6. Время

Время как фактор почвообразования. С историей развития земной поверхности и временем почвообразования неразрывно связано формирование почв и почвенного покрова. В. В.Докучаев, его ученики и последователи — С. С. Неуструев, П. С. Коссович, В. В. Геммерлинг, К. К. Гедройц, В. Р. Вильяме и др. — уделяли проблемам эволюции и возраста почв большое внимание.

В работе «Почва и циклы эрозии» (1922) С. С. Неуструев выделял стадии почвообразования, связанные с геологическими эрозионными циклами на земной поверхности — эволюцией рельефа.

В. Р. Вильямс идею развития почв во времени воплотил в учение о едином почвообразовательном процессе. Все разнообразие почв он рассматривал как «отдельные, генетически связанные между собой стадии одной общей, грандиозной по своей протяженности во времени и пространстве истории воздействия биологических элементов природы на поверхностные слои земной суши». По В. Р. Вильямсу, почвы эволюционировали в такой последовательности: пустынный процесс—подзолистый—дерновый—степной— пустынный—подзолистый и т.д. Несмотря на то что идея Вильямса о бесконечном развитии почв не нашла подтверждения, она представляет бесспорную ценность.

Б. Б. Полынов, подводя итоги достижениям русского почвоведения в области эволюции почв, фактически создал новый раздел почвоведения — палеопедологию. При анализе почвенного профиля он предлагал особо выделять остатки горизонтов, образовавшихся в предшествующие фазы почвообразования.

А. А. Родэ, генерируя идеи предшественников и особенно идеи П. С. Коссовича, разработал концепцию саморазвития почвы. Саморазвитие почвы представляет собой совокупность тех изменений, которые почва претерпевает в данной физико-географической обстановке под влиянием циклических (суточных, годичных, вековых) внутренних почвенных процессов без изменения условий почвообразования. С каждым новым циклом развития в почве накапливаются определенные изменения, которые в совокупности приводят к ее поступательному развитию.

А. А. Розанов выделил три цикла в жизни почвы — малый, большой и геологический. В малом цикле почва саморазвивается при относительно неизменных биоклиматических условиях. Например, прогрессирующее засоление или рассоление почвы. Большой цикл почвообразования связан с изменением ландшафта — биогеоценоза вследствие геоморфологических, климатических, эпейрогенических процессов. Наиболее ярко эти процессы выражены на примере развития поименно-долинного комплекса рельефа, перехода аллювиальных пойменных почв в зональные на надпойменных террасах.

Геологический цикл почвообразования определяется новой геологической эпохой. Например, остаточные аллитные коры выветривания в Средней Азии свидетельствуют о том, что в третичном периоде здесь были субтропические и тропические леса с латеритами, красноземами и коричневыми почвами. Новый геологический цикл сменил тропическое почвообразование на пустынное.

И.А. Соколов и В.О. Таргульян, характеризуя время как фактор почвообразования, предложили термин «характерное время». Под характерным временем почвообразования понимается время, необходимое для того, чтобы то или иное свойство почвенного тела или вся почва полностью сформировались, т.е. пришли в равновесие с комбинацией факторов почвообразования

При этом эволюция почв не поспевает за изменением факторов почвообразования. Те же авторы предложили слабо изменяющиеся во времени свойства почв, например минералогический состав, унаследованный от породы, называть «почва-память», а быстро меняющиеся во времени динамические свойства почв — «почва-момент» (рис. 6).

Методы определения возраста почв. Существует много косвенных и прямых методов определения абсолютного и относительного возраста почв и почвообразующих пород (геоморфологический, палеокриологический и палеоботанический, фациально-стратиграфический, палеомагнитное датирование, палеопедологический анализ и др.). Некоторые из них будут изложены ниже.

В.В.Докучаев (1883) одним из первых создал прямой метод определения возраста почв, исследуя известковые плиты Староладожской крепости. Он установил, что для образования почвы на плитах потребовалось 760 лет. В то же время, по заключению Тамма, для образования подзола с грубогумусовым (А1 = 10 см), подзолистым (А2 = 10 см) и иллювиально-железистым (В1 = 25 см) горизонтом требуется 1000—1500 лет.

В почвоведении общепринят радиоуглеродный метод датирования возраста почв. Он основан на определении в образце почвы соотношения изотопов углерода ¹⁴С/¹²С.

Развитие почв во времени. Для понимания эволюции почв и почвенного покрова важную роль играют исследования погребенных почв, реликтовых признаков почвенных горизонтов и почв в целом. Изучение ископаемых почв (палеопочв) дает очень ценный материал для суждения о географической обстановке минувших эпох. Ископаемые почвы существуют почти везде, где происходили резкие изменения в осадконакоплении, связанные с тектонической деятельностью, оледенением, миграциями пойм и дельт и т. п. железистых, карбонатных и других аккумулятивных горизонтов в почвах, наличие кротовин несовременного происхождения и т.д.

Наиболее часто реликтовые признаки свидетельствуют о сменах гидрологического режима (палеогидроморфизм) обычно под влиянием смены климата.

