Text
                    Серия
КЛАССИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТСКИЙ УЧЕБНИК
зснована в 2002 году по иниииативе ректора
МГУ им. М.В. Ломоносова
академика РАН В.А. Садовничего
и посвяшена
250-летию
Московского университета


КЛАССИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТСКИЙ УЧЕБНИК Релакиионный совет серии: Председатель совета ректор Московского университета В.А. Садовничий Члены совета: Виханский О.С, Голиченков А.К., Гусев М.В., Аобреньков В.И., Дониов А.И., Засурский Я.Н., Зинченко Ю.П. (ответственный секретарь), Камзолов А.И. (ответственный секретарь), Карпов СП., Касимов Н.С., Колесов В.П., Лободанов А.П., Лунин В.В., Аупанов О.Б., Мейер М.С., Миронов В.В. (замесгитель председателя), Михалев А.В., Моисеев Е.И., Пушаровский Д.Ю., Раевская О.В., Ремнева М.А., Розов Н.Х., Салеикий A.M. (заместитель председателя), Сурин А.В., Тер-Минасова С.Г., Ткачук В.А., Третьяков Ю.А., Трухин В.И., Трофимов В.Т. (заместитель председателя), Шоба С.А.
московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Учебник для высшей школы Б.Г. Розанов МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ Рекомендовано МО РФ по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности и направлению «Почвоведение» и другим естественно-научным специальностям т Мвсна Анемической: Преекп 2014
УДК 631.4 ББК 40.3 Р64 ПЕЧАТАЕТСЯ ПО РЕШЕНИЮ УЧЕНОГО СОВЕТА МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА Рецензенты: д. с.-х. н. И.С. Кауричев; чл.-корр. АН СССР В.А. Ковда; кафедра почвоведения Ростовского гос. университета Редактор: к. биол. н. С.А. Аветян Розанов Б.Г. Р 64 Морфология почв: Учебник для высшей школы. — М.: Академический Проект, 2004. — 432 с. — («Gaudeamus», «Классический университетский учебник»). ISBN 5-8291-0451-2 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 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 направлений в современном почвоведении, а предлагаемый учебник является, по существу, уникальным, не имеющим аналогов справочным и методическим пособием для специалистов-почвоведов и географов почв. УДК 631.4 ББК 40.3 ISBN 5-8291-0451-2 © Розанов Б.Г., 1983 © МГУ им. М.В. Ломоносова, художественное оформление, 2004 © Академический Проект, оригинал-макет, 2004
Уважаемый читатель! Вы открыли одну из замечательных книг, изданных в серии «Классический университетский учебник», посвященной 250-летию Московского университета. Серия включает свыше 200 учебников и учебных пособий, рекомендованных к изданию Учеными советами факультетов, редакционным советом серии и издаваемых к юбилею по решению Ученого совета МГУ. Московский университет всегда славился своими профессорами и преподавателями, воспитавшими не одно поколение студентов, впоследствии внесших заметный вклад в развитие нашей страны, составивших гордость отечественной и мировой науки, культуры и образования. Высокий уровень образования, которое дает Московский университет, в первую очередь обеспечивается высоким уровнем написанных выдающимися учеными и педагогами учебников и учебных пособий, в которых сочетаются как глубина, так и доступность излагаемого материала. В этих книгах аккумулируется бесценный опыт методики и методологии преподавания, который становится достоянием не только Московского университета, но и других университетов России и всего мира. Издание серии «Классический университетский учебник» наглядно демонстрирует тот вклад, который вносит Московский университет в классическое университетское образование в нашей стране и, несомненно, служит его развитию. Решение этой благородной задачи было бы невозможным без активной помощи со стороны издательств, принявших участие в издании книг серии «Классический университетский учебник». Мы расцениваем это как поддержку ими позиции, которую занимает Московский университет в вопросах науки и образования. Это служит также свидетельством того, что 250-летний юбилей Московского университета — выдающееся событие в жизни всей нашей страны, мирового образовательного сообщества. Ректор Московского университета /} /" о С академик РАН, профессор fj L А ^ * &**"™ В. А. Садовничий
ПРЕДИСЛОВИЕ «Морфология почв» известного почвоведа, профессора Московского университета Бориса Георгиевича Розанова, заведовавшего кафедрой общего почвоведения факультета почвоведения вплоть до своей кончины в 1993 году, является уникальным учебником, аналогов которому, по-видимому, пока не существует. Книга написана в лучших традициях отечественного почвоведения, одним из краеугольных камней которого является положение о том, что морфология почвы представляет концентрированное отражение ее генезиса, истории ее развития. Это фундаментальное положение красной нитью проходит через всю книгу и в наиболее концентрированном виде рассмотрено в одной из завершающих ее глав — «Морфология почвообразования». Борис Георгиевич обобщил и критически проанализировал практически всю известную мировую литературу, связанную с морфологией почв. В учебнике дана исчерпывающая характеристика морфологических особенностей почвы на разных иерархических уровнях ее организации — от элементарной почвенной частицы до почвенного профиля. Многие морфологические показатели систематизированы, ранжированы, получили количественную оценку (например, типы распределения вещества в профиле почвы, систематика почвенных новообразований и другие). Книга является прекрасным справочником по морфологии почв, в ней приведены многие понятия и термины как отечественной, так и зарубежных почвенных школ. Все это делает ее незаменимым пособием при изучении почвоведения.
