Лабораторно-практическая работа № 1

«Изучение морфологических признаков и описание профиля почв»

Внешние признаки почв отражают внутренние процессы, происходящие в них, их происхождение (генезис), историю развития.

Морфологические признаки – внешние признаки почвы, по которым ее можно отличить от породы, друг от друга, судить о направлении и степени выраженности почвообразовательного процесса.

Основные морфологические признаки: строение почвенного профиля, мощность почвы и ее горизонтов, окраска, влажность, структура, гранулометрический состав, сложение, новообразования, включения.

Строение почвенного профиля

Строение почвенного профиля – общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами.

Генетические почвенные горизонты – однородные, обычно параллельные поверхности слои почвы, составляющие почвенный профиль, различаются между собой по морфологическим признакам.

Типы строения профиля

Примитивный – у почв на первых стадиях образования, когда затронута лишь незначительная часть породы. Слабодифференцирован, горизонты А или А/С выделяют непосредственно на материнской породе. Мощность – несколько сантиметров. Если порода плотная, то почва сильно щебнистая.

Литосоли – примитивно-щебнистые, регосоли – слаборазвитые на рыхлых породах (некоторые горно-луговые почвы).

Неполноразвитый – на плотных массивно-кристаллических породах или на крутых склонах. Горизонты малой мощности, могут быть прерывистыми, даже выпадать. Мощность – десятки сантиметров (черноземы и каштановые почвы на плотных породах, многие горные почвы – подзолистые, красноземы, буроземы).

Нормальный – распространенный тип строения, при нормальной для данных ландшафтных условий мощности горизонтов, зрелые, почвы большого возраста.

Слабодифференцированный – на породах, бедных легковыветривающимися минералами (пески кварцевые или древние ферраллитные коры).

Нарушенный (эродированный) – подвергшийся водной, ветровой или пахотной (снижение мощности почвы под действием плуга и при обработке) эрозии. Верхняя часть при этом уничтожается. При слабой эрозии теряется часть горизонта А, при средней – весь горизонт А и часть В, при сильной – горизонты А и В.

Сложный профиль

Реликтовый – профиль с погребенным горизонтом (встречаются на террасах, в речных долинах, районах интенсивной эоловой деятельности).

Многочленный – на многочленных породах разного строения, выделяют, когда смена породы происходит в пределах профиля (100 см).

Полициклический – для почв, формирующихся в условиях периодического отложения почвообразующегося материала, при наличии многолетних циклов отложения вулканов, выбрасывающих пепел. Почвообразование не прерывается, как в погребении, но цикличность отложения приводит к литологической неоднородности в пределах горизонтов.

Нарушенный (перевернутый) – нижележащий горизонт искусственно перемещен на поверхность и перекрывает природный верхний (пашня при глубокой обработке, реже у нор землероев особенно в степях).

Мозаичный – при комплексности покрова. Этот почвенный профиль описан Э.А. Корнблюмом и является характерным для Прикаспийской низменности. Особенность – выраженная диспропорция и резкие различия формы горизонтов, которые часто перестают быть параллельными поверхности Профиль пятнистый, пестрый, мозаичный. (Лиманные солоди Прикаспия, оглеено-оподзоленные почвы тайги).

Формы переходов горизонтов в почвенном профиле

Это один из критериев интенсивности почвообразования, диагностический признак. Различают следующие виды:

1. Ровная граница. У большинства почв при постепенном переходе между слоями. Есть и в пахотных горизонтах.

2. Волнистая граница. Мелковолнистая с разницей высот менее 5 см, средневолнистая – 5-10 см, сильноволнистая – более 10 см.

3. Карманная граница. Характерна для нижней части гумусового горизонта со слабым развитием элювиальных явлений (почвы степей, граница аккумулятивных горизонтов).

4. Языковатая граница. Граница мелкоязыковатая – глубина затеков до 5 см, глубокоязыковатая – более 10 см. Отношение глубины языка к их ширине 2, при большей ширине граница будет затечной.

