2.8. Описание почвенных условий

Наряду с описанием структурных элементов лесного сооб­щества проводится изучение почв. При этом используются почвенные разрезы. В зависимости от целей исследования и необходимой степени детальности описания почвенные разрезы обычно делят на ямы (полные или основные), полуямы (контрольные) и прикопки (поверхностные). Основные и контрольные разрезы необходимо закладывать в наиболее типич­ном месте изучаемого фитоценоза¹ после полного описания растительности на ПП.

Основные разрезы используются при детальном изучении морфолого-генетических свойств почв и взятии почвенных образцов для анализа. Их глубина в зависимости от мощности почв и уровня грунтовых вод может достигать 2 - 3 м.

Контрольные разрезы предназначаются для дополнительно­го изучения основной части почвенного профиля (совокуп­ность почвенных горизонтов). Их закладывают в зависимости от строения почв на глубину 80 - 180 см (до начала материн­ской породы).

Прикопки служат преимущественно для уточнения почвен­ных границ в местах предполагаемых смен почвенных гори­зонтов. Поверхностные разрезы выкапывают на глубину не более 75 - 80 см (при этом часто используют почвенные буры).

При геоботаническом описании ПП чаще используют основные и контрольные почвенные разрезы. Для этого на выбранном участке копают яму шириной около 0,8 м, длиной 1,5 - 2,0 м и глубиной обычно 1,5 - 2,0 м в зависимости от уров­ня залегания материнской породы, так, чтобы три стенки ямы были вертикальными, а четвертая имела ступеньки. При этом «лицевую» (переднюю) стенку разреза, предназначенную для изучения, ориентируют таким образом, чтобы у нее было хоро­шо выраженное строение профиля, а также к моменту описа­ния почвенных горизонтов она была освещена солнцем. Поверхность перед лицевой стенкой должна оставаться нетро­нутой. Почву из ямы складывают вдоль ее длинных боковых стенок, не смешивая по горизонтам. Отдельно сохраняют верх­ний (гумусовый, или пахотный) слой почвы.

Когда разрез выполнен, грунт для описания и образцы для анализа сначала берутся со дна ямы (так как нижние ее части позже становятся засоренными). Затем на передней стенке разреза закрепляют мерную ленту, ее нулевое деление должно совпадать с поверхностью почвы. На зачищенной поверхности стенки ножом отмечают границы генетических горизонтов, зарисовывают цветными карандашами (или фотографируют) и делают их морфологическое описание (табл. 2.8).

¹ Почвенные разрезы закладывают на некотором отдалении от стволов деревьев.

Таблица 2.8

Характеристика (описание) почвенного разреза (к описанию пп № ...)

Почвенный профиль	Название почвенного горизонта. Мощность (от и до), см	Описание
0 … …
10 ... …
20 ... …
30 ... …
40 ... …
50 ... …
60 ... …
70 … …
80 ... …
90 ... …
100 ... …

Определение почвы (тип, механический состав, почвообразующая порода, уровень грунтовых вод) ____________________________________

________________________________________________________________

Описание морфологических признаков и определение почв ведут по схеме, начиная последовательно с лесной подстилки и заканчивая материнской породой. Для различных связанных слоев (генетических горизонтов) почв характерны внешние (морфологические) признаки, которые возникают в конкрет­ных условиях под влиянием процессов почвообразования. Основными признаками почв являются: строение почвенного профиля (мощность, форма и характер переходов между гори­зонтами и др.), цвет, гранулометрический (механический) состав, структура, влажность, плотность, наличие новообразо­ваний, зоогенных элементов и включений. Данные признаки указываются для каждого горизонта почвенного профиля.

Строение почвенного профиля. Выделяют следующие основ­ные почвенные горизонты:

А₀(0) - лесная подстилка, напочвенный слой, образующий­ся в лесу из растительного спада разной степени разложения. В зависимости от степени разложения в составе подстилки выделяют подгоризонты: А^I₀(A_L) - образован неразложившими­ся остатками растений (листья, ветви, плоды, шишки и т.д.); А^II₀(A_F) - слой ферментации (разложения), состоит из слабораз­ложившихся растительных остатков, которые сохраняют раз­личимое строение тканей; А^III₀(A_h) - слой гумификации, состо­ит из сильно измельченного, разложившегося опада, тканевое строение которого слабо различимо.

