Морфологические признаки почвы
Особенности состава почвы отражаются на её внешнем облике. Определенный состав и обусловленные им химические и физические свойства почвы унаследованы от почвообразующей породы или приобретены в процессе почвообразования. Следовательно, морфологические особенности почвы тесно связаны с условиями и процессами почвообразования. Изучение характерных морфологических (внешних) признаков различных почв в связи с их генезисом (происхождением) является одним из важных методов познания почв. К морфологическим признакам относятся окраска (цвет) почвы, гранулометрический состав, ее структура, сложение, порозность, новообразования, включения, распространение корневых систем растений, характер перехода одних горизонтов в другие, мощность и т.д. Поскольку почва состоит из нескольких горизонтов, морфологические признаки определяются для каждого горизонта и в итоге сводятся в виде характеристики строения почвенного профиля. В настоящем руководстве приводится краткое описание основных морфологических показателей почв. Более подробное описание можно найти в монографиях Т.И. Евдокимовой (1981), Б.Г. Розанова (2005). Окраска – один из важных морфологических признаков почвы. Она довольно разнообразна и зависит от состава почвообразующих пород и типа почвообразования. Определение окраски наиболее доступно исследователю при описании почвенного профиля. В почвах можно встретить все цвета и оттенки, от черного до белого, за исключением ярких зеленых и синих. Однако и эти цвета можно наблюдать в свежих разрезах болотных почв. Именно этот морфологический признак положен в основу названия многих почвенных типов: «черноземы», «красноземы», «желтоземы», «сероземы» и т.д. Окраска верхнего горизонта почвы обусловлена преимущественно гумусовыми веществами. Интенсивность окраски, как правило, зависит от количества и состава почвенного гумуса и может меняться от интенсивно-черного (при содержании гумуса более 6%, если в его составе преобладают соли гуминовых кислот и гумины) до светло–серого (при содержании гумуса 1, 5 – 2% в случае преобладания солей фульвокислот). Черную окраску в почвах дают сульфиды, окислы марганца, первичные минералы (роговая обманка), древесный уголь, магнетит, железистый монтмориллонит. Красновато-ржавый цвет указывает на присутствие значительного количества в почве негидратированных свободных оксидов железа, преимущественно гематита. Желтая окраска характерна для почв с высоким содержанием гидратированных окислов железа, прежде всего лимонита. Желтую окраску также дает сульфат железа. Бурая окраска образуется при смешивании желтого, красного и белого цветов, а также в результате накопления в почве слюдистых минералов, иллита. Синяя окраска встречается очень редко, обычно в болотных почвах (вивианит). Однако сизые тона, производные синей окраски, свидетельствуют о наличии соединений двухвалентного железа. Белесая окраска зависит от накоплений тонкозернистых кварцевых зерен, освобожденных от тонких глинистых пленок. Белый цвет обусловливается скоплениями каолинита, карбонатов и водорастворимыми солями. Придают белую окраску полевые шпаты и мелкокристаллический гипс. В нижних горизонтах почвенного профиля цвет в основном определяется окраской почвообразующих пород, их составом и степенью выветривания. Окраска почвы сильно изменяется в зависимости от степени влажности и источника освещения, поэтому определение цвета можно проводить как при естественном увлажнении, так и при подсыхании на воздухе до воздушно-сухого состояния, при рассеянном дневном освещении. Для определения цвета почвы С.А. Захаровым предложены треугольник цветов, в вершинах которого расположен белый, черный и красный цвета, а по сторонам и медианам нанесены названия возможных цветов, производных от смешивания трех основных (рис. 1). При описании почвенных горизонтов следует установить основной цвет: серый, черный, красный и т.д. Насыщенность этого цвета: темный, светлый, оттенки: красно–бурый, темно-бурый и т. д. Обычно, для выражения соотношения преобладающего и дополнительного цвета, пользуются определениями из двух–трех слов, из которых последнее определяет основной цвет горизонта, предыдущее – его оттенок и интенсивность основного цвета. Однородная окраска. Если тон и интенсивность не меняются в пределах всего горизонта – это равномерная окраска. Если тон и интенсивность окраски меняются постепенно от верхней части горизонта к нижней, её называют неравномерной однородной (например, от серой до светло–серой).
