Морфология почв
Морфология почв является одним из основополагающих разделов почвоведения, в концентрированном виде отражающим историю почвообразования в процессе трансформации почв и их эволюции из горных пород.
Детальное исследование морфологических свойств почв дает ключ к познанию многообразия почвенных характеристик, представляя собой важнейший этап изучения генезиса почв. Разработка критериев морфологической диагностики позволяет на основании морфологических описаний почв получать первичную деталыгута информацию о строении и свойствах почвенных профилей, на базе которой разрабатываются различные аспекты классификации и систематики почв. Фактически, морфология почв представляет собой информационную и методологическую основу для развития классификационного и географического направлений в современном почвоведении, а предлагаемый учебник является, по существу, уникальным, не имеющим аналогов справочным и методическим пособием для специалистов-почвоведов и географов почв.
Морфология почв — особый раздел почвоведения, характеризующийся своим собственным предметом и методом исследования.
Изучение любого предмета человек в процессе познания всегда начинает с рассмотрения его внешнего облика, ощущая его как нечто, отличное от иных, окружающих его предметов. Именно поэтому морфология — учение о форме — лежит в основе всех естественных наук. Как медицина начинается с анатомии человека, а зоология и ботаника — с анатомии животных и морфологии растений, так и почвоведение имеет своим начальным пунктом морфологию почв. Без знания морфологии предмета невозможно дальнейшее познание его свойств, его соотношений с другими предметами и окружающей средой. Морфология почв лежит в основе их диагностики, а следовательно и классификации.
В современном генетическом почвоведении, созданном на рубеже XX в. прежде всего трудами блестящей плеяды русских почвоведов во главе с В. В. Докучаевым, одной из основополагающих научных концепций служит положение о том, что морфология почвы — это концентрированное отражение ее генезиса, истории ее развития. В морфологических признаках почвы, в строении ее профиля отражаются те процессы, под влиянием которых материнская горная порода с течением времени превращается в почву. Это одно из конкретных проявлений всеобщего закона единства формы и содержания, вскрытого материалистической диалектикой.
Детальное исследование морфологии почв дает ключ к познанию истории их формирования и эволюции, служит основой научных концепций генезиса почв. На основании исследования морфологии почв можно получить обоснованные представления и об их составе, о химизме протекающих в почве процессов, о тех режимах, под воздействием которых развивается почвообразование. Специальное развитие морфология почв получила в трудах В. В. Докучаева, К. Д. Глинки, Н. М. Сибирцева, Г. И. Тумина, В 20—30-х годах много сделали для ее развития А. А. Красюк, С. А. Захаров, С. И. Тюремнов, а позднее — М. А. Глазовская, Ф. Я. Га-врилюк, С. И. Соколов, П. Н. Чижиков. В последние годы развитие морфологии почв связано с работами Е. А. Дмитриева, Ф. Р. Зайдельмана, Ф. И. Козловского, Э. А. Корнблюма, И. С. Михайлова, В. О. Таргульяна.
В последние 20—30 лет особенно большое внимание почвоведы уделяли проблемам микроморфологии почв. Этот раздел почвоведения был основан В. Куби-еной и развит трудами Р. Брюэра, В. В. Добровольского, Г. В. Добровольского, А. Йонгериуса, Т. Д. Морозовой, Е. И. Парфеновой, Т. В. Турсинои, А. И. Ромаш-кевич, К. Н. Федорова, С. А. Шобы, Е. А. Яриловой. Созданы методические руководства по этим вопросам, написаны содержательные монографии. В этих работах иногда микроморфологические особенности почв трактуются вне связи с их общей морфологией, со строением почв. Объединение макро- и микроморфологических подходов совершенно необходимо для полной и всесторонней характеристики почвенной морфологии. Попытки такого всестороннего подхода к исследованию почвенной морфологии и ее генетической интерпретации в последнее время были особенно плодотворны: это работы И. А. Соколова, В. О. Таргульяна, Т. А. Соколовой, Т. В. Турсинои, позволившие сделать ряд новых выводов в отношении генезиса и классификации почв.
