Что влияет на состав почвы
Как образуется почва и сколько в ней слоев?
Почва формируется комбинацией таких факторов, как климат, выветривание материнских пород и живых организмов в течение определенного периода времени. Почва состоит из шести слоев.
Если бы не было почвы, как бы росло большинство сельскохозяйственных культур? Если бы не было сельскохозяйственных культур, что бы ели люди и травоядные? Если бы не было травоядных, что бы ели хищники?
Что такое почва?
Средний состав почвенных ингредиентов (в процентах)
Как образуется почва?
1. Климат
2. Материнская порода
Материнская порода состоит из минералов, таких как вулканический пепел, выветрившиеся породы и отложения, которые осаждаются воздухом и водой, которые разрушаются, образуя почву. Этим и объясняется название «родитель», поскольку эти материалы порождают свое потомство — почву. Почва развивается быстро, если породы более проницаемы для воды, по сравнению с глинистыми породами.
3. Живые организмы
Когда листья, ветки, кора или плоды падают с растения, они превращаются в перегной в результате естественного разложения. Они разлагаются микроорганизмами, грибами, бактериями и дождевыми червями, которые выделяют азот и серу, которые могут использоваться растениями. Это делает почву богатой питательными веществами. Гумус и корни растений помогают удерживать частицы почвы вместе, предотвращая эрозию.
4. Ландшафтные позиции
От крутизны, формы и длины склонов зависит, как вода поступает в почву или выходит из нее. Если уклон слишком крутой, вода начинает стекать с почвы, размывая верхний слой гумуса и делая почву менее питательной для роста растений. На больших высотах почва может быть слишком сухой, а в более влажных местах может не быть надлежащего баланса почвенного кислорода, питательных веществ и воды.
5. Время
Время отвечает за формирование горизонта. Чем дольше почва подвергается действию упомянутых выше почвообразующих факторов, тем больше будет развитие и состав почвы. Почвам на крутых склонах и в ветреных районах требуется больше времени для формирования из-за непрерывной эрозии по сравнению с более старыми и физически стабильными территориями.
Слои почвы или почвенные горизонты
A0: лесная подстилка, в травянистых сообществах очёс. «Органогенный горизонт», сложенный из неразложившегося полностью опада.
Ad: дернина густо пронизан живыми корнями растений, если потянуть руками за стебли травянистых растений, то её слой отделяется от остальной части почвы.
А1: перегнойный, или гумусовый горизонт, образуется при накоплении остатков растений и животных и преобразовании их в гумус.
А2: известный как недра, это область, где накапливаются выщелоченные минералы. Обычно он плотный, светлый и с низким содержанием органических веществ.
В: субстрат, состоящий из дезинтегрированного материнского материала, с меньшим количеством глины и других отложений.
Тип почвы на участке – как определить и улучшить структуру
Добавление статьи в новую подборку
«Нет плохой земли, есть плохие хозяева». Именно так издавна утверждали наши предки, пытаясь получить обильные урожаи на неплодородных грунтах.
Если вы приобрели дачный участок недавно, то еще наверняка не знаете, какой тип почвы преобладает на нем. Как узнать – вам повезло, и все культуры будут расти без лишних усилий с вашей стороны или вам придется заменять и бесконечно удобрять плодородный слой, чтобы добиться хотя бы минимального урожая? Обычно земельные наделы оценивают с двух позиций:
Как определить механический состав почвы
Если вы часто брали в руку комья земли из разных мест, то замечали, что у почвы разная плотность, рассыпчатость, влажность, липкость, способность держать форму и т.д. Состав и «характер» почвы во многом зависит от соотношения в ней песка, глины, ила, пыли и мелких камней. Это и называется механическим составом почвы. Для его определения не нужно использовать какую-то сложную аппаратуру или обращаться в лаборатории за анализом. Все, что потребуется, это выполнить несколько простых действий:
Результат
Тип почвы
Характеристики почвы
Шарик не скатывается
Супесь (песчаная почва)
Легкая по механическому составу, хорошо пропускает воздух и воду, но содержит мало питательных веществ и быстро пересыхает
Шарик скатывается, но «колбаска» распадается при скатывании
Легкий суглинок (суглинистая почва с большим содержанием песка)
Средняя по механическому составу, отличается умеренной водопроницаемостью и считается наиболее подходящей для выращивания большинства культур
Шарик скатывается, получается сформировать устойчивую «колбаску», но она распадается при скручивании в кольцо
Средний суглинок (суглинистая почва со средним добавлением песка)
Шарик скатывается, «колбаска» формируется, но при складывании кольцо получается с трещинами
Тяжелый суглинок (суглинистая почва с преобладанием глины)
Тяжелая по механическому составу, влага скапливается в верхнем слое и не доходит до более глубоких слоев, на поверхности образуется плотная корка, которая не пропускает воздух
Шарик и «колбаска» легко формируются и не теряют форму
Урожай зависит на 70-80% зависит от качества и состояния почвы
Если на участке преобладает суглинистая почва, то владельцу повезло – она требует минимального вмешательства, обладает хорошей воздухоемкостью и влагоемкостью, а также легко измельчается. Ее не надо часто перекапывать, нужно лишь периодически вносить удобрения. Суглинистая почва подходит для всех видов растений. А вот владельцам песчаных или глинистых грунтов нужно поработать над их улучшением, а мы расскажем о том, как это сделать.
