Морфологические признаки почв

Морфологические признаки почв – это внешние признаки почв, доступные для непосредственного наблюдения и изучения, без использования специального оборудования. Морфологические признаки почвы отражают в себе ее внутренние свойства, происхождение и развитие, направление почвообразовательного процесса в настоящем и прошлом, являются диагностическими. Главными морфологическими признаками почвы являются: окраска или цвет почвы, сложение, новообразования и включения, структура, почвенный «скелет», гранулометрический состав, мощность всей почвы и отдельных ее горизонтов, строение почвенного профиля.

Окраска почвы - важнейший и наиболее доступный морфологический признак почвы. Окраска зависит от состава почвообразующих пород и типа почвообразования. По ней можно судить о химическом составе и плодородии почв. При характеристике окраски почвы имеет значение субъективность восприятия цвета. Некоторые люди страдают дальтонизмом и не могут отличить красный цвет от зеленого, не могут уловить тонкие различия оттенков окраски.

Окраска почв зависит от содержания в ней определенных веществ, условий почвообразования и влажности. Гумусовые вещества с повышенным содержанием гуминовых кислот обусловливают черную, темно-серую, темно-бурую, темно-каштановую окраску. Повышенное содержание фульвокислот в составе гумуса придает светлую окраску (серую, бурую, желтоватую). Окисленные соединения железа (III)- Fe₂O₃ придают почве красную, ржавую (охристую), оранжевую, желтую окраску. Восстановленные соединения железа (II) - оксид FeO, сидерит FeCO₃, вивианит Fe(PO₄)₂ 8H₂O дают сизые и серо-голубоватые тона. Соединения алюминия, кремния (SiO₂), углекислая известь (СаСО₃), каоли­нит (H₂Al₂Si₂O₈2H₂O), гипс (СаSO₄*2H₂O) обусловливают белую, белесоватую, палевую окраску. Гидрооксиды и оксиды марганца придают почве интенсивно черные и бурые цвета.

Сложение почвы - внешнее выражение плотности, пористости и трещиноватости почвы. Сложение в первую очередь характеризуется по признаку плотности. Характер плотности почвы может быть определен в поле по сопротивлению, которое бывает при копке ее лопатой. Различают следующие виды почв по плотности:

1. Очень плотное, слитое - почва не поддается лопате, необходим лом или кирка. Остриё ножа не входит в почву. Механическая прочность обусловлена цементацией почвенной массы минеральными коллоидами или высоким содержанием минералов группы монтмориллонита. Во влажном состоянии почва очень вязкая и пластичная. Очень плотное сложение характерно для слитых почв, иллювиальных горизонтов солонцов и сцементированных, оруденелых горизонтов гидроморфных почв.

2. Плотное - куски почвы с трудом разламываются руками, почва с трудом поддается лопате. В сухом состоянии она монолитна, выбивается большими глыбами, во влажном – вязкая. Нож с трудом входит в стенку разреза всего на несколько сантиметров. Такое сложение характерно для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв.

3.Уплотненное - лопата легко входит в почву, при выбрасывании почва рассыпается. Нож легко входит на несколько сантиметров.

4. Рыхлое сложение - почвенная масса легко вынимается лопатой, в сухом состоянии обладает сыпучестью. Нож свободно входит в почву.

5. Рассыпчатое сложение характерно для пахотных горизонтов песчаных и супесчаных почв. Частицы почвы не связаны друг с другом, а почвенная масса отличается сыпучестью.

Пористость - это трубочки, канальцы внутри структурных отдельностей. В зависимости от диаметра пор различают почвы по пористости: тонкопористое – почва пронизана порами диаметром менее 1 мм; пористое – диаметр пор колеблется от 1 до 3 мм; губчатое – в почве встречаются пустоты размером 3–5 мм; ноздреватое (дырчатое) – размер пустот составляет 5–10 мм, что обусловлено деятельностью мелких землероев; ячеистое – пустоты превышают 10 мм, встречаются в субтропических и тропических почвах.

