Морфодиагностические признаки почвы

Окраска почвы — один из наиболее важных и легкодоступных для наблюдения морфологических признаков. Она довольно разнообразна, зависит от состава почвообразующих пород и типа почвообразования; в зависимости от цвета некоторые почвенные типы получили даже название — чернозем, серозем, краснозем (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Треугольник С. А. Захарова (1927; рис. 5.3) для определения цвета почвы.

Окраска почвы сводится к сочетанию черного, белого и красного цветов (см. рис. 5.2). Основными веществами, обусловливающими цвет почвы, являются: а) темноцветные органические и органо-минеральные вещества;

б) оксидные соединения железа и марганца обусловливают бурый, оранжевый, желтый, красный цвета; в) кремнезем, углекислые труднорастворимые соли, гидрат оксида алюминия вызывают белую окраску; г) закисные соединения железа придают почве серый, зеленоватый, а также цвет первичных минералов. Окраска почвы может существенно изменяться от степени ее увлажнения. Например, серая окраска влажной почвы при подсушивании может смениться на светло-серую.

Рис. 5.3. Захаров Сергей Александрович (1878—1949) — советский почвовед. Ученик В. В. Докучаева. В 1900 г. по окончании Московского университета принимал участие в экспедиции по изучению почв Кавказа под руководством Докучаева Структура почвы — совокупность отдельностей (агрегатов, комочков) разной формы и величины, на которые она распадается при рыхлении, — глыбистая, комковатая, ореховатая, зернистая, призматическая, столбчатая и др. (рис. 5.4).

Кубовидная структура имеет равномерное развитие по трем взаимоперпендикулярным осям и подразделяется на роды: глыбистая (> 5 см), комковатая (0,5—5 см), ореховатая (5—10 мм), зернистая (0,5—5 мм), пылеватая (<0,5 мм).

Призмовидная структура (столбчатая и призматическая) характеризуется развитием почвенных агрегатов по вертикальной оси.

В плитовидной структуре (плитчатой и чешуйчатой) отдельности развиты в основном по двум горизонтальным осям.

Наиболее распространена комковатая структура (тип кубовидной) с оптимальным размером комков 3—5 мм. Данный тип структуры характерен для черноземных почв. Основными факторами ее образования являются корневая система, уплотняющая почвенные частицы, гумус и гидрооксиды железа, склеивающие частицы, кальций и магний, цементирующие почвенные частицы. Такая структура не всегда является прочной.

В зависимости от размеров агрегаты группируются следующим образом. Агрегаты более 10 мм называют глыбами, от 10 до 0,25 мм — макроагрегатами, менее 0,25 мм — микроагрегатами.

Структура почвенных горизонтов чаще всего смешанная, например комковато-зернистая, комковато-пылеватая и т. п.

В пределах почвенного профиля структура может существенно различаться: гумусовые горизонты имеют комковатую, зернистую (чернозем, дерновая почва) или мелкокомковатую, комковато-порошистую (дерновоподзолистая почва) структуру.

Подзолистые горизонты отличает непрочнолистоватая, пластинчатая структура или вообще ее отсутствие.

Рис. 5.4. Главные виды почвенной структуры (но Б. Г. Розанову, 2002):

I тип: 1 — крупноглыбистая; 2 —глыбистая; 3 — мелкоглыбистая;

• 4 — крупнокомковатая; 5 — комковатая; б — мелкокомковатая; 7 — пылеватая;
• 8 — крупноорсховатая; 9 — орсховатая; 10 — мелкоорсховатая; 11 — крупнозернистая; 12 — зернистая; 13 — мелкозернистая; 14 — конкреционная; 15 — икряная;

II тип: 16 — тумбовидная; 17 — крупностолбчатая; 18 — мелкостолбчатая;

• 19 — крупнопризмовидная; 20 — мелкопризмовидная; 21 — карандашная;
• 22 — круппопризматическая; 23 — призматическая; 24 — мелкопризматическая;
• 25 — тонкопризматическая; III тип: 26 — крупноплитчатая; 27 — плитчатая;
• 28 — пластинчатая; 29 — листоватая; 30 — скорлуповатая; 31 — грубочешуйчатая;
• 32 — мелкочешуйчатая; 33 — мелколинзовидная; 34 — чечевичная

Для иллювиальных горизонтов чаще всего характерна призматическая или ореховатая структура.

