Гранулометрический состав

Окраска почвы

Окраска почв представляет наиболее доступный и преж­де всего бросающийся в глаза морфологический признак. С учетом других признаков и свойств окраска почвы – существенный показатель принадлежности ее к тому или иному типу. Недаром многие почвы получили название в соответствии со своей окраской – подзол, краснозем, чернозем и т. д. Окраска почв отражает их зональные осо­бенности: каждой почвенно-климатической зоне присущи характерные цветовые оттенки почв. Так, почвы таежно-лесной зоны имеют светлые, серые и белесые тона; почвы лесостепной зоны — серые и темно-серые, лугово-степной (черноземной) — темно-серые и черные; почвы сухих и пу­стынных степей – каштановые и бурые тона и т. д.

Окраска почв изменяется не только в зональном мас­штабе, но и внутри зоны, Часто на небольшой площади встречаются почвы, резко отличающиеся одна от другой по данному признаку, что дает возможность судить о смене их и при кар­тировании более точно наносить на карту.

В окраске почвы, в оттенках и переходах очень ярко отражаются особенности почвообразовательного процесса, поэтому наблюдения за окраской, изменением цветовых оттенков в различных почвах, а также в одной и той же почве, но в разных ее горизонтах могут дать много для понимания сущности происходящих в почвах процессов и для раскрытия их происхождения (генезиса). Окраска почв имеет и большое агрономическое значение. Практики-земледельцы с давних времен судили о качестве земель, о плодородии почв по их окраске. При этом большое плодородие почв чаще ставилось в зависимость от богатства гумусом, а, следовательно, было связано с черной или темно-серой окраской тех групп веществ, из которых она слагается, но зависит также от гранулометрического состава, физического состояния и степени увлажнения.

Основными соединениями, обусловливающими цвет тех или иных горизонтов почвы, являются:

1) гумусовые вещества, окрашенные в черные и коричневые тона;

2) окисные соединения железа и марганца, дающие гамму желтых, оранжевых, красных и фиолето­вых оттенков;

3) кремнезем, углекислая известь, каолинит, гидрат окиси алюминия и легкорастворимые соли (хло­риды и сульфаты), окрашенные в белый цвет;

4) закисные соединения железа, имеющие сизоватую и голубоватую окраску, характерную для глеевых горизонтов болотных почв.

Различное сочетание указанных первых трех групп веществ определяет большое разнообразие почвенных цветов и оттенков, сведенных С. А. Захаровым в одну схему (рис. 1)

Необходимо отметить, что окраска горизонтов почвы обычно не имеет ярких, чистых тонов, преобладают смешанные, несколько тусклые тона. При описании окраски приходится поэтому детализировать основной тон словами «темно» и «светло» или отмечать промежуточ­ный тон двойным названием (например, светло-серая, беле­совато-палевая, черная с буроватым оттенком и т. д.). При определении окраски нескольких горизонтов профиля важно отметить сравнительную характеристику цвета того или иного горизонта, пользуясь выражением «светлее» или «темнее» предыдущего горизонта.

Необходимо помнить, что цвет и харак­тер окраски тех или иных горизонтов не может рассма­триваться как основной признак для отнесения почвы к тому или иному типу, но дает возможность уловить некоторые существенные черты почвообразовательного процесса. Характер окраски имеет большое практическое значение. Так, например, наличие мощного темноокрашенного верхнего горизонта свидетельствует о накопле­нии гумуса в почве. Появление мучнистого на ощупь белесого горизонта, в котором химическими реакциями не обнаружено карбонатов кальция, указывает на раз­витие подзолообразовательного процесса и обеднение элементами питания. Голубая или сизая окраска гори­зонтов в средней или нижней части профиля указывает на заболоченность почв и необходимость коренной мелио­рации при их освоении.

Неоднородная окраска характеризуется наличием раз­лично окрашенных участков (пятен, полос) в пределах од­ного горизонта. При этом различают: пятнистую окраску — на фоне основной окраски горизонта выделяются пятна другого цвета (например, охристые и ржавые пятна на сером фоне глеевого горизонта); полосчатую — чередование полос разного цвета; мраморовидную — пёстрая окраска с наличием узоров и пятен разного цвета, крапчатую — наличие мелких пятнышек различного цвета по однородному фону окраски горизонта. Если почвенные горизонты не имеют однородной окраски, их характеризуют как пест­рые или пятнистые. При этом отмечают основной тон окрас­ки и цвет пятен.

