В результате образования почв произошли большие изменения в составе и свойствах материнских пород. Это отразилось на изменении внешнего вида или внешних признаков. Внешние признаки называют морфологическими. К ним относятся строение почвенного профиля, мощность почвы и отдельных горизонтов, окраска почвы, ее влажность, гранулометрический состав, структура, сложение, новообразования, включения, характер перехода от одного генетического горизонта к другому и иные особенности. В связи с тем что они точно отражают последствия определенных почвообразовательных процессов, состав и свойства почв, их используют в классификационных целях, для диагностики почв; по ним можно делать выводы о плодородии и эволюции почв, что очень важно для агрономической практики.
Краткое описание внешних, или морфологических признаков почв:
1. Строение почвенного профиля.
Каждая почва состоит из слоев, или генетических горизонтов, характерных только для нее. Определенное сочетание горизонтов составляет профиль почвы. Например, в целинной дерново-подзолистой почве сверху выделяется горизонт лесной подстилки, под ним – гумусовый горизонт, ниже – подзолистый, иллювиальный, далее горизонт, переходный к материнской породе, и материнская порода; Для болотной почвы обязательными будут торфяной слой и под ним – минеральный глеевый горизонт. Почвы получили название по наличию тех или иных горизонтов с соответствующими морфологическими признаками. Названия почв на почвенных картах обозначают индексами (ПД – дерново-подзолистые, Л – лесные почвы, Ч – черноземы и т.д.)
Каждый горизонт также имеет название и индекс: А0 – горизонт лесной подстилки или степной войлок; А – гумусово-аккумулятивный горизонт; Ап – пахотный; А2 – элювиальный (подзолистый, осолоделый); В – иллювиальный, или горизонт вмывания; в черноземах этим индексом может обозначаться горизонт без признаков иллювиированности; Т – торфяный; G – глеевый, другие горизонты; С – материнская порода; Д – подстилающая порода. Горизонт с морфологическими признаками выше- и нижележащего слоев называют переходным и обозначают двумя буквами, например А2В, ВС; первая буква – индекс вышележащего слоя, вторая – нижележащего.
2. Мощность почвы и отдельных горизонтов.
Мощность почвы складывается из мощности отдельных горизонтов. Под почвенным слоем выделяется слабозатронутая почвообразовательным процессом материнская порода. Мощность отдельных горизонтов обозначают в сантиметрах (верхняя и нижняя границы от поверхности), например Ап 0 – 22 см, В1 57 – 82 см. Эти границы горизонтов определяются при просмотре профиля почвы сверху вниз по изменению одного или нескольких морфологических признаков.
3. Окраска почв.
Окраска является наиболее заметным морфологическим признаком. Народные названия почв связаны именно с этим признаком: подзол (напоминает цвет золы), чернозем, серая лесная почва, каштановая, серозем.
Для определения генетических горизонтов типична своя окраска, являющаяся отражением прошедших почвообразовательных процессов, химического и минералогического составов твердой фазы почв. Гумусовые вещества окрашивают почву и ее горизонты в черные, серые и бурые тона. Окисные соединения железа придают красноватые, ржавые и желтоватые оттенки, а закисные соединения – сизовато-голубоватые (в глеевых горизонтах болотистых почв), соединения марганца – фиолетово-черные оттенки. Диоксид кремния, или кремнезема, образующийся в подзолистом горизонте при разрушении алюмосиликатов, в результате подзолистого процесса почвообразования обуславливает белесую окраску, углекислый кальций, каолинит, гидрат окиси алюминия – белую и т.д.
Почвенная окраска обычно является смешением окрасок, составляющих почву химических соединений. Она не бывает яркой. Интенсивность окраски зависит от влажности почв: чем влажнее почва, тем темнее окраска; глыбистая поверхность вспаханного поля выглядит более темной. В утренние часы преобладание ультрафиолетовых лучей в солнечном спектре, а вечером – инфракрасных изменяет цветовые оттенки почвы. Поэтому сравнивать цвета почв следует в сухом состоянии и в дневное время.
Названия окрасок почв имеют свою специфику; иногда отмечают даже оттенки, например светло-бурая, светло-серая с белесым оттенком, буровато-серая и т.д. Для того чтобы правильно назвать окраску почв, необходимо приобрести определенный опыт; целесообразно использовать шкалы окраски почв, исключающие субъективизм.
