Постоянное или периодическое застойное переувлажнение поверхности грунтов является непосредственной причиной заболачивания суши. Заболачивание минеральных почв может возникнуть под воздействием: а) безнапорных грунтовых вод (верховодки) или б) напорных грунтовых вод в местах их выхода на земную поверхность.
Поднятие уровня верховодки вызывается целым рядом причин, возникающих или на известных стадиях почвообразовательного процесса (подзолообразовательного в лесах и дернового на лугах), или при нарушении его естественного течения вырубками лесной растительности, пожарами, подпруживаннем рек и ручьев и т. д.
Основная площадь торфяных месторождений, особенно в северной половине европейской части Союза, образовалась в результате заболачивания минеральных почв. При этом остатки пней, обнаруженные в основании некоторых торфяников, свидетельствуют о том, что эти залежи развивались ил минеральных почвах, покрытых лесами.
Причины заболачивания минеральных почв различны. Целый ряд разносторонних факторов, пока не полностью выявленных и изученных, оказывает как непосредственное, так и косвенное влияние на возникновение болотообразовательного процесса, являющегося одной из стадий развития общего почвообразовательного процесса.
Непосредственной причиной болотообразовательного процесса в почвах, покрытых лесной растительностью, является изменение водно-воздушного режима в поверхностных горизонтах почвы, возникающее на известной стадии подзолообразовательного процесса в первую очередь в формах рельефа. Непременное условие подзолообразования — промывание почвы нисходящими токами атмосферной влаги. На спокойных по рельефу равнинах лесной зоны атмосферная влага, выпадающая на поверхность почвы, в вегетационный период расходуется преимущественно на питание древесной растительности. Поверхностный сток выражен здесь очень слабо, испарение в условиях умеренного климата под пологом леса также сравнительно невелико. Корневая система древесных пород располагается довольно глубоко. Поэтому в почве имеет место преобладание нисходящих токов атмосферной влаги вследствие избытка воды, выпадающей на почву, по сравнению с ее испарением и потреблением растительностью. Лесная растительность дает ежегодно большое количество отпада.
Избыточное увлажнение в верхних горизонтах почвы под лесом задерживаем разложение отпада микроорганизмами и способствует накоплению лесной подстилки. В пониженных местах (котловинах) на суглинках подстилка значительную часть года пропитана водой, минерализация ее идет медленно и остающаяся органическая масса, обогащенная органическими кислотами, сообщает просачивающимся атмосферным водам кислую реакцию.
Результатом воздействия кислых растворов на верхние минеральные горизонты является оподзоливание последних, которое состоит в вымывании некоторых органических и минеральных коллоидов. В силу этого верхние горизонты почвы как бы обогащаются кварцевым песком, механический состав их становится более грубым, поглотительная способность уменьшается, а выщелачивание подстилки ускоряется. Основная масса растворенных веществ уходит в грунтовые воды. Незначительная часть их задерживается в нижележащем горизонте благодаря накоплению здесь вмываемых сверху коллоидальных частиц.
Перераспределение механических элементов и химических соединений приводит к дифференциации генетических горизонтов вымывания и вмывания, отличающихся по своему механическому составу, физическим и химическим свойствам и протекающим в них биологическим процессам. Морфологически этот процесс оподзоливания выражается в развитии белесоватой окраски горизонта вымывания, которая непосредственно под подстилкой может быть принята за гумус.
В определенной стадии развития подзолистой почвы горизонт вмывания, приобретая более тяжелый механический состав, становится менее проницаемым для воды (ортштейн) и в периоды обильных атмосферных осадков последние длительно застаиваются на нем, создавая избыточное увлажнение лежащих над ним горизонтов и ухудшая их водно-воздушный режим.
Распад органических остатков в условиях избыточного увлажнения сопровождается восстановительными процессами, которые распространяются и на подстилающий минеральный горизонт и приводят к образованию в нижней частя почвенного профиля, под горизонтом вмывания или выше его, на уровне залегания застойной грунтовой воды глеевого горизонта с его характерной голубоватой или серовато-зеленой окраской. По мере развития заболачивания увеличивается мощность оглеенного горизонта, вызывающего подъем к поверхности верховодки.
В растительном покрове изменение экологических условий вызывает смену растительных группировок, населяющих заболачивающуюся почву. Среди лесных зеленых мхов появляется кукушкин лен (Polytrichum commune). Поселение его в виде сплошных дернин или плотных плоских подушек способствует, в свою очередь, накоплению и длительному задержанию влаги в почве и усилению процессов заболачивания. По отмирании кукушкин лен отлагает слои грубого торфянистого материала,
на котором, внедряясь между стеблями живого кукушкиного льна, поселяются сфагновые мхи (Sph. girgensonii, Sph. russowii). Сфагновый мох является показателем обеднения почвенного субстрата основаниями и обладает свойством подкислять среду.
