Введение
Глинистый панцирь – это плотный, компактный, медленнопроницаемый слой в подпочве. Он содержит значительно больше глины, чем вышележащие слои, от которых отделен четко выраженной границей. Плотная структура препятствует росту корней и инфильтрации воды. Поэтому над глинистым панцирем может формироваться верховодка. В канадской системе классификации глинистый панцирь определяется как глинистый иллювиальный горизонт B (Bt).
Местоположение
Клейпан встречается на обширной территории центральных Соединенных Штатов (около 4 миллионов гектаров) в нескольких штатах, включая Канзас, Оклахому и Иллинойс.
Формирование
Глинистые плиты формируются из различных материнских пород в зависимости от геологического местоположения, например, в поймах рек. Образование глинистой плиты связано с недостатком растительного покрова, распределением частиц почвы по размерам и обильными осадками. Недостаток растительного покрова делает почву более уязвимой к воздействию дождевых капель. Когда дождевые капли с высокой энергией ударяют о голую почву, мелкие частицы песка, ила и глины перераспределяются, закупоривая все поры. Когда все поры заполнены, формируется плотный слой, ограничивающий инфильтрацию воды. Водопроницаемость в слое глинистой плиты ограничена, что приводит к низкой аэрации почвы. Водоудерживающая способность глинистой плиты высока. Однако большая часть запасенной воды недоступна для растений, поскольку вода часто испаряется, а размер почвенных пор очень мал. Поскольку глинистая плита кислая и богата глиной, наблюдается высокая сорбция оксидов алюминия, калия и железа глинистыми минералами. Следовательно, в глинистой плите формируется зона, доминирующая катионами, что приводит к относительно высокой катионно-обменной ёмкости (КЕО) для поглощения и удержания питательных веществ. Концентрация извлекаемого калия положительно коррелирует с содержанием глины. Глинистая плита содержит относительно высокое количество извлекаемого калия из-за накопления катионов. Высокое содержание оксидов алюминия и железа притягивает фосфор к частицам глины, что увеличивает содержание фосфора в почве.
Влияние на растения
Основными негативными факторами, влияющими на растения при наличии глинистого горизонта, являются ограничение развития корневой системы, недостаток доступной воды и питательных веществ. Плотная структура глинистого горизонта препятствует развитию корней. Растения с поверхностной корневой системой могут не выдержать сил сжатия почвы, возникающих из-за усадки глины в сухой сезон. Низкая скорость инфильтрации воды и гидравлическая проводимость могут приводить к формированию поднятого уровня грунтовых вод над глинистым горизонтом. Вода в поднятом уровне грунтовых вод испаряется вместо того, чтобы быть поглощенной растениями, особенно в сухой сезон. В период обильных осадков вода может проникать через всю почву. Однако низкая аэрация в насыщенной почве может вызывать гниение корней, что снижает устойчивость растений. Кислая, богатая глиной природа глинистого горизонта приводит к сорбции фосфора (P) глинистыми минералами. Несмотря на относительно высокое общее содержание фосфора в глинистом горизонте, он сильно связан с частицами глины и недоступен для растений. Поэтому для увеличения доступности фосфора для поглощения растениям требуется внесение больших доз фосфорных удобрений. В отличие от фосфора, высокое содержание калия (K) в глинистом горизонте доступно для использования растениями, что снижает потребность в калийных удобрениях.
Риск эрозии почвы
Почва с глинистым прослоем крайне подвержена почвенной эрозии. Низкая скорость инфильтрации воды и поднятие уровня грунтовых вод над глинистым прослоем значительно увеличивают поверхностный сток во время продолжительных или интенсивных осадков. Этот сток может смывать верхний слой почвы, богатый органическим веществом, что в дальнейшем снижает доступность питательных веществ для растений.