Морфологическое строение почвы и ее морфологические признаки и особенности — это результат длительного исторического процесса почвообразования, результат превращения исходной горной породы в новое физическое природное тело — почву. Поскольку почва постоянно находится в процессе развития и эволюции, т. е. «живет» своей особой почвенной «жизнью», в ней постоянно происходят какие-то изменения и превращения, в том числе и изменения ее морфологии.
В указанном отношении важно отметить тот факт, что морфология почвы — это, вообще говоря, ее консервативный признак, медленно меняющийся во времени (в отсутствии деструктивных процессов и коренных мелиорации) и фиксирующий историю развития почвы во времени.
В последнее время И. А. Соколов и В. О. Таргульян (1978) ввели представление о «почве-памяти» и «почве-моменте».
Почва-память — совокупность устойчивых и консервативных свойств почвенного профиля, являющихся интегральным результатом действия факторов и процессов почвообразования в течение всего периода почвообразования (от нуль-момента до момента наблюдения); в эту совокупность входят свойства, имеющие большие характерные времена своего образования, и (или) свойства, обладающие значительной устойчивостью (большим характерным временем стирания).
Почва-момент — совокупность динамических лабильных свойств, являющихся результатом совокупности факторов и процессов в момент наблюдения или вблизи него; в эту совокупность входят свойства, с короткими характерными временами образования и стирания.
В принципе можно согласиться с мнением И. А. Соколова и В. О. Таргульяна о целесообразности различать консервативные и динамичные свойства и признаки почвы, можно даже подчеркнуть общетеоретическую и практическую важность такого разграничения. Однако при таком подходе необходима большая осторожность, особенно в исследовании морфологии почв. Дело в том, что указанные различия в свойствах почв не всегда очевидны и требуют специального изучения. Они более или менее ясно прослеживаются лишь в естественных условиях и при отсутствии деструктивных процессов. Даже природные деструктивные процессы (сели, лавины, землетрясения, вулканизм, оползни, ветровалы) могут в несколько минут изменить консервативные свойства почвы, например, такой консервативный признак, как строение почвенного профиля. Дело еще больше осложняется при вмешательстве человека в природные процессы, особенно при коренных мели-орациях почв на больших территориях.
Принимая концепции почвы-памяти и почвы-момента («почвы-жизни», по А. А. Роде, 1980), необходимо в каждом конкретном случае исследования определить пределы их приложимости и рассматривать диалектически: в тех или иных конкретных условиях свойства почвы, характеризуемые как «память», могут перейти в категорию свойств почва-жизнь, с течением времени опять вернувшись в прежнюю категорию, но уже на новом качественном уровне.
Введение понятий почва-память и почва-жизнь не меняет общего научного вывода, сделанного еще на заре почвоведения В. В. Докучаевым и Н. М. Сибирце-вым, о том, что почва — зто «зеркало природы». Докучаевское положение о «зеркале природы» ни в коей мере не устарело. Оно было в свое время существенно запутано и искажено некоторыми географами, исходившими из концепции адекватности современных почв и современных факторов почвообразования и процессов и не учитывавшими историю развития почвенного профиля и природной среды в целом. Если рассматривать природу во времени, в ее прошлом и современном состоянии, в ее сложном и непрерывном развитии, то все кажущиеся противоречия исчезнут. Ошибочным будет представление о современной почве как зеркале современного состояния факторов почвообразования, ибо часть ее консервативных свойств унаследована от прошлых эпох, от прошлых природных состояний и процессов. Абсурдность сопоставления всех современных свойств и признаков пахотной дерново-подзолистой почвы с современным севооборотом настолько очевидна, что никому и в голову не приходит делать такое сопоставление и говорить о таком «зеркале», но почему-то считается вполне дозволенным сопоставлять свойства чернозема только с современным климатом черноземной зоны.
