Генетический принцип диагностики почв

Mse-Online.Ru

Принципы диагностики почв

Под диагностикой почв понимается процесс описания почвы в соответствии с определенными правилами в целях ее система­тического определения, т. е. в целях отнесения к тому или иному известному либо новому типу и соответствующим более низким таксономическим единицам.

В современном почвоведении сложились два принципиально различных подхода к методологии диагностики почв при наличии некоторых компромиссных подходов в мировой практике.

В русской генетической школе почвоведения в основу диагнос­тики почв положено несколько принципов, главные черты которых были сформулированы еще в трудах В. В. Докучаева и его непосредственных учеников: 1) профильный метод; 2) комплекс­ный подход; 3) сравнительно-географический анализ; 4) генети­ческий принцип.

Профильный метод диагностики почв был предложен В. В. До­кучаевым в самых первых его работах по почвоведению, когда он показал, что всякая почва состоит из трех генетически свя­занных между собой горизонтов А-В-С.

Наиболее существенным в профильном методе диагностики почв является принципиальное положение о том, что профиль почвы — это не арифметическая сумма различных случайных горизонтов, а именно единое целое, единый комплекс генетичес­ких горизонтов, взаимосвязанных и взаимообусловленных в своем генезисе. Для полной характеристики всякой почвы необходимо исследование, описание ее всех горизонтов, начиная с поверхност­ного и кончая материнской или подстилающей породой. Измене­ния свойств почвы по профилю дают представление о почве в целом, о свойствах почвы как единого природного тела.

Комплексный подход к диагностике почв состоит в том, что диагностика почв строится на основе анализа и характеристики ряда свойств и признаков — морфологических, физических, хими­ческих, физико-химических, биологических, агрономических, в комплексе дающих полную картину почвы как единого целого (естественно, при этом каждый признак и каждое свойство рас­сматриваются в их изменениях по почвенному профилю в соот­ветствии с предыдущим принципом). При этом имеется в виду то обстоятельство, что ни один из произвольно выбранных приз­наков и ни одно из почвенных свойств, будучи взяты изолированно, не могут иметь решающего значения вследствие большой природ­ной сложности самого объекта диагностики — почвы.

Сравнительно-географический анализ используется широко в диагностике почв для сопоставления одних почв с другими с учетом ареалов их распространения и различий или сходства в комплексе факторов почвообразования. Это вынужденный метод, однако теоретически достаточно обоснованный, опирающийся на учение о факторах почвообразования, на установленные в почво­ведении тесные связи между типами почв и типами раститель­ности, типами климатов, типами выветривания, типами гео­химических ландшафтов. Достаточно точная и практически ориен­тированная диагностика почв на данном уровне развития науки не возможна без учета экологических зависимостей. Их игнори­рование может привести к субъективизму и существенным ошибкам.

Вторым обстоятельством, заставляющим широко использовать сравнительно-географический метод в диагностике почв, служит тот факт, что современные режимы почвообразования («поч­ва — жизнь») не всегда явно отражены в консервативных почвен­ных признаках («почва — память»), выявляемых полевым морфо­логическим или лабораторным аналитическим исследованием. Одинаковые по многим признакам, но находящиеся в разных режимах почвы должны диагностироваться различно и быть отне­сены к разным систематическим группам. Для этого у нас есть два пути: во-первых, можно поставить многолетние режимные исследования и затем осуществить точную диагностику почв; во-вторых, используя установленные в науке связи между почвен­ными режимами и факторами почвообразования, диагностировать почвы по этим факторам, коррелирующим с определенными режи­мами. Второй путь на практике оказывается значительно дешевле и не менее надежным.

Генетический принцип диагностики почв предполагает перво­очередное использование для идентификации и систематизации почв тех свойств и признаков, которые непосредственно связаны с их генезисом, историей формирования и развития в контексте общей геологической истории местности. При этом имеются в виду такие существенные генетические параметры, как степень развитости и дифференцированное почвенного профиля, степень аккумуляции тех или иных соединений или обеднения ими, сте­пень трансформации почвообразующего материала, которые дают фактическое основание для суждений о генезисе и эволюции почв. Существенное значение имеет выявление направленности тех или иных почвенных процессов, например определение того, находится ли данная почва на стадии засоления или рассоления, осолонцевания или рассолонцевания, деградации или реградации, оглинивания или опесчанивания и т. д. В почвоведении имеется достаточно фактического материала, объективных критериев для обоснованных заключений в этом отношении.

