Подзолы тайги — «соль на перце»

Перед вами подзол — песчаная почва, которую почвоведы любят называть «соль на перце» за характерные контрастные цвета: белый над бурым. Подзолы широко распространены в холодном влажном климате умеренного пояса Северной Америки и Евразии, где на песках растут хвойные леса и вереск, — в том числе в России от Карелии до Западной Сибири и немного в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Реже встречаются в тропиках (в Австралии, Амазонии, Индонезии) под разреженными лесами.

Подзолы — бедные почвы: в них мало органических и, главное, минеральных веществ. Поэтому для выращивания урожая на них широко использовалось подсечно-огневое земледелие. Образующаяся после выжигания леса зола обогащала почву минеральными веществами, и в течение первых лет после пожара можно было получить неплохой урожай. Затем питательные вещества вымывались и людям приходилось переходить на новое место.

В научный обиход народное название «подзол», образованное от слова «зола», ввел российский геолог и первый в мире почвовед Василий Васильевич Докучаев во второй половине XIX века. Заимствованный из русского языка термин podzol прочно закрепился в мировых почвенных классификациях.

Подзол на фото сформировался в средней части водосборного бассейна реки Пур (Ямало-Ненецкий автономный округ). В Западной Сибири ледники, приходившие с севера (от Полярного Урала, Таймыра и Новой Земли), преграждали путь многочисленным и многоводным рекам, текущим с юга — Оби с ее притоками, Пуру, Надыму и другим. В итоге к югу от ледников разливались обширные озера, которые после таяния ледников прорывалось в Северный Ледовитый океан. Реки приносили большое количество песка, состоявшего преимущественно из кварца. Из-за длительного пребывания в пресной воде подвижные элементы (железо, алюминий, кальций, магний, калий, натрий, фосфор, сера) вымывались из песка и при прорыве озер уносились в Северный Ледовитый океан. Поэтому почвы, впоследствии сформировавшиеся на таких песках, бедны химическими элементами, необходимыми для питания растений.

Любая почва — это «слоеный пирог». Слои, из которых состоит этот «пирог», почвоведы любовно именуют горизонтами — а все вместе они образуют почвенный профиль. Каждый горизонт отличается от своих соседей по химическим и морфологическим свойствам (например, по цвету). В данном случае (см. верхнее фото) горизонтов три, не считая лесной подстилки вверху и оглеенной почвообразующей породы внизу.

Бурая лесная подстилка (над сантиметровой лентой) — это еще не почва, но именно здесь начинается ее образование. Микроорганизмы и грибы разлагают обильный лесной опад — ветки, листья и хвою — и преобразуют его в гумус, имеющий темную окраску. Благодаря этим процессам формируется самый верхний, почти черный горизонт — гумусовый: здесь он совсем тонкий, не более трех сантиметров.

В составе гумуса много органических кислот, в том числе и очень подвижных, то есть легко вымываемых водой, фульвокислот (от лат. fulvus — «желтый»). Именно соли фульвокислот придают желто-коричневую окраску воде многих северных рек. Из-за того что подзолы бедны металлами, в них мало оснований, которые могли бы нейтрализовать эти кислоты. Поэтому реакция среды очень кислая: pH в подзолах может опускаться до 4,5, иногда даже ниже.

Коричневая окраска вод Северной Двины за счет фульватов железа. Фото с сайта photosight.ru

Сразу под гумусовым горизонтом начинается песок. Проходя через него, фульвокислоты растворяют немногочисленные соединения металлов, покрывающие тонким слоем песчинки, пока зерна кварца не окажутся полностью отбеленными — лишенными каких бы то ни было красящих пигментов (см. Природные минеральные пигменты; см. также картинки дня «Красноземы субтропиков» и «Термоземы Кроноцкого заповедника»). Так формируется второй горизонт подзола — светлый горизонт вымывания (элювиальный), та самая «соль».

Образовавшиеся фульваты металлов перемещаются ниже, в глубь почвенного профиля, до тех пор, пока pH среды немного не повысится и соединения не выпадут в осадок, покрыв песчинки органоминеральными пленками. Это уже горизонт вмывания (иллювиальный) — третий по счету, тот самый «перец»; в нашем случае мощность (толщина) этого горизонта — около 30 см. Если почвы относительно богаты железом, формируется охристый, как накипь в чайниках, иллювиально-железистый горизонт. При недостатке железа фульвокислоты взаимодействуют и с менее подвижным алюминием, чьи органоминеральные соединения имеют более насыщенный кофейный оттенок. Иногда можно встретить подзолы с практически черным иллювиально-гумусовым горизонтом, в котором преобладают фульваты алюминия.

Иллювиально-гумусовый подзол. Под маломощной оторфованной подстилкой залегает белесый, лишенный всех красящих пленок горизонт вымывания, сменяющийся иллювиально-гумусовым горизонтом темно-кофейного (за счет фульватов алюминия) цвета, буровато-кофейным переходным иллювиально-железисто-гумусовым горизонтом и буровато-палевым иллювиально-железистым. Фото с сайта soils.narod.ru

И наконец, ниже 45 см находится материнская порода — озерно-речные пески, почти не затронутые процессами почвообразования. Но все-таки только почти: нижний горизонт этого подзола заселен анаэробными бактериями, которые восстанавливают железо из трехвалентного в двухвалентное, способствуя оглеению — формированию веществ с холодной, сизоватой окраской (об изменении окраски при переходе железа из одного состояния в другое см. картинку дня «Неземные пейзажи вулкана Даллол»). Наличие оглеенных участков — типичная черта подзолов Западной Сибири, так как грунтовые воды здесь очень близко подходят к поверхности и возникают условия, благоприятные для жизни анаэробных бактерий.

Таким образом, подзолы имеют высокую кислотность, бедны минеральными веществами и неспособны удерживать влагу, поэтому на этих почвах способны выжить немногие растения. Часто на подзолах растут сосны, так как они весьма неприхотливы и могут жить практически на любой почве (см. Искусственный естественный лес). Добывать необходимые минеральные и органические вещества из почвы соснам помогает симбиоз с грибами — микориза.

Фото © Иван Семенков, Ямало-Ненецкий автономный округ, 2017 год.

О почвах и почвообразовании см. также:
1) Красноземы субтропиков.
2) Термоземы Кроноцкого заповедника.

Иван Семенков