Источник
Морфология почв учебник почвоведения
На осенний семестр 2021/2022 учебного года
Почвоведение | Экология и природопользование
Почвоведение | Экология и природопользование
О стажировках в зарубежных вузах-партнерах МГУ
Морфология почв
Розанов Б.Г. Морфология почв: Учебник для высшей школы. — М.: Академический проект, 2004. — 432 с. — («Gaudeamus», «Классический университетский учебник»). ISBN 5-8291-0451-2
Рецензенты:
- д.с.-х.н. И.С.Кауричев
- чл.-корр. АН СССР В.А.Ковда
- кафедра почвоведения Ростовского гос. университета
Морфология почв является одним из основополагающих разделов почвоведения, в концентрированном виде отражающим историю почвоведения в процессе трансформации почв и их эволюции из горных пород.
Детальное исследование морфологических свойств почв дает ключ к познанию многообразия почвеных характеристик, представляя важнейший этап изучения генезиса почв. Разработка критериев морфологической диагностики позволяет на основании морфологических описаний почв получить первичную детальную информацию о строении и свойствах почвенных профилей, на базе которой разрабатываются различные аспекты классификации и систематики почв. Фактически, морфология почв представляет собой информационную и методологическую основу для развития классификационного и географического аправлений в современном почвоведении, а предлагаемый учебник является, по существу, уникальным, не имеющим аналогов справочным и методическим пособием для специалистов почвоведов и географов почв.
Источник
Морфология почв учебник почвоведения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Почвоведение на современном этапе играет особенно значительную роль как фундаментальная естественно-историческая наука, обеспечивающая нужды сельского, лесного, водного, коммунального хозяйства и других отраслей экономики. Важнейшее место занимает почвоведение в решении вопросов устойчивости биосферы в эпоху прогрессивного роста антропогенной нагрузки на природные экосистемы, поскольку стабильное развитие биосферы планеты непосредственно связано с устойчивостью ее почвенного покрова.
Существенна роль почвоведения в выполнении разработанной в нашей стране программы интенсификации и повышения эффективности народного хозяйства, в ускоренном развитии экономики на базе научно-технического прогресса. Почвоведам предстоит разработать научные основы, технологий управления почвенными процессами, почвенным плодородием в целях обеспечения растущих потребностей страны в биологической продукции. Решение этих задач требует углубленного изучения теоретических основ науки почвоведения. Цель данной книги — помочь будущим молодым специалистам — почвоведам и агрохимикам — овладеть этими знаниями.
Учебник создан коллективом кафедры Общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова на основе читаемых многие годы лекций по данному предмету. Он составлен с учетом того, что после освоения основного курса общего почвоведения студенты углубленно изучают такие его разделы, как физика, биология, химия, география, мелиорация, эрозия почв в соответствующих курсах, а также агрохимию, растениеводство и земледелие. Изучению почвоведения предшествуют курсыгеологии, минералогии и петрографии, ботаники и геоботаники.
Материал в данной книге излагается в соответствии с новой программой университетского курса почвоведения. В соответствии с учебным планом подготовки почвоведов и агрохимиков в университетах настоящий учебник существенно отличается от
учебника «Почвоведение» под редакцией И. С. Кауричева (1983), рекомендованного для сельскохозяйственных вузов, где совершенно иной профиль подготовки специалистов. В предлагаемом учебнике обобщены современные знания о почвах и теоретические положения почвоведения с учетом новейших данных. В нем отражены методические концепции советской научной школы и роль русских и советских ученых в становлении и развитии современного генетического почвоведения.
Рисунки, помещенные на форзацы, взяты из книги Т. В. Афанасьевой, В. И. Василенко, Т. В. Терешиной, Б. В. Шеремета «Почвы СССР» (М., Мысль, 1979).
В написании первой части этой книги приняли участие следующие сотрудники кафедры Общего почвоведения МГУ : чл.-кор. АН СССР В. А. Ковда (общая редакция); проф. Б. Г. Розанов (общая редакция, Введение, гл. 1, 17,. 18, 21); проф. Л.А.Гришина (гл. 5), проф. Е.М.Самойлова (гл. 19, 20); проф. Ф. А. Тихомиров (гл. 12); д-р биол. наук В. Д. Васильевская (гл. 7); д-р биол. наук Ф. И. Левин (гл. 15); доц. Т. И. Евдокимова (гл. 16); канд. биол. наук Г. Д. Белицина (гл. 9, 10); канд. биол. наук В.В.Иванов (гл. 2, 3, 4); канд. биол. наук С.А.Николаева (гл. 6, 11); канд. биол. наук Н. Г. Зборищук (гл. 8, 13, 14, 19).