В связи с различной локализацией пор общая пористость подразделяется на агрегатную (если поры находятся внутри агрегатов) и межагрегатную (если поры расположены между агрегатами). В порах размером до 8 000 мкм передвижение и удержание воды при увлажнении почвы осуществляется за счёт проявления капиллярных сил, вследствие чего все поры подразделяют на капиллярные (100–8 000 мкм)и некапиллярные (> 8 000 мкм). Поры существуют как внутри, так и между агрегатами

Трещиноватость – это образование полостей между структурными отдельностями почвы, сильно вытянутых в двух направлениях при относительно небольшой ширине. Образуются они при сжатии или усадке почвы при высыхании. Способность к трещиноватости прямо связана с механическим и минералогическим составом почв: особенно сильно подвержены трещиноватости глинистые почвы, содержащие минералы монтмориллонитовой группы, сильно набухающие при увлажнении и уменьшающие свой объём при высыхании. Структурность почвы заметно снижает трещиноватость. Образование в почве трещин говорит о начавшемся процессе её высыхания. Образующиеся трещины рвут и оголяют корневую систему растений, открывая глубокие горизонты почвы, вызывают потерю влаги из них, глубокие вертикальные трещины способствуют перемешиванию почвенной массы – по ним почва из гумусно-аккумулятивного горизонта попадает в нижележащую толщу.

Глубина поверхностных трещин варьирует в очень широких пределах: от нескольких миллиметров до 1–2 м. Ширина трещин также весьма разнообразна: от долей миллиметра до 10–20 см. По степени трещиноватости почвы в зависимости от ширины трещин подразделяют следующим образом: мелкотрещиноватые (тонкотрещиноватые) – менее 3 мм; трещиноватые – 3–10 мм; крупнотрещиноватые (щелеватые) – более 10 мм. По глубине трещин также выделяют несколько градаций: поверхностнотрещиноватые – менее 1 см; неглубокотрещиноватые – 1–50 см; глубокотрещиноватые – 50–100 см; сверхглубокотрещиноватые – более 100 см.

Новообразования - морфологически выраженные скопления различных веществ, образовавшиеся в процессе почвообразования. Новообразования почвы имеют большое типологическое значение и являются одним из диагностирующих признаков для определения почвы.

Новообразования химического происхождения: легкорастворимые соли (хлористый натрий, хлористый кальция, сернокислый натрий, хлористые кальций и магний), гипс, углекислая известь, кремнезем, окислы и гидраты окиси железа и марганца, закисные соединения железа, органические вещества. Формы нахождения новообразованийхимического происхождения: налеты и выцветы, примазки, потеки, корочки, прожилки, трубочки, плотные конкреции, прослойки.

Новообразования органического происхождения: капролиты червей, личинок насекомых, «клубочки» и «узелки» их экскрементов; структурные комочки муравьев, выбрасываемые муравьями при постройке жилищ; кротовины крупных землероев, червороины, узоры мелких корешков на структурных отдельностях; «корневины» - крупные корни деревьев.

Включения – различные тела, обнаруживаемые в почвенном профиле, происхождение которых не связано с почвообразованием. Все то, что искусственно внесено в почву: обломки горных пород, растительные остатки, остатки животных (раковины, кости), остатки предметов, связанных с деятельностью человека (обломки кирпича, черепки посуды и угольки, археологические походки - остатки оружия, украшений).

К растительным включениям относятся подземные органы растений -корневища, клубни, луковицы. В пахотном слое почв могут встретиться и наземные части растений: обрывки стеблей, листьев, колосков, остатки лесной подстилки, хвоя, мхи и др.

Структура почвы - это совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава, на которые распадается почва в сухом состоянии. Наиболее агрономически ценными (оптимальными) для культурных растений являются мезоагрегаты размером 0,25-10 мм, обладающие высокой пористостью (более 45%), механической прочностью и водопрочностью. По форме и размерам структурных элементов различают три типа структуры:

1. Кубовидный тип - характеризуется приблизительно одинаковыми размерами по всем трем осям координат (одинаковые размеры имеют все стороны куба и шар, диаметр которого одинаков по всем направлениям).