Рис. 1. Треугольник Захарова для определения названия окраски почвы Неоднородная окраска. Пятнистая – пятна диаметром более 5 мм какого-либо цвета неравномерно распределены на фоне другого цвета. Крапчатая – мелкие пятна диаметром до 5 мм неравномерно распределены по однородному фону другой окраски. Полосчатая – чередование полос разного цвета. Мраморовидная – очень пестрая окраска обусловлена чередованием различных пятен, прожилок, полос разного цвета. При описании окраски следует указать контрастность пятен (слабая, отчетливая, сильная) и обилие пятен (редкие – менее 2% площади, многочисленные – 15–30% и очень многочисленные – 30–50% площади). Гранулометрический состав. Определение гранулометрического состава лежит в основе выделения разновидностей почв. Изучение гранулометрического состава позволяет предварительно оценить степень дисперсности почвенного мелкозема (песок, супесь, суглинок, глина), а также соотношение песчаных и илистых частиц. Гранулометрический состав определяется как в сухом, так и увлажненном состоянии почв. При определении в сухом состоянии все агрегаты должны быть разрушены тщательным растиранием на ладони. Супесчаные почвы растираются легко, и обнаруживается незначительное количество пылевато-глинистого материала. Песчаные почвы полностью лишены глинистых частиц. Глинистые почвы растираются с трудом, и после растирания появляется значительное количество пылевато-глинистых частиц. Если гранулометрический состав определяют при увлажнении, то смачивать почву следует до консистенции теста и раскатывать до образования «шнура» различной толщины или устойчивого кольца (рис. 2). При определении гранулометрического состава можно пользоваться следующими градациями: Песок – почва бесструктурная, несвязанная в сухом состоянии, свободно рассыпается, при увлажнении не образует шнура. Супесь – в сухом состоянии сыпучая бесструктурная, при увлажнении и раскатывании образуются фрагменты шнура, но шнур скатать не удается. Суглинок легкий –почва при растирании в сухом состоянии дает тонкий порошок, в котором на ощупь чувствуются песчаные зерна. При увлажнении и раскатывании образуется шнур, который растрескивается и распадается на фрагменты (дольки). Шнур нельзя свернуть в кольцо. Средний суглинок – при растирании в сухом состоянии образуется тонкий порошок, в котором могут прощупываться лишь отдельные песчаные зерна. При увлажнении и раскатывании образуется сплошной шнур 2-3 мм, который при попытке свернуть его в кольцо разламывается на дольки. Тяжелый суглинок – в сухом состоянии агрегаты растираются в тонкий порошок (с помощью ножа). В увлажненном состоянии можно раскатать гладкий шнур (менее 2 мм), дающий при сгибании кольцо с трещинами на внешней поверхности.