В зависимости от породного состава древостоя, скорости разложения, структуры и окраски образуемой подстилки и гумусового слоя выделяют мягкий гумус (мулль), переходный гумус (модер) и грубый гумус (мор).

Мягкий гумус складывается из мягкой, рыхлой, разлага­ющейся в течение 1 - 2 лет подстилки, поэтому он довольно маломощный (1-2 см), состоит из мелких органических веществ, образующих однородную массу бурой (почти черной) окраски. Формируется в древостоях, состоящих из липы, клена, ясеня, березы, осины, лещины и др.

Переходный гумус образуется из менее мягкой и рыхлой под­стилки, разлагающейся в течение 2-5 лет (обычно толщиной 2-5 см), состоит из значительно, но не полностью разложив­шихся измельченных растительных остатков буровато-корич­невой окраски. Формируется в дубовых и хвойно-лиственных древостоях.

Грубый гумус получается из жесткой плотной подстилки, раз­лагающейся более 5 лет, толщиной часто более 5 см, состоит из частично разложившихся растительных остатков, сохраняю­щих тканевое строение. Формируется в хвойных древостоях.

А_Д - дернина. Верхний горизонт, густо пронизанный пере­плетающимися корнями растений, которые составляют более 5% объема горизонта. В лесных сообществах обычно отсутству­ет, так как формируется преимущественно на лугах.

А₁(А) - гумусовый горизонт (перегнойно-аккумулятивный). Как правило, наиболее темноокрашенный, в нем происходит накопление гумифицированного органического вещества, свя­занного с минеральной частью почвы. При высоком содержании (более 30 %) органических остатков этот горизонт иногда называется перегнойным.

А_п - пахотный горизонт, образуется в результате вспашки из различных почвенных горизонтов (например, под лесопо­садками).

Т - торфяной горизонт (содержание органического веще­ства более 70%), характерен для торфяных почв. В зависимости от степени разложения, окраски и состава подразделяется на подгоризонты Т₁, Т₂ и т.д.). Степень разложения торфа опреде­ляется по диагностическим признакам (прил. 11). По преобла­данию в его составе остатков различных групп растений выде­ляют древесный (сосновый, березовый, ольховый и др.), травя­нистый (осоковый, тростниковый, вахтовый, хвощевой и др.) и моховой (сфагновый, гипновый и др.) торфы, а также различ­ные их сочетания. Для диагностики используют специальные определители. Наличие торфа в других горизонтах обозначает­ся буквой «т» (например, А_Т).

Горизонты А₀ - Т относят к органогенным.

А₂(Е) - элювиальный подзолистый горизонт, обычно наибо­лее светлоокрашенный (от белесого до палевого) за счет вымы­вания гумуса и других соединений в нижележащие горизонты.

В - иллювиальный горизонт, характеризуется уплотненным сложением и бурой, палево-бурой или красновато-бурой окрас­кой. В нем происходит накопление веществ, вымытых из выше­лежащих горизонтов. По характеру накапливающихся веществ горизонт может быть разделен на: В_t - иллювиально-глинистый (с накоплением глины); В_h - иллювиально-гумусовый; В_k -иллювиально-карбонатный, В_f - иллювиально-железистый и др. В составе иллювиальных горизонтов часто заметны подгоризонты (В₁ , В₂, В₃).

G - глеевый горизонт, обычно сизоватой, голубовато-серой окраски, характерен для почв с постоянным или длительным избыточным увлажнением. Наличие признаков оглеения в дру­гих горизонтах обозначается буквой «g» (например, В_g, А_2g и т.д.). При слабой выраженности оглеения буква «g» заключа­ется в скобки.

С - материнская (почвообразующая) порода (поверхност­ная толща горных пород, из которых образовались почвы). На территории Беларуси почвы развиваются на четвертичных (антропогеновых) отложениях, происхождение которых связа­но преимущественно с деятельностью оледенений. Преобла­дающими почвообразующими породами являются моренные (собственно ледниковые), флювиогляциальные (водно-ледниковые), древнеаллювиальные (гляциоаллювиальные) и лимногляциальные (озёрно-ледниковые).

