Формирование почвенного профиля почв

В основе генетического почвоведения, созданного Докучаевым, лежит два фундаментальных принципа:

1) Почва, есть самостоятельное естественно-историческое природное тело, объективно отличающиеся от других природных тел строением, свойствами, законами образования (генезисом) и функционирования.
2) Почва как природное тело является функцией взаимодействия факторов – почвообразователей во времени.

Однако еще Докучаеву и его ученикам было ясно, что связь почвы со средой осуществляется благодаря почвообразовательным процессам, постепенно превращающему исходный геологический субстрат в почву. Так, почти одновременно с учением о почве родилось учение о почвообразовательном процессе как передаточном «механизме» от факторов среды к свойствам почв.

Только в 60-70-е годы двадцатого века произошло окончательное осознание, что процессы – необходимое звено в докучаевской формуле:

Свойства почв &#171 Факторы почвообразования

В качестве фундаментальной формулы почвоведения в 1973-1975 гг. Герасимов И.П. предложил использовать триаду:

Свойства почв &#171 Процессы &#171 Факторы почвообразования

В результате дискуссий в почвоведении (на современном этапе) выделяются следующие виды (категории) почвообразовательных процессов:

Микропроцессы
Мезопроцессы (элементарные почвообразовательные процессы)
Макропроцессы

2. Почвенные микропроцессы

Микропроцессы &#150 это наиболее простые и многочисленные процессы и явления в почвах, идущие на молекулярном, ионном, атомном и подобных уровнях.

Как правило, это различные противоположно направленные явления.

Главная черта – не оставляют в почвах в данный момент заметных морфологически выраженных признаков; обратимы и цикличны.

Микропроцессы подразделяются на 3 группы:

Процессы обмена веществом и энергией между почвой и другими природными телами – газами, водой, теплом, энергией.
Микропроцессы превращения веществ и энергии, происходящие в самой почве:
Микропроцессы передвижения веществ и энергии в почве

3. Почвенные мезопроцессы

Мезопроцессы, или элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП) &#150 занимают промежуточный уровень между микропроцессами и типовыми макропроцессами.

Эта такая группа процессов, из которых ни один взятый в отдельности не способен сформировать почву. ЭПП – это обязательно только составная часть (элемент) типового почвообразовательного процесса.
Это процессы, которые обязательно приводят к изменению твердой фазы почвы или породы. Все ЭПП приводят к тому, что мы можем каким-то образом зафиксировать это изменение.

Выделяют следующие группы ЭПП:

Первичный почвообразовательный процесс
Метаморфизм органического вещества, гумусообразование in situ
Метаморфизм минерального вещества
Переорганизация почвенной массы
Оглеение почвенной массы – процесс трансформации на месте минеральной массы почв в условиях постоянного или длительного переувлажнения и анаэробиозиса, приводящий к созданию «холодных» тонов окраски
Миграция вещества

Элементарные почвообразовательные процессы это такая группа процессов, из которых ни один взятый в отдельности не способен сформировать почву. ЭПП &#150 это обязательно только составная часть (элемент) типового почвообразовательного процесса. Любая почва формируется тем или иным сочетанием конкретных ЭПП разных групп, но никогда не образуется ЭПП из одной только группы. Именно в этом проявляется &#171элементарность&#187 этого уровня процессов &#150 любой типовой почвообразовательный процесс составляется из омбинации более чем одного ЭПП.

4. Почвенные макропроцессы (общие, типовые)

Это процессы, которые обязательно имеют своим конечным или промежуточным результатом изменение в твердой фазе почвообразующей породы или почвы. Ни в одном из действующих списков ЭПП нет такого процесса, который не имел бы подобного &#171 твердофазного &#187результата&#150 признака, маркирующего процесс.

Макропроцессы – формируют почвы определенных генетических групп. В почвоведении они рассматриваются как черноземообразование, подзолообразование, солонцеобразование и т.д. Чернозем, подзол или солонец образуются в результате определенного совместного воздействия нескольких ЭПП. Главенство процессов не абсолютно. В зависимости от типов почв и конкретных условий главное может стать второстепенным, подчиненным.

