Лекция 2 почвенный профиль и его свойства

1. Строение почвы

2. Морфологические признаки почв

3. Органическое вещество и органические профили почв

4. Минералогический состав почв

5. Гумус, карбонаты и водно-растворимые соли

6. Физические свойства почв

1. Строение почвы

Почва — постоянно функционирующая многокомпонентная открытая система, имеющая многофазное строение. Это биокосное тело, состоящее из твердой, жидкой и газообразной фаз и живого компонента. Почва — продукт разнородных процессов, которые совершаются в поверхностном слое земной коры при взаимодействии всех четырех фаз, образующих единую совокупность.

Фазы почвы. Твердая фаза почвы — это ее основа, матрица, формирующаяся из материнской породы, наследующая состав и свойства данной породы. Твердая фаза — органоминеральная система, образующая твердый каркас почвы, наиболее устойчивая по объему, составу и во времени. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной породы и вторичных продуктов почвообразования — растительных остатков, гумуса, вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов элементов, освобожденных при выветривании горной породы in situ.

Твердая фаза характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением, структурой и порозностью — с другой.

Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, вода в почве, динамичная по объему и составу часть почвы, заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения.

Жидкая фаза — «кровь» почвенного тела, основной фактор дифференциации почвенного профиля, создающейся путем вертикального и латерального передвижения воды, перемещения тех или иных веществ в виде суспензий или растворов — истинных либо коллоидных.

Газовая фаза почвы — это воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды. Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного и очень динамичен во времени. В сухой почве воздуха больше, поскольку вода и воздух в почве являются антагонистами, взаимно замещая друг друга.

Живая фаза почвы — это населяющие ее организмы, непосредственно участвующие в процессе почвообразования (микроорганизмы, представители микро- и мезофауны и, наконец, корневые системы растений).

Природная почва существует и функционирует в единстве своих фаз как единое физическое тело.

Строение почвенного профиля. Каждая почва имеет специфическое строение, которое заключается в определенном сочетании генетических горизонтов. Она представляет собой иерархически построенную природную систему, состоящую из морфологических элементов разного уровня, под которыми понимаются любые естественные внутрипочвенные тела, отличающиеся от соседних по форме и внешним свойствам — морфологическим признакам.

Морфологические элементы почвы — это ее генетические горизонты, структурные отдельности, новообразования, включения и поры.

Морфологические признаки, отличающие морфологические элементы один от другого, — форма элементов, характер их границ, окраска при определенной влажности, гранулометрический состав, сложение, характер поверхности, плотность и твердость, липкость, пластичность.

Всякая почва представляет собой систему последовательно сменяющих друг друга по вертикали генетических горизонтов — слоев, на которые дифференцируется почвообразующая порода в процессе почвообразования. Эта вертикальная последовательность горизонтов получила название почвенного профиля. Почвенный профиль представляет собой первый уровень морфологической организации почвы как природного тела, а почвенный горизонт можно рассматривать как второй уровень, который также неоднороден и состоит из морфологических элементов третьего уровня — морфонов.

Морфоны — это (кроме структурных отдельностей) внутри-горизонтальные морфологические элементы? разделенные трещинами блоки вышерасположенных горизонтов, включения и новообразования. Выделение морфонов возможно не во всех почвах и не во всех горизонтах. Так, однородный почвенный горизонт может представлять собой единый морфон, разделяющийся лишь на структурные отдельности.

На четвертом уровне организации выделяются почвенные агрегаты (структурные отдельности, комки, педы) разных размеров и форм, на которые почва естественно распадается в пределах генетических горизонтов либо их морфонов. Почвенные агрегаты могут быть разных порядков: от макро- до микроагрегатов. Однако все педы разного порядка (размера) составляют один морфологический уровень.

Почвенные агрегаты построены очень сложно и могут состоять из минеральных, органоминеральных и органических микроагрегатов, первичных механических элементов — твердых частиц почв (выключая отдельные минеральные зерна), микроконкреций, стяжений и других новообразований микроскопического размера.

Пятый уровень морфологической организации почвы обнаруживается с помощью микроскопа. Микростроение почвы, главным образом ее твердая фаза, изучается в рамках микроморфологии почв.

Почвенный профиль и почвенные горизонты. Почвенным профилем называется определенная вертикальная последовательность генетических горизонтов в пределах педона (почвенного индивидуума), специфическая для каждого типа почвообразования. Почвенные горизонты — это однородные слои почвы, формирующиеся в процессе почвообразования и различающиеся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам.