Среди материнских пород, не связанных с деятельностью древних оледенений, наиболее распространенными в Беларуси являются болотные (торфяни­стые) и аллювиальные (пойменные) отложения.

Довольно часто некоторые перечисленные горизонты могут быть слабо выражены или иметь признаки рядом лежа­щих горизонтов. В этом случае выделяют переходные горизон­ты, для которых используются двойные обозначения (А₁А₂, А₂В и т.д.). При описании профилей пойменных (аллювиаль­ных) почв в составе горизонтов отмечают также отдельные слои аллювия (например, Аl₁А₁, Аl₁G т.д.). При описании раз­личных горизонтов могут также встретиться следующие сим­волы: «д» - деградированный, «н» - нарушенный, «и» - искус­ственный, «ос» - осушенный, «э» - эродированный и др.

Состав, последовательность залегания и выраженность горизонтов и подгоризонтов при описании почвенных профи­лей могут быть представлены в виде формул, которые отлича­ются для разных типов почв. Профиль дерново-подзолистых почв, например, может выражаться формулой А₀ – А₁А₂ – А₂В₁ - В₁ - ВС(g) - С(g).

Кроме указания мощности горизонтов дается описание характера перехода горизонтов и форма границ между ними.

Переход между горизонтами бывает резким (граница чет­кая, может быть выделена в пределах 1 см), ясным (граница довольно четкая, может быть выделена с неопределенностью в пределах 1-3 см), заметным (граница нечеткая, прослеживает­ся с неопределенностью в пределах 3-5 см) и постепенным (граница нечеткая, прослеживается с неопределенностью более 5 см). Если нельзя провести четкую границу между гори­зонтами и она лежит в пределах какого-либо слоя, то он выде­ляется как переходный горизонт.

Цвет почвы. Характер окраски - один из важнейших мор­фологических признаков почвы. Различная окраска почвы вызвана содержанием органических, органоминеральных (тем­но-серая, серая и другая окраска) и минеральных соединений, а также их сочетаний. Например, красноватая, оранжевая, бурая и ржавая обычно обусловлены трехвалентными и гидро-оксидными соединениями железа и марганца; белесоватая -кремнеземом, карбонатами, оксидом алюминия (А1₂О₃), као­линитом; сизая, зеленоватая и голубоватая – двухвалентными соединениями железа.

При описании окраски горизонта прежде всего отмечают его основной цвет и детали окраски: равномерная (однородная, т.е. окрашенная одинаково), нерав­номерная (неоднородная), с полосами, пятнами (площадью более 1 см²) и примазками (расплывчатые пятна, близкие по цвету к фоновой окраске горизонта), а также часто использу­ют оттенки цветов, причем преобладающий цвет в названии ставится на последнее место (темно-серый, желто-бурый и т.д.). На окраску почв влияют ее влажность, структурное состояние, а также характер освещения и индивидуальное вос­приятие цвета.

Для определения часто встречающихся окрасок почв иног­да используют треугольник цветов по С.А. Захарову (1931), в котором, однако, отсутствуют цвета, характерные для глеевых почв (синеватые, зеленоватые, сизые). Для более точного опре­деления окраски, оттенков цветов и их названий существует специальная шкала цветов.

Гранулометрический (механический) состав. Почва состоит из элементарных гранул (частиц) различного размера, сово­купность которых определяет ее гранулометрический состав. Близкие по размерам частицы объединяют в группы (фрак­ции). Для полевой классификации все частицы от 0,01 до 1,0 мм условно объединяют во фракцию физического песка, а менее 0,01 мм - во фракцию физической глины. По соотноше­нию в почве гранул двух этих фракций (мелкозем) выделяют несколько классов почв по гранулометрическому составу: глины, суглинки (тяжелые, средние, легкие), супеси (рыхлые и связные) и пески (рыхлые и связные). Частицы крупнее 1 мм называют почвенным скелетом, который состоит из обломков пород (щебень, галька, валуны и т.п.). В полевых условиях механический состав почвы (мелкозем) определяется визуаль­но с использованием одного или нескольких методов: «зерка­ла», пробы ножом, скатывания шарика, шнура и др. (прил. 12 и 13). Более точно гранулометрический состав почв определя­ется в лабораторных условиях.

