МОДУЛЬ 1

Морфология почв. Понятие о факторах почвообразования. Основные функции почв

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

Морфологические признаки почв. Описание коробочных образцов по морфологическим признакам

К морфологическим признакам относятся:

1. Строение профиля
2. Мощность почвы и горизонта.
3. Окраска.
4. Влажность.
5. Структура.
6. Сложение (плотность, пористость, трещиноватость).
7. Новообразования (химические, биологические).
8. Включения.
9. Вскипание от 10 % НСl.
10. Характер перехода горизонта.
11. Характер распространения корней.
12. Гранулометрический состав.

Строение профиля – закономерное изменение почвенной толщи сверху вниз; смена горизонтов в вертикальном направлении. Почвенные горизонты отличаются друг от друга мощностью, цветом, структурой, гранулометрическим составом и др.

Мощность почвы и горизонтов – толщина от поверхности почвы вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы (С). Выражается в см.. Мощность отдельных горизонтов определяется от верхней до нижней границы. Запись осуществляется в форме дроби: В^20-35₁₅

Окраска – является самым видимым и одним из важных морфологическим признаком. В верхних горизонтах окраска почв зависит преимущественно от гумусовых веществ. При небольшом количестве гумуса окраска бывает серой. В переходных горизонтах на цвет влияют минеральные составляющие почвы. В самых глубоких слоях в качестве основного фона выступает окраска материнской горной породы. Носителями основных цветов являются определенные соединения, находящиеся в почвах. Рассмотрим главнейшие химические соединения почв, определяющие черную, цветовую (красную, зеленую) и белую окраски.

Черная окраска может быть результатом содержания различных веществ в почвах и, прежде всего, гумуса. Однако гумус почвы может быть и светлоокрашенным. Черная окраска формируется при гуматном типе гумуса. Кроме гумуса, черную окраску в почвах могут давать некоторые сульфиды, оксиды марганца, темные первичные минералы (например, роговая обманка), древесный уголь.

Белая окраска связана преимущественно с четырьмя наиболее распространенными компонентами почвенного состава: кварцем, каолинитом, карбонатами, гипсом, ангидритом и водорасворимыми солями.

Красная окраска – результат накопления в почве мало- или негидратированных свободных оксидов железа, преимущественно в форме гематита.

Желтая окраска – результат накопления в почве гидратированных оксидов железа и, прежде всего, лимонита. Бурая окраска характерна для глинистых почв с высоким содержанием иллита, слюдистых минералов и смеси в разной степени гидратированных оксидов железа. Кроме того, она образуется при смешании красной, желтой, белой и черной окрасок в разных соотношениях, а поэтому является наиболее распространенной в разных типах почв.

Пурпурная окраска – свидетельство высокого содержания оксидов марганца.

Синяя окраска в чистом виде встречается в почвах редко. Зато производная от синей – сизая окраска – широко распространенное явление во всех болотных почвах, связанное со специфическими минералами, содержащими закись железа.

Зеленая (оливковая) окраска формируется в почвах избыточного увлажнения, содержащих особые зеленоватые глинистые минералы с высокой насыщенностью железом.

Указанные окраски существуют в почвах редко в чистом виде, чаще как переходные или смешанные. Обычно трудно охарактеризовать почву каким-нибудь одним цветом, поэтому приходится указывать степень её интенсивности (например, светло-бурая, темно-бурая), отмечать оттенки (например, белесая с желтоватым оттенком) или же называть промежуточные тона (коричнево-бурая). Окраска почвенных горизонтов может быть однородной или неоднородной. Различают равномерную однородную окраску (тон и интенсивность сохраняется в пределах всего горизонта) и неравномерную однородную окраску (постепенное изменение её тона и интенсивности от верхней части к нижней). Неоднородная окраска характеризуется наличием различно окрашенных участков в пределах одного горизонта. Она бывает: пятнистая (на фоне основной окраски выделяются пятна другого цвета); полосчатая (чередование полос разного цвета); мраморовидная (пестрая окраска с наличием узоров и пятен разного цвета); крапчатая (наличие мелких пятнышек различного цвета по однородному фону горизонта).