Дерновый &#150 обязательное условие постоянный приток влаги извне, корни не тянутся вниз в поисках воды. Формируемые почвы – дерново-подзолистая, серая лесная с поверхностным горизонтом А1.
Черноземный &#150 отсутствует внешнее увлажнение, корни растений тянутся вниз в поисках воды. Формируемые почвы – черноземы с поверхностным горизонтом А.
Подзолистый &#150 процесс разрушения первичных и вторичных минералов. Формируются подзолистые почвы с горизонтом А2.
Болотный &#150 состоит из 2 процессов: торфообразование и оглеение.
Солончаковый &#150 процесс накопления легкорастворимых солей в почвенном профиле.
Солонцовый &#150 процесс внедрения в почвенный комплекс (ППК) иона натрия (Na+).

5. Формирование почвенного профиля

Процесс формирования полноразвитого профиля длится от сотен до сотен тысяч лет.

Почвенный профиль – это совокупность генетически сопряженных и закономерно сменяющихся горизонтов почвы, на которые расчленяется материнская порода в процессе почвообразования.

Главные факторы образования профиля – процессы разрушения, синтеза и миграции органических, минеральных и органо-минеральных веществ и энергии; вертикальное распределение живого вещества.

Выделяют следующие факторы вертикальной дифференциации почвенного профиля:

Вертикальная ярусность корневых систем растений, связанная с биологическими особенностями растительных организмов, строением почвообразующих пород, уровнем и составом грунтовых вод
Вертикальное распределение микроорганизмов
Вертикальное распределение и миграция почвенных животных
Вертикальное перемещение влаги в почве
Вертикальный поток тепла
Вертикальная диффузия газов из атмосферы во внутренние слои литосферы

Источник

Формирование почвенного профиля и морфологические признаки почв

В процессе формирования и развития почва приобретает ряд внешних, или морфологических, признаков, которых не было у материнской породы. Эти признаки указывают на направление и степень выраженности почвообразовательного процесса. К ним относятся: строение и мощность почвенного профиля, гранулометрический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Строение почвенного профиля — это сочетание генетически связанных между собой горизонтов. Каждый почвенный тип имеет определенную вертикальную последовательность генетических горизонтов, связанную с воздействием почвообразовательных процессов на материнскую породу. К факторам образования почвенного профиля (генетических горизонтов) относятся вертикальное, нисходящее или восходящее перемещение различных веществ, а также послойное распределение корневых систем растений и микроорганизмов.

Генетические почвенные горизонты представляют собой однородные горизонтальные слои почв, составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам. Каждый горизонт имеет свое название и обозначается начальными буквами латинского алфавита. Горизонт может подразделяться на подгоризонты, для обозначения которых и отражения их специфических свойств используют дополнительные цифровые и буквенные индексы.

Ниже приведены основные почвенные горизонты.

А — гумусовый — поверхностный горизонт аккумуляции органического вещества, в нем накапливаются гумус и элементы питания. В зависимости от его характера выделяют следующие горизонты.

Ао — лесная подстилка, состоящая из разлагающегося лесного опада (листья, хвоя, ветки и т. д.).

А_д — дернина — поверхностный горизонт, сильно переплетенный и скрепленный корнями травянистых растений.

A₁ — гумусово-элювиальный горизонт, в котором наряду с накоплением гумуса происходит разрушение и частичное вымывание органических и минеральных веществ.

А_пах — пахотный — поверхностный гумусовый горизонт, подвергнутый механической обработке.

В болотных почвах верхний горизонт состоит из торфа — массы полуразложившихся растений.

T₁ — торфяной неразложенный — торфяной горизонт, в котором растительные остатки полностью сохранили свою исходную форму.

Т₂ — торфяной среднеразложенный — торфяной горизонт, в котором растительные остатки лишь частично сохранили свою форму в виде обрывков тканей.

Т₃ — торфяной разложенный — торфяной горизонт, представляющий собой сплошную органическую мажущуюся массу без видимых следов растительных остатков.

ТА — торфяной минерализованный — пахотный торфяной горизонт, измененный в процессе осушения и обработки.

А₂ — элювиальный — горизонт интенсивного разрушения минеральной части почвы и вымывания продуктов разрушения. Он располагается под гумусовым горизонтом и имеет светлую окраску (серую, белесую, палевую); по происхождению этот горизонт бывает подзолистый (кислотный гидролиз минералов и вынос продуктов разрушения), осолоделый (щелочной гидролиз минералов и вынос продуктов разрушения), глеево-элювиальный или псевдоглеевый (разрушение и вынос продуктов почвообразования на границе с подстилающим водоупорным горизонтом).

Под элювиальным горизонтом (в подзолистых, серых лесных почвах, солодях) формируется горизонт В, отличающийся по своим свойствам от любого поверхностного горизонта.