Авторы и редакторы заранее благодарят всех читателей учебника, которые возьмут на себя труд сделать критические замечания, направленные на улучшение учебника в будущем, а также рецензентов учебника за замечания, позволившие его существенно улучшить.
В. А. Ковда, Б. Г. Розанов
ВВЕДЕНИЕ
Почвоведение — наука о почве, ее строении, составе, свойствах и географическом распространении, закономерностях ее происхождения, развития, функционирования и роли в природе, путях и методах ее мелиорации, охраны и рационального использования в хозяйственной деятельности человека.
Учение о почве как о самостоятельном естественно-историческом теле природы было создано в конце XIX столетия великим русским естествоиспытателем Василием Васильевичем Докучаевым (1846—1903) и развито блестящей плеядой его учеников и последователей. Оно сформировалось в начале нашего века в новую отрасль естествознания — современное генетическое почвоведение (генетическое потому, что в его основе лежит учение о генезисе — происхождении, развитии и эволюции — почв).
Что такое почва?
С появлением земледелия человек ввел в свой обиход представление о почве как об относительно рыхлом землистом слое, в котором укореняются наземные растения и который служит предметом земледельческой обработки; бытовавшее до этого понятие отождествляло почву с землей — участком поверхности, на которой обитает человек.
Простое представление о почве вполне удовлетворяло человечество в течение нескольких тысячелетий исторического развития, так как человек еще не сталкивался вплотную с теми проблемами земледелия, перед которыми он был поставлен в последние столетия, — проблемами голода, малоземелья, катастрофической эрозии, опустынивания, падения плодородия, необходимости получения все большей продукции со все меньшей площади. Решение этих общих задач привело к зарождению новой науки на рубеже XX в. — почвоведения. Важно, что эта наука развивалась не как чисто описательная и умозрительная дисциплина, а сформировалась в ответ на практические запросы бурно развивающегося земледелия индустриальной эры.
Существовавшие ранее определения стали непригодны, поскольку не характеризовали всю специфику почвы как природного тела и не отражали ее наиболее характерные особенности. Тройственное отношение человека к почве — как к природному телу, предмету труда и продукту труда — усложнило выбор наиболее точного научного определения почвы.
К середине прошлого века в трудах агрономов, агрогеологов, агрохимиков сложилось определение почвы, отождествляющее ее с пахотным слоем, который служит непосредственным предметом обработки и в котором сосредоточена главная масса корней растений, причем основное внимание обращалось на вещественный состав этого верхнего слоя земной коры (смесь минеральных и органических элементов). Такое субстанцион-ное определение почвы было распространено вплоть до появления работ В. В. Докучаева, показавшего его научную несостоятельность и давшего новое определение почвы, совершившее переворот в науке.
Первую формулировку нового определения почвы В. В. Докучаев дал в докладе о принципах естественной классификации почв на заседании Отделения геологии и минералогии Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей 14 апреля 1879 г., где он сказал: «Если изучать почву по ее наиболее типичным, наиболее распространенным и наиболее естественным представителям (чернозем и северные сухопутнорастительные почвы), тогда неизбежно придется сделать такое определение ее: это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее сильно окрашены гумусом и постоянно являются результатом взаимной деятельности следующих агентов: живых и отживающих организмов (как растений, так и животных), материнской горной породы, климата и рельефа местности». На протяжении двадцати лет он оттачивал это определение, стремясь сделать его наиболее научно точным. В своей последней крупной работе «Лекции о почвоведении» (1901) В.В.Докучаев написал, что почва «есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время».
