В природе (по С. А. Захарову)
Окраска материнской породы и близлежащих к ней переходных и иллювиальных горизонтов чаще всего бывает бурой, палевой с различными оттенками (красным, желтым, коричневым и др.). Бурые оттенки, разбавленные белым цветом (при наличии извести, каолина, кремнекислоты и др.), пepexoдят в палевые, а красные оттенки при этих же условиях – в розовые. Комплексные соединения окислов железа с окислами марганца окрашивают комки грунта в фиолетово-черные, фиолетовые и вишневые оттенки.
Переувлажненные, оглеенные горизонты, где наряду с окислами железа содержится и закись железа в виде различных солей синего и голубого цвета, приобретают синеватые, сизовато-зеленые оттенки (например, в болотных или подзолисто-болотных почвах).
В случае неоднородной окраски горизонта сначала выявляется основной фон, а затем отмечается окраска пятен.
При описании почвенного профиля в случае необходимости берутся образцы. Отбор образцов необходимо производить снизу вверх, чтобы при дальнейшей работе не засыпать нижележащие горизонты.
Структура почвы - это способность распадаться на отдельные частицы. Для определения структуры необходимо вырезать лопатой образец, подбросить его 1-2 раза на лопате и рассмотреть форму структурных отдельностей, на которые распался почвенный образец.
Почвенная структура различается по форме, величине и водопрочности. По величине выделяется макроструктура с размером агрегатов от 10 до 0,25 мм и микроструктура – мельче 0,25 мм. Макроструктура по форме агрегатов подразделяется, согласно С. А. Захарову, на три типа: кубовидную, призмовидную и плитовидную. Кубовидный тип структуры включает агрегаты, формы которых развиты приблизительно одинаково по трем осям, т. е. имеют более или менее округлую форму. Для призмовидного типа структуры характерна вытянутость отдельностей по вертикальной оси, а для плитовидного типа – по двум горизонтальным осям. Каждый тип структуры, выделенный по основной форме подразделяется на более мелкие градации по характеру ребер и граней отдельностей (род структуры) и по величине агрегатов (вид). Представление о классификации структурных отдельностей по вышеупомянутым признакам дает табл. 2, составленная по С. А. Захарову с некоторыми сокращениями.
Таблица 2. Виды структуры (по С.А. Захарову)
Формы структуры | Виды структуры | Размер поперечника в мм (для I и II типа) и толщина отдельностей (для III типа) | |
I тип- кубовидная структура Грани и ребра выражены плохо | |||
Глыбистая – неправильная форма и неровная поверхность | 1.Крупно-глыбистая | > 100 | |
2. Мелкоглыбистая | 100-50 | ||
Комковатая – неправильная форма, округлая и шероховатая поверхность | 3.Крупно-комковатая | 50-30 | |
4. Комковатая | 30-10 | ||
5. Мелкокомковатая | 10-0,5 | ||
Пылеватая | 6. Пылеватая | < 0,5 | |
Грани и ребра выражены хорошо | |||
Ореховатая – более или менее правильная форма, поверхность граний сравнительно ровная, ребра острые | 7.Крупно-ореховатая | 20-10 | |
8. Ореховатая | 10-7 | ||
9. Мелкоореховатая | 7-5 | ||
Зернистая – более или менее правильная форма, иногда округлая, с гранями то шероховатыми и матовыми, то гладкими и блестящими | 10.Крупно-зернистая (гороховатая) | 5-3 | |
11. Зернистая (крупитчатая) | 3-1 | ||
12. Мелкозернистая | 1-0,5 | ||
II тип – призмовидная структура Грани и ребра выражены хорошо | |||
Столбчатая – правильная форма с довольно хорошо выраженными гладкими боковыми гранями, округлой головкой и плоским основанием | 13.Крупно-столбчатая | > 50 | |
14. Столбчатая | 50-30 | ||
15. Тонкостолбчатая | < 30 | ||
Призматическая – с плоскими поверхностями и острыми ребра-ми основание | 16.Крупно-призматичесая | > 50 | |
17. Призматическая | 50-30 | ||
18. Тонкопризматическая | 30-10 | ||
19. Карандашная | <10 | ||
III тип – плитовидная структура | |||
Плитовидная – слоевая с более или менее развитым горизонталь-ными плоскостями спайности | 20.Сланцеватая | > 5 | |
