Лекция 2 почвенный профиль и его свойства
1. Строение почвы
2. Морфологические признаки почв
3. Органическое вещество и органические профили почв
4. Минералогический состав почв
5. Гумус, карбонаты и водно-растворимые соли
6. Физические свойства почв
Строение почвы
Почва — постоянно функционирующая многокомпонентная открытая система, имеющая многофазное строение. Это биокосное тело, состоящее из твердой, жидкой и газообразной фаз и живого компонента. Почва — продукт разнородных процессов, которые совершаются в поверхностном слое земной коры при взаимодействии всех четырех фаз, образующих единую совокупность.
Фазы почвы.Твердая фаза почвы — это ее основа, матрица, формирующаяся из материнской породы, наследующая состав и свойства данной породы. Твердая фаза — органоминеральная система, образующая твердый каркас почвы, наиболее устойчивая по объему, составу и во времени. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной породы и вторичных продуктов почвообразования — растительных остатков, гумуса, вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов элементов, освобожденных при выветривании горной породы in situ.
Твердая фаза характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением, структурой и порозностью — с другой.
Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, вода в почве, динамичная по объему и составу часть почвы, заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения.
Жидкая фаза — «кровь» почвенного тела, основной фактор дифференциации почвенного профиля, создающейся путем вертикального и латерального передвижения воды, перемещения тех или иных веществ в виде суспензий или растворов — истинных либо коллоидных.
Газовая фаза почвы — это воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды. Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного и очень динамичен во времени. В сухой почве воздуха больше, поскольку вода и воздух в почве являются антагонистами, взаимно замещая друг друга.
Живая фаза почвы — это населяющие ее организмы, непосредственно участвующие в процессе почвообразования (микроорганизмы, представители микро- и мезофауны и, наконец, корневые системы растений).
Природная почва существует и функционирует в единстве своих фаз как единое физическое тело.
Строение почвенного профиля.Каждая почва имеет специфическое строение, которое заключается в определенном сочетании генетических горизонтов. Она представляет собой иерархически построенную природную систему, состоящую из морфологических элементов разного уровня, под которыми понимаются любые естественные внутрипочвенные тела, отличающиеся от соседних по форме и внешним свойствам — морфологическим признакам.
Морфологические элементы почвы — это ее генетические горизонты, структурные отдельности, новообразования, включения и поры.
Морфологические признаки, отличающие морфологические элементы один от другого, — форма элементов, характер их границ, окраска при определенной влажности, гранулометрический состав, сложение, характер поверхности, плотность и твердость, липкость, пластичность.
Всякая почва представляет собой систему последовательно сменяющих друг друга по вертикали генетических горизонтов — слоев, на которые дифференцируется почвообразующая порода в процессе почвообразования. Эта вертикальная последовательность горизонтов получила название почвенного профиля. Почвенный профиль представляет собой первый уровень морфологической организации почвы как природного тела, а почвенный горизонт можно рассматривать как второй уровень, который также неоднороден и состоит из морфологических элементов третьего уровня — морфонов.
Морфоны — это (кроме структурных отдельностей) внутри-горизонтальные морфологические элементы? разделенные трещинами блоки вышерасположенных горизонтов, включения и новообразования. Выделение морфонов возможно не во всех почвах и не во всех горизонтах. Так, однородный почвенный горизонт может представлять собой единый морфон, разделяющийся лишь на структурные отдельности.
На четвертом уровне организации выделяются почвенные агрегаты (структурные отдельности, комки, педы) разных размеров и форм, на которые почва естественно распадается в пределах генетических горизонтов либо их морфонов. Почвенные агрегаты могут быть разных порядков: от макро- до микроагрегатов. Однако все педы разного порядка (размера) составляют один морфологический уровень.
Почвенные агрегаты построены очень сложно и могут состоять из минеральных, органоминеральных и органических микроагрегатов, первичных механических элементов — твердых частиц почв (выключая отдельные минеральные зерна), микроконкреций, стяжений и других новообразований микроскопического размера.
Пятый уровень морфологической организации почвы обнаруживается с помощью микроскопа. Микростроение почвы, главным образом ее твердая фаза, изучается в рамках микроморфологии почв.
Почвенный профиль и почвенные горизонты. Почвенным профилем называется определенная вертикальная последовательность генетических горизонтов в пределах педона (почвенного индивидуума), специфическая для каждого типа почвообразования. Почвенные горизонты — это однородные слои почвы, формирующиеся в процессе почвообразования и различающиеся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам.
Главные факторы формирования почвенного профиля (дифференциации почвообразующей породы на генетические горизонты) — это вертикальные (нисходящие или восходящие в зависимости от сезонов) потоки вещества и энергии и вертикальное распределение живой фазы почвы.
