Почвенные ресурсы

Горизонт G – глеевый. Характерен для почв с постоянно избыточным увлажнением (болотных, тундровых, аллювиальных и др.), которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты – сизую, серовато-голубую или грязно-зеленую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вязкость и т. д.

Горизонт С – материнская (почвообразующая) горная порода. Из этой породы сформировалась данная почва. На этой глубине порода уже не затронута специфическими процессами почвообразования (аккумуляцией гумуса, элювиированием и т. д.).

Горизонт Д – подстилающая горная порода. Эта порода залегает ниже материнской (почвообразующей) и отличается от нее по своим свойствам (главным образом по литологии). Встречается только в случае перекрывания горных пород.

Кроме указанных горизонтов выделяются переходные, для которых применяются двойные обозначения, например AlА2 – горизонт, прокрашенный гумусом и имеющий признаки оподзоленности; А2В – горизонт, имеющий черты подзолистого горизонта (А2) и иллювиального (В); ВС – переходный горизонт от переходного к материнской породе и т. д. Второстепенные признаки обозначаются индексом с дополнительной малой буквой, например ВСа – переходный горизонт с вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций; Bg – иллювиальный горизонт с пятнами оглеения; Bt – метаморфический горизонт, характеризующийся аккумуляцией глины без заметных следов ее перемещения, и др. Иными словами индексы при обозначении генетических горизонтов ставятся в зависимости от степени выраженности того или иного процесса, протекающего в данном горизонте.

Каждому почвенному типу свойственно свое сочетание горизонтов. Поэтому некоторые из них могут в том или ином профиле отсутствовать.

Типы строения почвенного профиля. По характеру соотношения генетических горизонтов выделяют ряд типов почвенных профилей. Тип профиля определяется типом почвообразования, возрастом почвы, нарушенностью природными или антропогенными педотурбациями. Различают простое и сложное строение почвенного профиля.

Простое строение почвенного профиля включает пять типов.

Примитивный профиль имеют молодые почвы, когда почвообразованием затронута лишь поверхностная часть породы. Мощность такого профиля составляет несколько сантиметров, он слабо дифференцирован на горизонты.

Неполноразвитый профиль свойственен почвам, формирующимся на массивно-кристаллических плотных породах или крутых склонах. Мощность профиля – несколько десятков сантиметров. При этом представлен полный набор генетических горизонтов, присущих данному типу почвообразования, но с небольшой их мощностью. Такие профили часто имеют горные почвы.

Нормальный профиль характерен для зрелых почв, формирующихся на рыхлых породах в равнинных условиях. Почвы имеют полный набор генетических горизонтов, свойственных данному типу почвообразования.

Слабодифференцированный профиль присущ почвам, развивающимся на породах, бедных легко выветривающимися минералами (кварцевые пески, древняя ферраллитная кора выветривания). Генетические горизонты слабо выражены, выделяются с трудом и постепенно сменяют друг друга.

Нарушенный (эродированный) профиль имеют эродированные почвы, верхняя часть профиля которых уничтожена эрозией.

Сложное строение почвенного профиля также включает пять типов.

Реликтовый профиль содержит различные по генезису погребенные горизонты (иногда целые профили) или горизонты, характерные для предшествующих фаз почвообразования.

Многочленный профиль свойственен почвам, формирующимся на многочленных породах при их смене в пределах почвенной толщи.

Полициклический профиль формируется в условиях периодического отложения почвообразующего материала (речного аллювия, вулканического пепла, эоловых наносов).

Нарушенный (перевернутый) профиль образуется при перемещении нижних горизонтов на поверхность почвы. Причины могут быть как антропогенные (например, при плантажной вспашке), так и природные (ветровал в лесу, деятельность землероев).

Мозаичный профиль образуется при большой пространственной неоднородности сочетания генетических горизонтов.

С другой стороны, почвенные профили разделяют по характеру распределения веществ.