Структура почвы. Под влиянием внешних условий почвен­ные частицы обычно объединены в комочки. Совокупность таких отдельностей (агрегатов), на которые распадается почва без значительного механического воздействия на нее, называ­ется структурой. В полевых условиях структура почвы опреде­ляется по генетическим горизонтам. Для этого, вырезав из горизонта небольшой образец почвы, подбрасывают его на лезвии лопаты 1 - 2 раза, в результате чего почва распадается на структурные отдельности.

В зависимости от формы агрегатов (соотношения высоты и ширины) выделяют три основных типа структуры почв: кубо­видную, призмовидную и щитовидную, а сообразно с размерами и формой типы структур разделяют на роды и виды (рис. 2.15).

Типы структур почвы часто связаны с различными процес­сами почвообразования и приурочены к определенным гори­зонтам профиля: призмовидная - с иллювиальным процессом -к иллювиальным горизонтам; плитовидная - с элювиальным процессом - к подзолистым; кубовидная - с гумусообразовани-ем - к гумусовым. Почвенные горизонты могут быть образова­ны агрегатами смешанной структуры: зернисто-ореховатой, комковато-призмовидной и др. Если горизонт состоит из рых­лого песка различного гранулометрического состава, то он обозначается как бесструктурный.

Влажность почвы.

Различают несколько градаций влажно­сти почвы:

1) если почва пылит и при сжатии влага не ощуща­ется, она описывается как сухая;

2) слегка холодит руку и слабо мажется - свежая;

3) при сжатии образуются комки и рука заметно ощущает влагу - влажная;

4) вода увлажняет руку и прилипает к ней, но еще не сочится между пальцами - сырая;

5) при сжатии между пальцами сочится вода вместе с почвен­ной массой (вода также выступает из почвенного горизонта) -мокрая. Влажность почвы меняется в различные годы и сезоны в зависимости от уровня грунтовых вод, количества осадков, времени их последнего выпадения и т.д.

Плотность горизонтов. По плотности почвенные горизонты бывают рыхлыми (от прикосновения легко осыпается, нож или лопата входит в горизонт почти без усилий), слабоуплотненны­ми (нож или лопата с усилием входит в почву на всю длину лез­вия), сильноуплотненными (в почву входит только острие лопа­ты или лезвия ножа) и плотными (нож или лопата лишь цара­пает поверхность). Плотность горизонта зависит от многих факторов (механического состава, структуры, влажности почвы и др.).

Новообразования. К новообразованиям (выделениям) отно­сят заметные скопления различных веществ, которые отлича­ются морфологически (цветом, формой, плотностью и др.) и химически от остальной, преобладающей почвенной массы горизонта. Новообразования (в отличие, например, от включе­ний) возникают в результате почвообразовательных процессов и являются важными диагностическими признаками почв в виде налетов, конкреций и прослоек.

После изучения и описания почвенного разреза дается пол­ное название типа почвы. При более подробном определении и морфолого-генетическом описании почв в различных ее горизонтах проводят качественные химические реакции на наличие карбонатов, хлоридов, сульфатов, двухвалентного железа и определения величины рН. При необходимости из середины каждого горизонта и подгоризонта (начиная с нижнего) отдельно берутся образцы почв массой 0,5-1 кг, которые снабжаются этикеткой, заворачиваются в бумагу и помещаются в специальные мешочки.

После завершения описания ПП и проверки преподавате­лем правильности выполненной работы почвенный разрез закапывается. При этом в яму сначала помещают грунт нижних горизонтов, сверху укладывается почва перегнойного горизонта.

На основании всей полученной информации о структуре древостоя, подроста, подлеска, живого напочвенного покрова, почвенно-климатических и исторических условиях развития исследуемого фитоценоза окончательно определяется тип леса и лесная ассоциация на ПП.