4. Влажность почв.
В полевых условиях важно охарактеризовать внешние признаки увлажненности почв. Это позволяет сделать предположение о наличии капиллярного подъема воды в почвенный слой от горизонта почвенно-грунтовых вод, выявить присутствие свободной воды в профиле почв, влияющей на развитие восстановительных процессов, определить глубину промачивания почв после дождя или глубину иссушения почв в засушливый период лета и т.д.
В полевых условиях выделяют пять групп внешних признаков влажности почвенных горизонтов (суглинистого и глинистого гранулометрических составов).
1. Почвенный горизонт сухой – образец почвы из горизонта, помещенный на ладонь, не холодит руку, после его сжатия в руке он рассыпается.
2. Почвенный горизонт свежий – образец почвы холодит руку, после его сжатия в руке комок почти не рассыпается.
3. Почвенный горизонт влажный – образец почвы при сжатии в руке хорошо держит форму, но раскатать его в шнур не удается; лист фильтровальной бумаги, приложенный к почве сыреет.
4. Почвенный горизонт сырой – образец почвы легко формируется, из него легко можно скатать шарик и раскатать его в шнур.
5. Почвенный горизонт мокрый – из него сочится вода.
Эти внешние признаки влажности почв некоторой корректировкой можно также использовать для песчаных и супесчаных почв.
5. Почвенная структура.
Это агрегаты, на которые распадается твердая фаза почвы. Они морфологически различаются по форме, размеру и свойствам, состоят из склеенных природными «цементами» частиц песка, пыли и ила. Основными природными клеящими веществами являются гумус, наиболее дисперсная часть ила, гидроксиды железа и алюминия, бикарбонат кальция.
В таблице 1 приводится классификация почвенной структуры, основы которой заложены С.С. Захаровым. По размеру различают три группы агрегатов: макроструктура (> 10мм), мезоструктура (0,25 – 10 мм) и микроструктура (< 0,25 мм).
1. Классификация почвенной структуры (В.П. Ковриго, 2000).
| Род | Вид | Размеры поперечника (для I и II типов) и толщина отдельностей (для III типа), мм |
| I тип - кубовидная | ||
| Глыбистая - неправильная форма и неровная поверхность | Крупноглыбистая Глыбистая Мелкоглыбистая | 200 – 100 100 – 10 |
| Комковатая – неправильная округлая форма, шероховатая поверхность, ребра сглаженные | Крупнокомковатая Комковатая Мелкокомковатая | 10 – 3 3 – 1 1 – 0,25 |
| Пылеватая | Пылеватая | < 0,25 |
| Ореховатая – более или менее правильная форма, поверхность граней сравнительно ровная, ребра острые. | Крупноореховатая Ореховатая Мелкоореховатая | >10 10 – 7 7 – 5 |
| Зернистая – более или менее правильная форма, острогранная, с гранями то шероховатыми и матовыми, то гладкими и блестящими | Крупнозернистая (гороховатая) Зернистая (крупитчатая) Мелкозернистая (порошистая) | 5 – 3 3 – 1 1 – 0,25 |
| II тип - призмовидная | ||
| Призматическая – грани хорошо выражены, ребра острые, плоские, не всегда горизонтальные основания | Крупнопризматическая Призматическая Тонкопризматическая Карандашная | > 50 50 – 30 30 10 < 10 |
| Столбчатая – довольно правильная форма с округлой головкой | Крупностолбчатая Столбчатая Тонкостолбчатая | 50 – 30 < 30 |
| Столбчатовидная – неправильная форма со слабо выраженными неровными гранями и сглаженными ребрами. | Крупностолбчатовидная Столбчатовидная Тонкостолбчатовидная | > 50 50 – 30 < 30 |
| III тип - плитовидная | ||
| Плитчатая (слоеватая) – с более или менее развитыми горизонтальными плоскостями спайсности. | Сланцеватая Плитчатая Пластинчатая Листовая | > 5 5 – 3 3 – 1 < 1 |
| Чешуйчатая – со сравнительно небольшими, отчасти изогнутыми плоскостями и часто острыми ребрами (некоторое сходство с чешуей рыбы) | Скорлуповидная Грубочешуйчатая Мелкочешуйчатая | > 3 3 – 1 < 1 |
Для каждого генетического горизонта суглинистых и глинистых почв, а следовательно, и для почвенного профиля характерна определенная структура. В супесчаных почвах структура выражена плохо, а песчаные почвы бесструктурные. Глыбистая структура характерна для пахотных, глеевых и переходных к материнской породе горизонтов, комковатая и зернистая структура – для гумусовых горизонтов, Ореховатая – для иллювиальных и солонцеватых горизонтов, пылеватая - для гумусовых горизонтов старопахотных или интенсивно обрабатываемых почв, призматическая – для иллювиальных и солонцеватых горизонтов, столбчатая – для солонцовых горизонтов, плитовидная – для элювиальных горизонтов.
