Изучение морфологических признаков почв, взятие образцов для анализа

В процессе морфологического изучения почвы описывают: строение (горизонты и их мощность), окраску (цвет), структуру, сложение, различные включения и новообразования, а также отмечают механический состав почвы и характер почвообразующей породы, влажность, наличие органического вещества и корней растений, глубину начала вскипания от соляной кислоты.

Под влиянием почвообразовательного процесса толща почвы расчленяется на генетические горизонты (названные так потому, что они образуются в процессе генезиса, т.е. возникновения и развития почвы).

Под строением почвы понимают совокупность генетических горизонтов, образующих почвенный профиль. Каждый тип почв имеет свое строение и чередование горизонтов. Наиболее общая схема строения почвы была разработана В.В. Докучаевым. Он выделил в почве три основных генетических горизонта: перегнойно-аккумулятивный (горизонт А), переходный (горизонт В) и материнская порода (горизонт С). В настоящее время в почвах выделяют следующие основные горизонты, обозначаемые начальными буквами латинского алфавита с цифровыми или буквенными индексами:

А_о (лесная подстилка), А_d (дернина, или степной войлок), А₁ (гумусово-аккумулятивный), А₂ (эллювиальный), В (иллювиальный, переходный), С (материнская порода), D (подстилающая порода). На всех почвах, обрабатываемых механически, выделяют пахотный горизонт А_nax или А_n. Названные горизонты, в свою очередь, подразделяют (в случае надобности) на подгоризонты, например А′, А′′, А′′′, В₁, В₂, С₁, С₂.

В качестве примера разберем строение профиля подзолистых и дерново-подзолистых почв. Самый верхний слой почвы, где происходит биологическое накопление (аккумуляция) гумуса (перегноя), азота, фосфора, кальция, калий, магния и других элементов питания растений, называют гумусово-аккумулятивным или гумусовым и обозначают буквой А₁. Если над минеральной частью почвы скопляются неразложившиеся растительные остатки (лесная подстилка, дернина и др.), то их выделяют в горизонт А_o или А_d. В пахотных почвах, где горизонт А₁ преобразуется производственной деятельностью человека, его обозначают А_nax или А_n.

Вслед за гумусовым идет подзолистый горизонт – А₂, имеющий белесую окраску с сероватым или желтоватым оттенком (напоминающий золу). В подзолистых и дерново-подзолистых почвах этот горизонт хорошо развит и служит характерным их признаком. В степных почвах (черноземах, каштановых и др.) этот горизонт отсутствует. Из горизонта А₂ вымыты гумус, полуторные окислы (железо, алюминий и другие вещества, поэтому его называют также вымывным или эллювиальным горизонтом. Этот горизонт относительно обогащен кремнеземом.

В зависимости от мощности горизонта А₂ подзолистые почвы делят на слабоподзолистые (А₂ < 5 см), среднеподзолистые (А₂ – от 5 до 15 см), сильноподзолистые (А₂ – от 15 до 25 см) и подзолы (А₂ >25 см).

Глубже подзолистого горизонта А₂ располагается вымывной, или иллювиальный горизонт В. Здесь накапливаются продукты почвообразования (железо, марганец, алюминий, ил и др.), вымытые из вышележащих слоев почвы. Поэтому горизонт В имеет ярко выраженную бурую или красно-бурую окраску и значительно уплотнен. В зависимости от окраски, структуры и плотности горизонт В подразделяют на подгоризонты В₁, В₂ и т.д. В степных почвах (черноземы, каштановые почвы), где процессы выноса и перемещения минеральной алюмосиликатной части почвы не выражены, горизонт В является переходным от гумусово-аккумулятивного горизонта к породе (т.е. он не является иллювиальным).

Ниже располагается порода, из которой образовалась данная почва. Ее называют материнской или почвообразующей и обозначают буквой С. Во многих разрезах можно выделить переходный к материнской породе горизонт В₃ (или ВС), который совмещает черты строения горизонтов В и С.

Если в пределах почвенного профиля одна материнская порода сменяется другой (например, песок сменяется глиной или наоборот), то мы отмечаем, что такая почва образовалась на двучленном или многочленном наносе. Если смена породы происходит глубже нижней границы почвенного профиля, то ее выделяют в самостоятельный горизонт, обозначаемый буквой D. Этот горизонт называют подстилающим, а породу – подстилающей.

Мощность генетических горизонтов разных почв неодинакова: она может колебаться от нескольких сантиметров до метра и более. Описывая почву, обычно отмечают верхнюю и нижнюю границу каждого горизонта и подгоризонта. Например, для южных черноземов можно записать: А (0-25 см), В₁ (25-50 см), ВС (50-80 см), С (80 см и глубже); для подзолов: А₀ (0-5 см), А₂ (5-35 см), В₁ (35-60 см), В₂ (60-90 см); ВС (90-120 см), С (120 см и глубже) и т.д. Такой отсчет позволяет судить не только о мощности горизонта, но и о глубине его расположения. Мощность горизонтов указывает на интенсивность почвообразовательного процесса и степень плодородия почвы. Общая мощность каждой почвы, т.е. толщина от поверхности почвы до материнской породы, также неодинакова: встречаются почвы мощностью не более 25-30 см (почвы тундры), а некоторые почвы достигают 200-300 см (некоторые черноземы).