Таким образом, для образования той или иной структуры необходимо сочетание двух факторов: наличие давления (воздействие корневых систем растений, животных, замерзание, высыхание почвы и др.) и клеющее вещество, главным образом гумусовые коллоиды). В образовании почвенной структуры весьма высока роль почвенных червей.

Если для почвы характерна комковато-зернистая структура (доля агрегатов размером от 10 до 0,25 мм > 55%), то такая почва считается структурной с агрономической точки зрения. Это, в свою очередь, влияет на плодородие почвы: она легче крошится при вспашке, лучше противостоит водной и ветровой эрозии, обладает оптимальным сочетанием водного, воздушного и теплового режимов, что положительно сказывается на протекании биологических процессов и режиме питания растений.

Бесструктурные суглинистые почвы плохо впитывают воду, а ее сток может вызвать эрозию; вода и воздух в таких почвах антагонистичны. Данные почвы в результате капиллярного поднятия теряют влагу, что приводит к их пересушиванию и недостаточному обеспечению растений водой и минеральными веществами. С агрономической точки зрения, такие почвы нуждаются в постоянном проведении мелиоративных мероприятий.

Почвенную структуру могут разрушить механические факторы (передвижение по полям техники, животных, град и др.), а также физико-химические процессы, связанные с внесением в почву физиологически кислых удобрений, вытесняющих из нее катионы кальция и магния.

Для образования и сохранения почвенной структуры необходимо систематически и в достаточном количестве вносить органические удобрения, известковать кислые почвы, обрабатывать почву в состоянии физической спелости. Хорошие результаты дают посевы многолетних трав (клевер с тимофеевкой), сидеральных культур.

Сложение почвы — это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Механические элементы почвы и структурные отдельности могут с разной степенью плотности прилегать один к одному, образуя слитную массу или массу с порами. Сложение почвы зависит в основном от гранулометрического состава и структуры. Существенное влияние на сложение оказывает деятельность почвенной фауны и корневых систем растений.

По степени плотности выделяют рассыпчатое, рыхлое, плотное и очень плотное сложение. Рассыпчатое сложение свойственно песчаным и супесчаным почвам, у которых частички не связаны между собой. Рыхлое сложение характерно для хорошо оструктуренных суглинистых почв, а также для супесчаных со значительным содержанием гумуса. При плотном сложении лопата с большим трудом входит в грунт. Оно характерно для иллювиальных горизонтов глинистых и суглинистых почв. Частички этих горизонтов довольно прочно связаны между собой. При очень плотном (слитном) сложении используют даже лом или кирку при копке шурфа.

По характеру пористости различают следующие виды сложения: тонкопористое (поры 1 мм), пористое {1—3 мм), губчатое (3—5 мм), ноздреватое (5—10 мм), ячеистое (поры 10 мм).

Сложение почвы является важным показателем при ее агрономической оценке. Наиболее благоприятным можно считать рыхлое сложение — при нем создается наиболее оптимальное сочетание водного, воздушного и пищевого режимов почвы.

Механический (гранулометрический) состав также относят к морфологическим признакам. По нему можно изучать почвенный профиль, более точно определять сущность почвообразовательных процессов конкретной почвы.

Механический (гранулометрический) состав почв — процентное содержание в почве частиц различного размера и их соотношение.

Гранулометрический состав оказывает влияние на ряд важных свойств почвы: пористость и водопроницаемость, усадку и набухание, высоту капиллярного поднятия, величину поглотительной способности, водный, воздушный и тепловой режимы.