Образование того или иного вида структуры связано с процессами почвообразования. Так, плитовидная структура в элювиальных горизонтах сформировалась в результате процессов оподзоливания и осолодения, зернистая и комковатая – в результате дернового почвообразовательного процесса. В агрономическом отношении лучшими считаются комковатая и зернистая структуры, так как они обеспечивают наиболее благоприятные водные и воздушные свойства почв. Кроме того ценится структура, обладающая водопрочностью, т.е. способностью не расплываться в воде, сохраняя свою форму. Структура принято также характеризовать по связности (в сухом состоянии), т.е. способности противостоять механическому (физическому) разрушению. Связность структуры имеет прямую связь с гранулометрическим составом: чем он тяжелее, тем выше связность.
6. Гранулометрический состав как морфологический признак.
Определение гранулометрического состава в поле дает возможность понять, почему почвы содержат неодинаковое количество гумуса и элементов питания, почему одни и те же почвы поспевают для обработки раньше, а другие позже, почему генетические горизонты имеют разный гранулометрический состав и т.д. По изменению гранулометрического состава определяют мощность почвы и отдельных горизонтов, устанавливают границы между почвами.
Для определения гранулометрического состава почв разработаны лабораторные и полевые методы. Среди лабораторных методов наиболее признан метод Н.А. Качинского, имеющий достаточно высокую точность. При изучении почв в природных условиях используют полевой метод. Он менее точен, но позволяет быстро дать главное название гранулометрического состава.
Полевой метод определения гранулометрического состава почв и пород основан на увлажнении их образцов до оптимальной влажности (до сырого состояния), скатывании из него шарика между ладонями, раскатывании в шнур и сгибании шнура. Названия по гранулометрическому составу дают в зависимости от того, как ведет себя при этом образец (таблица 2).
2. Полевой метод определения гранулометрического состава (В.П. Ковриго, 2000).
| Полевое название гранулометрического состава | Признаки поведения сырого образца почвы иди породы |
| Песок: рыхлый связный | Шарик не скатывается Шарик скатывается плохо, образуются трещины |
| Супесь | Шарик скатывается, но раскатать его в шнур не удается |
| Суглинок: легкий средний тяжелый | Шарик раскатывается в шнур, но дробится на части или концы шнура не острые Шнур имеет острые концы, но при изгибе в полукруг дает трещины Шнур не трескается при изгибе в полукруг |
| Глина | Из шнура можно сделать восьмерку без трещин. Образец плохо доводится до оптимальной влажности, так как жадно впитывает воду, при насыщении водой часто превращается в мягкую, сильно мажущуюся, «жирную» на ощупь массу |
От этого мокрого метода необходимо перейти к «сухому» методу, для чего следует запомнить ощущение влажных и сухих образцов разных по гранулометрическому составу почв при растирании их между пальцами. Потренировавшись, можно будет легко определять гранулометрический состав полевым методом. В этом поможет внешний вид поверхности вспаханного поля. Чем лучше его оструктуренность и выше связность структурных отдельностей, тем тяжелее гранулометрический состав. Полевые названия гранулометрического состава должны выборочно проверяться лабораторным методом.
7. Сложение.