Рис. 2. Показатели определения гранулометрического состава почвы методом раскатывания (по Н.А. Качинскому) Глина – в сухом состоянии агрегаты с трудом растираются до тонкого однородного порошка. В увлажненном состоянии скатывается тонкий гладкий шнур (менее 2 мм), который сгибается в кольцо. Гранулометрический состав тесно связан с пластичностью, под которой понимается способность почвенной массы необратимо менять форму при механическом воздействии без образования макротрещин. В полевых условиях следует выделять следующие градации пластичности: непластичный – песок, очень слабо пластичный – супесь, слабопластичный –средний суглинок, очень пластичный – тяжелый суглинок, высокопластичный – глина. Кроме того, в полевых условиях определяется липкость почвенной массы, которая также зависит от гранулометрического состава. Липкость – это ее способность прилипать к другим телам. Имеют место следующие градации липкости: нелипкий – почвенная масса практически не пристает к пальцам. Слаболипкий – почвенная масса пристает к пальцам и очищается с трудом. Очень липкий – почвенная масса очень прочно пристает к пальцам и очищается с большим трудом. Структура почвы. Под структурой почвы понимают форму и размер структурных отдельностей (педы), на которые почва легко распадается. Структура почвы является важным и характерным признаком, имеющим большое значение при определении генетической и агропроизводственной характеристики почв. Способность почвы легко распадаться в естественном состоянии, при механическом воздействии (выкапывании, вспашке) на агрегаты определенного размера и формы называют структурностью почвы. В поле, у разреза, структуру почв определяют следующим образом. На передней стенке исследуемого горизонта ножом вырезается небольшой образец грунта и подбрасывается несколько раз на ладони (или лопате) до тех пор, пока он не распадется на структурные отдельности. Рассматривая эти структурные элементы, определяют степень их однородности, качество структуры, размер, форму, характер поверхности. При описании структуры прежде всего следует установить качество структуры (бесструктурная, слабая, умеренная, прочная). При этом используются следующие градации: 1. Бесструктурная –нет видимой агрегации. 2. Слабая структура – слабооформленные неопределенные агрегаты, едва различимые в натуре. 3. Умеренная структура – агрегаты хорошо оформлены, разломанных немного, мало неагрегированногоматериала. 4. Прочная структура –агрегаты, хорошо оформленные и устойчивые, полностью отделяются при нарушении почвы. Затем следует описать форму и размер агрегатов, для чего можно использовать градации, разработанные С.А. Захаровым (табл. 1). Классификация С.А. Захарова является ёмкой, располагает большим -разносторонним набором различных родов и видов, что делает ее применимой по отношению к любому почвенному типу. Если структура неоднородная, то для характеристики пользуются двойными и более названиями (комковато–зернистая, ореховато–призматическая, комковато–пластинчато–пылеватая и т.д.), последним словом указывая преобладающий вид структуры. При изменении характера распределения структурных элементов внутри горизонта в почвенном дневнике обязательно отмечается это различие. Каждому типу почв и каждому генетическому горизонту свойственны определенные типы почвенных структур. Для гумусовых горизонтов характерна зернистая, порошисто-комковатая структура, для элювиальных горизонтов – плитчатая, листоватая, чешуйчатая, пластинчатая, ореховатая и т.д. Таблица 1 Классификация структурных отдельностей почв (по С.А. Захарову)
Водопрочность структуры почвы – образование прочных неразмываемых в воде отдельностей. Такая структура образуется в результате скрепления механических элементов органо–минеральными коллоидами, скоагулированными необратимо. Почвы, обладающие водопрочной структурой, имеют благоприятный для развития растений водно-воздушный режим, хорошие механические свойства. Почвы, не имеющие водопрочной структуры, заплывают, становятся непроницаемыми для воды и воздуха, при высыхании растрескиваются на крупные глыбы. В агрономическом смысле почва считается структурной, если комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 10 до 0, 25 мм составляют более 55%. Сложение почвы – это внешнее выражение плотности, пористости и трещиноватости. Плотность сложения имеет большое практическое значение для оценки физических свойств (водопроницаемости, фильтрации, воздухоемкости и т.