Песчаная почва
На многих участках преобладают песчаные почвы. Они обладают хорошей водопроницаемостью, т.е. быстро пропускают через себя влагу, но почти не удерживают ее. Весной такие почвы быстро прогреваются, что позволяет выращивать овощи ранних сортов. Однако песчаный грунт быстрее пересыхает и способствует быстрому разложению гумуса, что отрицательно сказывается на плодородии.
Как улучшить песчаную почву
Если у вас на участке преобладают песчаные грунты, то приготовьтесь к тому, что за ними нужно будет постоянно ухаживать:
Главным признаком улучшения состава песчаной составы являются дождевые черви
Какие удобрения подходят для песчаных почв
Для выращивания культурных растений используйте азотные и калийные удобрения (весной) и фосфоритную муку (осенью), заделывая их на глубину до 20-25 см. Вносите их не чаще, чем 1 раз в год. Магний, дефицит которого наблюдается в супеси, восполняйте внесением доломитовой муки (200-400 г на 1 кв.м).
Более радикальным методом считается «трансформация» почвы и превращение ее в суглинистую или супесчаную. Для этого верхний слой заменяют на глину, чернозем или дерновую землю речных пойм (до 50 кг на каждый кв.м).
Глинистая почва
Не очень повезло с участком и тем, у кого преобладает тяжелая и малопригодная для выращивания глина. Такие грунты влажные и холодные, весной они хуже оттаивают и прогреваются. Осадки и тающий снег почти не проникают в нижние слои, застаиваясь на поверхности в виде луж. Как следствие, корни не получают кислород и отмирают.
При глубокой перекопке таких участков на поверхность попадает тяжелый суглинок. Если это совпадет с затяжными дождями, растениям будет очень трудно получать кислород и влагу из верхних слоев почвы. Обрабатывать влажную землю тоже нельзя – это только устранит пустоты и уплотнит ее. Лучше позаботиться об организации водостока.
Как улучшить глинистую почву
Глинистую почву очень сложно модифицировать, и основные мероприятия сводятся к следующему:
Большинство овощей, многие цветочные культуры, особенно луковичные и однолетники, а также клубника лучше всего растут на легких суглинках
Голодание растений – признаки нехватки микроэлементов
Не всегда есть возможность провести детальный анализ состояния почвы, однако часто растения сами подсказывают, чего им не хватает. Признаки нехватки макро- и микроэлементов отражаются прежде всего на внешнем виде растений.
Лучше всего растения чувствуют себя на супесчаных и суглинистых почвах. Тем не менее, даже эти виды грунта нуждаются во внесении удобрений.
Кислотность почвы – на что обратить внимание
Механический состав почвы – важная, но не единственная характеристика грунта. Реакция почвенной среды, или уровень кислотности, тоже влияет на рост и урожайность дачных культур. Почвы бывают кислыми, нейтральными и щелочными. Уровень кислотности почвы определяется при помощи тестовых наборов, состоящих из палочек-индикаторов, измеряющих реакцию почвенной среды.
Оптимальная для большинства культурных растений почва обладает нейтральной реакцией с уровнем pH 6,5-7.
Регулировать кислотность нужно, если уровень pH будет ниже 5 (кислая почва) или выше 7,5 (щелочная почва). На почвах с такими показателями растения плохо развиваются, их иммунитет ослаблен, корневая система часто болеет и высыхает, а болезни и вредители атакуют растения с удвоенной силой.
Замерять уровень кислотности нужно минимум 1 раз в сезон
Для нейтрализации кислой почвы используют:
Для устранения щелочной среды применяют гипс.
Нормы внесения веществ колеблются от 100 до 300 г на 1 кв.м в зависимости от показателей pH.
Нейтрализатор для почвы вносят осенью или весной при ее перекапывании, удалив с поверхности всю растительность. Вещество разбрасывают тонким слоем по поверхности и перекапывают, заделывая его на глубину 25-30 см. После этого реакция почвы изменяется и в течение 4-5 лет выходит на нужный уровень.
В чем польза сидератов
Одним из универсальных способов повышения плодородия почвы является использование сидератов. Преимущества «зеленых» удобрений заключаются в следующем:
Самые распространенные и эффективные сидераты:
Клевер можно использовать в междурядьях садовых культур, где он растет без подсева в течение 2-3 лет
Сидераты выращивают с начала весны и до поздней осени на заранее отведенных грядках или вразброс среди овощей и зелени. Весной сидератами засевают грядки до того, как посадить основные культуры. Подрастая, они притеняют молодые побеги от палящего солнца, а затем служат мульчей и экологически чистым удобрением. Летом сидераты высевают на освободившиеся грядки, а осенью или в начале зимы сеют подзимнюю рожь и овес. Весной их запахивают в почву за 3-4 недели до посадки основных культурных растений.
Рыхление – финальный этап всех работ
После завершения всех мероприятий почву необходимо подрыхлить. Этот несложный агротехнический прием обеспечивает доступ воздуха к корням растений, способствует проникновению в грунт влаги, нормализует температурный режим почвы и ускоряет разложение в ней питательных веществ и их преобразование в легкоусвояемую для растений форму.
Рыхление препятствует росту сорняков и насыщает верхние слои почвы кислородом
Рыхление проводите вилами или культиватором на глубину до 25 см, а в течение сезона несколько раз обновляйте поверхностный слой на глубину 10-15 см. После сильного дождя или застоя воды разрушайте образовавшуюся на поверхности корку. Особенно эффективно рыхление при продолжительной засухе, поскольку тогда влага, «застрявшая» в нижних слоях почвы, испаряется и попутно насыщает влагой корни.