5. Затечная граница – у почв с потечным характером гумуса (криогенные) или подвергшихся очень глубокому периодическому растрескиванию (темные слитые – вертисоли, в гумусовом горизонте в виде затеков по ходам корней или землероев). Глубина затеков к их ширине превышает 5 см, достигает десятков сантиметров.

6. Размытая граница. Это пограничный слой, широкая размытая граница между горизонтами. Переход может быть ясным, но граница извилистая, вся в пределах выделяемого слоя. Она проявляется в горизонтах почв с сильным выражением элювиального процесса, а также у сильнооподзоленных почв, когда нельзя провести четкую границу между горизонтами А₂ и В и выделяют подгоризонт А₂В.

7. Пильчатая граница – редкое явление. Встречается в подзолистых почвах на структурных глинах. Трудно отделяется от волнистой.

8. Полисадная граница. Граница меж осолоделым и столбчатым горизонтами в солонцах при хорошей выраженности столбчатой структуры.

Характер перехода между горизонтами

Определяется в полевых условиях визуально – по смене окраски.

1. Резкий - граница может быть выделена на стенке разреза ножом с неопределенностью 1-2 или 3 см при любой форме границы. Проявляется при скачкообразном изменении оглиненности, гумусированности, при наличии специфических скоплений (псевдофибры, ортзанд, ортштейн, гипсовые, солевые, карбонатные коры), а также на нижней границе пахотного слоя.

2. Ясный – граница прослеживается четко и может быть выделена на стенке с неопределенностью 1–3, 2–5, 3–6 см. Характерен для нижней части горизонта А₂ подзолистых почв и гумусовых слоев черноземов, сильно оглеенных горизонтов.

3. Заметный – граница шириной 3–5 см. Встречается в нижней части профиля элювиально-иллювиальных почв.

4. Постепенный – более 5, иногда 6–10 см. Характерен между горизонтами красноземов или ферраллитных почв, подгоризонтами гумусового горизонта черноземов.

1.2. Мощность почвы (горизонта)

Мощность почв – ее вертикальная протяженность, толщина от поверхности до глубины залегания материнских пород.

У различных типов почв она колеблется в среднем от 50 до 150 см. Для черноземов, каштановых и луговых солонцов при мощности горизонта АВ менее 30 см – почвы маломощные, более 30 – мощные.

Мощность отдельных генетических горизонтов определяют по верхней и нижней границе их залегания и обозначают следующим образом: в числителе указываются границы, в знаменателе – мощность в сантиметрах (А 0-20/20; В₁ 20-55/35).

Расслаивание почвенной массы сверху вниз обусловлено (по В.А. Ковде):

1. Поступлением на поверхность опада, сосредоточением корней в приповерхностном слое, уменьшением фитомассы с глубиной.

2. Неравномерным распределением организмов в почве, снижением их массы с глубинной, вертикальной миграции животных.

3. Нагреванием и охлаждением почв с поверхности, поступлением атмосферных осадков, увлажнением, высыханием.

4. Вертикальной дифференциацией веществ по геохимической подвижности (растворимостью, выпадением в осадок, испарительным концентрированием, сорбцией).

5. Остаточным накоплением в частях профиля крупных частиц (камней, при денудации из-за удаления мелкозема) или наиболее инертных частиц.

6. Литогенной и педореликтовой слоистостью.

7. Внутрипочвенным, латеральным потоком растворов.

Типы органогенных горизонтов

Торфяной (Т) формируется на поверхности в результате специфической консервации органических веществ без превращения его в гумус или разложения. Торф древесный, травяной (тростниковый, осоковый), моховый (зеленомоховый, сфагновый), лиственный, лишайниковый, переходный, доля органических веществ составляет 70-98 %.

Очес (Т₅) – подгоризонт торфа, в котором 50 % объема составляют живые части растений.

Подстилка (А_О) маломощный, до 15 см слой разлагающегося органического вещества, подгоризонты на разных стадиях разложения.

Степной войлок (А_О) – вид подстилки в целинных степях, неразложившиеся остатки, густо переплетенные живыми частями растений (не мене 50 % объема) и механически смешанные с минералами. На поверхности располагается неравномерными пятнами.