Главные факторы формирования почвенного профиля (дифференциации почвообразующей породы на генетические горизонты) — это вертикальные (нисходящие или восходящие в зависимости от сезонов) потоки вещества и энергии и вертикальное распределение живой фазы почвы.

Строение или последовательность генетических горизонтов каждой почвы служит основной диагностической характеристикой, ее визитной карточкой. Все генетические горизонты в профиле почв представляют собой взаимосвязанную и взаимообусловленную систему.

В.В.Докучаев выделил в почвенном профиле всего три генетических горизонта: А*— поверхностный гумусово-аккумулятивный; В — переходный к материнской породе и С — материнская горная порода, подпочва. С развитием почвоведения система генетических горизонтов неоднократно расширялась и совершенствовалась.

Этот процесс продолжается и в настоящее время, причем для разных почвенных школ были разработаны свои критерии и символы. Однако общая докучаевская система А—В — С по своей генетической сути осталась в целом неизменной и принята для использования международным обществом почвоведов.

В табл. 7 и 8 даны основные индексы и определения горизонтов, а также малые индексы, используемые для обозначения дополнительных свойств основных горизонтов. В качестве примечания к таблицам можно добавить следующее:

1. Любой из выделенных горизонтов подразделяется на под-горизонты по количественному параметру того или иного признака. В этих случаях к индексу горизонта справа внизу прибавляется дополнительная арабская цифра (Т_ь Н_ь В,, В₂и т.д.).

2. Если морфологически различается слоистое (двух- или многочленное) строение исходной породы (когда мощность слоев породы соразмерна с мощностью почвенных горизонтов), вводят обозначение слоев римскими цифрами (II, III и т.д.). Нумерация слоев начинается с римской цифры II, при этом имеется в виду, что вышележащий слой обозначается цифрой I, которая опускается при обозначении горизонтов индексами (например, А1 — Bj — ИВ₂-ПВС).

3. Переходные горизонты, в которых признаки верхнего и нижнего горизонтов сменяются постепенно, обозначают индексами соответственно выше- и нижележащих горизонтов, написанных рядом. Первым ставится индекс горизонта, признаки которого преобладают в переходном горизонте (А2В; А1В).

4. Переходные горизонты, в которых признаки выше- и нижележащих горизонтов вклиниваются один в другой или сочетаются, называют смешанными и обозначают индексами выше- и нижележащих горизонтов, разделенных наклонной линией (А2/В; А1/В).

Индексы и определения горизонтов

Индекс	Название горизонта	Характеристика
	Поверхностные органогенные горизонты
О	Подстилка	Мощность до 10 см; состоит из растительных остатков, полностью или частично сохранивших анатомическое строение
АО	Органоминеральный	Содержит от 30 до 70 % органической массы разной степени разложения; механически смешан с минеральной частью, легко отделяясь от нее
Т	Торфяный	Разная степень разложения (но не выше 45 %) разнообразного ботанического состава; мощность 10—50 см. Содержание органики >35 % от массы горизонта
TJ	Сухоторфяный	Остатки мезофильных растений разной степени разложения не более 45 % при содержании органики >35 % от массы; мощность <50 см, подстилается не глеевым минеральным горизонтом
TR	Торфяно-минеральный	Растительные остатки высокой степени разложения (не более 45 %), илистый и/или включает минеральные прослойки разного генезиса и гранулометрического состава. Темная окраска, высокая зольность (более 30 %). Мощность менее 50 см
ТО	Торф олиготрофный	Остатки сфагновых мхов разной степени разложения. Мощность >50 см; светлоокрашен с низкой (менее 10 %) зольностью и кислой реакцией
ТЕ	Торф эутрофный	Остатки гигрофильной растительности любого ботанического состава. Степень разложения большая, чем в ТО (не более 45 %). Мощность >50 см. Темная окраска и высокая зольность (более 10%), реакция среды от кислой до нейтральной
TJT	Торф «сухой»	Остатки мезофильных растений разной степени разложения, не превышающей 45 % при содержании органического вещества >35 % от массы горизонта, мощность более 50 см, подстилается не глеевой минеральной толщей
Н	Перегнойный	Темно-коричневый (до черного), мажется (пачкает пальцы). Состоит из сильно разложившихся, утративших исходное строение растительных остатков (степень разложения >45 %).Содержание органики 20—35 % от массы горизонта
АТ	грубогумусовый	От темно-бурого до черного; механическая смесь остатков растений разной степени разложения с минеральными компонентами; без кутан. Присутствуют все стадии преобразования органики: от сохранивших анатомическое строение тканей до гумусовых веществ. Общее количество органического вещества <35%
А1	гумусовый	Наиболее темноокрашенный в профиле; хорошо гумифицирован образованной на месте органикой, тесно связанной с минеральной частью почвы
АР	пахотный	Гумусовый горизонт почв, преобразованный периодической обработкой
Поверхностные неорганические горизонты
К	Корковый	Светлая хрупкая ячеистая корочка мощностью до 5 см на поверхности почвы, часто с полигональным растрескиванием; относительно обогащена кремнеземом
Q	Подкорковый	Светлоокрашенный сильнопористый чешуйчатый или слоеватыи горизонт, часто выходящий на поверхность
S	Солевая корка	Обильные выцветы солей на поверхности почвы
Подповерхностные горизонты
A2 (E)	элювиальный	Наиболее осветленный, часто с сероватым, палевым или буроватым оттенком; плитчатый, листоватый, слоеватый, чешуйчатый, иногда бесструктурен. Обеднен илом.
В	иллювиальный	Минеральный, лежащий под вышеописанными; характеризуется любым изменением цвета и структуры по сравнению с вышележащим горизонтом, отличается от горизонтов G и C
G	Глеевый	Минеральный, имеющий преимущественно (не менее 70 %) ярко-синие, голубые, сизые, зеленые, ржавые тона окраски, однородные или чередующиеся
С	Рыхлая порода	Почвообразующий материал подобный по минералого-гранулометрическому составу почвенной толще, но слабо затронут почвообразованием
M(R)	Плотная порода	Порода, на продуктах выветривания которой формируется почвенный профиль
D	Подстилающая порода	Порода, сменяющая почвообразующую в нижней части профиля и состоящая из материала, резко отличного по минералого-гранулометрическому составу