Структура почвы

Структура почвы — отдельности (агрегаты), на которые способна распадаться почва. Они состоят из соединенных между собой механических элементов и мелких агрегатов.

Форма, размер и качественный состав структурных отдельностей в различных почвах, а также в одной почве, но в разных ее горизонтах неодинаковы.

По С. А. Захарову, различают три основных типа структуры (рис.2):

1) кубовидную - структурные отдельности рав­номерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям;

2) призмовидную — отдельности развиты преимуще­ственно по вертикальной оси;

3) плитовидную — отдель­ности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.

Каждый из перечисленных типов в зависимости от ха­рактера ребер, граней и размера подразделяется на более мелкие единицы (табл. 1).

В зависимости от размера структуру подразделяют (по П..В. Вершинину) на следующие группы:

1) мегаструктура (глыбистая) — больше 10 мм;

2) макроструктура — 10— 0,25 мм;

3) грубая микроструктура — 0,25—0,01 мм;

4) 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 размера. При бес­структурном или раздельночастичном состоянии отдельные механические элементы, слагающие почвы, не соединены между собой в более крупные отдельности, а существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой. Рыхлый песок—типичный пример бесструктурного состояния. В бесструктурном состоянии могут находиться почвы и иного механического состава. Между структурными и бесструктурными почвами имеются и переходные почвы, у которых структура выражена слабо.

В любом из почвенных горизонтов структурные отдель­ности не бывают одного размера и одной формы. Чаще всего структура бывает смешанной, что при описании отмечают двумя или даже тремя словами: комковато-зернистая, ком-ковато-пылеватая, комковато-пластинчато-пылеватая и т. д.

Различным генетическим горизонтам почв присущи оп­ределенные формы структуры. Так, комковатая и зернистая структура присуща дерновым горизонтам, пластинчато-листовая — элювиальным, ореховатая — иллювиальным (особенно серым лесным почвам). Призматическая струк­тура типична для иллювиальных горизонтов подзолистых и лесостепных почв, сформировавшихся на тяжелых по­кровных суглинках или для черноземов и каштановых почв, образовавшихся на суглинистых и глинистых породах, име­ющих в поглощенном состоянии натрий.

При оценке почвенной структуры надо отличать морфо­логическое понятие структуры от агрономического. В мор­фологическом отношении хороша структура, которая четко выражена: ореховатая или призматическая — иллювиального горизонта, пластинчатая – подзолистого и т.д. В агрономическом отношении благоприятной будет комковато-зернистая структура верхних горизонтов почвы размером от 0,25 до 10 мм, обладающая водопрочностью и активной пористостью.

Сложение

Под сложением понимают внешнее выражение степени плотности, пористости и трещиноватости почвы.

Характер сложения зависит от гранулометрического состава и структуры почвы, а также деятельности почвенной фауны и корней растений. Сложение определяют по степени плот­ности и характеру пор и трещин между твердыми части­цами и структурными агрегатами.

По степени плотности различают: слитное (очень плотное), плотное, рыхлое и рассыпчатое сложения.

При слитном сложении почва образует плотную цемен­тированную массу, куски которой в сухом состоянии не разламываются руками. На такой почве нож оставляет узкую блестящую черту. Слитное сложение характерно для столбчатых отдельностей солонцов, встречается часто в бесструктурных глинистых почвах.

Плотное сложение также характеризуется плотным прилеганием твердых частиц друг к другу; сухой образец с трудом разламывается руками, черта от ножа шерохо­ватая, с изорванными краями. Плотное сложение типично для нижних горизонтов глинистых по гранулометрическому составу почв.

При рыхлом сложении между структурными отдельностями хорошо заметны поры и трещины, почва при высыхании распадается на отдельные агрегаты. Этот тип сложения характерен для почв с ореховатой, зерни­стой или комковатой структурой суглинистого или гли­нистого гранулометрического состава.