Аккумулятивный профиль имеют почвы с максимальным накоплением тех или иных веществ с поверхности и снижением их содержания с глубиной (например, распределение гумуса). При этом кривая распределения вещества может быть вогнутой (регрессивно-аккумулятивный профиль), выпуклой (прогрессивно-аккумулятивный) и прямой (равномерно-аккумулятивный).

Элювиальный профиль характеризуется минимумом вещества на поверхности и увеличением его содержания с глубиной (например, распределение карбоната кальция). Кривая распределения вещества может быть вогнутой (регрессивно-элювиальный профиль), выпуклой (прогрессивно-элювиальный) и прямой (равномерно-элювиальный).

Элювиально-иллювиальный профиль наблюдается при минимуме вещества в верхней части и максимуме в средней или нижней.

Грунтово-аккумулятивный профиль отличается накоплением веществ из грунтовых вод в нижней и средней части профиля.

Недифференцированный профиль характеризуется равномерным содержанием вещества по всей почвенной толще.

Мощность почвы – это толщина ее от поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. У разных почв мощность неодинакова: от 40–50 см до 150–200 см и более.

Мощность почвенного горизонта – это толщина горизонта от поверхности почвы или вышележащего горизонта до нижележащего горизонта. Границы почвенных горизонтов и подгоризонтов устанавливают по совокупности всех признаков (цвет, структура, сложение, плотность и др.).

Граница между почвенными горизонтами характеризуется по двум признакам. По форме она может быть ровной, волнистой, карманной, языковатой, затечной, размытой, пильчатой, палисадной. По степени выраженности обычно различают три типа переходов: резкий переход – смена одного горизонта другим происходит на протяжении 2–3 см; ясный переход – смена горизонтов происходит на протяжении 5 см; постепенный переход – постепенная смена горизонтов на протяжении более 5 см.

Цвет почвы – наиболее доступный для наблюдения морфологический признак. Он широко используется в почвоведении для присвоения названий почвам (чернозем, краснозем, желтозем, серозем и др.). Окраска почв зависит от ее химического состава, условий почвообразования и влажности.

Наиболее важны для окраски почв три группы веществ. Гумусовые вещества придают почве черную, темно-серую и серую окраску; соединения оксида железа – красную, оранжевую и желтую, а соединения закиси железа – сизую и голубоватую; кремнезем, карбонат кальция, каолинит, а также гипс и легкорастворимые соли – белую и белесую окраску. Различное сочетание указанных групп веществ определяет большое разнообразие почвенных цветов и оттенков.

Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета. Чем большее количество гумуса содержит почва, тем темнее окрашен горизонт. Наличие железа и марганца придает почве бурые, охристые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной части почв), осолодения, засоления, окарбоначивания, т. е. присутствие в почве кремнезема, каолина, углекислого кальция и магния, гипса и других солей.

Почвы редко бывают окрашены в какой-либо один чистый цвет. Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов (например, серо-бурая, белесовато-сизая, красновато-коричневая и т. д.), причем название преобладающего цвета ставится на последнее место.

При определении окраски почвы в полевых условиях необходимо учитывать влажность почвы и степень освещенности почвенного разреза. Влажная почва имеет более темную окраску, чем воздушно-сухая. В тени почва выглядит темнее, чем на солнце.

Влажность почвы не является морфологическим признаком, но от этого показателя зависит проявление практически всех морфологических свойств. Также влажность не является устойчивым признаком почвы. Она зависит от многих факторов: метеорологических условий, уровня грунтовых вод, гранулометрического состава почвы, характера растительности и т. д. Например, при одинаковом содержании влаги в почве песчаные (легкие) горизонты будут казаться влажнее глинистых (тяжелых).

При описании почвенного разреза используют пять степеней влажности почв: 1) сухая почва пылит, присутствие влаги в ней не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигроскопической (влажность в воздушно-сухом состоянии); 2) влажноватпая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; 3) влажная почва дает явное ощущение влаги; увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, которую придали почве при сжатии рукой; 4) сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; 5) мокрая почва при сжимании в руке выделяет воду, которая сочится между пальцами; почвенная масса обнаруживает текучесть.