Таблица 8

Малые индексы, обозначающие дополнительные свойства основных генетических горизонтов

Малый индекс	Примеры использования малых индексов	Определение малых индексов
са	Вса, Аса, Сса	Карбонаты Са и Mg в разных формах, палевых оттенков
рса	Врса, Арса	Щебень карбонатных пород среди бескарбонатного мелкозема
cap	Всар, Асар	Щебень карбонатных пород среди карбонатного мелкозема
cs	Bcs	Визуально различимые выделения гипса
s	Bs	Визуально различимые выделения легкорастворимых солей
sn	Bsn	Солонцовые и солонцеватые плотные горизонты со столбчатой структурой. Темные, глянцевые гумусово-глинистые или глинистые кутаны
si	Rsi	Кремнистые коры и горизонты
m	Вт	Метаморфические горизонты, основные морфологические признаки которых сформировались благодаря изменениям исходной массы на месте, отличаются от «С» увеличенным содержанием ила, оксидов железа, ореховатой и комковатой структурой. Аккумулятивных кутан нет
п	Bn	Горизонты, содержащие конкреции (любого состава), которые настолько тверды, что могут быть выделены из почвенной массы
g	Bg	Горизонты, имеющие морфологические признаки оглеения недостаточные для отнесения к собственно горизонту G
h	Bh	Иллювиально-гумусовые горизонты темно-коричневых и буро-красно-коричневых оттенков
f	Bf	Иллювиально-железистые горизонты ярко-желтых, красных и буро-желтых тонов
hd	Bhd	Гидратированные горизонты ферраллитизированных почв желтых оттенков
t	Bt	Текстурные горизонты более тяжелого гранулометрического состава, чем вышележащие, с ясными визуальными признаками привноса тонкодисперсного материала в виде пленок (кутан) по трещинам, порам, граням структурных отдельностей. Кутаны часто перекрываются светлыми песчано-пылеватыми скелетанами («белесая присыпка»)
P	Bp	Камни размером >1 см (щебень, гравий, глыбы, валуны, галька и т.п.) по объему > 10%
z	Alz	Обильные следы жизнедеятельности почвенной фауны (копролиты, червороины, кротовины, сурчины и т.д.)
V	Av	Горизонты, состоящие из 50 % и более из живых частей растений (войлок, дерновинные горизонты, очесы мхов и лишайников)
d	BCd	Признаки динамических явлений перемещения почвенной массы

5. Погребенные горизонты в почвенном профиле обозначают квадратными скобками, например [А].

6. Максимальную выраженность какого-либо признака горизонта обозначают чертой под малым индексом (Вса, Вm, Bs).

7. При нескольких малых дополнительных индексах у основных индексов горизонта их пишут обычно через запятую (Bm,g,f).

8. Мерзлые, водоупорные, сцементированные льдом почвенные горизонты обозначают значком ┴ перед основным индексом горизонта (┴C).

9. Горизонты с отрицательной температурой, но не водоупорные обозначают значком ↓ перед основным индексом горизонта (↓С).