Строение или последовательность генетических горизонтов каждой почвы служит основной диагностической характеристикой, ее визитной карточкой. Все генетические горизонты в профиле почв представляют собой взаимосвязанную и взаимообусловленную систему.
В.В.Докучаев выделил в почвенном профиле всего три генетических горизонта: А*— поверхностный гумусово-аккумулятивный; В — переходный к материнской породе и С — материнская горная порода, подпочва. С развитием почвоведения система генетических горизонтов неоднократно расширялась и совершенствовалась.
Этот процесс продолжается и в настоящее время, причем для разных почвенных школ были разработаны свои критерии и символы. Однако общая докучаевская система А—В — С по своей генетической сути осталась в целом неизменной и принята для использования международным обществом почвоведов.
В табл. 7 и 8 даны основные индексы и определения горизонтов, а также малые индексы, используемые для обозначения дополнительных свойств основных горизонтов. В качестве примечания к таблицам можно добавить следующее:
1. Любой из выделенных горизонтов подразделяется на под-горизонты по количественному параметру того или иного признака. В этих случаях к индексу горизонта справа внизу прибавляется дополнительная арабская цифра (Ть Нь В,, В2и т.д.).
2. Если морфологически различается слоистое (двух- или многочленное) строение исходной породы (когда мощность слоев породы соразмерна с мощностью почвенных горизонтов), вводят обозначение слоев римскими цифрами (II, III и т.д.). Нумерация слоев начинается с римской цифры II, при этом имеется в виду, что вышележащий слой обозначается цифрой I, которая опускается при обозначении горизонтов индексами (например, А1 — Bj — ИВ2-ПВС).
3. Переходные горизонты, в которых признаки верхнего и нижнего горизонтов сменяются постепенно, обозначают индексами соответственно выше- и нижележащих горизонтов, написанных рядом. Первым ставится индекс горизонта, признаки которого преобладают в переходном горизонте (А2В; А1В).
4. Переходные горизонты, в которых признаки выше- и нижележащих горизонтов вклиниваются один в другой или сочетаются, называют смешанными и обозначают индексами выше- и нижележащих горизонтов, разделенных наклонной линией (А2/В; А1/В).
Индексы и определения горизонтов
| Индекс | Название горизонта | Характеристика |
| Поверхностные органогенные горизонты | ||
| О | Подстилка | Мощность до 10 см; состоит из растительных остатков, полностью или частично сохранивших анатомическое строение |
| АО | Органоминеральный | Содержит от 30 до 70 % органической массы разной степени разложения; механически смешан с минеральной частью, легко отделяясь от нее |
| Т | Торфяный | Разная степень разложения (но не выше 45 %) разнообразного ботанического состава; мощность 10—50 см. Содержание органики >35 % от массы горизонта |
| TJ | Сухоторфяный | Остатки мезофильных растений разной степени разложения не более 45 % при содержании органики >35 % от массы; мощность <50 см, подстилается не глеевым минеральным горизонтом |
| TR | Торфяно-минеральный | Растительные остатки высокой степени разложения (не более 45 %), илистый и/или включает минеральные прослойки разного генезиса и гранулометрического состава. Темная окраска, высокая зольность (более 30 %). Мощность менее 50 см |
| ТО | Торф олиготрофный | Остатки сфагновых мхов разной степени разложения. Мощность >50 см; светлоокрашен с низкой (менее 10 %) зольностью и кислой реакцией |
| ТЕ | Торф эутрофный | Остатки гигрофильной растительности любого ботанического состава. Степень разложения большая, чем в ТО (не более 45 %). Мощность >50 см. Темная окраска и высокая зольность (более 10%), реакция среды от кислой до нейтральной |
| TJT | Торф «сухой» | Остатки мезофильных растений разной степени разложения, не превышающей 45 % при содержании органического вещества >35 % от массы горизонта, мощность более 50 см, подстилается не глеевой минеральной толщей |
| Н | Перегнойный | Темно-коричневый (до черного), мажется (пачкает пальцы). Состоит из сильно разложившихся, утративших исходное строение растительных остатков (степень разложения >45 %).Содержание органики 20—35 % от массы горизонта |
| АТ | грубогумусовый | От темно-бурого до черного; механическая смесь остатков растений разной степени разложения с минеральными компонентами; без кутан. Присутствуют все стадии преобразования органики: от сохранивших анатомическое строение тканей до гумусовых веществ. Общее количество органического вещества <35% |