В — иллювиальный горизонт, в который вмываются и где частично накапливаются продукты почвообразования. В зависимости от вмытых веществ различают следующие горизонты.

B_h — иллювиально-гумусовый горизонт кофейного цвета из-за содержания железисто-гумусовых веществ.

B_t — иллювиально-железистый горизонт охристого или коричневого цвета, содержащий железистые продукты разрушения минеральной части верхнего горизонта.

В_к — иллювиально-карбонатный горизонт, часто содержащий карбонатные новообразования в виде рыхлого скопления карбонатов кальция.

В почвах, не имеющих элювиального горизонта (в черноземах, каштановых почвах), в которых не проявляется вертикальное перемещение веществ, горизонт В называется переходным от гумусово-аккумулятивного к материнской породе. По интенсивности темной окраски и характеру сложения он подразделяется на подгоризонты В₁ и В₂.

G — глеевый горизонт — формируется в болотных и заболоченных почвах в условиях постоянного избыточного увлажнения. Он окрашен в сизоватые, голубоватые тона образующимися здесь соединениями двухвалентного железа и марганца. Отличается бесструктурностью и низкой пористостью.

В условиях временного избыточного увлажнения глееватость может проявляться и в других горизонтах профиля. В этом случае к основному индексу добавляют букву «g», например A_2g, B_g.

С — материнская горная порода — горизонт, слабо затронутый почвообразовательными процессами и не имеющий признаков описанных выше почвенных горизонтов.

D — подстилающая порода — выделяется в том случае, когда почвенные горизонты образовались на одной породе, а ниже лежит другая порода, отличающаяся литологическими свойствами.

Переход одного горизонта в другой в различных почвах может быть разным: резким, ясным, заметным или постепенным. Поэтому характер перехода между почвенными горизонтами в профиле имеет диагностическое значение и часто указывает на направление и интенсивность почвообразования.

Мощность почвы — это вертикальная протяженность ее горизонтов от поверхности до материнской породы. У различных типов почв средняя мощность колеблется от 40. 50 до 100. 150 см. В суровых природных условиях тундры почвообразовательный процесс может протекать только в верхней части пород выше вечной мерзлоты, поэтому мощность всей почвы здесь незначительна (20. 30 см). В степях под густой травянистой растительностью мощность черноземов может достигать 200. 300 см.

Мощность отдельных горизонтов характеризует генезис и агрономическую ценность почв. Так, мощный гумусовый горизонт свидетельствует о значительном развитии аккумуляции, слабом вымывании и, следовательно, о больших запасах питательных веществ. Бедность и низкая производственная ценность подзолистых почв объясняется резко выраженным элювиальным горизонтом, из которого вымыты элементы питания.

Окраска почвы имеет большое диагностическое значение, поскольку отражает ее химический и минералогический составы. Опытный специалист по одной только окраске может достоверно определить многие свойства почвы и ее плодородие в целом. По цветовым оттенкам почвы можно определить, какие процессы протекают в почве и ее генезис.

Черная и темная окраска обусловлены содержанием гумуса: чем больше гумуса, тем темнее окраска почвы. При 9. 12%-ном содержании гумуса почва имеет черную окраску, при 4. 6%-ном — темно-серую, темно-бурую или каштановую. Почвы с низким содержанием гумуса имеют окраску, свойственную почвообразующей породе. Некоторым почвам черную окраску придают темные первичные минералы, сульфиды, гидроксиды марганца, а иногда специфическая почвообразующая порода.

Белая окраска и светлые тона других окрасок характерны для почв, в которых присутствуют кварц, каолинит, полевой шпат, известь и соли. Красная окраска почвы обусловлена накоплением оксидов железа. Чем более окислена богатая оксидами железа почва, тем краснее ее окраска. Желтая окраска почвы связана с наличием гидроксидов железа. Сизоватые, голубоватые и зеленоватые тона вызваны образованием соединений двухвалентного железа в анаэробных условиях при избыточном увлажнении. Почвы такого цвета относятся к глеевым или оглеенным.

Неоднородная, пятнистая окраска — следствие чередования различных процессов (окисления и восстановления). Такая окраска является важным диагностическим признаком.

При описании морфологических признаков обычно указывают степень окраски (темно-бурая, светло-каштановая) или отмечают оттенок (белесая с желтоватым оттенком). Интенсивность окраски зависит от влажности: влажная почва более темная, чем сухая.