Степень влажности влияет на выраженность других морфологических признаков почвы, что необходимо учитывать при описании почвенного разреза. Например, влажная почва имеет более темный цвет, чем сухая. Кроме того степень влажности оказывает влияние на сложение, структуру почвы и т. д.

Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из частиц различной величины – механических элементов. В зависимости от размера механических элементов выделяют две большие фракции: физический песок (> 0,01 мм) и физическая глина (< 0,01 мм).

Гранулометрический состав – относительное содержание в почве твердых частиц (механических элементов) разной величины. В основу классификации почв по гранулометрическому составу положено соотношение в ней физического песка и физической глины. В соответствии с этим почва бывает: песчаная (рыхло-песчаная, связно-песчаная), супесчаная, суглинистая (легкосуглинистая, среднесуглинистая, тяжел о суглинистая), глинистая (легкоглинистая, среднеглинистая, тяжелоглинистая). Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке и называются легкими, а тяжело суглинистые и глинистые почвы – тяжелыми.

В полевых условиях возможно определение гранулометрического состава визуально и на ощупь. Наиболее удобен «мокрый» способ определения гранулометрического состава.

Структура почвы – взаимное расположение структурных отдельностей (агрегатов) определенной формы и размеров.

Выделяются три группы структурных отдельностей в почвах (мм): микроагрегаты (< 0,25); мезоагрегаты (0,25-7 (10)); макроагрегаты (> 7 (10)).

Агрегаты состоят из соединенных между собой частиц (механических элементов). Они удерживаются в сцепленном виде в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания под действием Ван-дер-Ваальсовых сил, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей, гифов грибов и слизи микроорганизмов.

Различают три основных типа структуры (табл. 1.1, рис. 1.1), каждый из которых в зависимости от характера ребер, граней подразделяется на роды, а в зависимости от размера – на виды.

Таблица 1.1.

Классификация структурных отдельностей почв (С.А. Захаров,1929)

Рис. 1.1. Типичные структурные элементы почв (по С.А. Захарову):

I тип: 1 – крупнокомковатая; 2 – среднекомковатая; 3 – мелкокомковатая; 4 – пылеватая; 5 – крупноореховатая; 6 – ореховатая; 7 – мелкоореховатая; 8 – крупнозернистая; 9 – зернистая, 10- порошистая; II тип: 11 – столбчатая; 12 – столбовидная; 13- крупнопризматическая; 14 – призматическая; 15 – мелкопризматическая; 16 – тонкопризматическая; III тип: 17 — сланцевая; 18 – пластинчатая; 19 – листовая; 20 – грубочешуйчатая; 21 – мелкочешуйчатая

Почва может быть структурной и бесструктурной. При структурном состоянии масса почвы разделена на отдельности той или иной формы и размеров. Бесструктурное состояние имеют почвы, в которых механические элементы либо не соединены между собой в более крупные агрегаты (рыхлый песок), либо залегают сплошной сцементированной массой.

В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельно-частичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными. Различные генетические горизонты имеют определенную структуру. Так, дерновым и гумусовым горизонтам присуща комковатая и зернистая структура, элювиальным – пластинчато-листоватая, иллювиальным – ореховатая.

Существуют агрономическое (агрофизическое) и морфологическое (морфолого-генетическое) понимание структуры. В агрономическом смысле почва считается структурной, если в ее составе преобладают агрономически ценные мезоагрегаты, т. е. отдельности размером от 0,25 до 7 (10) мм. Иные почвы считаются бесструктурными.

Для определения агрономической ценности структуры почвы используют коэффициент структурности почвы К:

К = а / b,

где а – количество мезоагрегатов; b – сумма макро- и микроагрегатов в почве.

Таким образом, с агрономической точки зрения структурной считается почва, в которой комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 0,25 до 7(10) мм (т. е. мезоагрегаты) составляют более 55 %.