21. Плитчатая | 5-3 | ||
22. Пластинчатая | 3-1 | ||
23. Листоватая | <1 | ||
Чешуйчатая – со сравнительно небольшими, отчасти изогнутыми плоскостями и часто острыми ребрами (некоторое сходство с чешуей рыбы) | 24. Скорлуповатая | >3 | |
25. Грубочешуйчатая | 3-1 | ||
26. Мелкочешуйчатая | <1 | ||
Отдельности различных типов структуры неравноценны по своему биолого-агрономическому значению. Наиболее благоприятный для жизни растений тепловой и водно-воздушный режим в почве создается при наличии кубовидной структуры в ее верхних горизонтах. Эта структура (мелкокомковатая, ореховатая, зернистая, порошистая) чаще всего встречается в верхних горизонтах буроземов, серых и темно-серых почв лесостепи, невыпаханных черноземов, дерново-слабоподзолистой суглинистой почвы лесной зоны и других почв. Структура плитовидного типа обычно наблюдается в подзолистых почвах, в которых слабо выражен дерновый процесс. Причем в гумусовых горизонтах этих почв чаще бывает хорошо выражена комковато-плитчатая структура, а в подзолистом и в иллювиальном горизонтах – сланцеватая, плитчатая и пластинчатая. Эти отдельности легко разделяются по горизонтальным плоскостям спайности на тонкие пластинки, листочки белесого, палевого или желтовато-палевого цвета с ржавыми и бурыми пятнами.
Структура призмовидного типа включает два рода структуры: призматическую и столбчатую. Призматическая структура встречается в различных типах почв в переходных к иллювиальным горизонтам тяжелых по грануломтрическому составу (глинистых и суглинистых). В подзолистых почвах она обнаруживается в нижних горизонтах обычно только при глубоком распространении корней растений, которые в значительной мере способствуют дроблению почвенной массы в продольном направлении. Столбчатая структура встречается в верхних (столбчатых) горизонтах солонцов и солончаков. В отличие от призматической структуры, окрашенной чаще всего в бурый или коричнево-бурый цвет, столбчатая структура всегда имеет темную окраску (серо-бурую, черновато-бурую) с округлым верхним основанием («головкой»).
Плотность (сложение) – характер прилегания частиц почвы друг к другу и степень их пористости – находится в тесной зависимости от гранулометрического состава, содержания гумуса, обилия корней, структурного состояния, влажности и сильно изменяется по горизонтам
Таблица № 3. Определение вида сложения почв
Виды сложения | Характеристика |
Рассыпчатая | Лопата или нож легко погружаются в почву, почва без усилий рассыпается на отдельные агрегаты |
Рыхлая | Нож с небольшим усилием входит на глубину 3-5 см, почва легко разламывается руками |
Плотная | Нож при большом усилии входит на глубину 3-5 см. |
Очень плотная | Лопата или нож при сильном ударе входят в почву на глубину не более 1 см. |
По плотности при сухом состоянии почвы выделяют следующие виды сложения: а) рассыпчатое – почвенная масса лишена цементации, обладает сыпучестью и состоит из отдельных механических элементов (глинистых, пылеватых, песчаных) в раздельно-частичном состоянии; б) рыхлое – почвенная масса при сбрасывании с лопаты или встряхивании на ладони крошится или распадается на комочки различной величины;
в) плотноватое – куски почвы легко разламываются на мелкие пластины, комки; черта, проведенная ножом, - широкая и изорванная;
г) уплотненное – комья почвы разламываются руками с некоторым усилием, черта ножа шероховатая, края изорваны, вхождению лопаты и ножа оказывается незначительное сопротивление;
д) плотное – комья почвы разламываются с трудом, черта от ножа несколько шероховатая, углубляющаяся. Лопата и нож входят в почву с усилием в несколько приемов, при этом отделяются более или менее твердые пласты почвы;
е) весьма плотное – куски почвы очень твердые, руками не разламываются, черта от ножа узкая и блестящая. Почва весьма трудно поддается копанию ножом и лопатой.