Влажность – характеристика степени увлажненности почвы в полевых условиях позволяет сделать предположение о наличии капилярного подъема воды в почвенный слой от горизонта почвенно-грунтовых вод, выявить присутствие свободной воды в профиле, влияющей на развитие восстановительных процессов, определить глубину промачивания после дождя или глубину иссушения почв в засушливый период лета.

В полевых условиях выделяют 5 групп внешних признаков влажности почвенных горизонтов (суглинистого и глинистого гранулометрического состава):

Почвенный горизонт:

1. Сухой – образец почвы, помещенный на ладонь, не холодит руку, после его сжатия в руке он рассыпается - пылит;
2. Свежий – образец почвы слегка холодит ладонь, после его сжатия в руке комок почти не расыпается;
3. Влажный – образец почвы при сжати в руке хорошо держит форму, но раскатать его в шнур не удается; лист фильтровальной бумаги, приложенной к почве, сыреет;
4. Сырой – образец почвы легко формуется, из него можно легко раскатать шнур (выдавливается вода);
5. Мокрый – вода из почвенного образца сочится без всяких усилий

Структура – различается с агрономической и морфолого-генетической точки зрения.

Структура это содержание в почве агрегатов разного размера и формы.

Структурность способность почвы распадаться на отдельности (агрегаты)

Агрегаты различаются по форме, размерам и свойствам.

Поскольку структура почвы – это результат почвообразования, то соответственно разные типы почв и разные типы генетических горизонтов имеют различный тип структуры. Однако в типах структуры обнаруживается меньшее разнообразие, чем в типах почвообразования, поскольку участвующие в образовании почвенной структуры силы менее специфичны и широко представлены во всех почвах.

Размеры и форма структурных отдельностей в разных почвах и генетических горизонтах варьируют в широких пределах. Если сказано, что в таком-то горизонте почвы структура мелкокомковатая, то это значит лишь то, что агрегаты такой формы и такого размера здесь преобладают, но одновременно могут присутствовать и агрегаты другой формы и иных размеров. Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами (диаметрами) называется структурным составом почвы.

В соответствии с размерами выделяют:

• микроагрегаты - <0,25 мм,
• мезоагрегаты – 0,25- 7(10) мм,
• макроагрегаты - >7(10) мм

Для морфологии почв первостепенное значение имеет типология структуры почв с тем, чтобы определить её генетическое и диагностическое значение. Особенно большое внимание этому уделил С.А.Захаров, разработавший принятую сейчас схему главных генетических типов почвенной структуры, связанных с определенными типами генетических горизонтов почв:

Округло-кубовидная структура при более или менее равномерном развитии по трем осям, характерная для гумусовых, пахотных, верхней части иллювиальных, аккумулятивных и глеевых горизонтов почв. В пределах этого типа называют 7 родов структуры:
• глыбистая (неправильная форма и неровная поверхность агрегатов, характерная для глеевых, слитых, выпаханных горизонтов);
• комковатая (округлая форма с шероховатой поверхностью без выраженных ребер и граней, характерная для гумусовых горизонтов почв);
• пылеватая (мельчайшие, не различимые невооруженным глазом микроагрегаты, характерная для выпаханных аккумулятивных или элювиальных горизонтов);
• ореховатая (более или менее правильные острореберные агрегаты, напоминающие буковые орешки, характерная для иллювиальных горизонтов);
• зернистая (более или менее правильная форма с выраженными гранями, напоминающая гречневую крупу, характерная для гумусовых горизонтов);
• конкреционная (сплошное скопление округлых конкреций) и икряная (мелкие разной формы, но хорошо оформленные агрегаты соединяются в сплошную массу).

