Происхождение, состав и свойства песков

К пескам относятся скопления минеральных частиц размером от 0,01 до 3 мм. Исходным материалом для образования песка являются горные породы верхней части литосферы, которые разрушаются под действием процессов выветривания, а продукты разрушения перемещают­ся главным образом водой и ветром. По происхождению пески делятся на элювиальные (образовавшиеся на мес­те разрушения горных пород), делювиальные (смытые со склонов и отложенных у их подножия), морские, озерные, аллювиальные (отложенные реками), флювиогляциальные (отложенные талыми водами ледника) и эоловые (отложенные ветром).

В северной и западной частях европейской территории нашей страны распространены флювиогляциальные пески, занимающие обширные территории полесий и высокие террасы крупных рек. На юге наиболее крупные массивы песков находятся в полупустынной и пустын­ной областях Средней Азии и Казахстана. Это Большие и Малые Барсуки, Прибалхашские, Приаральские, Муюнкумы, Кызылкумы, Каракумы. В европейской части СССР значительные площади занимают Придонские, Нижнеднепровские, Терско-Кумские и Астраханские пески. Большинство этих массивов имеет аллювиальное (в том числе древнеаллювиальное) и эоловое происхождение. Элювиальные, делювиальные, морские и озерные типы песков имеют ограниченное распространение.

Особенности состава и свойства песков — минералогический и химический состав, водно-физические свойства и подвижность — определяют условия роста растительности и характер хозяйственного использования песчаных территорий. Важное значение для характеристики песков имеет глубина залегания грунтовых вод и их минерализация.

Минералогический состав песков зависит от состава исходной породы, условий ее разрушения и пере носа продуктов разрушения. Наиболее часто пески состоят из зерен кварца в сочетании с полевыми шпатами, магнетитом, гранатом, цирконом и другими минералами. По минералогическому составу выделяют пески кварцевые, полевошпатовые (аркозовые), слюдистые, роговообманковые и другие, по содержанию минерала, стоящего на первом месте после кварца.

Химический состав песков зависит от географического положения песчаного массива, но в целом характеризуется высоким содержанием окиси кремния и малым количеством других элементов.

Бедность песков питательными веществами определяет их малую биологическую активность. Из древесных пород на песчаных почвах могут расти лишь растения- олиготрофы, такие, как сосна и некоторые кустарниковые ивы, но и они испытывают недостаток питательных веществ. Так, в хвое и древесине сосны, выросшей на песках, содержание таких важных элементов, как калий, фосфор, сера, азот, ниже, чем у деревьев, выросших на хорошо сформированных почвах. Поэтому положительное действие оказывает на песках внесение как органических, так и минеральных удобрений.

Пески пустынь и полупустынь по сравнению со степными имеют повышенное содержание карбонатов кальция и водорастворимых солей. Для песков характерно низкое содержание азота, фосфора и калия.

Физические и водные свойства песков зависят от их механического состава и степени задернованности. Преобладание крупных песчаных частиц определяет рыхлость сложения и высокую некапиллярную скважность. Влага осадков быстро и полно впитывается песчаной поверхностью и легко проникает в глубокие слои. Наименьшая полевая влагоемкость (НВ) составляет для песков в среднем 3—5%. По величине НВ пески делятся на низковлагоемкие (до 4%), средневлагоемкие (4—6%) и высоковлагоемкие (более 6%).

Часть влаги, которая задерживается в толще песка, недоступна для растений. Это так называемая влажность завядания (ВЗ). Она зависит от механического состава и определяется максимальной гигроскопичностью (МГ) — максимальным количеством влаги, которое может поглотить почва из воздуха, насыщенного парами воды на 100%. В песках различной крупности влажность завядания колеблется от 0,5 до 1,5%.

Запасы доступной растениям влаги в песках при глубокозалегающих грунтовых водах определяются разностью между наименьшей влагоемкостью и влажностью завядания.. Даже в периоды полного увлажнения количество доступной влаги в крупно- и среднезернистых песках не превышает 2,5%. Такого количества влаги достаточно для существования в засушливых областях лишь приспособленных к пескам растений — псаммофитов. Произрастание; древесной растительности на мало- влагоемких песках ограничивается недостатком влаги, поэтому лесоразведение в этих условиях возможно только при условии близкого залегания грунтовых вод. Мелкозернистые и особенно пылеватомелкозернистые пески обладают вдвое большей влагоемкостью при относительно небольшой еще влажности завядания, поэтому запасы доступной влаги здесь значительно увеличиваются, что делает возможным рост древесных, пород.