Кроме этих испытаний, плотность или рыхлость узнают с помощью ножа, втыкая его в каждый горизонт, начиная сверху. Этот прием помогает установить границу между смежными горизонтами и наметить линию переходов от одного к другому.
Одновременно с изучением уплотнения почвы обращают внимание и на ее связность. Этот признак отмечают в почве в сыром и влажном состояниях. При этом различают почву:
а) очень связную, если при копании влажная почва сильно прилипает к лопате и с трудом очищается от нее (такая почва считается тяжелой);
б) средней связности, если прилипает к лопате во влажном виде, но сравнительно легко сваливается с нее при встряхивании (эта почва при механической обработке ее является среднетяжелой);
в) малосвязную (называется легкой), если при копке к лопате не пристает и сбрасывается с нее рыхлыми комьями.
При наличии слоистости в отдельных горизонтах указывается направление слоев (наклонное или горизонтальное).
Гранулометрический состав почвы – важнейшая характеристика почвы. От него зависят практически все свойства почвы (водно-физические), физико-химические, воздушные, тепловые, окислительно-восстановительные, поглотительная способность, накопление гумуса, зольных элементов и азота) и, следовательно, её плодородие. От гранулометрического состава почв зависят условия обработки почвы, сроки полевых работ, нормы минеральных, органических удобрений и доз извести, параметры дренажа, подбор сельскохозяйственных культур и т.д.
Рис.5. Типы структуры (по:Добровольский и др., 1998)
I тип:
1- крупнокомковатая;
2 – среднекомковатая;
3 – мелкокомковатая;
4 - пылеватая;
5 – крупноореховатая;
6 – ореховатая;
7 – мелкоореховатая;
8 – крупнозернистая;
9 – зернистая;
10 – порошистая
II тип:11 – столбчатая; 12 – столбовидная; 13 – крупнопризматическая;
14 – призматическая; 15 – мелкопризматическая; 16 – тонкопризматическая
III тип:
17 – сланцевая; 18 – пластинчатая; 19 – листовая (листоватая);
20 – грубочешуйчатая; 21 – мелкочашуйчатая.
Для установления гранулометрического состава почвы образец смачивают до консистенции теста и разминают между пальцами, затем хорошо размятую почву раскатывают на ладони в шарик величиной с лесной орех. Если шарик образовался, его раскатывают в шнур толщиной около 3 мм, который свертывают в колечко диаметром около 3 см (Рис. 6; Табл. № 4)
Рис. 6. Определение типа почвы.
Таблица № 4. Определение типа почв по характеру образования шнура
Тип почвы | Характер образование шнура | |
Почва песчаная | Шарик не образуется. Образец полностью распадается в руке. | |
Почва супесчаная | Образовавшийся шарик имеет шероховатую поверхность. При попытке раскатать его в шнур он тут же распадается на кусочки. | |
Почва легкосуглинистая | Шнур при попытке поднять его с ладони – распадается на дольки. | |
Среднесуглинистая | При свертывании шнура в колечко - он разламывается. | |
Почва тяжелосуглинистая | При свертывании шнура в колечко, он трескается | |
Почва глинистая | При свертывании шнура в колечко - трещин не образуется | |
Установление гранулометрического состава почвенных горизонтов помогает еще в поле сделать известное заключение о характере почвообразовательных процессов, об их интенсивности и о некоторых свойствах почвы. Кроме того, по гранулометрическому составу верхних горизонтов выделяются почвенные разновидности. Например, если гумусовый горизонт слабоподзолистой почвы оказался среднесуглинистым,а материнская порода представлена валунным тяжелым суглинком, то почва будет называться так: слабоподзолистая среднесуглинистая на валунном тяжелом суглинке
Водопрочность структурных агентов. При изучении почвенной структуры обращают внимание на ее водопрочность, т. е. на способность структурных элементов противостоять размывающему действию воды (В. Р. Вильяме). Этому показателю придается большое значение при оценке качества структуры. В почве, обладающей в той или иной степени водопрочной структурой, создаются более благоприятные условия для жизни растений, чем в почве, где структура верхних горизонтов легко разрушается, размывается при поливах, дождях. Достаточно поместить несколько структурных агентов в стакан с водой. Если при лёгком взбалтывании они быстро разрушаются, то это свидетельствует о их непрочности. А если сохраняют свою форму, то, следовательно, почва обладает водопрочной структурой.