| А1 | гумусовый | Наиболее темноокрашенный в профиле; хорошо гумифицирован образованной на месте органикой, тесно связанной с минеральной частью почвы |
| АР | пахотный | Гумусовый горизонт почв, преобразованный периодической обработкой |
| Поверхностные неорганические горизонты | ||
| К | Корковый | Светлая хрупкая ячеистая корочка мощностью до 5 см на поверхности почвы, часто с полигональным растрескиванием; относительно обогащена кремнеземом |
| Q | Подкорковый | Светлоокрашенный сильнопористый чешуйчатый или слоеватыи горизонт, часто выходящий на поверхность |
| S | Солевая корка | Обильные выцветы солей на поверхности почвы |
| Подповерхностные горизонты | ||
| A2 (E) | элювиальный | Наиболее осветленный, часто с сероватым, палевым или буроватым оттенком; плитчатый, листоватый, слоеватый, чешуйчатый, иногда бесструктурен. Обеднен илом. |
| В | иллювиальный | Минеральный, лежащий под вышеописанными; характеризуется любым изменением цвета и структуры по сравнению с вышележащим горизонтом, отличается от горизонтов G и C |
| G | Глеевый | Минеральный, имеющий преимущественно (не менее 70 %) ярко-синие, голубые, сизые, зеленые, ржавые тона окраски, однородные или чередующиеся |
| С | Рыхлая порода | Почвообразующий материал подобный по минералого-гранулометрическому составу почвенной толще, но слабо затронут почвообразованием |
| M(R) | Плотная порода | Порода, на продуктах выветривания которой формируется почвенный профиль |
| D | Подстилающая порода | Порода, сменяющая почвообразующую в нижней части профиля и состоящая из материала, резко отличного по минералого-гранулометрическому составу |
Таблица 8
Малые индексы, обозначающие дополнительные свойства основных генетических горизонтов
| Малый индекс | Примеры использования малых индексов | Определение малых индексов |
| са | Вса, Аса, Сса | Карбонаты Са и Mg в разных формах, палевых оттенков |
| рса | Врса, Арса | Щебень карбонатных пород среди бескарбонатного мелкозема |
| cap | Всар, Асар | Щебень карбонатных пород среди карбонатного мелкозема |
| cs | Bcs | Визуально различимые выделения гипса |
| s | Bs | Визуально различимые выделения легкорастворимых солей |
| sn | Bsn | Солонцовые и солонцеватые плотные горизонты со столбчатой структурой. Темные, глянцевые гумусово-глинистые или глинистые кутаны |
| si | Rsi | Кремнистые коры и горизонты |
| m | Вт | Метаморфические горизонты, основные морфологические признаки которых сформировались благодаря изменениям исходной массы на месте, отличаются от «С» увеличенным содержанием ила, оксидов железа, ореховатой и комковатой структурой. Аккумулятивных кутан нет |
| п | Bn | Горизонты, содержащие конкреции (любого состава), которые настолько тверды, что могут быть выделены из почвенной массы |
| g | Bg | Горизонты, имеющие морфологические признаки оглеения недостаточные для отнесения к собственно горизонту G |
| h | Bh | Иллювиально-гумусовые горизонты темно-коричневых и буро-красно-коричневых оттенков |
| f | Bf | Иллювиально-железистые горизонты ярко-желтых, красных и буро-желтых тонов |
| hd | Bhd | Гидратированные горизонты ферраллитизированных почв желтых оттенков |
| t | Bt | Текстурные горизонты более тяжелого гранулометрического состава, чем вышележащие, с ясными визуальными признаками привноса тонкодисперсного материала в виде пленок (кутан) по трещинам, порам, граням структурных отдельностей. Кутаны часто перекрываются светлыми песчано-пылеватыми скелетанами («белесая присыпка») |
| P | Bp | Камни размером >1 см (щебень, гравий, глыбы, валуны, галька и т.п.) по объему > 10% |
| z | Alz | Обильные следы жизнедеятельности почвенной фауны (копролиты, червороины, кротовины, сурчины и т.д.) |
| V | Av | Горизонты, состоящие из 50 % и более из живых частей растений (войлок, дерновинные горизонты, очесы мхов и лишайников) |
| d | BCd | Признаки динамических явлений перемещения почвенной массы |
5. Погребенные горизонты в почвенном профиле обозначают квадратными скобками, например [А].
6. Максимальную выраженность какого-либо признака горизонта обозначают чертой под малым индексом (Вса, Вm, Bs).
7. При нескольких малых дополнительных индексах у основных индексов горизонта их пишут обычно через запятую (Bm,g,f).
8. Мерзлые, водоупорные, сцементированные льдом почвенные горизонты обозначают значком ┴ перед основным индексом горизонта (┴C).
9. Горизонты с отрицательной температурой, но не водоупорные обозначают значком ↓ перед основным индексом горизонта (↓С).