Окраска почвы – один из важных внешних ее признаков, наиболее доступных наблюдению.

Окраска генетических горизонтов почвы зависит от природных условий почвообразования, химического состава почвы (количества гумуса, наличия соединений железа, марганца, алюминия, кремнезема, карбонатов кальция и др.) Окраска может быть однородной (черной, белой, желтой, красной) и неоднородной (белесоватой, серой, коричневой, каштановой, бурой, палевой, а также светло-серой, темно-бурой и т.д.).

Генетические горизонты разных типов почв имеют неодинаковую окраску. Например, перегнойно-аккумулятивный горизонт А может иметь серый цвет (дерново-подзолистые почвы), серый с коричневым или буроватым оттенком (серые лесные почвы), черный (черноземы), каштаново-серый (каштановые почвы) и т.д. Подзолистый горизонт А₂ (подзолистые почвы) – белесый с сероватым или желтоватым оттенком; иллювиальный горизонт В – буровато-серый (серые лесные почвы), бурый или красно-бурый (подзолистые почвы) и т.д.

Следует отметить, что окраска горизонтов почвы зависит от степени ее увлажнения и освещения, структурного состояния. Например, одна и та же почва в сухом состоянии имеет темно-серую окраску, а во влажном – серую. В бесструктурном (распыленном) состоянии почвы кажутся светлее, чем в комковатом и зернистом. В утренние и вечерние часы почвы всегда кажутся более темными, чем в дневные часы.

Влажность почвы в поле определяют на ощупь.

Можно различить следующие градации влажности почвы:

1) сухая почва – присутствие влаги рукой не ощущается (не холодит руку), при растирании пылит;

2) свежая почва не пылит, но крошится при сжимании; рука едва ощущает холодноватость; при подсыхании немного светлеет;

3) влажная почва при сжатии в руке слипается; рука ясно ощущает влагу (холодит руку), фильтровальная бумага, на которую положен комочек почвы, при сдавливании увлажняется; при подсыхании почва значительно светлеет;

4) сырая почва при сжатии смачивает руку, но вода не выдавливается между пальцами; при сжимании в руке почва сохраняет приданную ей форму;

5) мокрая почва при сжатии выделяет воду, которая просачивается между пальцами.

Если почвенный разрез достигает грунтовой воды, устанавливают ее уровень.

Следует отметить, что степень увлажнения почвы и ее горизонтов зависит не только от количества в почве воды, но и от ее механического состава.

По механическому составу каждый горизонт и подгоризонт может быть песчаным, супесчаным, легкосуглинистым, среднесуглинистым, тяжелосуглинистым и глинистым.

Механические элементы почвы могут слипаться, склеиваться между собой в комки (агрегаты) различной величины и формы. Эти отдельные комочки, или агрегаты, на которые способна распадаться почва, называют ее структурой.

Профессор С.А. Захаров выделяет три основных типа структуры почвы:

а) кубовидная – структурные отдельности почвы равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям;

б) призмовидная – структурные отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси;

в) плитовидная – структурные отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.

Каждый из перечисленных типов в зависимости от размера, характера ребер и граней подразделяют на более мелкие единицы.

Структура – характерный морфологический признак почвы в целом и ее отдельных горизонтов. Каждому типу почв свойственна определенная по форме и размерам структура отдельных генетических горизонтов. Например, перегнойно-аккумулятивный горизонт А₁ обыкновенных и тучных черноземов отличается зернисто-комковатой структурой, пахотный горизонт суглинистых и глинистых дерново-подзолистых почв – мелкокомковатой или комковато-порошистой.

Для горизонта А₂ серых лесных земель, горизонта В₁ дерново-подзолистых почв и горизонта С₁ каштановых почв характерна ореховатая структура; для горизонта А₂ подзолистых почв – листоватая, или пластинчатая, а для горизонта В₂ – крупнопризматическая. Столбчатая структура характерна для иллювиального горизонта В₁ солонцов.

Структура почвы, как ее морфологический признак, существенно отличается от агрономического понятия структуры почвы. С агрономической точки зрения не все почвенные комочки (агрегаты) имеют одинаковое значение. Ценными считаются только те, которые не распадаются в воде. Такие комочки называются водопрочными. Наиболее ценными считаются водопрочные комочки величиной от 1 до 3 мм.

В агрономическом понимании положительной структурой считается лишь мелкокомковатая и зернистая структура с агрегатами диаметром 0,25-10 мм, по качеству – пористая, механически упругопрочная и водопрочная.

С агрономической точки зрения почва может быть структурной и бесструктурной.