Влажность – важный морфологический признак: она влияет на цвет, структуру, плотность почв. В полевых условиях влажность характеризуется не количеством воды в почве, а условным понятием степени влажности. Можно определить пять степеней влажности почв взяв почву в руку и сжав её (Табл. № 4).
Таблица № 5. Определение степени влажности почв
Степень влажности | Характеристика |
Сухая | Почва пылит, не холодит руку. |
Свежая | Почва не пылит, холодит руку, при подсыхании немного светлеет. |
Влажная | Почва слипается в комок при сжатии руки, при подсыхании светлеет и сохраняет форму, на руке остаётся влажный след, фильтровальная бумага становится влажной при прикладывании к комочку почвы. |
Сырая | Почва при сжатии в руке прилипает к ней, смачивает руку, но вода не сочится по пальцам. |
Мокрая | Почва при сжатии в руке сильно смачивает руку, вода не сочится по пальцам или из горизонта сочиться вода. |
При характеристике влажности отдельных горизонтов отмечается, с какой именно глубины она изменяется и с чем это связано.
Включения и новообразования Включения – это любые тела в почве, образование которых не связано с почвообразовательным процессом. Однако, эти компоненты почв могут служить источником в почве минералов, элементов и органического вещества (литоморфы, обломки раковин, угли, кости, черепки, антропогенного характера включения и др.). При описании включений отмечают их цвет, размер, форму, окраску, численность, приуроченность к определенному горизонту.
К включениям относятся валуны и обломки горных пород, раковины моллюсков, кости животных, кусочки кирпича, угля, остатки древесных растений и т. п. Различают новообразования химического и биологического происхождения.
К химическим новообразованиямотносятся следующие:
1. Новообразования из углекислой извести в форме белых пятен и выцветов; известковой плесени из скопления тонких игольчатых кристаллов; псевдомицелия или лжегрибницы в виде сети переплетающихся прожилок мучнистой извести; «белоглазки» – ярких белых пятен рыхлой извести диаметром 1-2 см; «журавчиков» – известковых конкреций самой причудливой формы; «дутиков» – более плотных стяжений с пустотой внутри; «погремков» или «орляков» – крупных стяжений (до 10 см в диаметре) с пустотой и отвалившимися внутри твердыми кусочками извести, которые гремят при встряхивании; «желваков» – крупных скоплений извести самой разнообразной формы, иногда имеющих темную или охристую окраску за счет примесей марганца или железа; прослоек лугового мергеля и туфа толщиной до нескольких десятков сантиметров, встречающихся в поймах рек и на низинных торфяниках.
2. Новообразования окислов и гидроокислов железа, алюминия, марганца и фосфорной кислоты встречаются в виде ржаво-бурых, охристых, коричневых, темно-коричневых и желто-бурых примазок, пятен, подтеков, языков расплывчатой формы; в песчаных почвах в виде извилистых прослоек охристого и красно-бурого цвета из сцементиро-ванного окислами и гидроокислами песка, толщиной от нескольких миллиметров до 10-20 см, называемых ортзандами или псевдофибрами; темно-бурых или темно-коричневых точек, конкреций от очень мелких, поперечник которых равняется 1-2 мм (так называемых рудяковых, или ортштейновых зерен и бобовин), до крупных стяжений, диаметр кото-рых измеряется несколькими сантиметрами и которые могут сливаться в сплошной очень твердый слой рудяка, или ортшейна в форме рыхлых или твердых трубочек по ходам корней; полуторных окислов, фосфора и органических веществ в песчаных, реже в супесчаных почвах, в форме плотных горизонтов, прослоек и плит.
3. Новообразования закиси железа в виде пленок, пятен, разводов вивианита (Fe3(PO4)2.8H2O) серовато-белесого, голубовато-сизого или зеленоватого цвета, приобретающих при подсыхании ярко-голубой цвет; встречаются в толще болотных и заболоченных почв.
4. Новообразования кремнекислоты (SiO2) белесого цвета образуют присыпку на поверхности структурных отдельностей в форме пятен, языков, затеков, прожилок, карманов в горизонтах A2 и В дерново-подзолистых почв.