Самое главное в докучаевском определении почвы, сыгравшем столь выдающуюся роль в развитии новой науки, — это то, что оно, во-первых, ставит почву в ряд самостоятельных природных тел, качественно отличающихся от всех иных тел природы. Во-вторых, согласно докучаевскому определению, почва — это явление историческое, имеющее свой возраст и историю образования. Наконец, третье — это подчеркнутое в самом определении наличие функциональных связей между почвой и всеми другими природными телами и явлениями.
Одновременно с докучаевским направлением, в котором почва рассматривалась прежде всего как самостоятельное природное тело в его функциональной зависимости от других природных тел и явлений, в русской науке развивалось и другое направле-
ние, связанное с именами П. А. Коетычева (1845—1895) и В. Р. Вильямса (1863-1939). Эти ученые обращали внимание в первую очередь не на «входящие» функции почвы, а на «выходящие», на отношение к почве произрастающих на ней растений. Соответственно и даваемое ими определение почвы подчеркивало совершенно другую ее сторону.
Развивая идеи П. А. Костычева о почве как среде произрастания растений, академик В. Р. Вильямс дал такое определение почвы в своем учебнике почвоведения: «Когда мы говорим о почве, мы разумеем рыхлый поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений. Понятие о почве и ее плодородии неразделимо. Плодородие — существенное свойство, качественный признак почвы, независимо от степени его количественного проявления. Понятие о плодородной почве мы противопоставляем понятию о бесплодном камне, или другими словами, понятию о массивной горной породе».
Подходы В. В. Докучаева и П. А. Коетычева — В. Р. Вильямса взаимно дополняют и обогащают друг друга, характеризуя в целом русскую почвенно-генетическую школу. Поэтому вполне оправданным служит объединение этих двух направлений генетического почвоведения в едином определении почвы. Соответственно, в современном почвоведении принято такое определение: почва — это обладающая плодородием сложная полифункцио-нальная и поликомпонентная открытая многофазная структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.
Необходимо подчеркнуть, что данное определение почвы является субстанционно-функционально-атрибутивным. В нем имеются указания на вещественное содержание объекта, на его функциональные связи с другими объектами природы и, наконец, на его главные качества. В тех или иных конкретных формулировках оно сейчас является общепринятым в науке и надежно определяет почву как предмет почвоведения, с одной стороны, и как самостоятельное природное тело, с другой.
Почва — особое тело природы
Если классифицировать все природные физические тела Земли на живые (живущие организмы) и косные (горные породы и минералы, магма), то почва среди них занимает особое промежуточное положение, являясь, по выражению академика В. И. Вернадского (1863—1945), биокосным телом природы.
Особое положение почвы определяется тем, что, во-первых, в ее составе участвуют как минеральные, так и органические вещества и, что особенно важно, большая группа специфических органических и органоминеральных соединений — почвенный гумус. Кроме того, неотъемлемую часть почвы — ее живую фазу — составляют живые организмы: корневые системы растений, почвооби-
тающие животные разного размера вплоть до одноклеточных Protozoa, огромное разнообразие микроорганизмов. Именно поэтому почва является многофазной системой, включая твердую, жидкую, газообразную и живую фазы в отличие от других природных тел. Даже аналитически невозможно отделить почвенные микроорганизмы от почвенного гумуса, что выражается в их суммарном определении общего содержания органического вещества в почве.
Всякая природная почва состоит из последовательно сменяющих друг друга вниз от поверхности слоев генетических горизонтов, образовавшихся в результате изменения исходной горной породы в процессе почвообразования. Вертикальная последовательность горизонтов образует почвенный профиль.
Почвенный индивидуум
Почва — природное тело, имеющее определенную протяженность в трех измерениях пространства. Как всякое природное тело, она имеет свое положение в пространстве, объем и границы.
Нижняя граница почвы определяется, согласно П. С. Кос-совичу (1862—1915), глубиной, на которую произошло изменение исходной горной породы в ходе почвообразования. Однако для решения этого вопроса на практике в истории почвоведения были предложены разные критерии.