При рассыпчатом сложении отдельные частицы почвы не связаны между собой; масса почвы состоит из отдельных песчинок хорошо видимых невооруженным глазом; при высыхании масса почвы сыпуча. Рассыпчатое сложение характерно для песчаных по гранулометрическому составу почв.

По расположению пор внутри структурных отдельностей различают следующие типы сложения:

1. тонкопористое – почва пронизана порами диаметром менее 1 мм;

2. пори­стое — диаметр пор колеблется от 1 до 3 мм, примером подобного сложения может служить лёсс;

3. губчатое — в почве встречаются пустоты размером от 3 до 5 мм;

4. нозд­реватое (дырчатое) — в почве имеются пустоты диаметром от 5 до 10 мм; подобное сложение, обусловленное деятель­ностью многочисленных землероев, встречается в серозем­ных почвах, оно характерно также для известковых туфов;

5. ячеистое – пустоты превышают 10 мм, встречается в суб­тропических и тропических почвах;

6. трубчатое — пустоты в виде каналов, прорытых землероями.

По расположению пор между структурными отдельностями различают следующие типы сложения почв в сухом состоянии:

1. тонкотрещиноватое — при ширине полостей меньше 3 мм;

2. трещиноватое — при ширине полостей от 3 до 10 мм;

3. щелеватое — полости шириной больше 10 мм.

Сложение – важный показатель при агрономической оценке почвы. От него зависит возможность обработки поч­вы сельскохозяйственными орудиями, а также проникнове­ние воды и корней растений в почву.

Новообразования

Новообразования — скопление веществ различной фор­мы и химического состава, которые формируются и откла­дываются в горизонтах почвы. В результате физических, химических и биологических процессов, происходящих в почвах, а также непосредственного воздействия на почву растений и животных возникают новообразования химиче­ского и биологического происхождения. Химические ново­образования в почве возникают вследствие химических процессов, которые приводят к появлению различного рода соединений. Последние могут выпадать в осадок или на месте образования, или, перемещаясь с почвенным раствором в горизонтальном, вертикальном направлениях, в некото­ром (иногда значительном) отдалении от места своего первоначального возникновения. Выпадая в осадок вследст­вие коагуляции, кристаллизации или в результате других причин и накапливаясь при многократном повторении указанных явлений, эти соединения формируются в хими­ческие новообразования.

Химические новообразования по форме разделя­ют на следующие группы:

1. выцветы и налеты — химиче­ские вещества (например, растворимые соли), которые вы­ступают на поверхности почвы или на стенке разреза в виде тончайшей пленочки;

2. корочки, примазки, потеки, кото­рые, выступая на поверхности почвы или по стенкам тре­щин, образуют слой небольшой толщины;

3. прожилки и трубочки — вещества занимают ходы червей или корней, поры и трещины почвы;

4. конкреции и стяжения—скоп­ления различных веществ более или менее округлой формы;

5. прослойки — вещества накапливаются в больших коли­чествах, пропитывая отдельные слои почвы.

По составу химические новообразования подразделяют на следующие группы:

1. Скопления легкорастворимых солей, главным обра­зом NаС1, CaCI₂, MgCI₂, Na₂SO₄. Они встречаются в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полу­пустынной и пустынной степи. Наиболее характерные формы скопления легкораство­римых солей – налеты и выцветы, белые корочки и при­мазки, крупинки и отдельные кристаллы солей.

2. Скопления гипса. Они отмечаются в тех же почвах, что и легкорастворимые соли. Характерными формами яв­ляются выцветы и налеты, корочки и прожилки. Если про­жилки гипса образуют сложную сеть, их называют лже­грибницей за сходство с белыми нитями мицелия грибов. Гипс встречается также в форме крупных кристаллов, стек­ловидных пластинок или крупных сердцевидных сростков, называемых «земляные сердца».