Сложение почвы — это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Оно зависит от свойств материнской породы, гранулометрического состава, структуры почвы, а также от деятельности почвенной фауны и развития корней растений.

По степени плотности различают: очень плотное, плотное, рыхлое и рассыпчатое сложение.

Очень плотное, или слитое, сложение свойственно связным глыбистым бесструктурным почвам, а также иллювиальным горизонтам некоторых солонцовых почв. Такие почвы копать лопатой невозможно, приходится применять лом или кирку.

Плотное сложение характерно для иллювиальных горизонтов большинства суглинистых и глинистых почв. При копании лопатой требуется значительное усилие.

Рыхлое сложение присуще структурным суглинистым и глинистым почвам, а также верхним гумусированным горизонтам песчаных и супесчаных почв. Такое сложение имеют пахотные горизонты после обработки их в спелом состоянии.

Рассыпчатое сложение имеют безгумусные песчаные почвы. При механическом воздействии на такие почвы для них характерна сыпучесть.

Пористость обусловлена формой и размером пор внутри структурных отдельностей. По характеру пор выделяют следующие виды сложения: тонкопористое — поры менее 1 мм; пористое — 1. 3; губчатое — 3. 5; ноздреватое — 5. 10; ячеистое — более 10 мм.

По трещиноватости между структурными отдельностями различают сложение: тонкотрещиноватое — трещины шириной менее 3 мм; трещиноватое — 3. 10; щелеватое — более 10 мм.

Сложение почвы — важный агрономический признак, определяющий скважность, а следовательно, аэрируемость, водопроницаемость, а также сопротивление почвы при обработке.

Новообразования — это скопления различных веществ, образующихся в результате почвообразовательного процесса и отличающихся от вмещающего их почвенного материала по составу и сложению. Различают новообразования химического и биологического происхождения.

К химическим новообразованиям относят легкорастворимые соли, гипс, карбонаты (СаСОз), гидроксиды железа, соединения двухвалентного железа, кремнезем, гумусовые и другие вещества.

Легкорастворимые соли характерны для засоленных почв. Они встречаются в виде белых выцветов и корочек на поверхности почвы или в форме налетов, прожилок, крупинок в толще профиля.

Гипс встречается в каштановых, бурых, засоленных почвах и сероземах в виде белых, серых и желтоватых прожилок, скоплений кристаллов или выцветов на поверхности почв.

Новообразования СаСО₃ белого цвета свойственны черноземам, каштановым, бурым и засоленным почвам (белоглазка — резко очерченные белые пятна, псевдомицелий — скопление карбонатов в виде плесени, пятна и выцветы расплывчатых очертаний, плотные скопления извести в виде конкреций различной формы: куколки, погремки, дутики и т. д.). Наличие карбонатов определяют по вскипанию при реакции с 10%-ным раствором соляной кислоты.

Гидроксиды железа встречаются в подзолистых, дерново-подзолистых и заболоченных почвах в виде темно-бурых округлых твердых конкреций, ортштейнов от нескольких миллиметров до 1. 2 см, натеков, примазок, пятен расплывчатой формы. Для песчаных почв характерны ортзанды — коричневые прослойки, сцементированные гидроксидами железа. Соединения двухвалентного железа сизоватого, голубоватого или зеленоватого цвета свойственны глееватым и глеевым почвам.

Кремнезем образует присыпку белого цвета на поверхности структурных отдельностей серых лесных почв, оподзоленных черноземов и солонцов.

Гумусовые вещества образуют темные натеки и корочки на поверхности структурных отдельностей в средней части профиля подзолистых и солонцеватых почв.

К новообразованиям биологического происхождения относят: копролиты — экскременты червей и личинок в виде склеенных водопрочных комочков; кротовины — ходы кротов, сусликов, сурков, хомяков, засыпанные почвой; корневины — следы сгнивших крупных корней; червороины — ходы червей; дендриты — темные отпечатки мелких корней растений в виде узора.

Каждая почва имеет свой особый набор новообразований с их специфическим положением в профиле. Поэтому изучение почвенных новообразований позволяет судить о генезисе и агрономических свойствах почвы.

Включения — это различные предметы (обломки камней, валуны, куски кирпича, стекла, черепки, раковины, кости животных и др.), генетически не связанные с почвообразовательным процессом.

К важнейшим морфологическим признакам относят гранулометрический состав и структуру почвы, описание которых приведено соответственно в главах 3 и 7.

Источник