I Предисловие За истекшее с выхода в свет первого издания время «Морфология почв» получила широкое признание и успешно используется как в преподавании почвоведения, так и в научно-исследовательской деятельности. Однако в настоящее время эта книга становится уже почти библиографической редкостью, в связи с чем ее переиздание является необходимым и своевременным. Борис Георгиевич Розанов посвятил свою жизнь развитию почвоведения и подготовке высококвалифицированных специалистов-почвоведов. Издание настоящей книги, выходящей в свет в преддверии 250-летия Московского университета, является данью памяти и глубокого уважения этому выдающемуся ученому и педагогу. А.С. Владыченсшй
ВВЕДЕНИЕ ...Оригинальность почвенных исследований нашей страны, — это специальное развитие .морфологии почв. В особенности ценны, конечно, те морфологические элементы и признаки почв, которые изучены с генетической стороны, относительно которых мы знаем, что они значат, чем обусловлены и каких внутренних свойств или процессов, приуроченных к данной почвенной среде, являются они указателями и символами. Н.М. Сибирцев 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 /
Введение 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. Турсиной, 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. Турсиной, 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 но-
Введение вое 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 A978) 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
Введение (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 — это «зеркало природы». Доку- чаевское 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. Генетический анализ почвы без исторического анализа
Введение факторов почвообразования до крайней мере ошибочен. Но именно в том и состоит существо и огромное научное достижение докучаевского генетического почвоведения, блестяще охарактеризованное в приведенных в эпиграфе книги словах Н. М. Сибирцева, что докучаевский генетический метод позволяет на основе анализа современной почвы вскрыть историю ее развития и предсказать пути ее дальнейшей эволюции. Именно в этом состоит глубокий теоретический смысл докучаевского положения о почве как «зеркале природы». Естественно, такой генетический анализ не просто сделать, или, лучше сказать, его очень трудно сделать, да еще и с большой точностью, но на то и наука, чтобы дать правильный анализ изучаемого явления на основе имеющихся знаний и в меру их современной точности и полноты, которые постоянно растут по мере развития науки. Морфология почв в этом анализе играет особую роль, будучи направленной на изучение консервативных, преимущественно медленно формирующихся и медленно стирающихся почвенных признаков, являющихся результатом характеристических почвенных процессов. В то же время необходимо подчеркнуть, что морфологический анализ почвы, особенно микроморфологический анализ, позволяет различить современные и прошлые почвенные процессы. Это очень трудный научный анализ, требующий привлечения всей имеющейся совокупности знаний и всего доступного фактического материала. Упрощенный подход здесь неминуемо приводит к существенным ошибкам и субъективным суждениям. Морфологический анализ почвы не должен рассматриваться как нечто обособленное. Он может принести пользу лишь в сочетании с исследованием химического и минералогического состава почв, с изучением их современных режимов, с исследованием географии почвенного покрова. В полевых условиях он лежит в основе почвенных исследований. Изучение почв начинается с их морфологии, но отнюдь не кончается ею. И наконец, необходимо сознавать, что морфологический анализ почвы, как и всякий научный анализ, является творческим процессом, требующим искусства и профессиональных знаний специалиста. Это оз-
I Введение начает, что, используя стандартные приемы, понятия и термины, исследователь должен особое внимание обращать на еще не известные, никем не описанные явления или новые сочетания и аспекты известных явлений, подходить к почве именно как к объекту исследования, проявляя научную изобретательность. На-, ука — это всегда творчество даже в самом малом, и морфология почв в этом отношении не является исключением.