Последовательное использование описанных принципов, вооб­ще говоря, должно было бы привести к формулированию ряда практических правил диагностики почв с учетом соответствующих таксономических уровней. Это вопрос будущего развития науки. Такие правила пока можно сформулировать, учитывая современ­ную систематику и классификацию почв, лишь для некоторых таксономических уровней, но не для всех.

Для определения типа почвы, т. е. для отнесения ее к како­му-то известному типу или установления нового типа, необходимо:

1) определить тип почвенного профиля и комплекс состав­ляющих его генетических горизонтов, сопоставив эти данные со схемами строения известных типов почв;

2) определить тип географического ландшафта с учетом его истории, сопоставив эту характеристику с известными типами ландшафтов;

3) определить географический ареал данной почвы в связи с ареалами связанных с ней факторов почвообразования;

4) определить основные профилеобразующие комплект и ком­плекс элементарных почвенных процессов, формирующих данную почву;

5) определить тип миграции и аккумуляции веществ в данной почве, сопоставив его с известными типами.

Комплекс указанных пяти параметров позволяет достаточно достоверно определить тип почвы.

Для установления подтипа и рода почвы такие четкие правила и критерии не разработаны. Можно лишь сказать, что для фациальных подтипов почв критерием служит тип гидротермическо­го режима, а для других подтипов в каждом типе почв исполь­зуются свои собственные диагностические критерии. Еще хуже дело обстоит с выделением родов почв в пределах подтипов, где также нет никаких общих критериев. Более ясны диагности­ческие критерии для выделения видов и подвидов, разновидностей, разрядов и подразрядов почв, но и то не всегда одни и те же в разных почвенных типах. Например, степень выраженности основного почвенного процесса для не­которых типов используется на уровне подтипа, а для других — на уровне вида. Все это требует углубленных исследований. Вопрос очень важный для развития почвоведения.

В отличие от описанной методологии диагностики почв докучаевской школы в школе почвоведов США в настоящее время получил подход, связанный с концепцией «диагностических поч­венных горизонтов». Согласно этому подходу на самых высших таксономических уровнях почвы диагностируются по наличию или отсутствию того или иного качественно и количественно опреде­ленного «диагностического» горизонта или ряда горизонтов. На более низких таксономических уровнях субъективно выбираются те или иные критерии диагностики, как и в других научных школах.

В целом в почвоведении сложилось положение, когда таксо­номические единицы почв выделяются не на основании твердо установленных однозначных критериев, а, наоборот, те или иные критерии подбираются для различения известных или вновь описываемых почв. В конечном итоге это приводит к неадекват­ности и неустойчивости имеющихся классификационных схем, по поводу которых в почвоведении вот уже почти столетие про­должаются научные дискуссии, а единой стандартной общеприня­той классификации почв нет.

Сложившееся положение, естественно, беспокоит ученых, и научные поиски в области систематики почв продолжаются во всем мире. Публикуемые результаты исследований дают основания для ожидания существенного пересмотра основных положений систематики почв в ближайшем будущем, включая принципы почвенной таксономии, диагностики и номенклатуры почв.

Источник

Генетический принцип диагностики почв

Приведенные примеры представляют классификации, в которых диагностика таксономических единиц строится непосредственно на учете действующих в настоящее время факторов почвообразования в сочетании с текущими процессами; такие классификации можно назвать факторно- или эколого-генетическими. Если в основе диагностики превалируют свойства самих почв, то классификацию следует относить к субстантивно-генетическим.

Эколого-генетические классификации отличались внутренней логикой, отражали связи между почвами и условиями почвообразования, были полезны для прогноза эволюции почв в изменяющейся географической среде, что определило длительное использование «Классификации и диагностики почв СССР» 1977 г. при проведении почвенных исследований и съемки. Вместе с тем, принципы этой классификации неизбежно предполагали снижение роли самого классифицируемого объекта – почвы, поскольку строению профиля и свойствам почв уделялось недостаточно внимания, что вызывало неопределенность и неоднозначность полевой диагностики типов и подтипов почв. Исключительно по климатическим показателям выделялись «фациальные подтипы» для всех зональных типов почв.