Нарушение водного режима почвы в заболачивающихся понижениях отражается на водном режиме и в более повышенных точках рельефа. Сфагновые мхи распространяются на пологие склоны котловины, заселяют ровную поверхность и, таким образом, расширяют область заболачивания.
На песках (например, в Печорских лесах) в условиях бокового подтока вод, богатых солями железа, образуются песчаные подзолы с горизонтом вмывания, представленным плотно сцементированным водонепроницаемым слоем, так называемым ортзандом.
Естественное или искусственное запруживание ручьев и рек и подтопление окружающих пространств их водами могут дать толчок к избыточному увлажнению почв под лесами и вызвать их заболачивание. Таким образом, в условиях умеренного климата и в соответствующих формах рельефа подзолообразовательный процесс может перерасти в болотообразовательный. Географическое распространение верховых сфагновых болот совпадает с границами распространения почв подзолистого типа. Это подтверждает взаимосвязь почвообразовательных процессов и зависимость их от климата.
Глубокие торфяные болота лесной и таежной зон возникли в первые периоды послеледникового времени. В настоящее время процесс перехода почв подзолистого типа в болотные более замедлен. Современные заболоченные почвы — устойчивые со стабильным содержанием органического вещества. В отдельные периоды двух последних столетий в различных областях страны наблюдались явления катастрофически быстрого разрастания площадей отдельных болот и надвигание болотной растительности на суходолы. В тех случаях, когда торфяник расположен в низине с пологими склонами, наступление его на периферию осуществляется крайне медленно. Временное или периодическое заболачивание широко распространено в лесной зоне и теперь. Это происходит в результате внутривековых колебаний климата: переувлажнения атмосферной и отчасти поверхностно-сточной водой мелких понижений на водоупоре, на бортовых террасах рек и отчасти на водоразделах, зарастание их болотной растительностью, а затем пересыхание с наступлением более сухого периода.
К периодическому заболачиванию относится и заболачивание лесных вырубок и гарей. Изучению избыточного увлажнения почв на вырубках и гарях и появлению на них болотной растительности исследователи посвящали свои работы в течение почтя столетия, и только изыскания последнего двадцатилетия позволили Н. И. Пьявченко сделать вывод, что временное заболачивание лесных вырубок и гарей может происходить только в местностях с влажным климатом, преимущественно с близким к поверхности уровнем почвенно-грунтовой воды, тогда как в других условиях концентрированные рубки леса на больших площадях и лесные пожары не вызывают заболачивания.
Временное заболачивание вырубок, по данным A. Л. Кощеева, происходит в результате нарушения баланса влаги в верхних горизонтах почвы. Абсолютное количество воды в почве с уничтожением леса — главного потребителя почвенной влаги — увеличивается. Происходит перераспределение поверхностной воды по площади вырубки, и отрицательные элементы рельефа становятся очагами наибольшего скопления длительно застаивающейся воды, в результате чего здесь ухудшается воздушный режим почвы и меняется растительный покров. Появляется кукушкин лен, затягивающий постепенно лесосеку сплошным ковром. На третий-четвертый год после вырубки к гипновым мхам присоединяются сфагновые, отдельные подушки которых с течением времени сливаются в сплошной сфагновый покров. Иногда лесосека зарастает вейником (Calamagrostis), за которым следуют осока (Carex rostrata), сабельник (Comarum palustre) и да же Sghagnum.
Заболачивание вырубок длится 20—30 лет и прекращается под влиянием усиленной транспирации влаги возобновившимся на вырубке молодым лесом.
Причины заболачивания почв под луговой растительностью, долгое время оставались во многом неясными, только благодаря работам акад. В. Р. Вильямса получили четкое освещение. Внедрение болотных растений в луговые группировки и заболачивание лугов наблюдается как на суходольных лугах, питаемых атмосферными водами (уровень грунтовых вод залегает здесь глубоко и в увлажнении почв значения не имеет), так и на низинных лугах, находящихся в сфере воздействия грунтовых и ключевых вод, а также и на пойменных лугах, в режиме водного питания которых преобладают речные и полые воды. Переход лугов в болото следует за нарушением водно-воздушного режима почвы (пересыщение почвы застойной влагой и вытеснение почвенного воздуха — анаэробиозис).