Если внимательно рассмотреть образец почвы, то можно увидеть, что она состоит из отдельных частиц — агрегатов, которые в воде распадаются на еще более мелкие элементы. Эти мелкие, разной формы частички и есть механические элементы. Среди них выделяют камни (> 3 мм), гравий (3—1 мм), песок (1—0,05 мм), пыль (0,05—0,001 мм), ил (0,001—0,0001 мм), коллоиды (< 0,0001 мм) (табл. 5.1). Каждая из этих групп частиц имеет определенные водно-физические и физико-механические свойства.

Таблица 5.1

Классификация гранулометрических элементов почв (по Н. А. Качинскому, 1958)

Иловатые частички имеют высокую вязкость, прилипаемость, плохо пропускают воду. Частички пыли имеют незначительную прилипаемость и пластичность. Содействуют связыванию воды и питательных элементов, газов, легко склеиваются в агрегаты.

Песчаные частички слабо удерживают питательные элементы. Сквозь песок вода проходит легко и способствует закреплению в почве зольных элементов. Небольшие, но размерам вторичные минералы легко склеиваются гумусовыми веществами, и тем самым улучшают структурообразование. Однако сказанное совсем не означает, что крупные частицы являются ненужным балластом в почве — соотношения между мелкими и крупными частичками должны быть соответствующими и содействовать оптимизации свойств почвы.

Все частички больше 1 мм (гравий, камни) называют скелетом (каркасом) почвы, а меньше 1 мм (ил, пыль, песок) — мелкоземом.

В основу классификации почв по механическому составу положено наличие в ней физической глины и физического песка. Физической глиной называют все частички, диаметр которых мельче 0,01 мм, а физическим песком — частички размером 0,01 — 1,0 мм.

По механическому составу почвы в зависимости от содержания физической глины подразделяются на песчаные (0—10%), супесчаные (10—20%), легкосуглинистые (20—30%), среднесуглинистые (30—40%), тяжелосуглинистые (40—50%) и глинистые (> 50%) (табл. 5.2).

Таблица 5.2

Классификация почв, но гранулометрическому составу (по Н. А. Качинскому, 1958)

Песчаные почвы бесструктурны, бедны органическим веществом и зольными элементами питания растений, но хорошо водопроницаемы и легко обрабатываются. Глинистые почвы, наоборот, плохо водопроницаемы, слабо аэрируются, с трудом обрабатываются, образуя глинистую корку, однако богаты зольными элементами. Наилучшими в производственном отношении являются суглинистые почвы.

Новообразования в почве — местные скопления различных веществ, морфологически и химически отличающихся от основной массы горизонтов, которые возникли в результате почвообразовательных процессов. Различают новообразования химического и биологического происхождения.

Химические новообразования возникают в результате чисто химических процессов. Их морфологические формы довольно разнообразны: пленки, корочки, конкреции, друзы, плиты и др. Химический состав также разнообразен.

Для почв таежно-лесной зоны наиболее характерны новообразования гидроксидов железа и марганца, железистых силикатов (рис. 5.5). Железисто-марганцевые новообразования в суглинистых и глинистых почвах обычно напоминают разного размера конкреции (ортштейны), а в песчаных — буроокрашенные прослои и плиты (ортзанды) различной мощности. Менее распространены чисто марганцевые новообразования, имеющие вид черных пятен, мелких конкреций. Для гидроморфных почв этой зоны также свойственны трубчатые конкреции, образующиеся вокруг отмерших корней (роренштейны), прослои фосфатов железа (вивианит).

Рис. 5.5. Географическое распространение новообразований в почвах главных ландшафтов России:

1 — вторичные силикаты, гидрооксиды железа, марганца, фосфаты Fe²⁺ и Fe³⁺; 2 — карбонаты кальция; 3 — карбонаты кальция, гипс; А — карбонаты кальция, гипс, водорастворимые хлориды Новообразования биологического происхождения (растительного и животного) встречаются в следующих формах: копролиты — экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков; кротовины — пустые или заполненные ходы роющих животных; дендриты — узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

Включения — инородные тела, находящиеся в почве случайно: куски кирпича, угля, валуны, кости и др. Они не являются результатом почвообразовательного процесса, но их внимательное изучение может дать немало полезной информации при исследовании генезиса пород, истории края и др.