■ Определение понятия Как только человек стал земледельцем, он сразу же ввел в свой обиход и представление о почве, служащей объектом его труда. Непосредственное представление о почве как об объекте труда просуществовало более шестидесяти веков и дожило до нашего времени. Согласно этому представлению под почвой разумеется относительно рыхлый землистый слой, служащий предметом обработки, в котором укореняются наземные растения. Подобное определение почвы вполне удовлетворяло человечество в течение нескольких тысячелетий исторического развития по той простой причине, что человечество еще не сталкивалось вплотную с теми проблемами земледелия, перед которыми поставило его бурное развитие последних столетий — проблемами голода, малоземелья, катастрофической эрозии, падения плодородия, необходимости мелиорации и т. п. Необходимость решения этих проблем привела к рождению новой науки на пороге XX в. — почвоведения. Важно, что почвоведение как наука зародилось и развилось не как чисто описательная умозрительная дисциплина, а выросло непосредственно как ответ на многие практические запросы бурно развивающегося земледелия. С появлением новой науки потребовалось дать и четкое научное определение ее предмета — почвы. Существовавшие ранее определения были непригодны, так как не характеризовали полной специфики почвы как самостоятельного тела либо не показывали во всей полноте ее наиболее важные черты.
I Глава I Отношение человека к почве и соответственно его попытка сформулировать для себя ее определение, т. е. отразить в своем сознании существующее объективно природное явление, будет различным в зависимости от того, с какой точки зрения мы к ней подходим. Тройственное отношение человека к почве — как к природному телу, предмету труда и продукту труда усложняет поиски наиболее точного научного определения почвы. Еще в середине прошлого века в науке сложилось определение почвы, отождествляющее ее с пахотным слоем, который служит непосредственным предметом обработки и в котором сосредоточена главная масса корней растений. Примерами таких определений, впоследствии резко раскритикованных В. В. Докучаевым, могут быть определения видных агрономов того времени К. Шмидта и И. А. Стебута. Первый определял почву как самый верхний, имеющий небольшую толщину слой земного шара, состоящий из смеси разнороднейших минеральных частиц с истлевшими остатками растений и животных (Шмидт, 1867). Согласно И. А. Стебуту A869), почва как верхний обрабатываемый слой земной коры, в котором развивается главная масса корней возделываемых растений, представляет скопление частиц двоякого рода — минерального происхождения, или продуктов механического и химического разрушения горных пород и минералов, и органического происхождения, или продуктов такого же разрушения растительных и животных остатков. В этих определениях, как и в подобных им определениях других авторов, обращается главное внимание на вещественный состав почвы (смесь минеральных и органических элементов) и подчеркивается ограниченность понятия верхним обрабатываемым слоем земной коры. Сейчас мы хорошо знаем, что и то, и другое неверно. Во-первых, в вещественном отношении почва — значительно более сложная система, чем простая смесь минеральных и органических элементов, а во-вторых, свойства почвы, как и урожай произрастающих на ней растений, ни в коей мере не определяются только особенностями верхнего гумусового или пахотного горизонтов, а зависят весьма существенно и от более глубоких слоев. Это впервые и весьма убедительно было пока-
Почва зано В. В. Докучаевым, который дал новое определение почвы, совершившее переворот в науке о земле. Исследуя естественные почвы Русской равнины, В. В. Докучаев пришел к выводу, что, во-первых, почва является самостоятельным и естественноисторичес- ким, т. е. природным телом, таким же, как и другие природные тела (растения, животные, воды, горные породы); во-вторых, почвы в своем происхождении и географическом распространении закономерно свя- • заны со всеми другими природными телами и явлениями. На основании этих важнейших заключений В. В. Докучаев определил почву как функцию факторов почвообразования — горной породы, климата, организмов, рельефа и возраста. Это было настолько новым и необычным, что потребовалось более двадцати лет напряженного труда самого В. В. Докучаева, его учеников и последователей, чтобы такое функциональное определение прочно вошло в науку. Свою первую научную 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 но ее наиболее типичным, наиболее распространенным и наиболее естественным представителям (чернозем и северные сухопутно-растительные 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 отживших организмов (как растений, так и животных), материнской горной породы, климата и рельефа местности». Уже в 1881 г. в работе «Ход и главнейшие результаты предпринятого ИВЭО исследования русского чернозема» В. В. Докучаев, повторив в основном эту формулировку, добавил в качестве фактора почвообразования возраст, считая его впоследствии одним из важнейших функциональных детерминантов. С теми или иными вариантами это определение почвы встречается впоследствии почти во всех крупных работах В. В. Докучаева. На протяжении двадцати лет он