«Добрая земля больше дает» – с народной мудростью трудно не согласиться. А чтобы «задобрить» землю, нужно выполнять несколько несложных рекомендаций, следить за физическими характеристиками и уровнем кислотности грунта и своевременно реагировать на «сигналы SOS», посылаемые растениями.
Почвенные ресурсы
Изложены основные понятия современного почвоведения как науки, а также географии почв мира и Беларуси. Рассмотрены факторы, процессы и режимы почвообразования, почвенный профиль и его свойства. Даны общие представления о генезисе, классификации и разнообразии почв. Особое внимание уделено экологическим и биологическим свойствам, плодородию, охране и рациональному использованию почв. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности «Биоэкология». Может быть полезно студентам, аспирантам и специалистам в области сельского хозяйства, биологии, землеустройства, агроэкологии.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Почвенные ресурсы предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Состав и свойства почв
Морфология и структура почв
1.1. Морфология почв
Почвы обладают внешними, так называемыми морфологическими, признаками, которые отражают внутренние процессы, происходящие в почвах, их генезис (происхождение) и историю развития.
Морфологические признаки — внешние признаки почвы, по которым ее можно отличить от горной породы или одну почву от другой, а также приблизительно судить о направлении и степени выраженности почвообразовательного процесса. Главные морфологические признаки почвы: строение почвенного профиля, мощность почвы и ее отдельных горизонтов, окраска, структура, гранулометрический состав, сложение, новообразования и включения.
Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы. Это результат генезиса почвы, постепенного развития ее из материнской породы, которая дифференцируется на горизонты в процессе почвообразования. Совокупность генетических горизонтов образует генетический профиль почвы.
Почвенный профиль — определенная вертикальная последовательность генетических горизонтов почвы. Почвенный профиль специфичен для каждого типа почвообразования.
Генетические почвенные горизонты — это однородные, обычно параллельные поверхности слои почвы, составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим признакам.
Наиболее распространенным в нашей стране является использование следующих символов генетических горизонтов почв.
Горизонт A0 — лесная подстилка, или степной войлок. Представляет собой опад растений на различных стадиях разложения — от свежего до полностью разложившегося. Это самая верхняя часть почвенного профиля. Встречается только в естественных почвах.
Горизонт А — гумусовый горизонт. Чаще всего наиболее темно-окрашенный горизонт в верхней части почвенного профиля, в котором происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы. Цвет этого горизонта варьируется от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что зависит от состава и количества гумуса. Мощность гумусового горизонта колеблется от нескольких сантиметров до 1,5 м и более.
Горизонт Т — торфяный горизонт. Содержание органического вещества — более 70 % со степенью разложения менее 50 %. Поверхностный органогенный горизонт с содержанием органического вещества от 30 до 70 %, состоящий из разложившихся органических остатков (степень разложения — больше 50 %) и гумуса с примесью минеральных компонентов, называют перегнойным горизонтом.
Горизонт Ад — дерновый. Горизонт, в котором живых корней растений более 50 %.
Горизонт Ап, или Апах — пахотный. Горизонт, измененный продолжительной сельскохозяйственной обработкой, сформированный из различных почвенных горизонтов на глубину вспашки — обычно 25–30 см. Встречается только в пахотных почвах.
Горизонт Al — минеральный гумусово-аккумулятивный. Встречается в почвах, где происходит разрушение алюмосиликатов и образование подвижных органо-минеральных веществ. Это верхний темно-окрашенный горизонт, содержащий наибольшее количество органического вещества.
Горизонт А2 — элювиальный (подзолистый или осолоделый). Формируется под влиянием кислотного или щелочного разрушения минеральной части. Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт, обедненный гумусом и другими соединениями, а также илистыми частицами за счет вымывания в нижележащие слои, и относительно обогащенный остаточным кремнеземом.
Горизонт В — переходный, или иллювиальный. В первом случае (черноземный тип почвообразования) в этом горизонте не наблюдается существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе, характеризуется постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса, разложения первичных минералов. Во втором случае (подзолистый тип почвообразования) горизонт В располагается под элювиальным горизонтом и представляет собой бурый, охристо-бурый, красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хороню острук-туренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вмывания их из вышележащих горизонтов.
Горизонт G — глеевый. Характерен для почв с постоянно избыточным увлажнением (болотных, тундровых, аллювиальных и др.), которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты — сизую, серовато-голубую или грязно-зеленую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вязкость и т. д.
Горизонт С — материнская (почвообразующая) горная порода. Из этой породы сформировалась данная почва. На этой глубине порода уже не затронута специфическими процессами почвообразования (аккумуляцией гумуса, элювиированием и т. д.).
Горизонт Д — подстилающая горная порода. Эта порода залегает ниже материнской (почвообразующей) и отличается от нее по своим свойствам (главным образом по литологии). Встречается только в случае перекрывания горных пород.
Кроме указанных горизонтов выделяются переходные, для которых применяются двойные обозначения, например AlА2 — горизонт, прокрашенный гумусом и имеющий признаки оподзоленности; А2В — горизонт, имеющий черты подзолистого горизонта (А2) и иллювиального (В); ВС — переходный горизонт от переходного к материнской породе и т. д. Второстепенные признаки обозначаются индексом с дополнительной малой буквой, например ВСа — переходный горизонт с вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций; Bg — иллювиальный горизонт с пятнами оглеения; Bt — метаморфический горизонт, характеризующийся аккумуляцией глины без заметных следов ее перемещения, и др. Иными словами индексы при обозначении генетических горизонтов ставятся в зависимости от степени выраженности того или иного процесса, протекающего в данном горизонте.
