Вальков - Почвоведение

1.1. МОРФОЛОГИЯ И СТРУКТУРА п о чв

1.1.1. М о р ф о л о г и я п о ч в

Почвы обладают внешними, так называемыми морфологическими признаками, которые отражают внутренние процессы, происходящие

впочвах, их происхождение (генезис) и историю развития.

Морфологические признаки — внешние признаки почвы, по которым ее можно отличить от горной породы или одну почву от дру­ гой, а также приблизительно судить о направлении и степени выра­ женности почвообразовательного процесса. Главные морфологические признаки почвы: строение почвенного профиля, мощность почвы и ее отдельных горизонтов, окраска, структура, гранулометрический со­ став, сложение, новообразования и включения.

Строение почвенного профиля

Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы. Это результат генезиса почвы, постепенного раз­ вития ее из материнской породы, которая дифференцируется на го­ ризонты в процессе почвообразования. Совокупность генетических горизонтов образует генетический профиль почвы.

Почвенный профиль — определенная вертикальная последова­ тельность генетических горизонтов почвы. Почвенный профиль спе­ цифичен для каждого типа почвообразования.

Генетические почвенные горизонты —это однородные, обыч­ но параллельные поверхности слои почвы, составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим при­ знакам.

Наиболее распространенным в нашей стране является использова­ ние следующих символов генетических горизонтов почв:

Горизонт Ао — лесная подстилка или степной войлок. Представ­ ляет собой опад растений на различных стадиях разложения — от свежего до полностью разложившегося. Это самая верхняя часть по­ чвенного профиля. Встречается только в естественных почвах.

22 П0ЧВ08ЕДЕНИЕ

Горизонт А — гумусовый горизонт. Чаще всего наиболее темноокрашенный горизонт в верхней части почвенного профиля, в кото­ ром происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы. Цвет этого горизонта варьируется от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что зависит от состава и количества гумуса. Мощность гумусового гори­ зонта колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м и более.

Горизонт Т —торфяный горизонт. Содержание органического ве­ щества — более 70% со степенью разложенности менее 50%. Поверх­ ностный органогенный горизонт с содержанием органического веще­ ства от 30 до 70%, состоящий из разложенных органических остатков (степень разложения — больше 50%) и гумуса с примесью минераль­ ных компонентов, называют перегнойным горизонтом.

Горизонт Ад — дерновый. Горизонт, в котором живых корней растений более 50%.

Горизонт Ап или Апах — пахотный. Горизонт, измененный про­ должительной сельскохозяйственной обработкой, сформированный из различных почвенных горизонтов на глубину вспашки — обычно 25—30 см. Встречается только в пахотных почвах.

Горизонт Aj — минеральный гумусово-аккумулятивный. Встре­ чается в почвах, где происходит разрушение алюмосиликатов и об­ разование подвижных органо-минеральных веществ. Верхний темноокрашенный горизонт, содержащий наибольшее количество органи­ ческого вещества.

Горизонт А2 — элювиальный (подзолистый или осолоделый). Формируется под влиянием кислотного или щелочного разрушения минеральной части. Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт, обедненный гумусом и другими соедине­ ниями, а также илистыми частицами за счет вымывания их в нижеле­ жащие слои и относительно обогащенный остаточным кремнеземом.

Горизонт В — переходный или иллювиальный. В нервом случае (черноземный тип почвообразования) в этом горизонте не наблюдает­ ся существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе, характе­ ризуется постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса, разложения первичных минералов. Во втором случае (подзолистый тип почвообразования) горизонт В располагается под элювиальным горизонтом и представляет собой бурый, охристо-бурый, красновато

бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный гори­ зонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алю­ миния и других коллоидных веществ за счет вмывания их из выше­ лежащих горизонтов.

Горизонт G — глеевый. Характерен для почв с постоянно избы­ точным увлажнением (болотных, тундровых, аллювиальных и др.), которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает го­ ризонту характерные черты — сизую, серовато-голубую или грязно­ зеленую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вяз­ кость и т. д. ~

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

Горизонт Д — подстилающая горная порода. Эта порода залега­ ет ниже материнской (почвообразующей) и отличается от нее по сво­ им свойствам (главным образом по литологии). Встречается только в случае перекрывания горных пород.

Кроме указанных горизонтов выделяются переходные горизонты, для которых применяются двойные обозначения, например AJA2 — 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 обозначают­ ся индексом с дополнительной малой буквой, например ВСа — пере­ ходный горизонт с видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких кон­ креций; Bg — иллювиальный горизонт с пятнами оглеения, Bt — ме­ таморфический горизонт, характеризующийся аккумуляцией глины без заметных следов ее перемещения и др. То есть индексы при обо­ значении генетических горизонтов ставятся в зависимости от степе­ ни выраженности того или иного процесса, протекающего в данном горизонте.

Каждому почвенному типу свойственно свое сочетание горизон­ тов. Поэтому некоторые из них могут в том или ином профиле от­ сутствовать.

Типы строения почвенного профиля. По характеру соотношения генетических горизонтов выделяют ряд типов почвенных профилей.

24 П о ч в о в е д е н и е

Тип профиля определяется типом почвообразования, возрастом по­ чвы, нарушенностыо природными или антропогенными педотурбациями. Различают простое и сложное строение почвенного про­ филя.