д.), а также для обработки почв. По степени плотности сложение может быть: Сыпучее (рассыпчатое) –почва лишена связанности, самопроизвольно осыпается с вертикальной стенки разреза. Очень рыхлое сложение – почва состоит из слабосвязанных структурных агрегатов, крошится при слабом сдавливании. Рыхлое сложение – почва крошится при умеренном сдавливании. Плотноватое сложение – почва с трудом крошится пальцами, легко ломается руками. Нож входит в стенку разреза легко. Во влажном состоянии почва слабосвязана. Плотное сложение – почва с трудом копается лопатой, комочки почвы не крошатся пальцами, а с большим трудом ломаются руками. Во влажном состоянии почва вязкая. При песчаном гранулометрическом составе высокая плотность обусловлена цементацией гидроксидами железа. Очень плотное (слитое) сложение – почва почти не поддается копке лопатой, требуется применение лома. Нож не входит в почву. Комок почвы с трудом раскалывается молотком. В сухом состоянии почва крупноглыбистая, а во влажном состоянии очень вязкая. По характеру пор внутри структурных отдельностей различают следующие виды сложения: Тонкопористое сложение – почва пронизана порами диаметром < 1 мм. Пористое – 1–3 мм. Губчатое –3–5 мм. Ноздреватое (дырчатое) – 5–10 мм (работа мелких земле роев). Ячеистое – более 10 мм. Трубчатое –каналы и полости прорыты землероями. При описании пор необходимо указать их форму (округлая, трубковидная, щелевидная, клиновидная). По характеру трещин между структурными отдельностями выделяют: тонкотрещиноватое сложение – при ширине трещин не менее 3 мм; трещиноватое – 3–10 мм. Новообразования – это скопление в почвенной толще в результате процессов почвообразования веществ и морфологически оформленных выделений различной формы и химического состава. Новообразования позволяют судить о характере почвообразовательных процессов, а следовательно, о генезисе и эволюции почв. В соответствии с характером происхождения выделяют следующие основные группы новообразований: Элювиальные новообразования – в основном, это различного вида кремнеземистые присыпки, пятна кремнезема. Иллювиальные новообразования – известковые, марганцевые, железистые выцветы, примазки, потеки, конкреции, стяжения. Гидрогенно–аккумулятивные новообразования – это новообразования легкорастворимых солей, гипса, известковые и железистые новообразования разной формы и строения. Диффузные (сегрегационные) новообразования – железистые конкреции и желваки. Прикорневые новообразования представлены в виде чехликов, трубок разного состава, конкреций, живых и отмерших корней. Биогенные новообразования – червороины, кротовины, копролиты. Унаследованные новообразования – новообразования, происхождение которых связано с древними процессами в почвообразующей породе. Реликтовые новообразования – новообразования древних стадий почвообразования. Приуроченность различных новообразований к различным типам почвообразования и гипергенеза можно проиллюстрировать схематическим профилем (табл. 2). При описании новообразований следует указать, с каким процессом связано их образование, выделить новообразования химического и биологического происхождения, отметить положение новообразования внутри агрегатов, между агрегатами или на поверхности агрегатов, по стенкам трещин. Описать форму, приуроченность к определенному горизонту, окраску, твердость. Таблица 2 Распределение почвенных новообразований по основным ландшафтным зонам умеренного пояса (по В.В. Добровольскому)