Сложение почвы – взаимное расположение в пространстве и соотношение механических элементов, структурных отдельностей и связанных с ними пор в почве. Это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Сложение почвы зависит от ее структуры, гранулометрического и химического состава и от влажности почвенных горизонтов.

По плотности в сухом состоянии сложение бывает слитое, плотное, рыхлое и рассыпчатое.

Слитое (очень плотное) сложение – лопата или нож при сильном ударе входят в почву на незначительную глубину, не более 1 см; характерно для слитых черноземов, иллювиальных горизонтов солонцов.

Плотное сложение – лопата или нож при большом усилии входят в почву на глубину 4–5 см и она с трудом разламывается руками; типично для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв.

Рыхлое сложение – лопата или нож без усилия входят в почву, которая легко разламывается руками, хорошо оструктурена, но структурные агрегаты слабо сцементированы между собой; наблюдается в хорошо оструктуренных гумусовых горизонтах.

Рассыпчатое сложение – почва обладает сыпучестью, отдельные частицы не сцементированы между собой; характерно для пахотных горизонтов супесчаных и песчаных почв.

Пористость почвы характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей или между ними. По пористости различают следующие типы сложения почв: 1) по расположению пор внутри структурных отдельностей: тонкопористое строение – почвенная масса пронизана порами диаметром менее 1 мм; пористое – почвенная масса пронизана порами в 1–3 мм; губчатое – в почве много пустот от 3 до 5 мм; ноздреватое (или дырчатое) – почвенная масса содержит полости от 5 до 10 мм; ячеистое – пустоты крупнее 10 мм; трубчатое строение – почва пронизана каналами, прорытыми крупными землероями; 2) по расположению пор между структурными отдельностями в сухом состоянии: тонкотрещиноватое строение – полости шириной менее 3 мм; трещиноватое – полости размером 3-10 мм; щелеватое строение – полости шириной более 10 мм.

Сложение имеет большое практическое значение, так как оно характеризует почву с точки зрения трудности ее обработки. Давно установлено, что глинистые и тяжело суглинистые (тяжелые) почвы требуют значительно больше усилий при обработке, чем средне суглинистые и песчаные (легкие). Также от сложения зависят водно-физические свойства почвы, легкость проникновения воды и корней растений в почву.

Новообразования – скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы в результате почвообразовательных процессов. По происхождению различают новообразования химического и биологического происхождения.

Новообразования химического происхождения делят по форме и по химическому составу.

По форме химические новообразования разделяют на следующие группы: 1) выцветы и налеты – химические вещества, которые выступают на поверхности почвы или на стенке разреза в виде тончайшей пленочки (например, растворимые соли); 2) корочки, примазки, потеки – вещества, которые, выступая на поверхности почвы или по стенкам трещин, образуют слой небольшой толщины; 3) прожилки и трубочки – вещества, заполняющие ходы червей или корней, поры и трещины почвы; 4) конкреции и стяжения – скопления различных веществ более или менее округлой формы; 5) прослойки – вещества, накапливающиеся в больших количествах, пропитывая отдельные слои почвы.

По составу химические новообразования подразделяют на следующие группы.

1. Скопления легкорастворимых солей (NaCl, CaCl2, MgCl2, Na2SO4 и т. п.). Белого цвета. Встречаются в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полупустынной и пустынной степи. Наиболее характерные формы скопления – налеты и выцветы, корочки и примазки, крупинки и отдельные кристаллы солей.

2. Скопления гипса (CaSO4). Белого цвета. Отмечаются в тех же почвах, что и легкорастворимые соли в форме выцветов, налетов, прожилок, а также в глубоких горизонтах черноземов южных и каштановых почв в виде особых сростков, называемых «земляными сердцами», которые чаще всего располагаются в подпочвенных горизонтах в лёссовидных породах.

3. Скопления карбоната кальция (СаCO3). Белого и грязнобелого цвета. Залегают в форме карбонатной плесени, карбонатных трубочек, «белоглазки» и др. Новообразования углекислой извести встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах и каштановых почвах, где повсеместно можно встретить в горизонте С «белоглазку» – бесформенные белые плотные пятна извести величиной 1–2 см.