2.Призматический тип - отличается заметной вытянутостью по вертикальной оси, тогда как размеры двух других осей одинаковы. Форма таких отдельностей напоминает призму.

3.Плитовидный тип - характеризуется различной величиной всех осей координат. Такие агрегаты по форме напоминают плитки или пластинки.

Гранулометрический состав почвы - это относительное содержание в почве частиц различной величины: «физической глины» (частиц размером <0,01 мм) и «физического песка» (частиц размером >0,01 мм).

Гранулометрический состав является одним из наиболее важных свойств почвы, так как от него зависят все водные, воздушные и др. свойства почвы, он имеет громадное производственное значение. Гранулометрический состав используется в классификации почв при подразделении типов и подтипов почв на виды.

Почвенный скелет - остатки в почвенной массе горных пород, уцелевших при выветривании и почвообразований. Скелетность определяется как суммарное содержание частиц размером >2 мм в верхнем горизонте в % от массы горизонта. По степени скелетности (%) выделяются разновидности почв:

1. Мелкоземистые почвы не содержат скелета

2. Слабо скелетные содержат .5-10 % скелета

3. Средне скелетные почвы содержат от 10 до 20 % скелета

4. Сильно скелетные почвы содержат 20-50 % скелета

5. Очень сильно скелетные почвы содержат >50 % скелета

Строение почвы - определенная смена в вертикальном направлении обособленных по цвету, структуре и сложению слоев или горизонтов. Строение почвы представляет результат дифференциации первоначально однородной толщи материнской породы на генетические горизонты под влиянием факторов почвообразования.

Генетические горизонты - это относительно однородные слои почвы, обособившиеся в процессе почвообразования, расположенные более или менее параллельно поверхности почвы и отличающиеся по окраске, струк­туре, сложению, характеру новообразований и другим признакам. Совокупность генетических горизонтов образует профиль почвы.

Таким образом, в почве различают несколько горизонтов, которые в свою очередь можно разделить на подгоризонты. Каждый горизонт имеет свое название и буквенное обозначение (индекс).

Генетические горизонты в разных типах почв имеют различные перехо­ды, в одних случаях отмечается постепенный переход (в черноземах и каштановых почвах), а в других - довольно резкий (например, в подзолистых почвах). Различают следующие переходы из одного горизонта в другой: постепенный (граница перехода прослеживается от 5 до 10 см), ясный (от 3 до 5 см) и резкий (менее 3 см). Мощность почвы и ее генетических горизонтов измеряется в сантиметрах и обозначается в виде дроби. В числителе записывается расстояние от поверхности почвы верхней и нижней границы каждого гори­зонта, в знаменателе - мощность каждого горизонта.

В разных природных условиях почвообразовательный процесс формирует генетические горизонты с разными морфологическими признаками. Например, верхний генетический горизонт лесной почвы обязательно отличается от верхнего горизонта степной, болотной или какой-либо другой почвы по окраске, сложению, новообразованиям и т.д. В настоящее время учёные выделяют довольно много разновидностей генетических горизонтов, причём в отношении некоторых из них нет единого мнения. Однако главнейшие типы почвенных горизонтов и их символика достаточно хорошо разработаны.

Впервые почвенные горизонты выделены и обозначены основателем научного почвоведения В.В. Докучаевым для чернозёмных почв, выяснена их генетическая сущность. В.В. Докучаев выделил три генетических горизонта: А – поверхностный гумусно-аккумулятивный; В – переходный к материнской породе; С – материнская порода, подпочва. Однако по мере развития почвоведения и знакомства с новыми почвами стали выявлять новые генетические горизонты, а традиционные докучаевские – усложнять и подразделять на подгоризонты.