В. В. Докучаев предложил принимать за нижнюю границу почвы максимальную глубину ее прокрашивания гумусом, т. е. включал в толщу собственно почвы только горизонты А и В, понимая под горизонтом А гумусовый слой и под горизонтом В — слой, переходный по гумусированности (в настоящее время под горизонтом В понимается слой иллювиально-метаморфического преобразования породы); нижележащий же горизонт С— материнскую породу — он относил к подпочве. П. А. Костычев считал, что нижняя граница почвы определяется глубиной проникновения основной массы корней растений. Академик К. Д. Глинка (1867—1927) отождествлял нижнюю границу почвы с нижней границей коры выветривания, хотя и подчеркивал принципиальное различие между ними. Г.Н.Высоцкий (1863—1939) определял нижнюю границу почвы глубиной ее ежегодного промачива-ния атмосферными осадками.
Таким образом, вопрос о нижней границе почвы решается сложно и часто неоднозначно, в зависимости от того, в каких целях он рассматривается: при изучении почвы как естественно-исторического природного тела, как среды обитания растений или как объекта инженерно-технической мелиорации.
В настоящее время в почвоведении принято включать в состав почвы горизонты О, А, В и их дериваты (Т, Е, G), а нижележащие горизонты С, D, R относить к подпочве в соответствии с принципом Докучаева—Коссовича (определение почвенных горизонтов см. ниже в соответствующем разделе учебника).
Верхняя граница почвы — это поверхность раздела между почвой и атмосферой, т. е. поверхность суши Земли, либо между почвой и гидросферой для подводных почв (плавневые, маршевые, мангровые, затопленные рисовые почвы и т. п.).
Что же касается боковых границ почвенного тела, то, поскольку почвенный покров суши Земли является сплошным и почвы переходят одна в другую обычно постепенно, без резко выраженных границ раздела, граница между двумя разными почвами становится диффузной и трудно выделяется в натуре. Однако это не значит, что границы нет: диффузная граница — это тоже граница, но имеющая некоторые пределы неопределенности. В почвоведении принято определение боковых границ почвы как вертикальных поверхностей раздела между соседствующими почвенными индивидуумами.
Поскольку почва является сложной структурной системой, она всегда имеет какую-то степень неоднородности. Отсюда задача определения почвенного индивидуума сводится к отысканию тех пределов почвенной неоднородности, которые позволяют говорить о самостоятельном природном теле, отличном от окружающих тел. Соответственно почвенный индивидуум (педон — по терминологии современной школы США, почвенная особь, элементарная единица почвы) — это минимальный объем почвы, горизонтальные размеры которого достаточно большие, чтобы иметь полный спектр вариабельности соотношений генетических горизонтов, соответствующий минимальной горизонтальной неоднородности почвы по диагностическим признакам (рис. 1).
В зависимости от типа почвы и ее строения горизонтальные размеры почвенного индивидуума могут колебаться в широких пределах от долей до десятков и сотен квадратных метров. По измерениям Ф.И.Козловского (1972), площади почвенных индивидуумов (в м2) для дерново-подзолистой почвы на покровном суглинке Подмосковья составили от 1,75 до 28, для типичного чернозема на лессовидном суглинке Курской области — 28 и для лугово-каштановой почвы на элювии шоколадных глин Сарпинской низменности — 7. В плане реальная форма почвенного индивидуума может быть весьма разнообразной — гексагональной, округлой, овальной, вытянутой по какой-то одной оси, амебовидной, ветвистой — в зависимости от микрорельефа, строения и характера горных пород, гидрогеологических условий.
Ряд одинаковых почвенных индивидуумов в своем совместном простирании по площади дают элементарный почвенный ареал (рис. 2), под которым понимается единица почвенного покрова, относящаяся к одной классификационной единице наиболее низкого таксономического ранга, занимающая пространство, со всех сторон ограниченное другими элементарными почвенными ареалами или непочвенными образованиями (В. М. Фридланд, 1965). Аналогичными понятию элементарного почвенного ареала (не синонимами, но в принципе соответствующими друг другу) являются следующие понятия, в разное время введенные в науку. полипедон — школа США, 1960; педотоп — Э. Эвальд, 1966; женон — Ж. Булей, 1969.
Источник