Лесная подстилка (А_О) – сплошной покров под пологом леса, слоистого строения. Различают: свежий слой или слабо разложившийся опад (L); слой ферментации или разложения (F), в котором еще преобладают сильно разложившиеся остатки без видимой исходной формы с большой механической примесью минералов; слой гумификации (Н), в котором сильно разложившиеся остатки без видимой исходной формы с большой примесью минералов.

В агроценозах к опаду относят пожнивные остатки и корни культур. Например, у пшеницы на корни приходится 85 % массы, у гороха и кукурузы – 90, у трав – 90– 93.

Перегнойный ( А₁) –поверхностный органогенный черный органических соединений 30 – 70 %, хорошо разложившиеся органические соединения и гумус, мажется очень мягкий на ощупь. Сухой, растрескивается на глыбистые отдельности.

Дернина ( А_d) – минеральный гумусово-аккумулятивный поверхностный горизонт под травянистой растительностью, особенно луговой, состоит на 50 % по объему из живых корней.

Гумусовый ( А₁) – минеральный гумусово-аккумулятивный самый темный горизонт с максимальным содержанием органических соединений (до 30 %).

Пахотный горизонт (А_п) – измененный продолжительной обработкой поверхностный горизонт, сформирован из различных почвенных горизонтов на глубину постоянной обработки. От нижних слоев отделяется ясной ровной границей. С поверхности имеет образующуюся после дождей и растрескивающуюся при высыхании корочку мощностью несколько миллиметров. Глинистые, засоленные слитые почвы более склоны к поверхностному коркообразованию, чем почвы более легкого гранулометрического состава.

Элювиальный (вымывной) (А₂) – горизонт, из которого органические и минеральные вещества выносятся в нижние слои.

Иллювиальный (вмывной) (В) – горизонт, в котором аккумулируются соединения и коллоиды, вмываемые из верхних слоев. По характеру и сложению может расчленяться на В₁ и В₂. Различают иллювиальные горизонты по преобладающему виды накопленных соединений: Вh, Вk, Вs – соответственно горизонты накопления гумуса, карбонатов, солей. Иллювиальный горизонт – слой почвы, в котором накапливаются вещества, вынесенные из выщелоченных (элювиальных) горизонтов. Его разделяют по характеру аккумулированных в нем веществ: гумус, карбонаты, полуторные окислы, гипс.

Иллювиирование – процесс накопления различных веществ в профиле, мигрирующих с нисходящими токами почвенной влаги, чаще в гравитационной форме, как результат элювиирования, включая элементарный процесс выщелачивания. Формируется один или несколько иллювиальных горизонтов.

Виды иллювия:

ü глинистые частицы, образованные в процессе лессиважа;

ü аморфные полуторные окислы и ил, как следствие подзолистого процесса (кислотный гидролиз);

ü оксиды железа и алюминия в свободной форме или связанные с гумусом в песчаных почвах бореального пояса;

ü набухающие глины с обратимой коагуляцией в результате солонцового процесса;

ü кальцит, гипс, соли, залегающие отдельными горизонтами или совместно.

Лессиваж (иллимеризация) – процесс перемещения в профиле почв илистой фракции без ее химического разрушения.

Типы водного режима определяют вещественный состав или щелочной характер иллювиирования, набор иллювиальных горизонтов. Для непромывного режима характерна многослойная иллювиальность. В солонцах и каштановых солонцеватых почвах – могут существовать по три иллювиальных горизонта. Все они взаимосвязаны. Горизонт Вs сдерживает элювиальные токи растворов, Вс – постоянно поддерживает солонцеватые явления солонцового горизонта.

Материнская (почвообразующая) порода (С) – слабо затронутая почвообразованием.

Подстилающая порода (D), не затронутая почвообразованием.

Окраска почвы

Окраска почвы – наиболее доступный и заметный морфологический признак. Окраска горизонтов бывает различной в пределах одного профиля. Гумус окрашивает горизонты в черные, темно-серые тона, оксид железа – в ржаво-охристый цвет, кремнезем и карбонат кальция придает почвы белесую окраску. На окраску также влияет влажность почв (сухие почвы более светлые) и структурное состояние (распыленные, бесструктурные почвы кажутся светлее структурных).