3. Скопления углекислой извести. Ее новообразования встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах. По форме они подразде­ляются на:

- налеты, придающие почве «седину»;

- известковую плесень в виде скопления тончайших игольчатых кристал­лов углекислого кальция;

- карбонатную лжегрибницу, или псевдомицелий, - очень тонкие прожилки мучнистой кри­сталлической извести;

- белоглазку — белые рыхлые округ­лой формы диаметром 1—2 см скопления извести с резко очерченными краями, четко выступающие на фоне почвен­ных горизонтов;

- журавчики — плотные скопления извести различной формы и размера;

- дутики — такие же скопления извести, как и журавчики, но пустые внутри;

- погремки, или орляки,—большие и плотные скопления извести в диаметре до 10 см, внутри пустые с отвалившимися твер­дыми кусочками извести, которые гремят при встряхива­нии;

- желваки — большие плотные скопления извести, до­стигающие в поперечнике 20 см;

- слои мергеля, или луговой извести, встречающиеся в низинных торфяниках и заболо­ченных почвах в поймах рек. Образуются в результате при­носа углекислого кальция грунтовыми водами и отложе­ния его в толще почвенных горизонтов.

4. Скопления окислов и гидратов окисей железа, мар­ганца и фосфорной кислоты. Эти образования наиболее характерны для почв дерново-подзолистой зоны и влажных субтропиков, а в условиях избыточного увлажнения неред­ко встречаются и в почвах других зон. Можно выделить следующие их формы:

а) налеты, плен­ки и выцветы бурого и темно-бурого цвета, образующиеся с поверхности структурных отдельностей или по стенкам трещин;

б) примазки, пятна и потеки различного цвета и оттенка (охристо-ржавые, коричнево-бурые, черные и т. д.);

в) псевдофибры и ортзанды — прожилки и прослойки полу­торных окислов в песчаных почвах и породах, мощность их колеблется от долей сантиметра до 10—20 см, наиболее тонкие прослойки называют пеевдофибрами, а широкие – ортзандами, почвы или породы с указанными образованиями бывают прочно сцементированы и приобретают характер­ное полосатое строение («тигровые» пески);

г) железистые трубочки — скопления железа по корневым ходам;

д) конк­реции и бобовины — прочные скопления округлой формы, величиной от мелкой дробинки до грецкого ореха, иногда они выступают на вертикальной стенке разреза в виде беспорядочно разбросанных темно-бурых или черных точек и тогда получают название железомарганцевой пункту­ации;

е) ортштейн, рудяк — плотные скопления полуторных окислов, соединений фосфора и органического вещества, образуют сплошные, прочно сцементированные прослойки темно-бурого или почти черного цвета.

5. Закисные соединения железа. Они образуются в ус­ловиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болот­ных и заболоченных почвах.

Закисные соединения железа встречаются в виде сизо­ватых или сизовато-серых пленок и пятен и сизоватых коро­чек на поверхности структурных отдельностей и по стенкам трещин, а также в виде синих выцветов вивианита, чаще всего в торфяных почвах.

6. Скопления кремнекислоты встречаются в виде сле­дующих форм:

а) кремнеземистая присыпка – тончайший белесый налет на поверхности структурных отдельностей, представляющий собой мелкие фракции кварца и полевых шпатов, с поверхности которых удалены пленки гумуса и гидроокиси железа;

б) прожилки и пятна — скопления кремнезема округлой формы в порах и более крупных про­межутках.

В подзолистом горизонте подзолистых почв кремнекислота пропитывает весь горизонт и образует отдельные за­теки, языки, карманы, которыми он внедряется в нижеле­жащие горизонтах.

7. Выделения и скопления органических веществ:

а) гу­мусовые потеки и корочки, покрывающие поверхность структурных отдельностей или стенки трещин черной лаки­ровкой;

б) гумусовые пятна, карманы, языки — проникновение перегнойных веществ в нижележащие горизонты по трещинам на значительную глубину.

Новообразования биологического происхождения (жи­вотного и растительного) могут иметь следующие формы:

а) червоточины — извилистые ходы — канальцы червей;

б) капролиты — образования в виде небольших клубочков, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выде­лениями;

в) кротовины — пустые или заполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.);

г) корневины — сгнившие крупные корни растений;

д) дендриты — узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

По новообразованиям в почве можно судить о ее гене­зисе и агрономических свойствах. Так, сизоватые и ржаво-охристые пятна в верхних горизонтах говорят о том, что почвы образовались в условиях некоторого заболачивания. И если эти новообразования — результат современного, а не ранее протекавшего почвообразовательного процесса, то они указывают на явно неблагоприятные агрономиче­ские свойства таких почв для сельскохозяйственных куль­тур.