А – генетический горизонт, в котором почвообразовательный процесс проявляется в наибольшей степени. В нём в первую очередь развиты процессы, связанные с биологическим фактором почвообразования: в него попадает максимум органических остатков, здесь распространена основная часть корневой системы, сосредоточена основная масса микроорганизмов и беспозвоночных животных, в нём в основном образуется и накапливается гумусное вещество. На этот горизонт значительно воздействует и климатический фактор своими тепловым и водным режимами. Поэтому здесь активно идут процессы выветривания минералов и могут проявляться элювиальные процессы (процессы вымывания). Этот горизонт в наибольшей степени испытывает на себе производственную деятельность человека.

Перечисленные процессы и явления на разных глубинах и в разных природных условиях проявляются неодинаково. Поэтому горизонт А редко сохраняет единство морфологических признаков на всей его глубине. Чаще всего в нём можно выделить подгоризонты, отличающиеся друг от друга изменением одного или нескольких морфологических признаков. Иногда такие отличия бывают незначительными (например, у чернозёмов), а иногда весьма существенными (у дерново-подзолистых почв). Чаще всего выделяют следующие горизонты.

Ао – органогенная часть почвы. Встречается на целинных и залежных землях, на поверхности минеральной части почвы. В степях это степной войлок – неразложившиеся, уплотнённые остатки отмерших травянистых растений; в лесу это лесная подстилка – неразложившиеся, а в нижней части полуразложившиеся остатки лесного опада (листья, хвоя, веточки, кусочки коры и т.д.).

А₁ – минеральный гумусно-аккумулятивный горизонт. В нём под воздействием мезо- и макрофауны, а также микроорганизмов корневые и другие органические остатки размельчаются, а затем преобразуются в гумусное вещество и элементы минерального питания. Это самая ценная часть почвенного профиля, так как именно здесь сосредоточено её основное плодородие. Данный горизонт имеет наиболее тёмную окраску, прочную комковатую и зернистую структуру, рыхлое сложение, большое количество корней и биологических новообразований.

А_дер – дерновый (дернинный) горизонт. Выделяется в верхней части горизонта А₁ обычно на целинных почвах в том случае, если живая корневая система в ней составляет более 50% от объёма почвы.

А₂ – подзолистый элювиальный горизонт. Встречается у подзолистых и дерново-подзолистых почв, залегая у первых чаще всего непосредственно под лесной подстилкой или маломощным горизонтом А₁. В подзолистом горизонте образующиеся при разложении лесной подстилки агрессивные органические кислоты разрушают минеральную фазу почвы и с нисходящим током воды выносят продукты разрушения вниз. В результате горизонт относительно обогащается наиболее устойчивым к выветриванию, отмытым от оксида железа, а поэтому белёсым, тонкодисперсным кремнезёмом. Механический состав заметно облегчается, структура разрушается или принимает непрочную пластинчатую форму, сложение становится уплотнённым. У большинства дерново-подзолистых и серых лесных почв процесс подзолообразования выражен слабее. Поэтому у них формируется не подзолистый, а оподзоленный горизонт, сохраняющий комковатую или ореховатую структуру, покрытую белёсой кремнезёмной присыпкой.

А_пах – пахотный горизонт. Образуется под влиянием обработки почвы сельскохозяйственными орудиями. В него обычно вовлекаются дерновый и гумусно-аккумулятивный горизонты, но при глубокой вспашке могут подключаться и верхние части нижележащих горизонтов (подзолистый, солонцовый и др.). За счёт некоторой утраты естественной структуры в пахотном горизонте возрастает содержание пылеватых и глыбистых агрегатов. В нём обычно много растительных включений, он имеет рыхлое сложение, его нижняя граница ровная, уплотнённая (плужная подошва).

В – переходный генетический горизонт от верхнего, в котором с наибольшей силой проявляется процесс почвообразования, к нижнему, представляющему собой почвообразующую породу. В нём затухает такой важнейший и характерный почвенный процесс, как гумусообразование, но достаточно сильно могут проявляться процессы внутрипочвенного оглинивания и вымывания различных веществ из горизонта А (иллювиальный процесс). Горизонт В иллювиального генезиса формируется в средней и нижней части почвенного профиля с участием продуктов почвообразования, перемещающихся из горизонта А в виде растворов и суспензий. При движении вниз, по мере испарения и изменения физико-химических условий среды, растворы и суспензии выпадают в осадок, обогащая почвенную толщу илистыми частицами, минеральными и органическими соединениями. Вследствие этого иллювиальные горизонты оказываются более тяжёлыми по механическому составу, приобретают большую плотность, их структура становится грубой глыбистой или крупнопризматической. В них часто образуется большое количество хорошо выраженных новообразований химического происхождения. В зависимости от вмывающихся в иллювиальный горизонт соединений выделяют несколько его разновидностей.