В структурной почве хорошо сочетаются водный, воздушный и тепловой режимы, что обусловливает благоприятное направление биологических процессов, а значит, лучшую доступность питательных веществ для растений. Структурная почва обладает меньшей связностью и меньшей липкостью, поэтому она оказывает меньшее сопротивление при пахоте, а ее обработку можно производить при более высоких стадиях увлажнения.

Бесструктурные почвы плохо впитывают воду, сток ее поверхности приводит к эрозии. После дождя или полива такие почвы заплывают, сильно уплотняются, становятся тяжелыми для обработки.

Внешнее выражение плотности и пористости почвы – это ее сложение. Сложение горизонтов почвы показывает, насколько плотно прилегают друг к другу твердые частицы почвы. В зависимости от этого сложение почвы бывает:

1) очень плотное (слитое) – лопата или нож почти не входят в почву, черта от лопаты или ножа блестящая и узкая, комок почвы нельзя разломить руками;

2) плотное – лопата или нож входят почву с трудом, при большом усилии, черта от лопаты или ножа шероховатая, комок с трудом разламывается руками;

3) плотноватое – лопата легко входит в почву, последняя свободно распадается на структурные элементы;

4) рассыпчатое – почва лишена связности, или цементация частиц настолько слаба, что комок легко распадается; оно характерно для пахотных горизонтов песчаных и супесчаных почв.

Сложение (рассыпчатое, рыхлое, плотноватое и т.п.) характеризует плотность почвы; количественно ее выражают величиной объема массы (в г/см куб.) или порозности (в %). Плотность почвы не следует смешивать с ее твердостью (сопротивление почвы вертикально приложенной силе при разрезании, расклинивании или сдавливании), которую выражают в килограммах, деленных на квадратный сантиметр. Плотность и твердость определяют специальными приборами (приборы ВИСХОМа, Н.А. Качинского, Ю.Ю. Ревякина и др.).

Плотное сложение почвы и высокая твердость препятствуют росту корней древесных и травянистых растений. Например, корни почти не идут в почву, если твердость ее составляет 60-65 кг/см³, а объемная масса – 1,9 г/см куб. От плотности сложения почвы зависит порозность, аэрация, водопроницаемость, тяговое сопротивление сельхозмашин и т.д.

В процессе полевого описания генетических горизонтов почвы следует обратить внимание на имеющиеся в них включения и новообразования, так как они дают некоторое представление о характере и направлении почвообразовательного процесса.

Новообразования – скопления химических соединений (углекислой извести, бобовин железа и марганца, охристых пятен или прожилок железа, различных солей и прочих соединений), а также кротовины, заполненные землей, эксперименты червей, “узоры” корней (дендриты) и т.д. Различают новообразования химического и биологического происхождения. Для ряда новообразований употребляются специальные названия: ортштейны (твердые скопления окислов железа, марганца в виде черно-бурых, буро-коричневых зерен, бобовин); ортзанды (плотные, железистые ржаво-коричневые прослойки и плиты в песчаных почвах); псевдофибры (тонкие, слабоуплотненные ржаво-бурые, охристые прослойки различной формы, чаще все в песчаных почвах); присыпка SiO₂ (тонкий белесый налет кремнезема на гранях структурных отдельностей); кутаны (органо-железистые, глянцевитые (лакированные) коллоидные планки на гранях структурных отдельностей) и т.п.

Включенияминазывают находящиеся в почве тела, образование которых не связано с почвообразовательным процессом: обломки горных пород, валуны, галька, щебень, куски черепицы, кирпича, угля, стекла, раковины, кости, древесина, остатки животных организмов и корневых систем растений, археологические находки и т.д. Включения могут быть минерального и органического происхождения.

В процессе морфологического изучения почв описывают и зарисовывают корневые системы растений по генетическим горизонтам почвы. По наличию корней, их архитектонике и глубине проникновения в почву судят о том, как растения воздействуют на почву, из каких горизонтов берут элементы питания и влагу и т.д.

При описании морфологических признаков почвы отмечают также специфику перехода от одного генетического горизонта к другому (языками, карманами, затеками; волнистый, постепенный, резкий переход и т.п.). Резкий переход между горизонтами, особенно при разном их механическом составе, говорит о том, что почва наносная; если переход постепенный, незаметный, то почва образовалась на месте.

Наличие в почве карбонатов (CaCO₃, MgCO₃) определяют 5-10-процентным раствором соляной кислоты, для чего капают из пипетки 10% HCl на кусочки почвы, вынимаемые из свежезачищенной стенки разреза. При взаимодействии соляной кислоты с карбонатами почвы выделяется СО₂ в виде пузырьков с характерным шипением - почва “вскипает”. По интенсивности вскипания (бурное, среднее, слабое, вскипание отсутствует) судят о количестве карбонатов.

После описания почвенного разреза из каждого генетического горизонта отбирают почвенные образцы.

Изучение морфологических признаков почвы и определение ее генетического типа дают представление об истории образования почвы и некоторых ее свойствах. Для хозяйственной же оценки почвы, применения удобрений, мелиоративных мероприятий, повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных растений делают лабораторные исследования.