Под сложением почв понимают внешнее выражение плотности и пористости составляющих почву генетических горизонтов. О плотности судят по усилию, с которым входят в почвенные слои (горизонты) нож или лопата. Выделяют пять показателей плотности: рыхлое сложение – нож или лопата входят в горизонт легко; рассыпчатое сложение – характерно для верхних горизонтов песчаных и супесчаных почв, вследствие своей бесструктурности они в сухом состоянии представляют сыпучую массу; уплотненное сложение – нож или лопата входят в горизонт с усилием; плотное сложение – нож или лопата входят в горизонт с большим усилием; очень плотное сложение – нож или лопата в горизонт почти не входят; при копке ямы приходится пользоваться ломом или киркой.
По пористости различают: тонкопористое сложение, когда почва пронизана порами диаметром до 1 мм; пористое – диаметр пор 1 – 3 мм; губчатое – преобладают поры 3 – 5 мм в поперечнике; ноздреватое – полости 5 – 10 м; ячеистое – полости более 10 мм в поперечнике; трубчатое – полости в виде каналов, прорытые землероями. Порозность (пористость) может быть внешне выражена также в виде трещин: тонкотрещиноватое сложение – при ширине трещин не более 3 мм; трещиноватое – трещины 3 -10 мм; щелеватое – ширина трещин более 10 мм. ширина трещин зависит от влажности почвенных горизонтов.
8. Новообразования и включения.
Новообразование – это скопления веществ различного химического состава, химического и биологического происхождения, возникшие в почвах в результате почвообразовательных процессов. Например, накопление в элювиальных горизонтах лесных почв такого новообразования, как кремнеземистая присыпка, связано с подзолообразованием, с воздействием на минеральную часть почвы фульвокислот – продуктов биологического происхождения и химических реакций органических соединений почвы; образование глея (закисных соединений железа) в минеральных слоях болотных почв происходит с участием биологического фактора при развитии анаэробных процессов. В случае смены восстановительных процессов окислительными на отдельных участках глеевых горизонтов образуются ржавые пятна окисных соединений железа; легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты и др.) могут образовываться и накапливаться в почвах засушливых областей как в результате минерализации растительных остатков при их разложении микроорганизмами, так и в результате химического осаждения из засоленных почвенно-грунтовых вод при выпотном типе водного режима.
Новообразования дают возможность судить о генезисе почв, их агрономических свойствах, о зональных процессах, в них протекающих.
Включения – это предметы и вещества различного происхождения, попавшие в почвы, не имеющие никакого отношения к почвообразовательным процессам: обломки кирпича, обрывки полиэтиленовой пленки, клочки бумаги, резина, уголь и т.д.
9. Характер перехода от одного перехода к другому.
Он является важным морфологическим признаком, характеризующим условия увлажненности почв, интенсивность нисходящих токов почвенных растворов, а также последствия обработки почв земледельческими орудиями. Различают три вида переходов от одного горизонта к другому по изменению одного или нескольких морфологических признаков: постепенный, отчетливый (заметный) и резкий.
Постепенный переход характерен для гумусовых горизонтов профиля черноземов, от одного иллювиального горизонта к другому в профиле подзолистых и серых лесных почв. Отчетливый переход характерен для границы перехода от элювиального горизонта подзолистых почв к иллювиальному, от солонцового горизонта к нижележащему и т.д. Резкий переход от одного горизонта к другому наблюдается при переходе пахотного слоя к нижележащему, торфяного слоя к глеевому, гумусового слоя к столбчатой структуре солонца и т.д.
Для изучения почв в поле роют почвенные ямы (разрезы) и описывают их по определенной форме и методике морфологические признаки всех генетических горизонтов профиля почв. Это позволяет дать название почвам, сделать вывод о многих агрономических свойствах и процессах, протекающих в них, наметить и обосновать непосредственно в поле мероприятия по возделыванию сельскохозяйственных культур.
Почвообразующие породы как основа минеральной части почв. Распространение, свойства, минералогический состав почвообразующих пород. Почвообразующие породы как фактор неоднородности почвенного покрова.
Почвообразующая порода - это геологическое минеральное образование, которое выступает основой формирования почвенного профиля.
Почвой называется самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате изменения верхней части земной коры под длительным и совместным влиянием растительных и животных организмов, климата, рельефа, а также производственной деятельности человека.