Существенным недостатком эколого-генетической классификации является ее закрытость для почв, не отвечающих сложившимся представлениям о зонально-подзонально-фациальных образах типов и подтипов. В результате в ней не нашлось места многим почвам Сибири и севера европейской России, почти не учитывались антропогенно преобразованные почвы. В последней четверти ХХ века в отечественном почвоведении была осознана необходимость составления новой классификации, построенной на субстантивно-генетических принципах. Прежде всего, это было вызвано тем, что составление мелкомасштабных почвенных карт страны (Государственная почвенная карта м-ба 1:1М, Почвенная карта РСФСР м-ба 1:2,5М) потребовало отображения новых почв, не предусмотренных официальной классификацией, а также отходом части почвоведов от жестких зональных схем, знакомством с субстантивными западными классификациями.

Объект рассмотрения – классификации почв России: общие принципы
Классификация почв России является субстантивно-генетической, точнее, профильно-генетической. В ее основе лежат принципы и построения, разработанные В.М. Фридландом в рамках создания программы карты РСФСР м-ба 1:2,5М (1982); они позволяют классифицировать почвы на основании устойчиво закрепленных в почвенном профиле свойств и их генетического анализа. Классификация почв России опубликована в 3 последовательных изданиях: 1997 – 2004 – 2008, каждое из которых корректировалось после апробации и обсуждения. Общие принципы оставались неизменными.

Почва, как объект профильно-генетической классификации, определяется как природное или природно-антропогенное твердофазное тело, экспонированное на поверхности суши, сформированное многолетним взаимодействием процессов, приводящих к дифференциации исходного минерального и органического материала на генетические горизонты.

Принцип генетичности предполагает разделение почв на основе строения их профиля, т.е. генетических горизонтов, отражающих в своих свойствах процессы, их сформировавшие.

Принцип реализуется при отборе диагностически значимых свойств почв, при выделении диагностических горизонтов и признаков – их содержания и границ, оценке таксономического «веса» почвенных характеристик; другими словами, он выполняет функцию генетического контроля субстантивных параметров. Используя систему естественных и антропогенно измененных горизонтов и признаков, принцип генетичности позволяет учесть в единой классификационной структуре как природные, так и антропогенно-преобразованные почвы. Принцип позволяет разделить почвы и техногенные поверхностные образования (ТПО), выделяя последние в качестве объекта иной классификации (и объекта картографирования) среди твердофазных поверхностных тел. Следуя принципу генетичности, легко отделить почвенный профиль от искусственных конструкций ТПО, состоящих из насыпных слоев, которые могут быть почвоподобны, но не являются результатом почвенных процессов. Профильно-генетический подход отделяет данную классификацию от семейства других генетических классификаций, в том числе от факторно-генетических, учитывающих в качестве диагностических показателей условия и факторы почвообразования, и/или текущее функционирование почв.

Использование системы субстантивных критериев для диагностики почв обеспечивает однозначность идентификации почв, следовательно, осуществление принципа воспроизводимости.

Принцип открытости предполагает включение в классификацию новых, ранее неизвестных почв без нарушения целостности самой системы, что существенно в отношении антропогенно модифицированных почв, в которых различные стадии и/или интенсивность антропогенных преобразований предопределяют необходимость включения новообразуемых почвенных тел в классификацию на разных таксономических уровнях. Именно антропогенно модифицированные почвы, как новый объект классификации, получили новые названия в отличие от большинства других почв, сохранивших традиционные названия, что соответствует принципу историчности. Этот принцип проявляется также в сохранении типа почв в качестве центральной единицы классификации, хотя и в иной интерпретации. Принцип иерархичности выражается в многоуровневости системы при жесткой соподчиненности верхних таксономических категорий (ствол, отдел, тип, подтип) и относительно свободной иерархии для низких уровней (род, вид, разновидность, разряд).

Обсуждение.
1. Анализ вариантов классификации – тренды развития классификационной системы.
При неизменности названных выше общих принципов классификация почв России за 10 лет претерпела ряд изменений, которые можно определить как дополнение ее новой информацией и структурирование. Внесение изменений является результатом апробации классификационной системы специалистами и студентами, обсуждений на заседаниях Межведомственной комиссии по классификации почв, идентификации монолитов из коллекции Центрального Музея почвоведения, а также многочисленных дискуссий на сайте http://soils.narod.ru.

В отличие от первого издания 1997 г., в «Классификации и диагностике почв России» 2004 г. содержатся базовые определения: почвы, как объекта классификации, и диагностического горизонта; усилена генетическая составляющая в определениях и характеристиках диагностических элементов (горизонтов и признаков) и почв; введены дополнительные горизонты и признаки. Для облегчения пользования даны группировки диагностических элементов, схематические рисунки строения профилей типов почв и таблицы наиболее распространенных подтипов.