Каждому почвенному типу свойственно свое сочетание горизонтов. Поэтому некоторые из них могут в том или ином профиле отсутствовать.
Типы строения почвенного профиля. По характеру соотношения генетических горизонтов выделяют ряд типов почвенных профилей. Тип профиля определяется типом почвообразования, возрастом почвы, нарушенностью природными или антропогенными педотурбациями. Различают простое и сложное строение почвенного профиля.
Простое строение почвенного профиля включает пять типов.
Примитивный профиль имеют молодые почвы, когда почвообразованием затронута лишь поверхностная часть породы. Мощность такого профиля составляет несколько сантиметров, он слабо дифференцирован на горизонты.
Неполноразвитый профиль свойственен почвам, формирующимся на массивно-кристаллических плотных породах или крутых склонах. Мощность профиля — несколько десятков сантиметров. При этом представлен полный набор генетических горизонтов, присущих данному типу почвообразования, но с небольшой их мощностью. Такие профили часто имеют горные почвы.
Нормальный профиль характерен для зрелых почв, формирующихся на рыхлых породах в равнинных условиях. Почвы имеют полный набор генетических горизонтов, свойственных данному типу почвообразования.
Слабодифференцированный профиль присущ почвам, развивающимся на породах, бедных легко выветривающимися минералами (кварцевые пески, древняя ферраллитная кора выветривания). Генетические горизонты слабо выражены, выделяются с трудом и постепенно сменяют друг друга.
Нарушенный (эродированный) профиль имеют эродированные почвы, верхняя часть профиля которых уничтожена эрозией.
Сложное строение почвенного профиля также включает пять типов.
Реликтовый профиль содержит различные по генезису погребенные горизонты (иногда целые профили) или горизонты, характерные для предшествующих фаз почвообразования.
Многочленный профиль свойственен почвам, формирующимся на многочленных породах при их смене в пределах почвенной толщи.
Полициклический профиль формируется в условиях периодического отложения почвообразующего материала (речного аллювия, вулканического пепла, эоловых наносов).
Нарушенный (перевернутый) профиль образуется при перемещении нижних горизонтов на поверхность почвы. Причины могут быть как антропогенные (например, при плантажной вспашке), так и природные (ветровал в лесу, деятельность землероев).
Мозаичный профиль образуется при большой пространственной неоднородности сочетания генетических горизонтов.
С другой стороны, почвенные профили разделяют по характеру распределения веществ.
Аккумулятивный профиль имеют почвы с максимальным накоплением тех или иных веществ с поверхности и снижением их содержания с глубиной (например, распределение гумуса). При этом кривая распределения вещества может быть вогнутой (регрессивно-аккумулятивный профиль), выпуклой (прогрессивно-аккумулятивный) и прямой (равномерно-аккумулятивный).
Элювиальный профиль характеризуется минимумом вещества на поверхности и увеличением его содержания с глубиной (например, распределение карбоната кальция). Кривая распределения вещества может быть вогнутой (регрессивно-элювиальный профиль), выпуклой (прогрессивно-элювиальный) и прямой (равномерно-элювиальный).
Элювиально-иллювиальный профиль наблюдается при минимуме вещества в верхней части и максимуме в средней или нижней.
Грунтово-аккумулятивный профиль отличается накоплением веществ из грунтовых вод в нижней и средней части профиля.
Недифференцированный профиль характеризуется равномерным содержанием вещества по всей почвенной толще.
Мощность почвы — это толщина ее от поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. У разных почв мощность неодинакова: от 40–50 см до 150–200 см и более.
Мощность почвенного горизонта — это толщина горизонта от поверхности почвы или вышележащего горизонта до нижележащего горизонта. Границы почвенных горизонтов и подгоризонтов устанавливают по совокупности всех признаков (цвет, структура, сложение, плотность и др.).
Граница между почвенными горизонтами характеризуется по двум признакам. По форме она может быть ровной, волнистой, карманной, языковатой, затечной, размытой, пильчатой, палисадной. По степени выраженности обычно различают три типа переходов: резкий переход — смена одного горизонта другим происходит на протяжении 2–3 см; ясный переход — смена горизонтов происходит на протяжении 5 см; постепенный переход — постепенная смена горизонтов на протяжении более 5 см.
Цвет почвы — наиболее доступный для наблюдения морфологический признак. Он широко используется в почвоведении для присвоения названий почвам (чернозем, краснозем, желтозем, серозем и др.). Окраска почв зависит от ее химического состава, условий почвообразования и влажности.
Наиболее важны для окраски почв три группы веществ. Гумусовые вещества придают почве черную, темно-серую и серую окраску; соединения оксида железа — красную, оранжевую и желтую, а соединения закиси железа — сизую и голубоватую; кремнезем, карбонат кальция, каолинит, а также гипс и легкорастворимые соли — белую и белесую окраску. Различное сочетание указанных групп веществ определяет большое разнообразие почвенных цветов и оттенков.
Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета. Чем большее количество гумуса содержит почва, тем темнее окрашен горизонт. Наличие железа и марганца придает почве бурые, охристые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной части почв), осолодения, засоления, окарбоначивания, т. е. присутствие в почве кремнезема, каолина, углекислого кальция и магния, гипса и других солей.