Призмовидная структура при выраженном развитии по вертикальной оси, характерная для иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород. Выделяют 3 рода этой структуры: столбовидная (правильной формы отдельности с хорошо выраженными вертикальными гранями, округлой «головкой» и неровным основанием, характерная для солонцовых и слитых горизонтов); призмовидная (отдельности слабо оформлены, с неровными скорлуповатыми гранями с острыми вершинами, округленными ребрами, характерная для нижней части иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород); призматическая (грани и ребра призм четко выражены, характерна для иллювиальных горизонтов).

Плитовидная структура развивается по горизонтальным осям, характерна для элювиальных горизонтов почв. Выделяют 2 рода этой структуры: плитчатая при более или менее развитых плоских горизонтальных поверхностях спайности; чешуйчатая при небольших, несколько изогнутых поверхностях спайности.

Сложение – понимается внешнее выражение плотности, пористости и трещиноватости, составляющих почву генетических горизонтов

О плотности почвы в полевых условиях судят по усилию с которым входят в почвенные слои нож или лопата.

Пять показателей плотности:

1. Слитная – нож не входит в почву, наблюдается в иллювиальных горизонтах солонцов и сцементированных, оруденелых горизонтах подзолистых почв.
2. Плотная – нож входит с большим трудом, типично для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв
3. Рыхлая – нож входит легко в почвенный горизонт, отмечается в хорошо оструктуренных гумусовых горизонтах, а также в пахотных, если почву обрабатывали в спелом состоянии.
4. Рассыпчатая – при прикосновении ножа к почве она сразу же осыпается (характерно для песчаных и супесчаных почв)

Пористость почвы в полевых условиях характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей и между ними

Показатели пористости:

1. Тонкопористая – менее 1 мм
2. Пористая – 1-3 мм
3. Губчатая – 3-5 мм
4. Ноздреватая – 5-10 мм
5. Ячеистая – более 10 мм
6. Трубчатая – полости в виде каналов , прорытые землероями

Трещиноватость размеры межструктурных отдельностей (в сухом состоянии)

Показатели трещиноватости:

1. Тонкотрещиноватая – менее 3 мм
2. Трещиноватая – 3-10 мм
3. Щелеватая – более 10 мм

Сложение важный признак при определении условий произрастания культур. Оказывает большое влияние на сопротивление почвообрабатывающим орудиям, глубину проникновения корней, водопроницаемость и водоподъемную способность почв

Новообразования – это скопления веществ различного химического состава, химического и биологического происхождения, возникшие в почвах в результате почвообразовательных процессов. Морфологически новообразования хорошо сформированные, четко обособленные от почвенной массы

Новообразования подразделяются на 2 группы:

Химические новообразования

1. Гумусовые вещества – диагностируется по темной (черной, темно-серой окраске)
2. Легкорастворимые соли – хлориды, сульфаты и др., образуются и накапливаются в почвах засушливых областей как в результате химического осаждения
3. Кремнеземистая присыпка – результат подзолистого процесса, окраска светло-серая, белесая, цвета печной золы
4. Карбонаты – обнаруживаются при реакции (вскипание) с соляной кислотой
5. Гипс – белые пятна, обычно на глубине 1,0-1,5 м (в черноземе южном, каштановой почве)
6. Глей – образуется в условиях повышенного увлажнения, диагностируется по окраске: ржавая, охристая, сизая, зеленовато-голубоватая

Биологические новообразования

1. Червоточены – каналы, прорытые дождевыми червями
2. Капролиты – экскременты дождевых червей, биогумус
3. Кротовины – пустоты или ходы почвенных животных
4. Корневины – сгнившие крупные корни растений
5. Дендриты – узоры мелкие корешков на поверхности агрегатов

Морфологически новообразования разнообразны. Различают следующие наиболее распространенные формы новообразований углекислого кальция: 1) пятна и выцветы неопределенных, расплывчатых очертаний; 2) плесень из скоплений очень тонких игольчатых кристаллов; 3) белоглазка – яркие, компактные, резко очерченные пятна; 4) прожилки и псевдомицелий по тонким порам почвы; 5) трубочки из массы кристаллической или мучнистой извести по ходам корней; 6) конкреции из плотных стяжений СаСО3 различной величины и формы, заполняющие пустоты между твердой массой почвы (размеры конкреций колеблются от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, форма очень разнообразна, а иногда причудлива, вследствие чего их называют куколками, дутиками, погремками и т.д.).

