Строение почвы (функциональные зоны и генетические горизонты)
На освещенной солнцем лицевой стенке почвенного разреза можно легко выделить почвенные горизонты, сменяющие друг друга в вертикальном направлении и отличаюиеся по цвету, структуре, механическому составу, влажности и другим признакам. Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы.
Правильное выявление и описание генетических горизонтов возможно только в случае понимания исследователем сущности процессов почвообразования в различных частях исследуемого почвенного профиля. Для облегчения понимания строения почв приведем краткую характеристику функциональных особенностей различных, образующих почву горизонтов.
Почвенный профиль можно условно разделить на четыре функциональных зоны (сверху вниз):
1) аккумулятивную (зону накопления, горизонт А),
2) элювиальную (зону вымывания, горизонт А2),
3) иллювиальную (зону «вмывания», горизонт В)
4) зону незатронутую почвообразованием (горизонты С и D).
Полевые наблюдения. Изучение почвенного профиля.
Общий порядок полевых наблюдений можно представить в следующем виде.
Для начала необходимо выкопать полуяму, сориентировав ее так, чтобы свет падал на стенку, подлежащую описанию.
Работа начинается с подвески мягкой мерной ленты (прикрепляется булавкой) к верхнему краю зачищенной стенки.
Далее, слегка отстранившись, вы должны внимательно осмотреть свежую поверхность, пытаясь отыскать границы явно различающихся по цвету слоев — почвенных горизонтов. Опытные почвоведы иногда препарируют стенку ножом, как бы «подчерчивая» верхнюю и нижнюю границу каждого горизонта.
Для описания почв используется полевой дневник, или бланк с соответствующей разграфкой и колонкой для изображения горизонтов в масштабе (см. с. 54 ПРИЛОЖЕНИЯ 1).
Мощность горизонтов фиксируется по сантиметровым делениям мерной ленты. Описание горизонта начинается с его индексации, но прежде требуется определить, что за слои открылись в нашем разрезе. Разнообразие почв столь велико, что даже опытные ландшафтоведы порой становятся в тупик перед увиденным. Однако есть все же некая общая схема, которая может быть принята как «типичный почвенный профиль». Именно его мы и примем за основу.
В типичном почвенном профиле имеются три группы горизонтов, обозначаемых соответственно А, В и С, причем каждый из них может быть разделен на ряд подгоризонтов. (В п. 3 работы следует более подробно описать горизонты и подгоризонты)
Ниже приводится краткая характеристика каждого из них:
Ао — лесная подстилка — самый верхний горизонт собственно почвы, состоящий из органических и минеральных веществ и включающий в себя свежий или слабо разложившийся листовой опад, слой ферментации (разложения), в котором еще преобладают растительные остатки с сохранившейся исходной формой и слой гумификации, в котором преобладают уже сильно разложившиеся остатки и имеется примесь минеральных компонентов;
Ad — дернина — поверхностный горизонт почвы под травянистой растительностью, по объему наполовину состоящий из живых корней;
А1 — гумусовый горизонт, в котором в результате почвообразовательных процессов основная часть органического вещества разлагается до состояния гумуса — черного, иногда «жирного» на ощупь мажущегося органо-минерального вещества почвы, «ответственного» за плодородие;
А2 — элювиальный горизонт, или (буквально) горизонт вымывания, — образуется за счет просачивания через толщу почвы атмосферных осадков и талых вод, которые выносят («вымывают») из них растворимые соединения. На землях Беларуcи и всей Русской равнины, где оставленные ледником глинистые моренные грунты вследствие обилия железистых соединений часто имеют красновато-бурую окраску, вымывание приводит к формированию осветленного элювиального горизонта. Аналогично на желтовато-коричневых водно-ледниковых песках вынос железосодержащих оксидов и солей приводит к появлению светлых (кремнеземистых) оттенков;
В — иллювиальный горизонт, или горизонт вмывания, — обогащен как раз теми минеральными соединениями, которые вымыты из вышележащих почвенных слоев просачивающейся сверху водой. Именно здесь накапливаются катионы металлов типа кальция, магния, калия и натрия, выщелоченные из горизонта А2- Кроме того, в хорошо промываемых почвах из горизонта перемещаются небольшие количества гумуса, коллоидных частиц и оксидов алюминия и железа. Эти оксиды часто называют полуторными из- за особенности их химической формулы, а именно Al2O3, Fe2O3 В этом горизонте можно обнаружить множество проникающих в него корней, которые извлекают отсюда скопившиеся питательные вещества.