Глава I оттачивал это определение, стремясь сделать его наиболее научно строгим и ясным. Этого В. В. Докучаев достиг в своих работах 1899 г. Теперь он уже полностью опускает из определения почвы ее вещественную основу и говорит лишь о функциональных связях: «Почвы — это вечно изменяющиеся функции от: а) климата (вода, температура, кислород, углекислота воздуха и пр.); Ь) материнских горных пород; с) растительных и животных организмов — особенно низших; d) рельефа и высоты местности и, наконец, е) почвенного, а частью и геологического, возраста страны...» (Докучаев, 1899). Наконец, наиболее краткое и четкое определение почвы В. В. Докучаев дает в своих «Лекциях о почвоведении», где он пишет, что почва есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время A901). Что важно подчеркнуть и понять в докучаевском определении почвы, сыгравшем такую выдающуюся роль в развитии современного генетического почвоведения? Самое главное в нем то, что оно 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, свой генезис, в результате которого в процессе длительной эволюции исходная горная порода превращается в новое природное тело — почву. Наконец, третье -— это подчеркнутое особенно сильно в определении почвы наличие функциональных закономерных связей между почвой и всеми другими природными телами и явлениями. В современном почвоведении большим распространением пользуется более полное определение почвы, данное В. В. Докучаевым в работе «Разбор главнейших почвенных классификаций» и вошедшее во многие учебники почвоведения, где он пишет: «Я предложил бы разуметь под почвой исключительно только те дневные или близкие к ним горизонты горных пород (все равно каких), которые более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов — живых и мертвых, что сказывается известным образом на со-
Почва ставе, структуре и цвете таких продуктов выветривания» A886). Докучаевское определение почвы послужило основой для развития генетического почвоведения в России на рубеже XX столетия и было зафиксировано в качестве основного в первом учебнике нового почвоведения, созданном учеником и последователем В. В. Докучаева Н. М. Сибирцевым, где он пишет, что естественными почвами следует называть такие материковые поверхностные образования или такие наружные горизонты горных пород, в которых общие эк- тодинамические явления сочетаются с воздействием внедряющихся организмов или с явлениями, проистекающими от элементов биосферы A900). Будучи весьма прогрессивным но своей сути и являясь отправным пунктом для развития современного генетического почвоведения, докучаевское определение почвы все же не было достаточно полным и не давало исчерпывающего представления о почве как о самостоятельном природном теле, т. е. не было достаточным определением для разграничивания почв от других природных образований. В частности, это определение не дает четкого различия между почвой и корой выветривания. Смешение этих двух понятий привело к тому, что часть почвоведов была склонна считать почвоведение одним из разделов геологии, а почву отождествляла с корой выветривания. Так, Б. Б. Полынов A915) определял почву как иарагенетическую свиту пород выветривания, представленную на дневной поверхности определенным гумусовым горизонтом. Сходные представления развивал немецкий почвовед Раманн, определивший почву как верхний выветривающийся слой твердой земной коры (Ramann, 1911). Этих представлений он придерживался и в последующих своих работах, хотя в целом в почвоведении стоял на генетических докучаевских позициях русской школы. Взгляды Б. Б. Полынова подверглись резкой критике. К. Д. Глинка, С. А. Захаров, А. А. Ярилов выступили с защитой докучаевских позиций о самостоятельности почвы и ее отличии от коры выветривания как от чисто геологического образования A915). 2 Морфология почв
I Глава I Впоследствии Б. Б. Полынов изменил свои представления о почве как о коре выветривания и в своей книге «Почвы и их образование» писал: «Мы должны помнить, что почва и горная порода — понятия различные, что почвой называется вся сверху прикрытая растительным покровом, а глубже измененная по своей окраске и по своему строению часть горной породы» A923). Однако неясность определения почвы в науке все же оставалась, несмотря на яркие полемические статьи докучаевцев, неясность настолько существенная, что К. Д. Глинка в своем учебнике почвоведения, ставшем классическим, даже не счел возможным дать четкое определение почвы. Одновременно с докучаевским направлением, в котором почва рассматривалась прежде всего как самостоятельное естественно-историческое тело в его функциональной зависимости от других природных тел и явлений, в русской науке развивалось и другое направление, связанное с именами П. А. Костычева и В. Р. Вильямса. Эти ученые обращали свое 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 сторону ее. В своем учебнике почвоведения П. А. Костычев писал: «Органическая жизнь на суше обусловливается свойствами верхнего слоя земли; он может быть пригоден для питания растений и через их посредство служить тогда источником жизненных средств для животных и человека... По этой причине изучение этого слоя... является для нас настоятельной необходимостью; для того, чтобы наши познания о верхнем слое земли были в достаточной степени плодотворны, нам необходимо изучать его свойства в их отношении к потребностям органической, или, точнее сказать, к потребностям растительной жизни... Имея это в виду, мы прежде всего выделяем верхний слой земли до той глубины, до которой доходит главная масса растительных корней, и называем этот слой почвою» A887). Здесь на первое место в определении почвы выступает ее отношение к растительному покрову, но не говорится