Классификация почвенных новообразований химического происхождения приводится в табл. 3. В соответствии с этой таблицей новообразования можно разбить на группы, а по морфологической выраженности – на формы. Для засоленных почв характерна группа легкорастворимых солей. Хлориды натрия, кальция, магния и сульфаты натрия образуют тонкие налеты и выцветы на поверхности почвы и на подсохшей стенке разреза, белые уплотненные корочки с поверхности, белые прожилки и крапинки и тонкие игольчатые кристаллы в виде инея или густых щеточек, в зависимости от степени соленасыщенности почвенного профиля. В южных засоленных почвах выделение гипса представляет собой светлые налеты, выцветы, крапинки и жилки, заполненные кристаллическим веществом, натечные образования на нижней поверхности щебня и гальки, одиночные и сросшиеся крупные кристаллы (ласточкин хвост, гипсовые розы), пористые, ноздреватые корки и прослойки на поверхности почвы (гажи). Таблица 3 Классификация почвенных новообразований химического происхождения (по С.А. Захарову)
Распространенным видом новообразований во многих почвах являются карбонатные выделения. Они встречаются в виде налетов и выцветов (плесень) на поверхности структурных отдельностей или в виде частой сети переплетающихся жилок, корневых пустот, заполненных известью (карбонатный псевдомицелий или лжегрибница), а также образуют форму округлых белых мягких пятен и стяжений (белоглазка) или твердых, плотных, причудливой формы образований (дутики, журавчики, погремки). Прочные конкреции извести грязно–белого цвета размером 10 – 20 см называют желваками, а натечные формы – бородками. Возможна полная пропитка почвенных горизонтов карбонатными растворами, которая про является в мучнистой присыпке высохшей стенки почвенного раствора. Широко распространены новообразования, формирующиеся из оксидов железа, алюминия и марганца, в образовании которых большое участие принимают подвижные гумусовые вещества. Это могут быть налеты и выцветы, пленки и корочки охристого, желтого, бурого, темно–бурого цвета на поверхности структурных отдельностей, по трещинам и корневым ходам; примазки, пятна, разводы и языки ржавого, охристого, красноватого и черного цвета на стенке почвенного разреза; плотные округлые образования черно-бурого цвета – бобовины, зерна, дробины, а также темно–бурые, коричневые, ржавые и охристые плотные стяжения, ортштейны, жерства, рудяк. Соединения двухвалентного железа, как и предыдущая группа новообразований, широко распространены в переувлажненных почвах любой почвенный зоны и образуют голубоватые, сизые и зеленоватые пятна, разводы, пленки и примазки, буреющие на воздухе, а иногда белые, синеющие при доступе кислорода жилки вивианита (в болотных почвах). Для элювиального процесса характерны выделения кремнезема, представляющие собой налет (присыпку) на структурных отдельностях, белые и белесые пятна и языки на стенке разреза, тонкие прожилки, пронизывающие почву, и натеки на камнях. Отличие их от карбонатных новообразований заключается в том, что последние вскипают под действием слабого раствора соляной кислоты, тогда как кремнеземистые новообразования на неё не реагируют. Новообразования гумуса в подзолистых почвах – гумусовые пленки, тонкие корочки и потеки по граням структурных отдельностей иллювиальных горизонтов. Для степных почв характерны темные пленки, корочки, дендриты, в солонцеватом горизонте - лаковые пленки по граням призматических и столбчатых отдельностей. В болотных почвах встречаются гумусовые слои ортштейна в виде округлых конкреций и прослойки ортзанда. Кроме того, гумусовыми веществами пропитаны новообразования типа капролитов, кротовин и т.д. Изучение почвенных новообразований позволяет понять не только процессы, совершающиеся в современных почвах, но и по сохранившимся (реликтовым) новообразованиям можно судить о древних процессах почвообразования. В настоящее время изучение новообразований представляет собой особое направление в почвоведении и учении о гипергенезе. Влажность почвы. Влажность влияет на многие свойства почв и степень выраженности ряда диагностических признаков (окраску, сложение и др.), поэтому в полевых условиях влажность почв определяют с указанием относительного её содержания. Сухая почва – образец не холодит руку, не светлеет при высыхании, пылит, темнеет при добавлении воды. Свежая почва – сухой вид, чуть влажный на ощупь, светлеет при высыхании, темнеет при добавлении воды. Влажноватая почва – образец влажный на вид и на ощупь, светлеет при высыхании, не темнеет при добавлении воды, при сжатии образца яркость поверхности не изменяется. Влажная почва – образец не темнеет при добавлении воды, при сжатии на поверхности образца