Почвы редко бывают окрашены в какой-либо один чистый цвет. Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов (например, серо-бурая, белесовато-сизая, красновато-коричневая и т. д.), причем название преобладающего цвета ставится на последнее место.
При определении окраски почвы в полевых условиях необходимо учитывать влажность почвы и степень освещенности почвенного разреза. Влажная почва имеет более темную окраску, чем воздушно-сухая. В тени почва выглядит темнее, чем на солнце.
Влажность почвы не является морфологическим признаком, но от этого показателя зависит проявление практически всех морфологических свойств. Также влажность не является устойчивым признаком почвы. Она зависит от многих факторов: метеорологических условий, уровня грунтовых вод, гранулометрического состава почвы, характера растительности и т. д. Например, при одинаковом содержании влаги в почве песчаные (легкие) горизонты будут казаться влажнее глинистых (тяжелых).
При описании почвенного разреза используют пять степеней влажности почв: 1) сухая почва пылит, присутствие влаги в ней не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигроскопической (влажность в воздушно-сухом состоянии); 2) влажноватпая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; 3) влажная почва дает явное ощущение влаги; увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, которую придали почве при сжатии рукой; 4) сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; 5) мокрая почва при сжимании в руке выделяет воду, которая сочится между пальцами; почвенная масса обнаруживает текучесть.
Степень влажности влияет на выраженность других морфологических признаков почвы, что необходимо учитывать при описании почвенного разреза. Например, влажная почва имеет более темный цвет, чем сухая. Кроме того степень влажности оказывает влияние на сложение, структуру почвы и т. д.
Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из частиц различной величины — механических элементов. В зависимости от размера механических элементов выделяют две большие фракции: физический песок (> 0,01 мм) и физическая глина ( 7 (10)).
Агрегаты состоят из соединенных между собой частиц (механических элементов). Они удерживаются в сцепленном виде в результате коагуляции коллоидов, склеивания, слипания под действием Ван-дер-Ваальсовых сил, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей, гифов грибов и слизи микроорганизмов.
Различают три основных типа структуры (табл. 1.1, рис. 1.1), каждый из которых в зависимости от характера ребер, граней подразделяется на роды, а в зависимости от размера — на виды.
Классификация структурных отдельностей почв (С.А. Захаров,1929)
Рис. 1.1. Типичные структурные элементы почв (по С.А. Захарову):
I тип: 1 — крупнокомковатая; 2 — среднекомковатая; 3 — мелкокомковатая; 4 — пылеватая; 5 — крупноореховатая; 6 — ореховатая; 7 — мелкоореховатая; 8 — крупнозернистая; 9 — зернистая, 10- порошистая; II тип: 11 — столбчатая; 12 — столбовидная; 13- крупнопризматическая; 14 — призматическая; 15 — мелкопризматическая; 16 — тонкопризматическая; III тип: 17 — сланцевая; 18 — пластинчатая; 19 — листовая; 20 — грубочешуйчатая; 21 — мелкочешуйчатая
Почва может быть структурной и бесструктурной. При структурном состоянии масса почвы разделена на отдельности той или иной формы и размеров. Бесструктурное состояние имеют почвы, в которых механические элементы либо не соединены между собой в более крупные агрегаты (рыхлый песок), либо залегают сплошной сцементированной массой.
В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельно-частичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными. Различные генетические горизонты имеют определенную структуру. Так, дерновым и гумусовым горизонтам присуща комковатая и зернистая структура, элювиальным — пластинчато-листоватая, иллювиальным — ореховатая.
Существуют агрономическое (агрофизическое) и морфологическое (морфолого-генетическое) понимание структуры. В агрономическом смысле почва считается структурной, если в ее составе преобладают агрономически ценные мезоагрегаты, т. е. отдельности размером от 0,25 до 7 (10) мм. Иные почвы считаются бесструктурными.
Для определения агрономической ценности структуры почвы используют коэффициент структурности почвы К:
где а — количество мезоагрегатов; b — сумма макро — и микроагрегатов в почве.
Таким образом, с агрономической точки зрения структурной считается почва, в которой комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 0,25 до 7(10) мм (т. е. мезоагрегаты) составляют более 55 %.
Сложение почвы — взаимное расположение в пространстве и соотношение механических элементов, структурных отдельностей и связанных с ними пор в почве. Это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Сложение почвы зависит от ее структуры, гранулометрического и химического состава и от влажности почвенных горизонтов.
По плотности в сухом состоянии сложение бывает слитое, плотное, рыхлое и рассыпчатое.
Рассыпчатое сложение — почва обладает сыпучестью, отдельные частицы не сцементированы между собой; характерно для пахотных горизонтов супесчаных и песчаных почв.
Пористость почвы характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей или между ними. По пористости различают следующие типы сложения почв: 1) по расположению пор внутри структурных отдельностей: тонкопористое строение — почвенная масса пронизана порами диаметром менее 1 мм; пористое — почвенная масса пронизана порами в 1–3 мм; губчатое — в почве много пустот от 3 до 5 мм; ноздреватое (или дырчатое) — почвенная масса содержит полости от 5 до 10 мм; ячеистое — пустоты крупнее 10 мм; трубчатое строение — почва пронизана каналами, прорытыми крупными землероями; 2) по расположению пор между структурными отдельностями в сухом состоянии: тонкотрещиноватое строение — полости шириной менее 3 мм; трещиноватое — полости размером 3-10 мм; щелеватое строение — полости шириной более 10 мм.