Влажность почвы

В полевых условиях по степени увлажнения почвы различают следующие категории:

сухая – при раздавливании комков пыли, наличие влаги не ощущается;

свежая – при сжатии не пылит, не крошится, прохладная;

слегка увлажненная – холодит руку, при подсыхании светлеет;

влажная – при сжатии слипается, деформируется, оставляя следы пальцев, при подсыхании заметно светлеет;

сырая – при сжатии вода не образуется, почва липнет к ладони, оставляя грязный след;

мокрая – из зажатого в руке комка почвы выделяется влага.

Структура почвы

Структура почвы – отдельности (агрегаты) на которые способна распадаться почвы.

Обязательный условием формирования структуры является наличие мелких механических элементов и клеящего материала в виде гумуса и глины, которые находятся в коллоидном состоянии. В результате их взаимодействия, адсорбции и коагуляции под влиянием растительных сообществ и микроорганизмов образуются органо-минеральные агрегаты разной величины и формы.

Основные факторы структурообразования

1. Физико-механические. Крошение почвы, связанное с изменением давления, механическим воздействием. Возникает из-за чередования периодов увлажнения и иссушения, замерзания и оттаивания, жизнедеятельности растений и животных, и особенно из-за воздействия рыхлящих орудий сельскохозяйственных машин. Механическая обработка может способствовать образованию комковатой, глыбистой или распыленной массы пахотного слоя. Обработка переувлажненной почвы приводит к замазыванию нижнего слоя и образованию почвенной корки.

2. Физико-механические факторы связаны с составом минеральных и органических коллоидов, катионным составом. При коагуляции, особенно гидрофобных коллоидов двух- и трехвалентными катионами образуются более водопрочные агрегаты, более эрозионноустойчивые.

3. Биологические факторы, основные в структурообразовании. К ним относят растительность, микроорганизмы, роющих животных. Они механически разделяют почвенную массу на отдельности, уплотняют комочки, участвуют в образовании гумуса, важнейшего клеящего и цементирующего материала.

Факторы ухудшения структуры почвы

1. Механические. Разрушение, раздавливание. Перетирание сельскохозяйственными орудиями, многократным проездом транспорта, передвижение людей, животных.

2. Физико-механические. Накопление в ППК пахотного слоя катионов натрия, водорода, аммония, которые при увлажнении пептизирующе действуют на коллоиды, снижают их цементирующую роль, что приводит к разрушению агрегатов. Аммоний может образовываться в результате грозовых разрядов, и с дождями поступает в почву. В степной зоне накопление натрия в почве связано с его высоким содержанием в нижележащих горизонтах, породе. Одновалентные катионы при большой концентрации вытесняют кальций из ППК, переводят его из геля в золь, что вызывает расплывание агрегатов.

3. Биологические факторы. Жизнедеятельность микроорганизмов, разлагающих гумусовые коллоиды вызывает распад мезо- и макроагрегатов до микроагрегатов. Микроорганизмы питаются пленкой, покрывающей и склеивающей агрегаты. Интенсивно разлагается свежеосажденный гумус.

Почва может быть структурной и бесструктурной. При структурном состоянии механические элементы соединяются в агрегаты определенных размеров и конфигураций. Структурные почвы обладают хорошей аэрацией, быстро

Кубовидный тип.

Глыбистая Крупнокомковатая Комковатая Мелкокомковатая

Крупнозернистая Зернистая Мелкозернистая Пылеватая

Крупноореховатая Ореховатая Мелкоореховатая

Призмовидный тип

Столбчатая Призмовидная

Плитовидный тип

Пластинчатая Листовая Скорлуповидная Чешуйчатая

Рис. 1. Формы структурных отдельностей (по С. А. Захарову)

впитывают осадки, медленно испаряют влагу, эрозионностойки‚ имеют высокую микробиологическую активность, легко поддаются обработке (например, чернозем‚ темно-каштановая почва).

В агрономическом смысле структурной считается почва, в которой содержание комковато-зернистых водопрочных агрегатов размером 10-0, 25 мм составляет более 55 %.

