Морфология и структура почвы.

В результате почвообразовательного процесса почва приобретает ряд морфологических (внешних) признаков, которыми она отличается от материнской породы. Основные представления о морфологии почв были даны В. Докучаевым и подробно разработаны С. А. Захаровым. К главным морфологическим признакам почвы относятся:строение почвенного профиля, мощность почвы и отдельных ее горизонтов; окраска; механический состав; структypa; сложение; новообразования и включения.

Строение почвенного профиля- это его внешний облик, обусловленный определенной сменой горизонтов в вертикальном направлении. Горизонты отличаются один от другого цветом, структурой, сложением и другими морфологическими признаками. Они имеют различный химический, а нередко и механический состав, в них по-разному протекают биологические процессы. В профиле почвы различают несколько горизонтов, которые часто подразделяются на подгоризонты. Каждый горизонт имеет свое название и буквенное обозначение. Обычно выделяют следующие генетические горизонты:

А₀ - органогенный горизонт, состоящий из органических остатков опада растений (лесная подстилка, степной войлок); Т - органогенный торфяной горизонт; А – гумусово-аккумулятивный; А₂ - элювиальный; В - иллювиальный, или переходный; G- глеевый; С - материнская порода; Д - подстилающая порода; А_пах - пахотный горизонт, пахотный слой на обрабатываемых почвах. Органогенные горизонты Ао и Т формируются на поверхности минеральной части почвы.

Горизонт аккумуляции органических веществ (А) формируется в верхней части профиля за счет отмирающей биомассы зеленых растений. В зависимости от его характера выделяют: А - гумусово-аккумулятивный, образующийся в верхней части минеральной толщи почвы, в котором не выражены морфологически процессы разрушения и выщелачивания минеральных веществ; A₁- гумусово-элювиальный - верхний горизонт профиля сморфологически или аналитически выраженными процессами разрушения и выщелачивания минеральных веществ. Горизонты А и A₁наиболее темной окраски по сравнению с другими горизонтами, в них накапливается наибольшее количество органического вещества (гумуса) и элементов питания. Во всех пахотных почвах почвенный профиль начинается с пахотного горизонта (А_пах), образующегося в результате обработки гумусового и части нижележащего горизонтов.

Элювиальный горизонт(А₂) образуется в процессе интенсивного разрушения минеральной части почвы и вымывания продуктов разрушения в нижележащие горизонты. Он окрашен в наиболее светлые тона и в различных ночвах получает различные названия.

Иллювиальный, или переходной, горизонт (В) формируется под элювиальным или гумусовым горизонтом и служит переходом к материнской породе. В почвах с элювиальным горизонтом формируется иллювиальный горизонт, в который вмываются и где частично накапливаются различные продукты почвообразования. Различают следующие виды иллювиального горизонта: В_Fe- вмывание железистых веществ, B_H- гумусовых веществ и др.

Глеевый горизонт(G) образуется в гидроморфных почвах. Вследствие длительного или постоянного избыточного увлажнения и недостатка свободного кислорода в почве идут анаэробно-восстановительные процессы, то приводит к возникновению закисных соединений железа марганца, подвижных форм алюминия, дезагрегированиюпочвы и формированию глеевого горизонта.

Материнская порода(С) представляет собой породу, слабозатронутую почвообразовательными процессами.

Подстилающую породу (Д) выделяют в том случае, когда почвенные горизонты образовались на одной породе, а ниже лежит порода с другими свойствами.

Мощность почвы иотдельных ее горизонтов. Мощностью почвы называется толщина от ее поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. У различных почв мощность различна, с колебаниями от 40-50 до 100-150 см.

Окраска почвы- наиболее доступный и прежде всего бросающийся в глаза морфологический признак. Цвет почвы определяется окраской тех веществ, из которых она слагается, а также физическим ее состоянием и степенью увлажнения. Наиболее важны для окраски почв следующие группы веществ: 1) гумус; 2) соединения железа; 3) кремнекислота, углекислая известь. Гумусовые вещества обусловливают черную, темно-серую и серую окраски. Соединения оксидов железа окрашивают почву в красный, оранжевый и желтый цвета, закиси железа - всю почву или отдельные ее горизонты и участки в сизые и голубоватые тона. Кремнезем (Si0₂) , углекислый кальций (СаСО_з) обусловливают белую и белесую окраски.

Механический состав. В полевых условиях и при камеральной обработке его определяют визуально и органолептически, т. е. по внешним признакам и на ощупь. Для точного установления механического состава применяют лабораторные методы. Группировки частиц по размерам во фракции называется классификацией механических элементов. По Н.А. Качинскому, выделяют следующие фракции:

Камни(>3 мм) представлены преимущественно обломками горных пород. Каменистость - отрицательное свойство почв. Разделение почв по степени каменистости проводят по содержанию (в % от массы почвы) частиц больше 3 мм: некаменистые - 0,5 %, слабокаменнстые - 0,5-5 %, среднекаменистые - 5-10 % и сильнокаменистые - >10 %.

Гравий (3-1 мм)- состоит из обломков первичных минералов. Высокое содержание гравия в почвах не препятствует обработке, но придает им неблагоприятные свойства -провальную водопроницаемость, отсутствие водоподъемной способности, низкую влагоемкость.

Песчаная фракция (1-0,05 мм) состоит из обломков первичных минералов, прежде всего кварца и полевых шпатов. Эта фракция обладает высокой водопроницаемостью, не набухает, не пластична, однако в отличие от гравия обладает некоторой капиллярностью и влагоемкостью.

