Claypan — это плотный, компактный, медленно проницаемый слой в подпочве . [1] Он имеет гораздо более высокое содержание глины , чем вышележащий материал, от которого он отделен резко определенной границей. Плотная структура ограничивает рост корней и инфильтрацию воды. Поэтому на поверхности claypan может образоваться возвышающийся уровень грунтовых вод . [2] В канадской системе классификации claypan определяется как обогащенный глиной иллювиальный горизонт B (Bt). [3]
Claypan присутствует на обширной территории центральной части Соединенных Штатов (около 4 миллионов га) в нескольких штатах, таких как Канзас , Оклахома и Иллинойс . [2] Его также можно найти в Австралии по всему юго-западу Квинсленда . [4]
Глинистый пан формируется в различных исходных материалах в зависимости от геологического местоположения, например, пойм. Образование глинистого пана связано с отсутствием растительного покрова, распределением размеров частиц почвы и большим количеством осадков. Отсутствие растительного покрова делает почву более восприимчивой к атакам дождевых капель. Когда капли дождя ударяются о голую почву с высокой энергией, мелкие частицы песка, ила и глины перестраиваются, чтобы закупорить все поры. Когда все поры заполнены, образуется уплотненный слой, ограничивающий просачивание воды. [4]
Доминирующим материалом является монтмориллонитовая глина , которая имеет высокие характеристики набухания и усадки в зависимости от содержания воды в почве. В сухой сезон испарение перемещает воду из глубокого горизонта к поверхности почвы посредством капиллярного действия. Удаление воды приводит к усадке глины, и почва становится сухой и твердой. Во влажный сезон обильные осадки приводят к набуханию глины для поглощения воды. Высокое содержание влаги приводит к образованию влажной и липкой глинистой текстуры. Когда глина набухает, низкая насыщенная гидравлическая проводимость препятствует вертикальной инфильтрации воды в более глубокий горизонт почвы. Это приводит к тому, что вода скапливается над слоем глинистого подложки. [5]
Проницаемость воды ограничена в слое глинистого поддона, что приводит к низкой аэрации почвы. Водоудерживающая способность глинистого поддона высока. Однако большая часть хранящейся воды недоступна для растений, поскольку вода часто испаряется, а размер пор почвы мал. [6]
Поскольку глинистый поддон кислый и богат глиной, наблюдается высокая сорбция оксидов Al, K и Fe на глинистых минералах. Поэтому глинистый поддон содержит зону с преобладанием катионов, что приводит к относительно высокой катионообменной емкости (CEC) для поглощения и удержания питательных веществ. [7]
Концентрация извлекаемого калия положительно связана с содержанием глины. В глинистом поддоне относительно высокое содержание извлекаемого калия из-за накопления катионов. Высокое содержание оксидатов алюминия и оксидатов железа притягивает фосфор к частицам глины, что увеличивает содержание фосфора в почве. [8]
Основными отрицательными влияниями глиняного пана на растения являются ограничение корней, доступной воды и питательных веществ. Плотная структура глиняного пана ограничивает развитие корней.
Растения с неглубокими корнями могут не выдерживать силы сжатия почвы из-за усадки глины в сухой сезон. Низкая скорость инфильтрации воды и гидравлическая проводимость могут привести к образованию выступающего уровня грунтовых вод поверх слоя глинистого поддона. Вода в выступающем уровне грунтовых вод испаряется вместо того, чтобы поглощаться растениями, особенно в сухой сезон. Во влажный сезон с большим количеством осадков вода может проникать по всей почве. Однако низкая аэрация в насыщенной почве может привести к корневой гнили, которая снижает устойчивость растений. [9]
Кислотные, богатые глиной характеристики глинистого пласта приводят к сорбции фосфора (P) глинистыми минералами. Несмотря на то, что общее содержание P в глинистом пласте относительно высокое, они сильно притягиваются глинистыми частицами, которые не доступны для использования растениями. Поэтому для увеличения доступного P для усвоения растениями требуется большое количество удобрения P. В отличие от P, высокое содержание калия (K) в глинистом пласте доступно для использования растениями, что снижает применение калийных удобрений. [7]
Почва с глинистым слоем очень уязвима к эрозии почвы . Низкая скорость инфильтрации воды и форма выступающего уровня грунтовых вод на поверхности глинистого слоя значительно увеличивают поверхностный сток во время осадков с большой продолжительностью или высокой интенсивностью. Сточная вода может удалить верхний слой почвы с в основном органическим веществом. Это еще больше снизит доступность питательных веществ для растений. [1]