Сложение имеет большое практическое значение, так как оно характеризует почву с точки зрения трудности ее обработки. Давно установлено, что глинистые и тяжело суглинистые (тяжелые) почвы требуют значительно больше усилий при обработке, чем средне суглинистые и песчаные (легкие). Также от сложения зависят водно-физические свойства почвы, легкость проникновения воды и корней растений в почву.
Новообразования — скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы в результате почвообразовательных процессов. По происхождению различают новообразования химического и биологического происхождения.
Новообразования химического происхождения делят по форме и по химическому составу.
По форме химические новообразования разделяют на следующие группы: 1) выцветы и налеты — химические вещества, которые выступают на поверхности почвы или на стенке разреза в виде тончайшей пленочки (например, растворимые соли); 2) корочки, примазки, потеки — вещества, которые, выступая на поверхности почвы или по стенкам трещин, образуют слой небольшой толщины; 3) прожилки и трубочки — вещества, заполняющие ходы червей или корней, поры и трещины почвы; 4) конкреции и стяжения — скопления различных веществ более или менее округлой формы; 5) прослойки — вещества, накапливающиеся в больших количествах, пропитывая отдельные слои почвы.
По составу химические новообразования подразделяют на следующие группы.
1. Скопления легкорастворимых солей (NaCl, CaCl2, MgCl2, Na2SO4 и т. п.). Белого цвета. Встречаются в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полупустынной и пустынной степи. Наиболее характерные формы скопления — налеты и выцветы, корочки и примазки, крупинки и отдельные кристаллы солей.
2. Скопления гипса (CaSO4). Белого цвета. Отмечаются в тех же почвах, что и легкорастворимые соли в форме выцветов, налетов, прожилок, а также в глубоких горизонтах черноземов южных и каштановых почв в виде особых сростков, называемых «земляными сердцами», которые чаще всего располагаются в подпочвенных горизонтах в лёссовидных породах.
3. Скопления карбоната кальция (СаCO3). Белого и грязнобелого цвета. Залегают в форме карбонатной плесени, карбонатных трубочек, «белоглазки» и др. Новообразования углекислой извести встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах и каштановых почвах, где повсеместно можно встретить в горизонте С «белоглазку» — бесформенные белые плотные пятна извести величиной 1–2 см.
4. Скопления окислов и гидратов окислов железа, марганца и фосфорной кислоты. Красно-бурые, ржаво-охристые, розовые, желтые и др. Образуют налеты, пленки, выцветы, примазки, пятна, трубочки, конкреции и т. д. Эти образования наиболее характерны для почв дерново-подзолистой зоны и влажных субтропиков, а в условиях избыточного увлажнения нередко встречаются и в почвах других зон.
5. Закисные соединения железа. Встречаются в виде сизоватых или сизовато-серых пленок, пятен, корочек. Они образуются в условиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болотных и заболоченных почвах.
6. Скопления кремнекислоты. Встречаются в виде кремнеземистой присыпки (белесый налет), прожилок и пятен (скопления кремнезема округлой формы). Эти образования характерны главным образом для почв подзолистого типа почвообразования и солодей.
7. Выделения и скопления органических веществ. Черного или темно-серого цвета. Образуют гумусовые потеки и корочки, которые покрывают поверхность структурных отдельностей и стенки трещин, или гумусовые пятна, карманы, языки, связанные с проникновением перегнойных веществ по трещинам в нижележащие горизонты.
Новообразования биологического происхождения делят на следующие группы: 1) червороины (червоточины) — извилистые ходы и канальцы червей; 2) капролиты — зернистые клубочки экскрементов червей, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выделениями; 3) кротовины — пустые или заполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.); 4) корневины — полости, образующиеся после перегнивання крупных корней растений; 5) дендриты — «узоры» от перегнивання мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.
Перечисленные новообразования химического и биологического происхождения дают возможность судить о генезисе и плодородии почв.
Включения — присутствующие в почве тела органического и неорганического происхождения, фомирование которых не связано с почвообразовательным процессом.
По происхождению включения можно разделить на четыре группы.
1. Литоморфы — обломки почвообразующей породы, рассеянные в почве (камни, валуны, галька).
2. Криоморфы — различные формы льда, связанные с сезонной или вечной мерзлотой (конкреции, линзы, прожилки).
3. Биоморфы — включения, образование которых связано с деятельностью следующих живых организмов: 1) остатки корней, стеблей, стволов растений; 2) кости животных; 3) раковины моллюсков; 4) окаменелости — окремнелые, обызвеоткованные, загипсованные или ожелезненные остатки растений.
4. Антропоморфы — предметы, связанные с деятельностью человека (фрагменты кирпича, стекла, металлические предметы, черепки и т. п.). К последним относятся археологические находки, позволяющие судить о возрасте почв.
1.2. Полевое исследование почв
В полевых условиях изучают и определяют почвы и дают им названия по морфологическим признакам. По морфологическим (внешним) признакам почву можно определить так же, как определяется минерал, растение или животное.
Для изучения и определения почв в природе, установления границ между различными почвами, взятия образцов для анализов закладывают специальные ямы, которые принято называть почвенными разрезами. Они бывают трех типов: полные (основные) разрезы, полуямы (контрольные), прикопки (поверхностные).