Пыль крупная и средняя (0,05-0,005 мм). Фракция крупной пыли (0,05-0,01 мм) по минералогическому составу мало отличается от песчаной, поэтому обладает некоторыми физическими свойствами песка. Для средней пыли (0,01-0,005 мм) характерно повышенное содержание слюд, придающих фракции повышенную пластичность, связность.

Пыль мелкая (0,005-0,001 мм) характеризуется относитешоно высокой дисперсностью, состоит из первичных и вторичных минералов. В связи с этим обладает рядом свойств, не присущих более крупным фракциям: способна к коагуляции и структурообразованию, обладает поглотительной способностью, содержит повышенное количество гумусовых веществ.

Ил (<0,001 мм) состоит преимущественно из высокодисперсных вторичных минералов. Из первичных минералов встречаются кварц, ортоклаз, мусковит.

Структура. Структурой называют отдельности (агрегаты), на которые способна распадаться почва. Они состоят из соединенных между собой механических элементов. Различают три основных типа структуры: кубовидная - структурные отдельности равномерно развиты по ем взаимно перпендикулярным осям; призмовидная - отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси; плитовидная - отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении. В зависимости от размера агрегатов структуру подразделяют на следующие группы: глыбистая - больше 10мм; макроструктура –10- 0, 5 мм; грубая микроструктура - 0,25-0,1 мм; тонкая микроструктура - меньше 0,01 мм.

Почва может быть структурной и бесструктурной. При структурном состоянии масса почвы или породы разделена на отдельности той или иной формы и размеров. Бесструктурное, или раздельночастичное, состояние бывает тогда, когда механические элементы, слагающие почву, не соединены между собой в более крупные агрегаты, а существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой. Типичный пример бесструктурного состояния - рыхлый песок. Между структурными и бесструктурными почвами встречаются переходные, у которых структура выражена слабо.

Сложение- это внешнее выражение плотности и пористости почвы. По плотности различают почвы: 1) очень плотные - копать яму лопатой почти невозможно, приходится применять лом или кирку; 2) плотные - чтобы выкопать яму, требуется значительное усилие, но можно обойтись и без лома. Характерно для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв; 3) рыхлые - яму копать легко, а почва, сброшенная с лопаты, легко рассыпается на мелкие отдельности. Такое сложение наблюдается в суглинистых и глинистых почвах с хорошо выраженной комковато-зернистой структурой и в верхних горизонтах песчаных и супесчаных почв.4) рассыпчатые - это сложение характерно для пахотных горизонтов песчаных и супесчаных почв, поскольку у них механические элементы обычно не сцементированы и в сухом состоянии представляют сыпучую массу.

Пористость характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей или между ними. В зависимости от размера и расположения пор внутри структурных отдельностей различают следующие типы сложения: тонкопористое - почва пронизана порами диаметром менее 1 мм; пористое - диаметр пор колеблется от 1 до 3 мм, примером подобного сложения может служить лёсс; губчатое - в почве встречаются пустоты от 3 до 5 мм; ноздреватое (дырчатое) - в почве имеются пустоты от 5 до 10 мм. Подобное сложение, обусловленное деятельностью многочисленных землероев, характерно для сероземных почв, а также для известковых туфов; ячеистое - пустоты превышают 10 мм; встречаются в субтропических и тропических почвах; трубчатое - пустоты в виде каналов, прорытых землероями.

Новообразования. Новообразованиями называют скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы. В результате физических, химических и биологических процессов, происходящих в почвах, а также вследствие непосредственного воздействия на почву растенийи животных различают новообразования химического, биологического происхождения. Химические новообразования в почве – это результат химических процессов, которые приводят к возникновению различного рода соединений. По форме химические новообразования разделяют на выцветы и налеты; корочки, примазки и потеки; прожилки и трубочки, конкреции. Химические новообразования представлены легкорастворимыми солями, гипсом, углекислойизвестью, оксидами железа, алюминия и марганца, закисными соединениями железа, кремнекислотой, гумусовыми и другими веществами. Новообразования биологического происхождения (животного и растительного) встречаются в следующих формах: червоточины - извилистые ходы, канальцы червей; капролиты - экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков; кротовины - пустые илизаполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.); корневины - сгнившие крупные корни растений; дендриты - узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей. По новообразованиям в почве можно судить о ее генезисе и агрономических свойствах. Так, наличие в верхних горизонтах почв сизоватых и ржаво-охристых пятен говорит о том, что данные почвы сформировались в условиях некоторого заболачивания.

Включения – это предметы различного происхождения, не связанные с почвообразовательным процессом (обломки горных пород, куски кирпича, кости животных, угольки и т.д.).

Микроморфологические признаки почвенного профиля. Наряду с макроморфологическими признаками,легко различимыми в профиле невооруженным глазом, почва характеризуется микроморфологическими признаками; исследование которых возможно только при помощи микроморфологического метода, разработанного немецким почвоведом В. Кубиенойидетализированного многими почвоведами. В основе этого метода лежит исследование почвенных шлифов под поляризационным микроскопом, приготовленных из образцов почвы ненарушенного сложения. Микроморфологический метод позволяет выявить особенности микростроения и микросложения почвы - характер пористости, состав отдельных компонентов почвы. В шлифах выделяют скелет и плазму почвы. Скелет состоит из минералов крупнее 2 мкм –в основном это различные первичные минералы почвы, плазма представлена тонкими частицами менее 2 мкм вдиаметре. Она состоит из глинистых минералов, вторичных несиликатных оксидов железа и алюминия, гумуса и в зависимости от состава делится на глинистую, гумусно-глинистую, карбонатно-глинистую, железисто-глинистую. В шлифах хорошо заметны характер пористости, агрегированности и различные новообразования, свидетельствующие о характере почвообразовательного процесса.