5. Новообразования из органических веществ, образующихся в результате передвижения из верхних горизонтов коллоидных органических веществ, встречаются в нижних горизонтах в виде темноокрашенных пятен, языков, карманов и иллювиально-гумусовых горизонтов.
6. Новообразования из легкорастворимых солей (NaCl, MgCl2) в виде налетов, кристаллов или друз белого цвета, представляющих скопления гипса (CaSO4 .2H2O), часто встречаются в почвах степных и засушливых районов.
К новообразованиям биологического происхожденияотносятся:
1) капролиты червей, личинок насекомых и самих насекомых;
2) структурные комочки, выбрасываемые земляными муравьями при постройке их жилищ;
3) кротовины, представляющие собой ходы и камеры землероев, засыпанные почвенным материалом из другого почвенного горизонта;
4) червороины – такие же ходы, но малого поперечника, сделанные червями, насекомыми и т, п.;
5) корневины – полости от крупных корней, засыпанные почвенным материалом, что придает пестроту и пятнистость окраске почвенных горизонтов.
Распределение корней растений в почве.При морфологическом описании указывается распространение корней по профилю, их глубина проникновения, обилие, характер ветвления, их количество и качество (крупные, мелкие, отмершие, полуразложившиеся и т.д.). Если нет возможности произвести весовой учет корней и измерения, то делаются тщательные схематические зарисовки и описываются особенности распределения крупных и мелких корней по генетическим горизонтам. При этом особо останавливаются на описании корней главной породы изучаемого типа леса, а затем характеризуют корни растений живого покрова и кустарникового яруса, отмечая примерное их количество по горизонтам и состояние в момент исследования почвы. Затем отмечают глубину, на которой еще встречаются корни травянистой растительности и древесной.
Глубина распределения корней, их качество, наряду с другими признаками почвы, позволяют в известной мере судить об уровне стояния почвенно-грунтовых вод, их приближении к поверхности почвы в периоды наибольшего ее увлажнения, а следовательно, являются косвенными показателями условий развития не только растений, а и самой почвы, характеризуя ее свойства.
Название почвы.Основные типы почв (например дерново-подзолистые) подразделяются на подтипы по проявлению основного и налагающегося процессов почвообразования (например, дерново-палево-подзолистые). В пределах подтипа выделяются роды, которые различают по качественным генетическим особенностям, обусловленным влиянием комплекса местных условий (составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод и т. п.). Так, например, родами дерново-подзолистых почв могут быть: 1) обычные; 2) остаточно-карбонатные; 3) контактно-глееватые; 4) иллювиально-железистые; 5) иллювиально-гумусовые; 6) слабо дифференцированные.
Виды почв выделяются в пределах рода и отличаются по степени развития почвообразовательных процессов (например,слабо - средне- и сильнооподзоленные почвы).
Разновидности почв выделяются по гранулометрическому составу верхних горизонтов и почвообразующих пород.
Разряд почв определяется генетическими свойствами почво-образующих пород (например, моренные, аллювиальные, водно-ледниковые и т. д.).
По степени окультуренности выделяют варианты почв. Названия типа, подтипа, рода, вида, разновидности и разряда определяют полное название почвы (например, дерново-подзолистая слабооподзоленная песчаная почва, разбивающаяся на связных водноледниковых песках, переходящих с глубины 23 см в рыхлые разнозернистые пески).
Если в пределах почвенного профиля происходит смена почвообра-зующих пород по гранулометрическому составу и генезису, то это тоже находит отражение в названии почвы (например, «дерново-палево-подзолистая сильнооподзолевная пылевато-легкосуглинистая почва, развивающаяся на лессовидном водноледниковом суглинке, подстилаемом с глубины 120 см тяжелым моренным суглинком, - в случае двучленного строения, дерново-подзолистая среднеоподзоленная временно избыточно увлажняемая супесчаная почва, развивающаяся на водно-ледниковой супеси, связной пылевато-песчанистой, сменяемой с глубины 32 см рыхлой супесью, подстилаемой с глубины 147 см тяжелым суглинком, - при трехчленном строении почвы).