В большинстве почв горизонт В имеет плотное сложение и резко отличается по цвету от вышележащего горизонта А2;
С — горизонт почвообразующей материнской породы — содержит кровлю одной из горных пород, оставленных процессами, четвертичного возраста. Для территории Беларуси – это процессы после четвертичного оледенения.
Такое простое четырехчленное строение (гумусовый горизонт — горизонт вымывания — горизонт вмывания — материнская порода) свойственен типичным для Европейской равнины подзолистым почвам, а сам процесс преобладающего нисходящего движения воды с промывным режимом в почвах назван оподзоливанием, или подзолообразованием.
Особенности описания почв.
1. Цвет — важнейший диагностический признак почвенного горизонта. Определить цвет — задача сложная. Следует помнить, что при высыхании стенки разреза цвет почвы меняется, сдвигаясь, как правило, в более светлую сторону; стенка становится белесоватой. Кроме того, окраска слоя может быть неоднородной, с разной тональностью (яркостью и насыщенностью тона). Поэтому прежде всего оценивается однородность окраски, здесь можно использовать слова:
• однородная (однородная по всему слою);
• пятнистая (выделяются хорошо заметные пятна на общем фоне);
• полосчатая (чередование темных и светлых прослоек, ритмичное либо хаотичное);
• мраморовидная (цветные «разводы» сложной формы с прожилками, напоминающие мрамор).
Цвет почвенного горизонта редко удается обозначить одним слоем, обычно приходится прибегать к сложносоставным прилагательным, при этом основной тон записывают в конце: красновато-бурый (т.е. все-таки бурый, но с красноватым оттенком), желто-коричневый и т.д.
Цвет называют диагностическим признаком, потому что он позволяет (хотя бы в первом приближении) судить о почвообразующем процессе, а именно почвообразующий процесс важен для ландшафтоведа, выясняющего особенности местообитания.
Так, белая или белесая окраска может быть результатом оподзоливания или лёссивирования (выноса илистых веществ). Красный цвет суглинков, так же как и желтый цвет супесей, обусловлен накоплением свободных оксидов железа, он свидетельствует об иллювиально-железистом процессе. Для процесса оглеения характерны синие, зеленоватые, сизые тона.
Главная проблема заключается в том, что люди весьма различно воспринимают цвет и вдобавок склонны называть по-разному то, что они видят. Во избежание путаницы и появления определений типа «серо-буро-малиновый» были придуманы специальные цветовые шкалы, которые опубликованы в виде серии таблиц. Каждый окрас в них характеризуется тремя показателями:
• тоном или оттенком;
• интенсивностью или степенью осветленности;
• насыщенностью или чистотой спектрального цвета.
В полевых описаниях общеприняты цвета: черный, серый, бурый, белый, коричневый, желтый, красный, а также их сочетания и указание на степень осветления: светло-серый, темно-бурый.
Используются и другие характеристики: оливковый, фисташковый, кирпичный шоколадный и т.д.
2. Механический состав — второй важнейший диагностический признак горизонта, на характеристике которого мы останавливаться не будем, поскольку уже знакомились с определением механического состава в предыдущей лабораторной работе. При анализе почвенных тел проделываются все те же манипуляции: лепятся комки и шары, катаются шнуры, сворачиваются кольца и т.д.
Однако, в скелетной части почвы могут содержаться обломки: валуны, гравий, дресва.
3. Структура почвы — способность почвенной массы распадаться на отдельности: агрегаты различной формы и величины.
По мере формирования почвенных горизонтов под пологом леса или луга в них одновременно реализуются два разнонаправленных процесса:
1) расчленение на фрагменты;
2) оформление этих фрагментов в качестве «отдельностей».
Механическое разделение почвенной массы происходит за счет циклов увлажнения-высыхания, замерзания-таяния, нагревания-охлаждения.
Кроме того, почва делится корнями растений и многочисленными ходами роющих животных и насекомых. Образующиеся таким путем отдельности (агрегаты), в свою очередь, оформляются за счет сил сцепления и склеивания между частицами.