Гидрооксиды железа Fe3+, алюминия, марганца в комплексе с органическими веществами и соединениями фосфора – ржаво-бурого, охристого, кофейного или черного цвета. Они образуют: 1) натеки (пленки, примазки) – тонкие глянцевитые пленки по трещинам и ходам корней на поверхности структурных отдельностей; 2) пятна расплывчатой формы, неравномерно пропитывающие почву; 3) конкреции (бобовины, рудяковые зерна) – округлые твердые стяжения от нескольких миллиметров до 1-2 см; 4) трубочки (рыхлые или твердые) ржавого цвета по ходам корней; 5) ортзанды – тонкие нитевидные или более мощные прослойки, пропитывающие массу горизонта в песчаных почвах; 6) ортштейны – прослойки или участки горизонта, цементирующие массу почвы. Все эти новообразования встречаются в подзолистых, дерново-подзолистых, заболоченных и болотных почвах.

Соединения двухвалентного железа FeCO3[Fe3(PO4)2•8H2O] – голубоватого, сизоватого или зеленоватого цвета, образуют расплывчатые пятна и выцветы в профиле болотных и заболоченных почв. На свежих образцах распознаются легко. В сухих образцах исчезают, так как соединения двухвалентного железа на воздухе окисляются и приобретают бурую окраску.

При изучении новообразований необходимо определить их состав и форму, для чего нужно тщательно рассмотреть исследуемый образец невооруженным глазом и через лупу, осторожно разламывая структурные отдельности и растирая между пальцами рыхлую массу. Для определения химического состава новообразований белого цвета делают ряд качественных реакций (растворение в воде, обработка 10 % раствором НСL). Состав новообразований обусловлен характером почвообразовательного процесса и является одним их характерных признаков при определении типа почвы и её агрономических свойств.

Включения – инородные тела в почве, не имеющие отношения к почвообразовательным процессам: обломки кирпича, обрывки полиэтиленовой пленки, клочки бумаги, резина, уголь

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 глыбы. Окатанные обломки делятся на гравий, гальку и валуны. Появляются в почвах, формирующихся на щебнистом элювии горных пород, аллювиальных и моренных отложениях.
2. Остатки животных и растений в виде раковин, костей, корней, обрывков 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 включений необходимо отмечать их количество (много, мало).

Вскипание от 10 % НСl

Определяют:

1. Глубину вскипания (часто используют для диагностики подтипов черноземов)
2. Характер вскипания (бурный, слабый)
3. Географию вскипания (местами, сплошное)

Характер перехода одного горизонта в другой

1. Резкий (по горизонтальной линии)
2. Ясный
3. Постепенный (карманистый, языковатый, затечный)

Характер распространения корней

1. Количество (пятибалльная шкала: очень много, много, умеренно, мало, очень мало)
2. Размеры
3. Тип корневой системы( мочковатая, стержневая)
4. Физиологическое состояние (сплющнные, нормальное развитие, мертвые, живые)

Гранулометрический состав

Определяется «мокрым» способом:

Почву смачивают и разминают между пальцами до такого состояния, чтобы не ощущались ее структурные зерна, до консистенции теста. Хорошо размятая почва раскатывается на ладони «ребром» второй кисти руки в шнур и сворачивается в колечко. Толщина шнура около 3 мм, диаметр кольца — около 3 см

Практическое задание

После того, как преподаватель изложит фактический материал по теме, каждому студенту выдается два коробочных образца с почвой. Используя материалы лекции, эталонные образцы новообразований и структуры, шкалы окраски студент заполняет две таблицы по каждому почвенному образцу. Необходимо помнить, что в одном почвенном образце (а также горизонте) может быть до 3 видов структуры, окраска может иметь различные оттенки.

Завершив описание морфологических признаков почвенных образцов преподаватель проверяет работу и обсуждает со студентом принятые им решения