В них интенсивно
выщелачиваются основания; они
сильно гумифицированы (Центральный Французский массив).
Брюнифицированные андосоли и андосоли оподзо-ленные. Распространены на
Анатолийском плоскогорье. Андосоли брюнифицированные отличаются хорошо
выраженным гумусовым горизонтом небольшой мощности. Горизонт В
суглинистый или глинистый, с отчетливой призмовидной структурой и
рыжевато-бурым окрашиванием; в нем содержится значительное количество
аллофанов, что специфично. Присутствие аллофанов — особенность,
объясняющаяся не влиянием климата, а свойством породы. В оподзоленных
андосолях выделяется горизонт А2В или горизонт А2.
Почвы многогумусны (10—20% в горизонте А1 и АВ), с постепенным
уменьшением содержания гумуса книзу. На глубине 50—90 см в горизонте В
гумуса содержится не менее 10%. Состав гумуса фульватно-уль-матный.
Азота 0,1—0,8%. Отношение C:N равно 9—17. Степень насыщенности 5—40% (в
зависимости от стадии выветривания). В начальной стадии выветривания
реакция почв кислая, а затем при выщелачивании гелей железа и алюминия
становится нейтральной за счет имеющихся в породе кальция и магния. В
составе поглощенных катионов в андосолях доминирует водород (20—55
мг-экв на 100 г почвы), а поглощенных кальция и магния мало (1—15
мг-экв). Поглощенного натрия в почвах содержится от 0,4 до 4,0%, а калия
0,1—0,3%.
В тропическом климате формируются андосоли в зависимости от
интенсивности или длительности выщелачивания : насыщенные и
ненасыщенные. Эти почвы встречаются преимущественно на значительных
абсолютных высотах. На равнинах они наблюдаются лишь на свежих
вулканических пеплах, что свидетельствует о более быстром преобразовании
вулканического материала и гумуса в тропическом климате. Молодые
андосоли отличаются образованием горизонта А мощностью до 20 см с
содержанием гумуса до 5—10% и ила до 3—5%. Реакция почв нейтральная и
слабокислая. Почвы содержат много щелочноземельных оснований (20—40%). С
возрастом
увеличивается количество ила, свободных
гидроокислов железа и алюминия, аллофанов. Андосоли насыщенные
характеризуются высоким содержанием гумуса и его глубоким проникновением
по профилю, в основном нейтральной реакцией, сильным оглиниванием. В них
много обменных оснований (до 20—40 мг-экв), аллофанов, гематита,
гиббсита, высокое количество валовых полуторных окислов (25—50%). С
возрастом эти почвы приобретают черты зональных преимущественно
феррал-литных или железистых тропических почв. Нижние горизонты таких
почв становятся красноватыми, и ил состоит в основном из каолинита,
галлу-азита, аллофанов, гематита и гиббсита. В почвах уменьшается
количество гумуса и поглощенных оснований. Таким образом, андосоли
тропические отличаются быстрой минерализацией органического вещества,
образованием маломощного горизонта А; в них происходит каолинизация, но
не интенсивная, так как кремнезем обычно вынесен в предшествовавшей
стадии. Происходит также кристаллизация тдроокислов в гиббсит и гематит
(или гетит), которые постепенно накапливаются. В тропиках под культурой
андосоли быстро теряют фосфор, азот и калий, в них обычно наблюдается
недостаток фосфора (Деймс, 1958).
Андосоли обычно рассматриваются как плодородные, так как они рыхлы
(благоприятны для развития корневых систем), гумусны и содержат свежий
вулканический пепел. Однако их оригинальные свойства доставляют немалые
трудности для земледельцев. В андосолях высокий коэффициент завядания,
поэтому после сухих периодов почвы медленно восстанавливают необходимую
для растений влажность, что может оказать гибельное влияние на посевы.
Главным химическим недостатком андосолей считается необратимое
закрепление фосфатов алюминием. В тропических зонах на андосолях
возделывается широкий набор культур в течение всего года
дифференцированно: с орошением или без него (рис) применительно к сухому
или влажному периоду. В зонах с умеренным климатом освоение менее
интенсивно. Большинство андосолей находится под
травами и лесами. В условиях холодного климата пепловые почвы находятся
главным образом под лесами. В некоторых районах имеет, место очаговое
земледелие — наиболее распространены культуры картофеля, капусты, а
также сеяные травы.