Почвообразование представляет собой сложный процесс превращения материнской породы в почву, резко отличающуюся от исходной породы внешним видом и свойствами Необходимое условие почвообразования — поселение на породе живых организмов Для их развития, в свою очередь, требуется некоторое количество влаги и элементов питания в доступной форме То и другое появляется в породе в результате ее физического и химического выветривания Процесс превращения породы в почву непрерывен, он зависит от взаимодействия материнской породы с поселившимися на ней организмами и протекает следующим образом.
При разложении растительных остатков (корневых, напочвенных) происходит образование сложных органических соединений, называемых перегноем или гумусом. Гумус постепенно накапливается в верхней части породы, придавая ей темную окраску и новые свойства. Одновременно с образованием гумуса идет и процесс разложения (минерализации) его микроорганизмами.
Характерная черта почвообразования также синтез минеральных соединений — простых солей и глинистых минералов — под воздействием организмов, продуктов их распада и атмосферных факторов Одновременно с синтезом идет и разрушение минералов, поэтому минералогический состав почвы иной, чем минералогический состав материнской породы.
Почвообразующие породы служат источником образования минеральной части почвы, а также источником связанной с ними энергии (химической, поверхностной, тепловой), принимающей участие в почвообразовании. Почвообразующие породы представляют собой тот субстрат, на котором происходит формирование почвы. Характер и степень выраженности почвообразовательного процесса в тех или иных гидротермических условиях в известной мере предопределяется химическим и механическим составом горных пород. Материнские породы обуславливают следующие важнейшие свойства почв: 1)гранулометрический (механический) состав почв; 2) химический и минералогический составы почв; 3) физические и физико-химические свойства почв; 4) водно-воздушный, тепловой и пищевой режимы почв. В то же время почвообразующие породы, определяя строение почв, характер их эволюции, пестроту почвенного покрова, существенно влияют на многие факторы и процессы почвообразования:
1) на скорость почвообразовательного процесса, обуславливающую разную мощность почвенных профилей;
2) на уровень плодородия, прямо зависящий от исходного состава пород, богатых или бедных химическими элементами, разной степени устойчивости в зоне формирования почв – в зоне гипергенеза;
3) на характер орошаемого земледелия и осушительных мелиораций;
4) на структуру почвенного покрова, определяющую разную мозаичность, сложность и контрастность почвенного покрова.
Структура почвенного покрова (СПП) — закономерное пространственное размещение почв на небольших территориях, выявляемое при детальном картографировании их почвенного покрова и образованное многократным повторением одного или нескольких различных основных образующих её элементов — почвенных комбинаций (ПК), каждая из которых содержит все почвы, являющиеся компонентами СПП с характерными для них взаимосвязями.
В природе практически не бывает таких ситуаций, чтобы на много километров простиралась какая-нибудь одна почва с неизменными в пространстве свойствами. Очевидно что различия почв обусловлены различиями в факторах почвообразования. Из классических 5 факторов не участвуют в формировании СПП климат и время. Климат не меняется на характерных для СПП расстояниях и, следовательно, оказывая не дифференцирующее, а нивелирующее воздействие на почвы. Он, однако, в числе других факторов, задаёт набор возможных на данной территории составляющих СПП. Различия в длительности почвообразования на разных участках земной поверхности не оказывают непосредственного влияния на СПП, однако в ряде случаев они воздействуют на СПП через другие факторы. Таким образом, на формирование неоднородности почвенного покрова влияют различия положения почв в рельефе, воздействие живых организмов и неоднородность почвообразующих пород.
Фридланд произвёл следующую перегруппировку этих факторов применительно именно к СПП:
-Рельеф, как перераспределитель влаги, растворимого вещества и тепла,
-Процессы рельефообразования, идущие параллельно с почвообразованием (водная эрозия, дефляция, аллювиальные и пролювиальные процессы, карст, суффозия),
-Мерзлотные явления и неоднородность снежного покрова,
-Неоднородность почвообразующих пород,
- Воздействие грунтовых вод,
- Пестрота растительного покрова,
- Воздействие животного мира,
-Деятельность человека.
В образовании СПП большое значение играют случайные явления. Так, можно точно предсказать при известных значениях перечисленных факторов какими элементами будет представлен почвенный покров той или иной области, но где будут располагаться эти элементы — невозможно