Полные, или основные, разрезы делают с таким расчетом, чтобы были видны все почвенные горизонты и частично верхняя часть неизмененной или малоизмененной материнской породы. Их закладывают в наиболее типичных, характерных местах. Они служат для детального изучения морфолого-генетических признаков почв и отбора образцов по генетическим горизонтам для физико-химических, биологических и других анализов, определения окраски, структуры и т. д. Глубина основных почвенных разрезов сильно варьирует в зависимости от мощности почв и целей исследований. Обычно в практике полевых почвенных исследований и картирования почв почвенные разрезы закладывают на глубину 1,5–2 м.
Полуямы, или контрольные разрезы, закладывают на меньшую глубину — от 75 до 125 см, обычно до начала материнской породы. Они служат для дополнительного (контрольного) изучения основной части почвенного профиля — мощности гумусовых и других горизонтов, глубины вскипания и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцевато сти, солончаковости и др.
Прикопки, или мелкие поверхностные разрезы, глубиной менее 75 см служат главным образом для уточнения почвенных границ, выявленных полными разрезами и полуямами.
Разрез необходимо закладывать в наиболее характерном, типичном месте обследуемой территории. Почвенные разрезы не должны закладываться вблизи дорог, рядом с канавами, свалками, отстойниками на нетипичных для данной территории элементах микрорельефа (понижения, кочки).
На выбранном для почвенного разреза месте копают яму размером 0,8×1,5×2,0 м так, чтобы три стенки ее были отвесны, т. е. вертикальны, а четвертая — со ступеньками. Передняя «лицевая» стенка, которая предназначается для изучения почвенного разреза, должна быть обращена к солнцу. Почву из ямы необходимо выбрасывать на длинные боковые стороны, но ни в коем случае не в сторону «лицевой» стенки, так как это приводит к ее «загрязнению» и даже к разрушению верхней части стенки почвенного разреза. Когда яма готова, необходимо, в первую очередь, определить характер почвообразующей породы, ее гранулометрический состав, засоление, степень увлажнения и взять образец материнской породы для последующего изучения или анализа, так как в дальнейшем при препарировании нижняя часть «лицевой» стенки и дно ямы будут засорены осыпающейся почвенной массой из верхних горизонтов. После этого «лицевую» стенку гладко очищают лопатой и одну (правую) половину стенки препарируют стамеской или маленькой лопаткой для того, чтобы лучше рассмотреть морфолого-генетические признаки почв, а вторую (левую) половину стенки оставляют в гладко зачищенном виде для сравнения и контроля. Затем необходимо приступить к изучению морфолого-генетических признаков почв и описанию почвенного разреза.
По морфологическим признакам можно «читать» историю развития почв, выяснить ее генезис и до некоторой степени установить агрономическую ценность почв. Поэтому при изучении почв в поле и морфологическом описании почвенного разреза очень важно правильно «прочитать» почвенный разрез.
Техника и последовательность работ при изучении и описании почвенного разреза и ведении дневника следующие.
1. Записать номер, дату и географическое положение разреза, отметить характер рельефа, точно указать, на каком элементе рельефа сделан разрез, описать угодье и его состояние; растительность (состав, густота и состояние); состояние поверхности (заболоченность, кочковатость, трещиноватость, засоленность, каменистость и другие характерные особенности); дать агрономическую оценку почв с учетом данных о сельскохозяйственной ценности почвы; отметить материнские и подстилающие породы и глубину грунтовых вод, если они обнаружены; определить местоположение разреза и его привязку Ознакомление с рельефом, растительностью, ее состоянием и другими характерными особенностями участка, на котором сделан разрез, проводится в тот промежуток времени, который необходим для копки предназначенного к изучению разреза.
2. Определить глубину и характер вскипания почвы от 10 % раствора соляной кислоты. Для этого на свежепрепарирован-ной «лицевой» стенке разреза закрепляют клеенчатый сантиметр так, чтобы нуль совпал с поверхностью почвы, и последовательно сверху донизу капают на почву соляную кислоту, которая при наличии карбонатов кальция дает «вскипание» различной интенсивности (слабое, среднее, сильное или бурное). В той части стенки, где определялась глубина и характер вскипания от соляной кислоты, образцы почв для анализа брать нельзя.
3. Определить мощность каждого горизонта и подгоризонта почв с последующим подробным изучением их морфологогенетических признаков: гранулометрического состава, физических свойств и других особенностей (окраска, структура, влажность, плотность, скважность, новообразования, включения, корневая система, характер перехода одного горизонта в другой).
4. В некоторых случаях для более полной характеристики почв (засоленные, переувлажненные и др.) произвести простые химические анализы (определение pH, хлористых и сернокислых солей, наличия железа, соды и др.); определить физические свойства (влажность, плотность и др.), не требующие сложного оборудования.
5. Дать полевое определение почвы, установить ее ценность. В названии почв необходимо отразить тип, подтип, вид, разновидность и материнскую породу, например: чернозем обыкновенный среднемощный тяжело суглинистый на лёссах. Наметить примерные границы ее распространения на изучаемой территории и, наконец, взять почвенные образцы для анализов, а при необходимости и монолит. Почвенный разрез после его изучения, описания и взятия образцов должен быть зарыт.
Гранулометрический и минералогический состав почв
2.1. Понятия и классификация
Твердая фаза почвы состоит из механических элементов различного происхождения. Механические элементы — это разнообразные по величине обломки минералов и горных пород, органические вещества и органо-минеральные соединения. Кристаллы льда и живое вещество к механическим элементам не относятся.