Критическая глубина нахождения грунтовых вод, при которой корни растений могут пользоваться ими, зависит от водоподъемной способности песка (высота капиллярного поднятия). Для однофазных песков различной крупности эта величина колеблется в пределах 4 — 110 см. В слоистых песчаных и супесчаных отложениях вода по капиллярам может подниматься до высоты 2 — 3 м. Корни большинства травянистых растений и деревьев проникают на глубину 1,5 — 2 м, поэтому при залегании грунтовых вод ниже 2 м они недоступны растениям. Пески с уровнем грунтовых вод ближе 2,5 м называются близководными, глубже — глубоководными. Учитывая небольшую высоту капиллярного поднятия, критический уровень грунтовых вод при посадке древесных пород сеянцами или черенками на южных песках будет 70— 80 см. Создание древесных насаждений посевом семян возможно только в котловинах между песчаными буграми, где грунтовые воды весной выходят на поверхность.

Тип водного режима песчаного участка зависит от глубины залегания грунтовых вод и характера растительного покрова. Голые пески обычно обладают промывным водным режимом, даже если грунтовые воды залегают достаточно глубоко (до 12—13 м). Такие участки являются местами накопления запасов пресных грунтовых вод. Просочившаяся вода покрывает сверху соленые грунтовые воды, не смешиваясь с ними. Толща таких пресных линз под песками измеряется несколькими метрами (Прикаспий), а иногда десятками метров (пусты­ни Средней Азии). Зарастание песков увеличивает их влагоемкость и уменьшает глубину просачивания влаги. Поэтому при освоении песчаных территории некоторую часть их необходимо поддерживать в незаросшем состоянии для пополнения запасов пресных грунтовых вод.

Уровень грунтовых вод в песках подвержен колебаниям. Зимой обычно происходит поднятие уровня грунтовых вод, летом — понижение вследствие повышенных расходов на транспирацию и физическое испарение. Амплитуда сезонных колебаний может достигать 1 м.

Водный баланс песчаных территорий складывается из следующих частей: приходной (осадки, конденсация влаги и приток грунтовых вод) и расходной (физическое испарение, транспирация растений, отток грунтовых вод). Основная расходная статья, на которую в первую очередь следует обращать внимание, это расход влаги на транспирацию растительностью. На глубоководных песках этот расход составляет 40 — 60%- Слишком высокие транспирационные расходы высокополнотных насаждений характеризуют их непригодность для лесных посадок на песках. Здесь рекомендуется создание насаждений невысоких полнот, а также полосные, куртинные и колковые насаждения, помогающие путем сбора снега пополнять запасы грунтовых вод. Кроме того, высокое потребление массивами леса минерализованных грунтовых вод может сильно увеличить концентрацию легко растворимых солей. Наименьшими транспирационными расходами характеризуется сосна. Поэтому она является наиболее ценной породой для облесения песков в лесостепной и степной зонах.

Передвижение и рельеф песков. Незаросшие пески способны перемещаться под действием ветра. Перемещение песчинок по поверхности начинается при скорости ветра около 4 м/с, при этом около 90% всего песка переносится в приземном 10-сантиметровом слое. Пески, перемещающиеся под действием ветра, называются подвижными.

Формирование песчаного рельефа происходит под влиянием ветропесчаного потока и вихрей, которые образуются около препятствий, и зависит от мощности песчаной толщи, состава растительности и ветрового режима.

Для подвижных песков характерными формами рельефа являются барханы, барханные цепи и гряды. Барханы представляют собой скопления песков полу­лунной формы с пологим наветренным и крутым подветренным склоном. Песок, переносимый ветром по пологому склону и скатывающийся по крутому, способ­ствует движению бархана вперед по направлению ветра, поэтому скорость и направление перемещения барханов зависят от скорости, продолжительности ветров и их направления. На участках, где песчаного материала мало, формируются одиночные барханы, внутри массивов подвижных песков обычно образуются барханные цепи и гряды — подвижные скопления песка, имеющие форму вытянутого пала длиной до сотен метров и высотой до 10—15 м.

Отсутствие растительности на барханных песках ведет к накоплению в межбарханных понижениях горизонта пресной верховодки.

При поселении на подвижных барханных или грядовых песках растительности их рельеф постепенно выполаживается. Этот процесс идет вследствие способности растений-пескоукрепителей накапливать и закреплять песок.