Если речь идет о породах разного происхождения, употребляется термин «подстилаемый», если об изменениях однородной породы, вызванных процессами почвообразования и окультуривания, то пишут «сменяемый» или «переходящий». Степень оподзоленности дерново-подзолистых почв определяется по выраженности перегнойно-аккумулятивного и подзолистого горизонтов. У слабооподзоленных почв подзолистый горизонт почти отсутствует или слабо выражен, а перегнойный хорошо развит. Для дерново-среднеоподзоленных почв характерно наличие ясно выраженного подзолистого горизонта (мощностью 10-12 см) при наличии хорошо развитого перегнойного горизонта. В случае резко выраженного подзолистого горизонта большой мощности (15-20 см) и маломощного сильно выщелоченного перегнойного горизонта почву относят к дерново-подзолистым сильнооподзоленным. Если имеет место смыв или намыв почвы, то это также отражается в названии.
Почвы со смытым верхним горизонтом разделяют на:
1) слабосмытые, у которых пахотный горизонт смыт частично, имеет светло-серую с белесоватым оттенком окраску за счет припахивания подзолистого горизонта;
2) среднесмытые – пахотный горизонт полностью смыт, вспахивается подзолистый горизонт и частично припахивается иллювиальный, поэтому окраска горизонта светло- серая с буроватым оттенком;
3) сильносмытые – пахотный и подзолистый горизонты смыты, распахивается иллювиальный горизонт, поэтому верхний горизонт почвы имеет красно-бурый цвет;
4) весьма сильносмытые почвы выделяются тогда, когда смыты пахотный, подзолистый и частично иллювиальный горизонты. Пахотный горизонт состоит из иллювиального и подстилающей породы, имеет буро-желтую окраску.
По мощности намытого слоя почвы делятся на слабонамытые (Ad -до 20 см), средненамытые (Ad - 20-50 см), сильнонамытые (Ad - 50-100 см). По цвету и строению намытый слой напоминает перегнойный горизонт несмытых почв.
Под влиянием системы агротехнических мероприятий дерново-подзолистые почвы приобретают новые свойства и переходят в категорию окультуренных почв, подразделяемых на три группы:
1) культурные почвы дерново-подзолистого типа с мощностью пахотного слоя значительно более 20 см. Отсутствуют признаки подзолистого горизонта и эрозии;
2) среднеокультуренные почвы, мощность пахотного слоя около 20 см, под ним заметны следы подзолистого горизонта. Местами ясно заметны признаки эрозионных процессов;
3) слабоокультуренные почвы характеризуются маломощным пахотным слоем (менее 20см), имеют ясно выраженный подзолистый горизонт, местами в поле резко выражены следы эрозионных процессов в виде смытых почв, рытвин и т. п.
Более точно и правильно дать название описываемой почвы можно используя имеющиеся данные о геоморфологических особенностях изучаемой местности и данных о преобладающих типах почв.
На основе этих данных можно разработать рекомендации по рациональному использованию лесных земель. Многолетние наблюдения за состоянием растений-индикаторов на постоянных пробных контрольных и опытных площадях позволят выявить виды, чувствительные к антропогенному воздействию, определить антропогенную нагрузку на лесную экосистему, установить динамику почвенных показателей и причины их изменения, сделать прогноз возможного изменения состояния экосистемы в целом и дать рекомендации по предотвращению негативных последствий.
Методика химического исследования почв.Определение плодородие почвы включает в себя
1.Определение карбонатов в почве. Для этого на пробу почвы наносят несколько капель 10% раствора НС1. Наличие карбонатов обнаруживается по вскипанию почвы, т. к. в результате реакции бурно выделяется углекислый газ. Наличие и интенсивность вскипания дает приблизительную количественную характеристику карбонатов. Отсутствует - карбонатов нет. Слабое - карбонатов не более 0,2°/) от сухого веса почвы, сильное - не менее 5 %.
2. Определение наличие сульфатов в почве. К 5 мл вытяжки влейте несколько капель концентрированной соляной кислоты и 3 мл 20% раствора сульфата бария. Если сульфаты присутствуют, то появляется осадок в виде мелких кристаллов или помутнение раствора (количественное соотношение - как и в предыдущем опыте).