Механические элементы неодинаковы по размеру. В Беларуси, как и в России, принята классификация, разработанная Н.А. Качинским.
Почвы с содержанием скелетных механических элементов называют каменистыми. Они могут быть валунными, галечниковыми и щебнистыми. Классифицируются почвы по степени каменистости следующим образом.
Гранулометрический состав — содержание в мелкоземе почвы механических элементов (фракций) различной крупности. Почвы классифицируются но гранулометрическому составу в зависимости от содержания физического песка (частицы крупнее 0,01 мм) или физической глины (частицы менее 0,01 мм) (табл. 2.1).
Классификация почв по гранулометрическому составу
В бытовой терминологии различают почвы глинистые, песчаные, суглинистые (глина, песок, суглинок). В научно-практических специальных исследованиях для более детального разделения почв по гранулометрическому составу используется содержание преобладающих фракций: песка (1–0,25 мм), пыли (0,25-0,001 мм) и ила (менее 0,001 мм). Исходя из этого могут выделяться черноземы среднеглинистые иловато-пылеватые или каштановые почвы суглинистые иловато-песчаные (иловато-пылеватые, пылеватые и т. п.). Детализированная классификация почв по гранулометрическому составу применяется редко.
2.2. Генетическое и экологическое значение гранулометрического состава почв
Гранулометрический состав — важнейшая характеристика почвы. От нее зависят очень многие свойства почвы и плодородие. Гранулометрический состав оказывает существенное влияние на водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление в почве гумуса, зольных элементов и азота.
Размеры частиц отражают различия гранулометрических фракций, свойства которых напрямую зависят от удельной поверхности частиц и их химического и минералогического состава.
Песчаная фракция (1–0,25 мм) состоит из обломков разных горных пород и минералов, среди которых чаще всего преобладают кварц и полевые шпаты. Пески имеют очень высокую водопроницаемость, свободно фильтруют воду, не набухают, непластичны. Эти их свойства повсеместно используются при заполнении различных выемок, например канав и траншей, где недопустима усадка грунта.
Фракция крупной пыли (0,25-0,01 мм) по минералогическому составу мало отличается от песчаной, поэтому обладает многими свойствами песка: непластична, очень слабо набухает, имеет низкую влагоемкость.
Тонкая пыль (0,005-0,001 мм) характеризуется относительно высокой дисперсностью. Кусочки горных пород отсутствуют, характерно наличие минералов как первичных, так и вторичных. Заметно резкое уменьшение количества кварца. Появляются свойства, не присущие крупным фракциям: способность к коагуляции и структурообразованию. Фракция тонкой пыли уже может содержать органические вещества. В неструктурных почвах присутствие этой фракции способствует развитию явлений набухания, усадки, низкой водопроницаемости, липкости, трещиноватости, плотного сложения.
Таким образом, гранулометрический состав играет существенную роль при регулировании водного режима почв и проведении оросительных и осушительных мелиораций. Велико его влияние на скорость просыхания почв, он определяет различное сопротивление почв воздействию почвообрабатывающих орудий в связи с неодинаковой липкостью и плотностью песчаных и глинистых почв. Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке и называются легкими, а тяжело суглинистые и глинистые почвы — тяжелыми. Существенную роль играет гранулометрический состав в тепловых свойствах почв: легкие почвы относятся к более «теплым», т. е. быстрее оттаивают и прогреваются. Тяжелые почвы считаются «холодными». Это имеет большое значение на северной границе распространения земледелия. Гранулометрический состав почв часто определяет ландшафтный облик громадных территорий в различных природных зонах земли: глинистые такыры и песчаные барханы в пустынях, сосновые боры на песках таежного пояса и т. д.
Высокая значимость гранулометрического состава в почвообразовании и в плодородии почв определяет постоянное внимание к его изучению как ученых, так и практиков сельского хозяйства. Это важнейшее условие среды обитания растений. Его экологическая значимость прежде всего определяется тем, что с гранулометрическим составом связаны богатство или бедность почв. Обычно чем легче гранулометрический состав, тем меньше в почвах гумуса и элементов питания растений. По мере возрастания количества илистых частиц увеличивается и потенциальное плодородие, которое зависит не только от богатства почвы, но и от ее физического состояния. Например, очень тяжелые глинистые почвы хотя и могут содержать много гумуса и элементов питания, но снижают свое плодородие из-за ухудшения физических свойств.
Не все растения одинаково реагируют на гранулометрический состав почв. Несмотря на большую экологическую приспособленность к почвам различного гранулометрического состава, есть определенный оптимум для каждой группы культур, и это необходимо учитывать при разработке мероприятий по рациональному использованию земель. Например, черешня и картофель неплохо плодоносят на тяжелосуглинистых черноземах. Однако наибольшая урожайность, лучшее развитие наблюдается на супесчаных и легкосуглинистых почвах. Есть целая группа растений-псаммофитов, предпочитающих песчаные местообитания: житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес песчаный, сосна и др. Многие растения, такие как кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и другие, не выносят песчаных почв.
2.3. Происхождение и состав минеральной части почв
Минеральная часть почв в подавляющем большинстве случаев составляет 55–60 % от ее объема и до 90–97 % от массы. Общее число минералов, находящихся в почвах и почвообразующих породах, исчисляется сотнями. Каждый минерал обладает определенным химическим составом и имеет характерное для него внутреннее строение, т. е. определенное расположение атомов в кристаллической решетке. Минералы почв и почвообразующих пород изучает особый раздел почвоведения — минералогия почв.