К реликтам гидроморфизма можно отнести следующие признаки: 1) прослои гальки, гравия, песка в почвах, особенно часто встречающиеся на пролювиальных равнинах; 2) слоистость; 3) оглеенные горизонты в средней и нижней частях профиля; 4) горизонты аккумуляции гипса и легкорастворимых солей в почвах (если они развиты на первоначально незасоленных породах).

В целом можно отметить, что в процессе эволюции почвы сохранили в себе все свойства, приобретенные на прежних этапах развития. Причем сами почвы, как правило, не адекватны современным условиям почвообразования. Они не поспевают за изменениями почвообразующих факторов (см. рис. 5) и это запаздывание охватывает целые эпохи в эволюции почв. Приведем пример эволюции почв на суглинках в голоцене за 10—12 тыс. лет (по В.О.Таргульяну и А.Л.Александровскому).

1. Позднеледниковье. Слабодифференцированные почвы с признаками гидроморфизма и солифлюкционных деформаций.

2. Ранний голоцен. Гумусонакопление, оглеение и выщелачивание, отличавшиеся малой интенсивностью.

3. Теплый и влажный раннеатлантический период. Глубокая текстурно-химическая дифференциация почвенных профилей.

4. Позднеатлантическое время с увеличением засушливости климата. Темноцветное лугово-степное почвообразование.

5. Последняя треть голоцена с похолоданием. Деградация темноцветного горизонта, кислотный гидролиз и элювиально-глеевый процесс.

Развитие почв во времени в разных трендах педолитогенеза приводит к разным результатам. В зависимости от соотношения скоростей аккумуляции (Va) и денудации (Vd) твердого материала на поверхности почвы и скоростей почвообразования и выветривания (Vpw) выделяют три основных тренда педолитогенеза (рис. 7).

1. Автохтонный, или нормальный: Va или Vd « Vpw, Vd = 0. Почвообразование идет при фиксированном объеме и конечном запасе веществ исходной породы на стабильной дневной поверхности, почва «растет» в глубь породы. В стабильных условиях почвообразовательный процесс направлен на формирование климаксной почвы равновесной со средой. На это указывали В.В.Докучаев, А. А. Роде, Г.Иенни и др.

2. Аллохтонно-аккумулятивный: Va > Vpw. Почвообразование происходит при регулярном поступлении на дневную поверхность твердого материала извне (эолового, аэрально-вулканического, флювиального). Почва как бы «скользит» вверх по растущей толще породы, оставляя в глубине погребенные профили. В таких условиях образование климакснои почвы маловероятно.

3. Денудационный: Vd > Vpw. Почвообразование идет при регулярном удалении твердого материала с дневной поверхности. В результате образуются постепенно срезаемые денудацией и «прирастающие» снизу омолаживаемые почвы, которые не только растут вглубь, но и как бы «скользят» в глубь породы всем профилем. Образование климаксного профиля невозможно.

Кроме трех основных выделяются также: турбационный (по А.Л. Александровскому), в котором происходит процесс направленных зоотурбаций с выносом материала на поверхность почв; гидрогенно-аккумулятивный (по Н. А. Караваевой), в котором наблюдается саморазвитие почв при заболачивании.

В каждом из указанных трендов саморазвитие почв существенно отличается. В автохтонном тренде идет непрерывное саморазвитие, т. е. образование почвы во времени при стабильном состоянии абиогенных факторов среды и развитии биотических факторов. Саморазвитие обычно подразделяют на два последовательных этапа:

1. Развитие от нуль-момента (неизменной материнской породы) до образования зрелого профиля, в какой-то мере равновесного со средой (начальный период саморазвития по А. А. Роде, малый цикл жизни почвы по А. Г. Розанову, направленное саморазвитие по В. О. Таргульяну и А. Л. Александровскому).

2. Квазиравновесное или равновесное существование зрелого профиля. При этом состоянии характеристики почвы не меняются или колеблются около среднего значения.

Эволюция почв (по В. О. Таргульяну и А. Л.Александровскому) — это развитие, при котором почва претерпевает более чем один период саморазвития. При этом почва трансформируется вслед за изменениями факторов почвообразования. Почвы, пережившие одно состояние (один период саморазвития), считают моногенетичными, несколько состояний — полигенетичными.

Различают также почвы погребенные, т. е. перекрытые наносами. В противоположность им почвы непогребенные иногда именуют экспонированными, или дневными.

Методы, используемые для изучения эволюции почв, следующие. Первая группа методов — профильные, заключающиеся в реконструкции последовательности изменения почв путем изучения статичных состояний профилей. Во вторую группу входят методы межпрофильных сравнений: сравнение почвенных профилей в пространстве (сравнительно-географические методы) и сравнение во времени (сравнительно-хронологические, или метод хронорядов почв). Третью группу методов изучения эволюции почв составляют палеогеографические методы, которые заключаются в реконструкции трансформации почвообразования по данным палеогеографии об изменениях природной среды (спорово-пыльцевой, фитолит-ный и др.). Четвертая группа — комплексные методы: исторический, почвенно-археологический и биогеоценотический.