При бесструктурном состоянии механические элементы существуют раздельно или залегают сплошной массой. У таких почв низкая водо- и воздухопроницаемость. При обилии осадков они заплывают, становятся вязкими, липкими. При высыхании быстро теряют влагу, цементируются в сплошную массу, плохо поддаются обработке.

Выделяют три основных типа структуры: глыбистая, призмовидная и плитовидная. По видам различают почвенную структуру следующим образом: зернистая, комковатая, ореховатая, столбчатая, призматическая, глыбистая, плитчатая, пластинчатая, листовая (см. рис. 1).

Чаще структура почвенных горизонтов смешанная: комковато-зернистая, комковато-порошистая. В название преобладающей вид структуры стоит на последнем месте.

Гранулометрический состав

Гранулометрический состав почвы – сочетание в почве частичек разного диаметра: песка, пыли, глины, ила.

В полевых условиях его определяют визуально, органголептически (обычно в полевых условиях используют мокрый метод определения гранулометрического состава – скатывание шнура – разработанный Н.А. Качинским).

Определение гранулометрического состава пробой на скатывание шнура

(метод Н.А. Качинского)

Глинистый – шнур легко свертывается в кольцо без трещин. Тяжелосуглинистый – шнур легко скатывается, при свертывании в кольцо дает трещины. Среднесуглинистый – шнур легко образуется, но кольцо распадается. Легкосуглинистый – скатывается в шарик, при скатывании в шнур трескается. Супесь – почва слегка слипается. Песок – увлажненная почва не склеивается при разминании (см. рис. 2).

Рис 2. Показатели мокрого способа определения гранулометрического (механического) состава почв в поле:

1 – песок (шнур не образуется); 2 – супесь (зачатки шнура); 3 – легкий суглинок (шнур, дробящийся при раскатывании); 4 – средний суглинок (шнур сплошной‚ кольцо распадается при свертывании); 5 – тяжелый суглинок (шнур сплошной‚ кольцо с трещинами); 6 – глина (шнур сплошной‚ кольцо прочное).

Сложение почвы

Сложение почв – расположение почвенных частиц и структурных агрегатов относительно друг друга, внешнее выражение плотности и пористости почв.

Характеристика почв и горизонтов по сложению

Слитые. Очень плотное прилегание частиц, почти без скважин и пор. Характерно для иллювиальных горизонтов солонцов и бесструктурных глинистых почв. Лопатой вскопать невозможно, только ломом разбить. От ножа остается черта на стенке почвенного разреза. При нажиме нож входит в почву на 2–3 мм.

Плотные. Почвы с трудом поддаются копке. Характерно для суглинистых и глинистых почв, обогащенных коллоидами. Нож входит на 1–2 см.

Рыхлые. Слабоуплотненные почвы. Наблюдается в суглинистых и глинистых хорошо оструктуренных гумусовых горизонтах, в пахотном слое почв после их обработки. Нож входит в почвенный горизонт на 2-5 см.

Рассыпчатые. Сыпучая масса в сухом состоянии. Такое сложение характерно для песчаных и супесчаных малогумусных почв.

Пористость зависит от размера и формы пор и трещин внутри структурных отдельностей или между ними.

Тонкопористые. Почвы хорошо пронизаны порами диаметром менее 1 мм; пористые – размер пор 1 – 3 мм, г убчатые имеют пустоты в почве размером 3 – 5 мм; у н оздреватых (дырчатых) размер пустот составляет 5 – 10 мм; я чеистые , диаметр пор превышает 10 мм; т рубчатые – пустоты в форме каналов, прорытых землеройкой, биотой.

1.8. Новообразования

Новообразования – скопление в генетических горизонтах почв веществ, морфологически отличных от основной массы, но являющихся продуктами почвообразования.

Морфология карбонатных новообразований по В. А. Ковде:

Присыпки, налеты, корочки, выцветы, псевдомицелий чаще всего образованы тонкими кристаллами.

