Лабораторное занятие 5. Диагностика элементарных почвообразовательных процессов по морфологическим признакам почв
Цель занятия: разобраться в сущности элементарных почвообразовательных процессов и выявить морфологическую выраженность каждого из них.
Каждый почвенный тип формируется в определенных экологических условиях в результате общего почвообразовательного макропроцесса. Толща материнской породы, превращающаяся в почву в ходе общего почвообразовательного макропроцесса, расчленяется на связанные в своем происхождении и отличающиеся по составу и свойствам генетические горизонты, система которых образует профиль почвы. Процессы, принимающие участие в формировании различных генетических горизонтов почвы определенного типа, называются частными почвообразовательными макропроцессами или (по Герасимову и Глазовской) элементарными почвообразовательными процессами. В свою очередь ЧПМ складываются из совокупности микропроцессов разнообразных химических, физических и биологических явлений, непрерывно протекающих в почвах и обусловливающих тот или иной состав и свойства почвенной массы. При этом данные явления протекают одновременно и непрерывно и часто имеют противоположную направленность.
Все разнообразие элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП) можно объединить в 9 больших групп:
1. Биогенно-аккумулятивные процессы.
2. Иллювиально-аккумулятивные процессы.
3. Гидрогенно-аккумулятивные процессы.
4. Элювиальные процессы.
5. Процессы метаморфизации почв.
6. Криогенные процессы.
7. Антропогенные процессы.
8. Педотурбационные процессы.
9. Деструктивные процессы.
Биогенно-аккумулятивные процессы
В эту группу входят ЭПП, которые характеризуются накоплением в верхней части почвенного профиля тех или иных веществ, прежде всего органических.
Гумусообразование in situ (на месте) - это процесс разложения растительных остатков на месте их отмирания и последующего новообразования гумуса. Морфологически он характеризуется образованием поверхностного темного гумусового горизонта комковатой или зернистой структуры, наиболее темного и оструктуренного в профиле. Этот горизонт содержит много живых и мертвых корней растений. Данный процесс обязателен для всех почв.
Гумусонакопление - процесс аккумуляции гумуса в поверхностном горизонте в результате разложения растительных остатков и гумусообразования при сочетании гумусообразования in situ и некоторого его перемещения вниз с постепенным пропитыванием им почвенной массы. Характеризуется образованием темного (бурого) горизонта комковатой или зернистой структуры, наиболее темного и оструктуренного в профиле, постепенно теряющего гумусовую прокраску и оструктуренность с глубиной.
Накопление гумуса имеет исключительное значение в почвообразовании, поскольку с ним связано появление в почвенной толще относительно устойчивых органических веществ и, в частности, органических почвенных коллоидов. Последние обладают высокой поглотительной способностью, а при определенных условиях и клеящими свойствами.
Образование гумуса и формирование более или менее мощного гумусового горизонта составляет характерную черту почвообразования. Однако только при определенных условиях гумусонакопление становится ведущим процессом в почвообразовании, определяющим характер превращения минеральных соединений в почве и ее физические свойства. В числе этих условий нужно назвать прежде всего:
ежегодное поступление в верхние горизонты почвы и на ее поверхность больших масс органических остатков, богатых зольными элементами;
богатство материнской породы основаниями, в частности кальцием, в составе первичных и вторичных минералов;
климатические условия, в которых периоды хорошего увлажнения почвы сменяются периодами ее иссушения, что исключает быструю минерализацию органических остатков и способствует накоплению органического вещества в форме гумуса.
Наличие всех этих условий приводит к накоплению в почвах гумуса в наиболее устойчивой его форме.
Значительное поступление органических остатков, свойственное травянистым формациям, их высокая зольность, а также обилие в составе золы оснований обусловливают нейтральную реакцию почв, в которых происходит интенсивное гумусонакопление. Нейтральная реакция и обилие минеральной пищи приводят, в свою очередь, к развитию обильной и преимущественно бактериальной микрофлоры. Благодаря этому гумификация органических остатков сопровождается образованием преимущественно группы гуминовых кислот, находящихся обычно в коагулированном состоянии.
Хорошей коагуляции гумусовых веществ способствует обилие оснований, в частности кальция, в разлагающихся остатках и в самой почве. При взаимодействии с ними происходит консервация гумуса в виде органоминеральных коллоидальных соединений.
В конечном итоге обилие органических остатков, преобладание в составе гумуса группы малоподвижных гуминовых кислот и замедленная минерализация гумусовых веществ приводят к значительному накоплению в почвах гумуса. Почва интенсивно прокрашивается иногда на значительную глубину.
Подстилкообразование - это формирование на поверхности почвы органического, а в нижней части - органоминерального горизонта лесной подстилки или степного войлока. Разные части горизонта лесной подстилки по вертикали отличаются различной степенью разложения растительных остатков. Морфологически это характеризуется тем, что вся подстилка сплошным слоем легко отделяется от нижележащей минеральной толщи почвы и состоит из различимых невооруженным глазом растительных остатков.
Дерновый процесс - это интенсивное гумусообразование и гумусонакопление под воздействием травянистой растительности, в составе которой преобладают дерновинные злаки. При этом образуется дерновый гумусовый горизонт темной (бурой) окраски с зернистой структурой. Этот горизонт характеризуется существенной ролью корневых систем (более половины объема), а твердая фаза его представлена мелкозернистыми и мелкокомковатыми отдельностями.
Торфообразование (торфонакопление, оторфовывание) - это процесс консервации отмерших органических остатков при весьма незначительной гумификации, характеризуемой образованием поверхностных торфяных горизонтов.
Основным условием для развития торфонакопления является более или менее продолжительный застой в почвенной толще влаги атмосферных осадков или близкое стояние к поверхности уровня грунтовых вод. При этих обстоятельствах большая часть пор и полостей в почве заполняется водой; проникновение воздуха внутрь почвенной толщи затрудняется, и в почве создаются анаэробные условия.
Господство анаэробных форм и малая численность микроорганизмов предопределяют особенности превращений органических и минеральных веществ. Темп разложения растительных остатков замедляется прежде всего потому, что все продукты распада органических веществ и жизнедеятельности микроорганизмов не удаляются из почвенной толщи (вследствие застоя воды и большой влагоемкости торфянистой массы). Постепенно среда, в которой живут микроорганизмы, отравляется продуктами их жизнедеятельности, что делает невозможным их дальнейшее существование. Численность микроорганизмов уменьшается в мощных моховых болотах, верхние горизонты почв которых почти совершенно стерильны.
Бедность болотных почв микрофлорой и трудная разлагаемость растительных остатков приводит к тому, что часть ежегодно поступающих в почву органических веществ остается в полуразложившемся состоянии. Постепенно на поверхности почв образуется горизонт торфа. Мощность торфяного горизонта непрерывно растет. Идущие в очень медленном темпе процессы минерализации органических веществ сопровождаются образованием ряда недоокисленных соединений, преимущественно в газообразной форме - образуются метан, сероводород, аммиак. При интенсивном торфообразовании мощность торфяного горизонта может достигать нескольких метров.
Реградация (проградация) - процесс вторичного обогащения гумусом и другими соединениями верхних горизонтов деградированных и оподзоленных почв. Морфологически такие почвы характеризуются темным гумусовым горизонтом комковато-зернистой структуры без признаков оподзоленности, лежащем на переходном горизонте, имеющем признаки прошлой оподзоленности (деградации) в виде укрупненной структуры с пленками и белесой присыпкой на гранях отдельностей.