Включения

Включениями называются однородные инородные тела в профиле почвы, почвы, присутствие которых не связано с характером почвообразовательного процесса. К ним относят следующие.

1. Каменистые включения - обломки горных пород, находящиеся в почве вследствие особенностей материнской породы. По форме они делятся на угловатые и окатанные. Среди угловатых форм различают: дресву, щебень и камни. Окатанные обломки делятся на гравий, хрящ, гальку и валуны.

Оригинальной формой каменистых включений являются «тени валунов», т. е. вкрапления в виде гнезд из зерен минералов, образовавшихся при разрушении находивше­гося на этом месте валуна. К этой же группе можно отнести линзы песка или гальки, вкрапленные в массу иной по механическому составу материнской породы. Характерны для почв, формирующихся на моренных наносах, щебнистом элювии каменистых горных пород.

2. Остатки животных и растений в виде раковин, костей, корней, обрывков стеблей, листьев, хвои, не по­терявших еще анатомического строения; могут встре­чаться в различных почвах.

3. Включения антропогенного происхождения — об­ломки кирпича, кусочки угля, черепки посуды и различ­ные археологические находки.

При определении характера включений необходимо отмечать их количество (много, мало). Результаты изуче­ния включений заносят в рабочую тетрадь с указанием их характера.

Гранулометрический состав

Для морфологического описания почвы необходимо определение гранулометрического состава. В настоящем разделе указан наиболее простой прием ориентировоч­ного определения гранулометрического состава. Он заключаются в растирании сухой почвы на ладони и между пальцами, установлении на ощупь и при помощи лупы приблизи­тельного количества песчаных частиц, увлажнении почвы водой и скатывании в шнур и шарик. Изучение проводят следующим образом. Берут небольшую щепотку почвы и начинают растирать ее пальцем или ногтем на ладони. Если почва структурна и мелкие агрегатики не размель­чаются ногтем, их нужно осторожно раздавить в фарфоро­вой ступке. Наличие в пробе нерастертых микроагрегатов может исказить определение механического состава, так как неопытный исследователь принимает их за песчаные частицы вследствие их плотности и твердости. Затем расти­рают распыленную массу почвы между пальцами и на глаз определяют количество песчаных частиц.

Растертую почву рассматривают на ладони в лупу, что позволяет более точно установить наличие или отсутствие песчаных частиц. Для окончательного решения вопроса о гранулометрическом составе небольшое количество растертой почвы насыпают в фарфоровую чашку и смачивают водой до тестообразного состояния. Воду нужно приливать постепенно, наблюдая за полным впитыванием каждой порции, тщательно размешивая ее с почвой до получения наиболее вязкого теста из почвы (при избытке воды масса почвы становится жидкой и текучей). Из полученного теста скатывают шарик (диаметром 1,5—2,0 см), который затем раскатывают в шнур. Сопоставляя все результаты исследования, по таблице 2 определяют гранулометрический состав. Результаты определения записывают в рабочую тетрадь с указанием номера образца и глубины залегания.

Вскипание

Вскипание свидетельствует о наличии в почве карбо­натов (солей углекислого кальция), разрушающихся при взаимодействии с кислотой по реакции:

СаСО₃ + 2НС1 = СаС1₂ + Н₂О + СО_2.

Углекислый газ выделяется из почвы в виде пузырьков с характерным шипением, а при небольшом количестве — с потрескиванием.

Необходимо помнить, что отсутствие в образце види­мых невооруженным глазом новообразований углекислой извести еще не дает возможности сделать вывод об отсут­ствии карбонатов. Карбонаты могут содержаться в почве в виде очень мелких кристаллов, не видимых глазом, равно­мерно распределенных в массе твердых частиц.

Для определения вскипания берут щепотку почвы на часовое стекло или в фарфоровую чашечку, смачивают несколькими каплями воды и обрабатывают несколькими каплями 5%-ного раствора НС1 (можно пользоваться любой другой кислотой). Предварительное смачивание почвы водой необходимо для вытеснения из нее воздуха, который, выделяясь с потрескиванием, может имитировать незначительное количество карбонатов. Категорически запрещается проводить пробу на вскипание непосредственно в коробке или перекладывать после испытания образец почвы из чашки в коробку.