Пятна, прожилки, трубки выпадают из раствора в осадок вокруг корешков в полостях, оставленных насекомыми и корнями. Обычно свидетельствуют о влиянии грунтовых вод или болотном режиме в прошлом или настоящем.

Пласты, плиты и горизонты цементации – плотные, почти непроницаемые горизонты, целиком состоят из СаСО₃.

Конкреции, стяжения. В зависимости от консистенции и размеров среди них различают «белоглазку» (белые, мучнистые скопления округлой и овальной формы – обычно соединения Са и Mg), «журавчики» (твердые, угловатой формы), лессовые «куклы» (5 – 10 см диаметром, ветвистые стяжения углекислого кальция и оксидов железа).

Новообразования химического происхождения – результат химических процессов, осаждения на месте образования, перемещения (оксиды железа, карбонаты кальция, гипс, легкорастворимые соли, кремнезем).

Новообразования биологического происхождения (животного и растительного) различаются по видам: червоточины (извилистые ходы червей), капролиты (экскременты дождевых червей в виде клубочков), дендриты (узелки мелких корешков на поверхности структурных отдельностей), корневины (сгнившие крупные корни), кротовины (пустые или заполненные норы роющих животных).

Оргзанды – органо-минеральные новообразования, выделения в почве соединений органического вещества с окислами железа, алюминия, марганца, фосфора и глинистыми минералами. В сухих условиях оргзанды формируются цементацией песков, карбонатов кальция, периодически образующихся из возникающих нисходящих растворов с бикарбонатом.

Оргзандовые блоки в песках Калмыкии – это многокилограммовые конкреции. Они не связаны с генетическим строением профиля и их образование далеко оторвано от поверхностных горизонтов.

Группы новообразований по происхождению:

1. Элювиальные – кремнеземистая присыпка, железистые, кремнеземистые, глинистые, перегнойные налеты, выцветы, примазки, потеки, корочки, прожилки, конкреции, стяжения, прослойки разных форм.

2. Иллювиальные – образования легкорастворимых солей, ангидрита, гипса, известковые и железистые образования разной формы и строения, прослои и коры, кремнеземистые образования.

3. Диффузионные (сегрегационные) – железистые конкреции, желваки.

4. Стрессовые – глинистые корочки, аргилланы.

5. Метаморфические – пятна и «глазки» ярозита, глеевые пятна, фраджипэн.

6. Прикорневые – сидеритовые, известково-гипсовые конкреции, трубки разного состава, корневые чехлики, кротовины, корневины, дендриты.

7. Биогенные – червороины (или червоточины), кротовины, трубки, капролиты, фекальные таблетки.

8. Унаследованные – не связаны с почвообразованием современным, сформировались в породе при ее образовании или отложении.

9. Реликтовые – древних стадий, не связаны с современным процессом.

Включения

Включения – это вещества органического или минерального происхождения, наличие которых не связано с почвообразованием. Например, обломки горных пород, раковины моллюсков, остатки корней и стволов, следы жизнедеятельности животных, антропогенные включения.

Виды включений

1. Литоморфы – обломки камней, галька, валуны, случайно рассеянные в почве, характеризующие ее состав и строение.

2. Криоморфы – формы льдистых образований, связаны с сезонным или многолетним промерзанием – льдистые прожилки, конкреции, линзы, прослои.

3. Антропоморфы – обломки кирпича, осколки стекла, фарфора, керамика, остатки захоронений, построек, металлические предметы.

4. Биоморфы. а) кости, раковины; б) захороненные остатки корней, стеблей, стволов; в) окремнелые, обызвестковые, загипсованные, ожелезненные остатки растений.

В конце описания почвенного профиля проводят опыт по определению глубины залегания карбонатов‚ обрабатывая профиль сверху вниз 10 %-ным раствором соляной кислоты (HCl). По месту вскипания почвы отмечают глубину залегания и записывают в журнал.

Задание. Провести морфологическое описание профиля почвы, по предлагаемому монолиту. Указать: окраску, мощность горизонтов, характер перехода, наличие новообразований и включений (на какой глубине, какой формы), структуру‚ гранулометрический состав и сложение почв. Заполнить таблицу 1.

Таблица 1

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