Структура может быть:
- глыбистой или комковатой — плохо оформленные отдельности с неясно выраженным и одинаковыми по трем осям граням и размерами (5 — 50 мм);
- ореховатая структура – отдельности с размерами 5 — 20 мм;
- зернистая структура – отдельности с размерами 0,5 — 5 мм;
- столбчатая структура – призмовидные отдельности;
- плитчатая структура - уплощенная форма почвенных отдельностей, в которых верхняя и нижняя грани плоские;
- чешуйчатая структура – уплощенная форма почвенных отдельностей, в которых грани параллельно изогнуты;
- линзовидная структура – грани противоположно изогнуты.
4. Сложение почвы проявляется в характере ее порозности и трещиноватости. Сложение может быть слитым, тонко-мелко-крупнопористым, ячеистым, губчатым, слоеватым, трещиноватым.
Трещиноватость почв является следствием растрескивания почвенной массы и особенно характерна для глинистых почв.
5. Влажность почвы — очень важный признак, который, с одной стороны, характеризует само местообитание по условиям увлажнения и дренажа, с другой — определяет направленность почвообразовательных процессов. Степень влажности фиксируется по следующим признакам:
• сухая — пылит (в сыпучих песчаных почвах и плотных глинистых);
• свежая — не пылит, слегка холодит руку (если почва глинистая, то она в этом состоянии не скатывается, если почва супесчаная, то песок слабосвязан);
• влажная — сжимается в комки, холодит руку, увлажняет бумагу (для проверки можно использовать бумажную салфетку, на которой сразу же появляются темные пятна);
• сырая почва заметно увлажняет руку и прилипает к ней, на ощупь — холодная, смачивает бумагу, сырые суглинки и глины легко скатываются без дополнительного размачивания;
• мокрая — на стенках шурфа высачивается вода, суглинки и глина не скатываются, а песок проявляет свойства «плывуна».
6. Плотность почвы определяется с помощью полевого ножа, ориентировочно приняты следующие градации плотности почв:
• рыхлая — сыплется, почвенный нож входит в нее без усилий;
• слабоуплотненная — легко копается, нож при надавливании свободно входит на несколько сантиметров;
• плотная — копается с трудом, кончик ножа с заметным усилием входит на 1 —2 см;
• слитая — при копке приходится долбить, острие ножа оставляет глянцевитую черту.
7. Включения и новообразования.
Формирование и эволюция почв могут приводить к появлению в почвенной толще так называемых новообразований биогенной или химической природы — кристаллов, комочков, бобовин, стяжений, мучнистости и т.д.
Весьма распространены цветные выделения, связанные с соединениями железа и марганца, можно встретить также известковистые, кремнеземистые, глинистые, глинисто-гумусовые.
Порово-пропиточные формы, которые как бы цементируют почвенную массу, обычно заключают в себе железисто-марганцевые выделения, кремнеземистые присыпки.
Инкрустационные формы в виде налетов и выцветов свойственны солевым карбонатным железисто- марганцевым новообразованиям, кремнеземистым и глинистым — только налеты.
Прожилки и реже псевдомицелий, т.е. образования, похожие на мицелий гриба, свойственны всем новообразованиям.
Пленки известны для кремнистых глинисто-гумусовых и железисто-марганцевых выделений.
Очень интересны и повсеместно распространены в почвах лесной зоны разнообразные конкреционные формы (стяжения), они могут свидетельствовать о присутствии карбонатов (журавчики, дутики, желваки, лёссовые куколки) или железисто-марганцевых новообразований (ортштейн, ортзанд, рудяковые зерна — бобовины, желваки). Железистые выделения могут также образовывать и корковые формы в виде корок, натеков, и даже плотных кор.
Включения в отличие от новообразований — это, как правило, инородные тела, никак не связанные с процессом почвообразования.
Включения могут быть природные и антропогенные.
Например, археологические включения – предметы культурного слоя (костный материал, угли пожарищ, бусы, изделия из железа).
Включения иногда помогают в датировке слоя, поскольку, как правило, мы можем считать, что весь грунт выше слоя, в котором обнаружен погребенный предмет, накоплен за прошедший промежуток времени. После такого скрупулезного описания почвенных горизонтов следует дать им название и составить формулу почвы.