выступает тонкая пленка воды, придающая поверхности блеск, но вода не вытекает. Сырая почва – при сжатии образца с его поверхности капает вода. Мокрая почва – по профилю почвы самопроизвольно сочится вода. Включения. Включениями называют любые тела в почве, образование которых не связано с почвообразовательным процессом. Однако включения могут служить источником в почве минералов, элементов и органического вещества, которые при определенных условиях вовлекаются в процессы почвообразования. К включениям относятся камни, обломки раковин, угли, кости, черепки, обломки строительного материала, обызвесткованные, загипсованные или ожелезненные остатки растений и др. При описании включений отмечают их цвет, размеры, обилие, название. В случае присутствия в почвенных горизонтах обломков пород указывают степень их окатанности. Окатанные – ребра отсутствуют, слабоокатанные – ребра сглаженные, но заметные, неокатанные – с острыми ребрами. Корневая система. При морфологическом изучении почв необходимо обратить внимание на распространение корней по профилю, их глубине, обилию, характеру ветвления. Количество и обилие корневых систем, по Б.Г. Розанову, может даваться по следующей шкале: Нет корней – корни не видны на стенках разреза; единичные корни – 1–2 видимых корня; редкие корни –3–7 видимых корней; мало корней – 7–15 корней; много корней – несколько корней на каждом квадратном дециметре; густые корни – корни образуют сплошную каркасную сеть; дернина –корни составляют более 50% объема горизонта, слой ломается и крошится с трудом. Для более детальной характеристики можно описать толщину корней. 0, 1 мм – корневые волоски, 0, 1–1 мм –мельчайшие корни, 1–2 мм – очень тонкие, 2–5 мм – тонкие, 5–10 мм – средние, 10 мм – крупные. Характер перехода в нижележащий горизонт. Б.Г. Розанов (2005) предлагает 8 типов границ переходов между почвенными горизонтами. Ровная – не имеет впадин или выступов. Характерна для большинства почв, особенно при постепенных переходах между горизонтами. Волнистая – для этой границы характерно отношение амплитуды к длине менее 0, 5. Граница может быть мелко волнистой (длина волны 0, 5 см), средневолнистой (5–10 см) и крупно волнистой (> 10 см). Волнистая граница характерна для нижней части гумусового горизонта лесных почв и переходов между подгоризонтами одного и того же горизонта. Карманная – выделяется при отношении глубины к ширине затеков (карманов) от 0, 5 до 2. Если это отношение менее 0, 5, то граница волнистая, больше 2 – граница языковатая. Граница может быть: мелкокарманная (ширина кармана менее 5 см), крупнокарманная (более 10 см). Характерна карманная граница для нижней части гумусового горизонта степных почв. Языковатая – глубина впадин или выступов больше их ширины. Граница может быть мелкоязыковатой (глубина языков до 3 см), глубокоязыковатой (более 10 см), отношение глубины языков к их ширине от 2 до 3. При большем отношении граница будет затечной. Языковатая граница характерна для нижней части элювиальных горизонтов и нижней части гумусовых горизонтов Сибири. Затечная – отмечается в почвах с потечным характером гумуса или в почвах, подвергающихся очень глубокому периодическому растрескиванию. При затечной границе отношение глубины затеков к их ширине превышает 5 и может достигать несколько десятков. Размытая – характерна для почв с сильно выраженным элювиальным процессом, когда не удается провести четкую границу между горизонтами А2 и В (граница очень извилистая) и приходится выделять А2В. Пильчатая – встречается редко, главным образом в подзолистых почвах на структурных глинах. Палисадная – чаще всего встречается между осолоделыми и столбчатыми горизонтами в солонцах. По характеру переходов между горизонтами выделяются следующие виды: Резкий –граница в переделах 1 см. Ясный – граница прослеживается четко и может быть выделена в пределах 1–3 см. Такой переход характерен для нижней границы горизонта Аг подзолистых почв, сильно оглеенных горизонтов, а также нижней границы гумусового горизонта черноземов. Заметный переход – граница прослеживается между под горизонтам и в нижней части профиля элювиально–иллювиальных почв, постепенный – граница выделяется с неопределенностью 5–10 см.
|