Отдельные участки барханных цепей постепенно понижаются, превращаясь в закрепленные барханно - бугристые, а затем и бугристые пески. Последние пред­ставляют собой чередование возвышений различных очертаний и расположенных между ними понижений и котловин выдувания. Последним этапом может явиться образование песчаной волнистой равнины.

Зарастание песков и почвообразование. Естественное зарастание песков начинается с поселения на них пионеров—псаммофитов, которые в состоянии выносить выдувание и засыпание их песком. На песках юго-востока европейской части СССР такими растениями являются песчаный овес (кияк), кумарчик, шелюга; в пустынях Средней Азии и Казахстана — аристиды, джузгуны, черкезы, песчаная акация. По мере уплотнения песков и их иссушения корнями растений происходит постепенная смена растительных группировок. Быстрота этой смены и состав растительных группировок зависят от конкретных условий данного песчаного массива. По степени покрытия растительностью выделяют следующие группы песков: подвижные — проективное покрытие менее 10%; слабозаросшие — проективное покрытие 10 — 30%; среднезаросшие — покрытие 30 — 50%; заросшие и задернованные— покрытие более 50%.

С поселением растительности прекращается передвижение песков и начинается процесс почвообразования— обогащение верхнего горизонта песка гумусом и мелкоземом.

При этом в песке увеличиваются содержание питательных веществ и емкость поглощения, но уменьшаются запасы влаги.

В зависимости от степени развития почвообразовательного процесса среди песков и песчаных почв выделяют: негумусированные, в которых гумусовый гори­зонт А1 или отсутствует или имеет мощность менее 5 см; слабогумусированные с мощностью A1 5 — 20 см, при содержании гумуса менее 1%; среднегумусированные A1 20—50 см, содержание гумуса 1—2%; глубокогумусированные A1 более 50 см при содержании гумуса более 2%.

Смена псаммофитов зональной растительностью приводит к формированию зональных почв легкого механического состава.

Хозяйственное использование песчаных территорий. Возможности хозяйственного использования песчаных территорий определяются их географическим положе­нием, характером рельефа и условиями роста растений. Большая бедность песков в лесной зоне делает их малопригодными для выращивания сельскохозяйственных культур. В то же время достаточное количество осадков благоприятствует лесоразведению, поэтому пески лесной зоны в большинстве случаев являются землями государственного лесного фонда. В южных областях (степные и полупустынные районы) использование песчаных территорий может быть более разнообразным, в зависимости от местных условий, но обязательно сопровождаться системой профилактических мероприятий, к которым относятся: полосная обработка почвы, защитные севообороты, насыщенные многолетними травами, стерневые посевы, правильный пастбищеоборот с нормированным выпасом скота и другие средства.

Для сельскохозяйственного использования наиболее благоприятны супесчаные равнины, расположенные по высоким террасам рек Днепра, Дона, Волги, Урала. Почвы здесь представлены довольно плодородными черноземовидными супесями. При создании системы полезащитных лесонасаждений здесь с успехом можно применять почвозащитные севообороты, а также выращивать плодовые сады и виноградники. В зоне полупустыни супесчаные равнины со светло-каштановыми почвами являются ценными пастбищными угодьями, но и здесь необходимо создание пастбищезащитных лесных насаждений.

На более низких речных террасах степной зоны располагаются волнистые песчаные равнины. Серопесчаные почвы отличаются меньшим плодородием и легко поддаются развеванию, поэтому возделывание полевых культур здесь нецелесообразно. При внесении удобрений возможно выращивание плодово-ягодных культур и виноградников.

В полупустынях светло-каштановые песчаные почвы используются под пастбища. Лесокультура из наиболее устойчивых пород (джузгун, саксаул черный, тамарикс, лох, ивы, тополи) возможна лишь по низинам с близким уровнем грунтовых вод.

В сухих степях, полупустыне и пустыне широко распространены бугристые пески, обычно сложенные среднезернистым малогумусным песком. Их используют как зимние пастбища, а древесно-кустарниковую растительность, встречающуюся в котловинах выдувания, — на топливо. Однако такие пески нуждаются в закреплении и посеве трав для улучшения кормовой ценности. Относительно небольшие площади приходятся на долю подвижных барханных песков, которые встречаются главным образом в пустынях Средней Азии и в Прикаспии.

Дата добавления: 2015-11-30