4. Скопления окислов и гидратов окислов железа, марганца и фосфорной кислоты. Красно-бурые, ржаво-охристые, розовые, желтые и др. Образуют налеты, пленки, выцветы, примазки, пятна, трубочки, конкреции и т. д. Эти образования наиболее характерны для почв дерново-подзолистой зоны и влажных субтропиков, а в условиях избыточного увлажнения нередко встречаются и в почвах других зон.

5. Закисные соединения железа. Встречаются в виде сизоватых или сизовато-серых пленок, пятен, корочек. Они образуются в условиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болотных и заболоченных почвах.

6. Скопления кремнекислоты. Встречаются в виде кремнеземистой присыпки (белесый налет), прожилок и пятен (скопления кремнезема округлой формы). Эти образования характерны главным образом для почв подзолистого типа почвообразования и солодей.

7. Выделения и скопления органических веществ. Черного или темно-серого цвета. Образуют гумусовые потеки и корочки, которые покрывают поверхность структурных отдельностей и стенки трещин, или гумусовые пятна, карманы, языки, связанные с проникновением перегнойных веществ по трещинам в нижележащие горизонты.

Новообразования биологического происхождения делят на следующие группы: 1) червороины (червоточины) – извилистые ходы и канальцы червей; 2) капролиты – зернистые клубочки экскрементов червей, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выделениями; 3) кротовины – пустые или заполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.); 4) корневины – полости, образующиеся после перегнивання крупных корней растений; 5) дендриты – «узоры» от перегнивання мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

Перечисленные новообразования химического и биологического происхождения дают возможность судить о генезисе и плодородии почв.

Включения – присутствующие в почве тела органического и неорганического происхождения, фомирование которых не связано с почвообразовательным процессом.

По происхождению включения можно разделить на четыре группы.

1. Литоморфы – обломки почвообразующей породы, рассеянные в почве (камни, валуны, галька).

2. Криоморфы – различные формы льда, связанные с сезонной или вечной мерзлотой (конкреции, линзы, прожилки).

3. Биоморфы – включения, образование которых связано с деятельностью следующих живых организмов: 1) остатки корней, стеблей, стволов растений; 2) кости животных; 3) раковины моллюсков; 4) окаменелости – окремнелые, обызвеоткованные, загипсованные или ожелезненные остатки растений.

4. Антропоморфы – предметы, связанные с деятельностью человека (фрагменты кирпича, стекла, металлические предметы, черепки и т. п.). К последним относятся археологические находки, позволяющие судить о возрасте почв.

Помимо макромор фол огических признаков почвы, различимых невооруженным глазом, почва обладает микроморфоло-гическими признаками, исследовать которые можно только при помощи микроскопа. В почвенной микроморфологии пользуются следующими понятиями. Матрица почвы – каркас почвы, состоящий из твердых частиц (или их микроагрегатов) с порами между ними. Матрица почвы включает скелет, плазму и поры. Скелет почвы – частицы крупнее 2 мкм[1], относительно устойчивые и нелегко перемещаемые во время почвообразовательных процессов (минеральные зерна, устойчивые кремневые и органические компоненты крупнее коллоидного размера). Плазма почвы – частицы менее 2 мкм, легко перемещаемые в процессе почвообразования (глинистые минералы, свободные полуторные окислы, гумус). Микросложение почвы – пространственное соотношение матрицы (скелета, плазмы и пор), а также микроновообразований в почве. Для изучения микросложения почв готовят почвенные шлифы – образцы почвы с ненарушенным сложением, которые исследуют под поляризационным микроскопом. В зависимости от соотношения и взаимного расположения в пространстве скелета, плазмы и пор выделяют следующие типы микростроения почвы: песчаное, плазменно-песчаное, песчано-пылеватое, песчано-плазменное, плазменно-пылеватое, пылевато-плазменное, плазменное.