Расширение спектра диагностических горизонтов касается гумусовых горизонтов природных почв и имеет целью отразить различия в процессах гумусонакопления в кислых, нейтральных или щелочных почвах, включая почвы аридных и горных регионов. Принципиально новым горизонтом является субэлювиальный – область взаимодействия элювиального и текстурного. Вместо одного предложено несколько метаморфических горизонтов, представляющих проявления преобразований минеральной массы в разных климатических условиях. Одной из причин введения новых горизонтов и признаков оказались «потерянные» почвы, обнаруженные в ходе обсуждения со специалистами разных регионов. Принципиально новым в классификации – 2004 было ослабление жесткости иерархии на уровне подтипов (четвертом): была снята обязательная приуроченность подтипов к типу, другими словами, одни и те же подтипы могут быть выделены в разных типах. Антропогенно модифицированные почвы и ТПО практически не изменились.

Полевой определитель почв России 2008 г. отличается от предшествующего варианта больше по форме представления объектов (в силу своего назначения), чем по существу. Введены незначительные изменения в составе горизонтов и признаков, уточнены некоторые формулировки, в ряде отделов произведены перестановки типов почв. Несколько формальным изменением в структуре системы можно считать введение нового ствола – почв с минимальными проявлениями почвообразования, объединяющего все слаборазвитые почвы.

В отличие от предыдущих вариантов, определитель содержит ключи, как и многие мировые классификации, причем ключи были составлены Н.Б. Хитровым не только для почв (на уровне отделов), но и для диагностических горизонтов.

Корреляция с эколого-генетической классификацией 1977 г. – еще один новый элемент в определителе, который облегчает пользование системой для специалистов, привыкших к традиционной эколого-генетической классификации. С этой же целью в определитель введены таблицы «экологических ниш» для большей части типов почв.

Рассмотрение трех последовательных вариантов новой классификации почв России выявило следующие тенденции:

закономерный рост объема субстантивной диагностической информации, ее структурирование и формализация;

усиление «генетического контроля» диагностических элементов;

привлечение сведений о факторах почвообразования как дополнение к профильно-генетической классификации.
Группировки агрогенно модифицированных почв и ТПО практически не менялись.

2. Классификация почв России и система WRB – черты сходства и различия.
В попытке сравнительного анализа двух классификационных систем принят ряд ограничений. Из рассмотрения исключены почвы, не встречающиеся в России, т.е. почвы тропиков, пустынь и коровые образования, а также техногенные и сельскохозяйственные почвы; анализируются принципы, структура и объемы понятий в общем виде, опуская многие детали, не обсуждается соотношение между масштабом исследования (картографирования) и таксономии…

Обе системы можно отнести к субстантивно-генетическим, поскольку диагностика почв основывается на их свойствах, интегрированных в диагностические горизонты и признаки (квалификаторы в WRB). Идейная близость обеих систем заключена в приоритете горизонтов, используемых в качестве критериев выделения центральных единиц классификаций, а также в подчиненной роли многочисленных и разнообразных генетических признаков и квалификаторов. Выделение горизонтов и признаков находится под контролем представлений о почвообразовательных процессах, т.е. о генезисе почв, которые, как и сведения о факторах почвообразования, не используются непосредственно в диагностике почв. Исключение составляет реферативная почвенная группа (РПГ, Reference Soil Group) Криосолей, главный диагностический горизонт которых имеет одним из критериев температурные показатели. Заметим, что диагностическим критерием криогенных почв служат свойства почвенной массы – наличие криотурбаций, а также наличие слоя вечной мерзлоты.