Академик В. Р. Вильямс в жизни суходольного луга в связи с ходом почвообразовательного процесса различает три стадии: корневищную, рыхлокустовую и плотнокустовую. У таких злаков, как вейник, пырей, костер, корневища отходят от материнского растения под прямым углом и новые побеги развиваются в заметном удалении от первичного. Эта первая стадия луга отражает богатую почву с хорошей аэрацией. Разложение отмирающей органической массы на поверхности и в почве в условиях осеннего перенасыщения почвы и самой органической массы влагой не достигает стадии полной минерализаций. С годами происходит накопление в почве органо-минеральных соединений в виде гумуса и обеднение почвы легкодоступными питательными веществами. Это ведет к угнетению требовательных к среде корневищных растении и к смене их рыхлокустовыми.
Рыхлокустовые используют более глубокие слои почвы. Однако накопление в почве органических соединений, обладающих свойствами коллоидов, продолжается и ведет к увеличению влагоемкости почвы и усилению анаэробнозиса. Тогда вымирают рыхлокустовые и на смену им приходят плотнокустовые, узел кущения которых расположен у самой поверхности почвы, почему на их росте не отражается недостаток в почве кислорода. К плотнокустовым относятся: щучка (Deschampsia caespitosa), белоус (Nardus stricta), овсяница (Festuca ovina). При кущении молодой побег плотнокустовых злаков чаще совершенно не выходит из листового влагалища старшего побега и растет, плотно прижавшись к нему.
В результате такого кущения образуются очень плотные дерновые кочки. Плотные дернины белоуса и щучки и внедряющиеся между ними низинные сфагновые мхи задерживают атмосферные осадки на поверхности почвы в дерновом горизонте, затрудняют этим доступ воздуха в почву и приводят к поверхностному заболачиванию и превращению суходольных лугов в болото.
Низинные луга, обильно увлажняемые грунтовыми водами, подвержены заболачиванию в силу своего положения по рельефу (при основании склонов). Находясь в условиях постоянного притока вод, обогащенных минеральными соединениями, низинные луга часто через стадию заболоченного луга, отображаемую в растительном покрове внедрением в травостой зеленых мхов, переходят в низинные болота.
Пойменные луга по своему положению над урезом воды и отсюда — по своему водно-минеральному режиму весьма различны в долине одной и той же реки. Наиболее подвержены заболачиванию участки поймы в местах замедленного течения реки. Так, в Полесье с его медленно текущими в низких берегах реками русла рек местами почти вовсе теряются среди болот и долины их заболочены от истоков до устья. В поймах развиваются только низинные болота.
На лугах, расположенных в поймах, несколько приподнятых над уровнем реки, заболачивание наблюдается реже, чем на суходольных лугах. Это объясняется отложением здесь при затоплении полыми водами большого количества богатых минеральными веществами илистых наносов, способствующих обогащению пойменных почв минеральными удобрениями, а также тем, что близость речного русла, дренирующего прилегающие участки поймы, поддерживает благоприятное состояние водного, а следовательно, и воздушного режимов.
Развитие низинных болот в таких поймах наблюдается лишь иногда в бессточных понижениях, где надолго застаиваются полые воды в достаточно большом количестве. Такому задержанию полых вод на довольно больших площадях поймы способствует местами прирусловой вал, образующийся иногда в пойме вдоль реки, ближе к руслу.
Переходу лугов в болото способствует нерациональная пастьба скота, вызывающая ухудшение физических свойств почвы и порчу поверхности луга. Обтоптанные кочки задерживают влагу в сильно уплотненных с поверхности понижениях и подготовляют благоприятные условия для поселения здесь мхов и последующего заболачивания.
Выклинивание напорных грунтовых вод в форме ключей или выходов на земную поверхность широких водоносных горизонтов в районе ледниковых отложений наблюдается чаще всего в склонах речных террас. При этом обильное увлажнение вызывает появление влаголюбивой растительности, а неполный ее распад в анаэробных условиях по отмирании способствует накоплению торфяного пласта.
Грунтовые напорные воды несут большое количество растворенных минеральных соединений (различных по качеству в зависимости от почвенно-геологических условий местности) и тем самым благоприятствуют низинному заболачиванию. Причем постоянство водно-минерального режима для каждого отдельного торфяника напорно-грунтового питания отражается большой однородностью залежи по всей мощности торфяного пласта, а богатство питающих вод минеральными солями — наличием в торфах соединений окиси и закиси железа или иногда прослоек извести (при питании торфяника жесткими известковистыми водами).