Простое строение почвенного профиля включает пять типов. Примитивный профиль имеют молодые почвы, когда почвообра­

зованием затронута лишь поверхностная часть породы. Мощность такого профиля составляет несколько сантиметров и он слабо диф­ ференцирован 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 дан­ ному типу почвообразования, но с небольшой их мощностью. Такие профили часто имеют горные почвы.

Нормальный профиль характерен для зрелых почв, формирую­ щихся на рыхлых породах в равнинных условиях. Почвы имеют пол­ ный набор генетических горизонтов, свойственных данному типу по­ чвообразования.

Слабодифференцированный профиль присущ почвам, развива­ ющимся на породах, бедных легко выветривающимися минералами (кварцевые пески, древние ферраллитные коры выветривания). Гене­ тические горизонты слабо выражены, выделяются с трудом и очень постепенно сменяют друг друга.

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

Сложное строение почвенного профиля также включает пять ти­ пов.

Реликтовый профиль содержит различные по генезису погребен­ ные 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 периодиче­ ского отложения почвообразующего материала (речного аллювия, вулканического пепла, эоловых наносов).

Нарушенный ( перевернутый) профиль образуется при перемеще­ нии нижних горизонтов на поверхность почвы. Причины могут быть

26 П о ч в о в е д е н и е

языковатой, затейной, размытой, пильчатой, полисадной. По сте­ пени выраженности обычно различают три типа переходов: резкий переход — смена одного горизонта другим происходит на протяже­ нии 2—3 см; ясный переход Ч смена горизонтов происходит на про­ тяжении 5 см; постепенный переход — очень постепенная смена го­ ризонтов на протяжении более 5 см. *

Окраска почвы

Цвет почвы — наиболее доступный для наблюдения морфологи­ ческий признак. Он широко используется в почвоведении для при­ своения названий почвам (чернозем, краснозем, желтозем, серозем и др.). Окраска почв зависит от ее химического состава, условий по­ чвообразования и влажности.

Наиболее важны для окраски почв три группы веществ. Гумусо­ вые вещества придают почве черную, темно-серую и серую окраску; соединения железа — красную, оранжевую и желтую, а соединения железа — сизую и голубоватую окраску; кремнезем, карбонат каль­ ция, каолинит, а также гипс и легкорастворимые соли — белую и бе­ лесую окраски. Различное сочетание указанных групп веществ опре­ деляет большое разнообразие почвенных цветов и оттенков.

Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета. Чем боль­ шее количество гумуса содержит почва, тем темнее окрашен гори­ зонт. Наличие железа и марганца придает почве бурые, охристые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной ча­ сти почв), осолодения, засоления, окарбоначивания, т. е. присутствие

впочве кремнезема, каолина, углекислого кальция и магния, гипса

идругих 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-корич­ невая и т. д.), причем название преобладающего цвета ставится на последнем месте.

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

Влажность почвы

Влажность почвы не является морфологическим признаком, но от этого показателя зависит проявление практически всех морфологиче­ ских свойств. Также влажность не является устойчивым признаком почвы. Она зависит от многих факторов: метеорологических условий, уровня грунтовых вод, гранулометрического состава почвы, харак­ тера 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 влаж­ ности почв: 1) сухая почва пылит, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигро­ скопической (влажность в воздушно-сухом состоянии); 2) влажнова- тая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного свет­ леет; 3) влажная почва — на ощупь явно ощущается влага; почва увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, приданную почве при сжатии рукой; 4) сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообраз­ ную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальца­ ми; 5) мокрая почва — при сжимании в руке из почвы выделяет­ ся вода, которая сочится между пальцами; почвенная масса обна­ руживает текучесть.

Степень влажности влияет на выраженность других морфологи­ ческих 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.

Гранулометрический состав

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 поло­ жено соотношение в ней физического песка и физической глины. По

гранулометрическому составу почва бывает: песчаная (рыхло-песча­ ная, связно-песчаная), супесчаная, суглинистая (легкосуглинистая, среднесуглинистая, тяжелосуглинистая), глинистая (легкоглинистая, среднеглинистая, тяжелоглинистая). Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке и называются легкими, а тяжелосуглини­ стые и глинистые почвы — тяжелыми.

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

Структура

С т рукт ура почвы — взаимное расположение структурных от­ дельностей (агрегатов) определенной формы и размеров.

Выделяются три группы структурных отдельностей в почвах (мм):

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

Различают три основных типа структуры (табл. 1, рис. 1), каждый из которых в зависимости от характера ребер, граней подразделяют­ ся на роды, а в зависимости от размера — на виды.

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

В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельно-частичном состоянии. Суглинистые и глини­ стые почвы могут быть структурными и бесструктурными.

Различные генетические горизонты имеют определенную структу­ ру. Так, дерновым и гумусовым горизонтам присуща комковатая и

50 П о ч в о в е д е н и е

Окончание табл. 1

зернистая структура, элювиальным — пластинчато-листоватая, ил­ лювиальным — 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 ис­ пользуют коэффициент структурности почвы К:

К = а /Ь ,

где а — количество мезоагрегатов; Ь — сумма макро- и микроагре­ гатов в почве.

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

Сложение почвы

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, гра­ нулометрического и химического состава и от влажности почвенных горизонтов.

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