Читайте также:  Чем хорошо удобрять почву

Несмотря на разное количество иерархических уровней, их центральные, или «рабочие» единицы имеют много общего в содержании (объеме информации). Реферативным почвенным группам в целом соответствуют отделы и некоторые типы, причем не столько по количеству единиц каждой из категорий, сколько по генетическому смыслу и свойствам; например, Криосоли – криогенные почвы, Лептосоли – литоземы; Подзолы – подзолы и подбуры, не говоря о черноземах, каштановых почвах и солонцах. Второй уровень WRB – подгруппы, выделяемые по классификаторам, соответствуют подтипам, причем как простым, так и сложным. Более того, квалификаторы – префиксы функционально близки специфическим подтипам, тогда как квалификаторы – суффиксы можно считать аналогами универсальных подтипов. Модификаторы WRB, как и виды российской системы, представляют количественные модификации таксономических единиц более высокого ранга. Например, подзолы глубоко-глееватые псевдофибровые легко аналогизируются с Placic Endo-Gleyic Podzol. В обоих двухкомпонентных таксонах подзола (представляющего собой тип или РПГ) глееватость является универсальным признаком в русском названии, поскольку глееватость свойственна не только подзолам; в WRB она является «приставкой» как квалификатор, отражающий переход к другой РПГ. Признак «псевдофибровый» и его эквивалент в WRB “placic” соответствует специфическому признаку или приставке, т.к. они присущи только подзолам.

В обеих классификационных системах наряду с природными почвами имеются почвы, измененные человеком; если они сильно изменены, они образуют близкие по объему единицы – РПГ Антросолей и отделы агроземов, агроабраземов.

Между российской и международной классификационными системами имеется три группы принципиальных различий: (1) в представлении о почве как об объекте классификации и его значении; (2) в диагностических горизонтах – определениях и спектре; (3) в соотношении между диагностируемыми объектами и диагностическими элементами.

Определение почвы в российской системе более узкое, в нем подчеркивается необходимость присутствия генетических горизонтов, что исключает из объектов почвенной классификации плотные породы, грунт под слоем бетона или асфальта, мусорные свалки, крыши и стены зданий, мелкие водоемы и пр. С определением объекта почвенной классификации, принятым в WRB, трудно согласиться, поскольку оно размывает само понятие почвы как естественно-исторического тела. Перечисленные выше и другие искусственные поверхностные образования, не имеющие генетических горизонтов, отнесены в русской классификации к ТПО, и для них предложена отдельная классификация, отличная от почвенной. Они воспринимаются лишь как объекты картографирования.

Диагностические горизонты WRB характеризуются с помощью сложной системы жестких морфологических, морфометрических и аналитических показателей. По-видимому, обоснование конкретных цифровых параметров является экспертным. Жесткость количественных показателей, разработанных с целью однозначного определения почв всеми пользователями классификации, часто не соответствует континуальной природе почвенных тел, а иногда противоречит здравому смыслу. Кроме того, такой подход, требующий использования разнообразных аналитических данных, не решает проблем полевой диагностики, в чем нас убеждает небольшой опыт совместных полевых экскурсий с коллегами – составителями системы WRB. В российской диагностике горизонтов больше внимания уделено качественным морфологическим показателям. Количественные границы в большинстве случаев «плавающие», и жесткие количественные параметры используются в редких случаях. Не исключено, что с этими различиями в подходах связаны и различия в «качестве» горизонтов – более конкретных или частных в русской системе, из чего следует и большее их количество. Так, горизонту cambic WRB соответствуют 4 метаморфических горизонта (железисто-, крио-, ксеро-, структурно-метаморфические).

В отличие от WRB, в русской классификации существуют жесткая зависимость между диагностическими элементами и таксономическим уровнем диагностируемого объекта. Горизонты и признаки жестко привязаны к таксономическим уровням: комбинация горизонтов определяет тип, а наложение на них признаков – подтип. Система индексов позволяет отобразить типовую и подтиповую формулы профиля почв. Например, тип дерново-подзолистых почв может быть отображен следующим образом: AY-EL-BEL-BT-C, а подтип дерново-подзолистых глееватых языковатых почв: AY-EL-BELy-BTg-Cg. Горизонты WRB не привязаны жестко к РПГ, которые могут иметь один обязательный диагностический горизонт или признак, а комбинации горизонтов (и признаков) могут варьировать. Например, диагностика почв Аlbeluvisol, близких к дерново-подзолистым, включает горизонт argic и признак albeluvic tonguing, все остальное не имеет диагностического значения.

Выводы.
Новая профильно-генетическая классификация почв России, сохранившая ряд подходов традиционных эколого-генетических классификаций, имеет много общего в структуре и содержании с международной системой WRB. Она формировалась в течение последних 20 лет при неизменности принципов, росте информативности и усложнении структуры. С WRB ее объединяет приоритет горизонтов и признаков на фоне более или менее явного «генетического контроля» их выделения, а разделяет отношение к понятию «почва», количественным показателям, диагностическим функциям и составу горизонтов, а также положение антропогенно-модифицированных почв, не рассматривавшихся в данной работе.

Источник