G – глеевый горизонт. Он возникает в результате метаморфического преобразования почвенной массы под влиянием переувлажнения почвы и подавления её аэрации. При этом анаэробная микрофлора способствует восстановлению элементов с переменной валентностью. В этих условиях соединения железа приобретают большую подвижность и постепенно вымываются из глеевого горизонта, а почва, лишившись окислов железа, становится белёсой или серой. В то же время оставшиеся здесь в небольшом количестве соединения закисного железа и фосфора придают почве синий или голубой цвет. В результате глеевые горизонты приобретают голубые или сизые оттенки, а при сильном развитии этого процесса даже сизую, голубую или зелёную окраску. Такая почва становится уплотнённой, вязкой, теряет структуру, ходы корней и трещины сопровождаются ржавыми и охристыми пятнами. На воздухе закисное железо быстро окисляется и почва буреет. Если глеевый процесс выражен слабо и совмещён с каким-либо другим почвенным горизонтом, то к символу этого горизонта прибавляется строчная латинская буква g (A_2g или B_g).

С – почвообразующая порода, из которой сформировалась почва. Для неё характерно: отсутствие в окраске влияния гумусного вещества, постепенное исчезновение почвенной структуры, корней и биологических новообразований и в то же время появление характерных для горной породы строения, сложения и окраски. Однако под влиянием иллювиальных и гидрогенных процессов в ней могут встречаться такие химические новообразования, как карбонаты, гипс, окислы железа и марганца, легкорастворимые соли. В зависимости от характера сложения, присутствия новообразований, степени выветренности минералов и т.д. почвообразующая порода может расчленяться на С₁ и С₂ или С_Ca (карбонатный), C_г (гипсовый), С_s (солевой) и др.

D – исходная горная порода, не затронутая процессом выветривания, часто монолитного строения (например, пласты известняка, глинистого сланца и т.п.). Буквой D может также быть обозначена порода другого литологического состава, подстилающая почвообразующую.

Из других часто встречаемых генетических горизонтов отметим следующие.

Торфяной горизонт Т чаще всего формируется на поверхности почвы, но иногда может встречаться и внутри почвенного профиля. Это полуразложившиеся органические остатки, законсервировавшиеся в результате переувлажнения и возникновения анаэробных условий. При недостатке кислорода здесь замедляются процессы окисления и возрастает образование некоторых органических кислот, которые подавляют почвенную микрофлору, участвующую в процессах превращения органических остатков в гумусное вещество.

Солевой горизонт S – может формироваться в любой части почвенного профиля. У солончаков он располагается на поверхности почвы в виде солевой корочки разной толщины, консистенции и прочности, обычно белой или светло-серой окраски. В этом случае верхняя часть почвы часто также густо пронизана прожилками или кристалликами солей. В процессе рассоления этот горизонт может перемещаться вниз по профилю и совмещаться с горизонтами А, В, С. Тогда к соответствующему индексу горизонта добавляется строчная латинская буква s.

В разных природных условиях в результате своеобразия почвообразовательного процесса в почвенном профиле формируется определённое сочетание нескольких генетических горизонтов. Как показали исследования, такие сочетания характерны и образуют устойчивые комбинации для каждого типа почвообразования. Более того, такие сочетания оказываются общими в своих главных чертах и для группы близких типов почвообразования. Поэтому генетических типов строения почвенных профилей выделяют значительно меньше, чем существует почвенных типов. При выделении главных типов строения почвенных профилей опускаются детали морфологических признаков и приводятся только их наиболее характерные черты.