Почва о других функциональных свойствах, что также делает определение ограниченным. Идеи П. А. Костычева развил в своих трудах В. Р. Вильяме. Будучи почвоведом-докучаевцем по своим убеждениям и научным взглядам, В. Р. Вильяме видел все же ограниченность его определения почвы и настойчиво искал то главное свойство почвы, которое отличает ее от всех иных природных тел и прежде всего от горных пород. Определяющим свойством он считал плодородие, т. е. способность почвы непрерывно и одновременно снабжать растения необходимым запасом воды и пищи. В учебнике почвоведения В. Р. Вильяме A947) дал такое определение почвы: «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». Видно, что подход В. Р. Вильямса к определению почвы страдает односторонностью, хотя и обращает внимание на самое существенное ее свойство. Из этого определения никак не вытекает, что почва — самостоятельное природное тело. Тем не менее целая школа последователей В. Р. Вильямса восприняла это определение как исходное, и оно так же, как докучаевское, вошло во многие учебники почвоведения. Подходы В. В. Докучаева и В. Р. Вильямса, будучи сами по себе односторонними и неполными, взятые вместе, взаимно дополняют и обогащают друг друга, характеризуя в целом русскую почвенно-генетичес- кую школу. Поэтому вполне правомочны попытки их объединения и создания определения почвы на основе этих двух направлений русского генетического почвоведения. Одну из подобных попыток предпринял Д. Г. Виленский A945), давший такое определение почвы: «Почва представляет собой самостоятельное тело природы, образующееся путем сочетания и взаимодействия геологических процессов, с биологическими и обладающее новым качеством, не свойственным гор- 1 о 2'
Глава I ной породе, — плодородием». Впоследствии Д. Г. Ви- ленский принял определение В. Р. Вильямса A950), но его первая попытка заслуживает самого серьезного внимания, так как именно всесторонний подход может дать наиболее полное и достаточное определение столь сложного объекта, каким является почва. В учебниках и учебных пособиях последнего времени авторы, к сожалению, мало уделяют внимания определению почвы и приводят либо докучаевское, либо вильямсовское, в зависимости от направления, к которому они принадлежат. Только в «Энциклопедическом словаре географических терминов» A958) дано краткое и полное определение почвы, основанное на объединении двух подходов и развивающее попытку Д. Г. Виленского. Здесь почва определяется как «поверхностный слой земной коры, возникающий в результате воздействия биосферы и атмосферы на литосферу и обладающий плодородием» — определение, принадлежащее В. М. Фридланду. Наконец, в изданном Всесоюзным обществом почвоведов в 1975 г. Толковом словаре но почвоведению почва определяется как «самостоятельное естествен- ноисторическое органо-минеральное тело природы, возникшее в результате воздействия живых и мертвых организмов и природных вод на поверхностные горизонты горных пород в различных условиях климата и рельефа в гравитационном поле Земли» — определение, близкое по существу к докучаевскому. Однако на этом поиски наиболее четкого и всеобъемлющего определения почвы отнюдь не закончились, что составляет одну из важных теоретических проблем современного почвоведения. Как правильно отметил Г. В. Добровольский, сочетание краткости и многоплановости информации, которое должно быть достигнуто в определении почвы, представляет очень трудную задачу, поскольку в нем должны быть обязательно отражены в общем виде главные особенности вещественного состава почвы, ее строения, свойств, генезиса и места среди других тел природы A979). Согласно Г. В. Добровольскому, «почвой следует называть поверхностный слой суши земного шара, обладающий плодородием, характеризующийся орга- но-минеральным составом и особым, только ему при-
Почва сущим профильным типом строения; почва возникла и развивается в результате совокупного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, растительных и животных организмов; поэтому свойства почвы отражают местные особенности природных условий и хозяйственной деятельности человека». Определение почвы, по мнению Г. В. Добровольского, должно сопровождаться пояснением ее важнейшей экологической роли в окружающей человека среде. Таким образом, в русской почвенно-генетической школе сложились и существуют до настоящего времени три определения почвы, каждое из которых можно встретить в современной научной литературе: функциональное определение В. В. Докучаева, атрибутивное определение В. Р. Вильямса и основанное на их сочетании функционально-атрибутивное определение в вариантах Д. Г. Виленского, В. М. Фридланда, Г. В. Добровольского и других авторов. Что касается определений почвы, которыми пользуются другие школы почвоведов мира, то большинство исследователей, особенно в Европе, принимают определения русских школ, особенно докучаевское. Французская школа почвоведов особенно близко примыкает к русской докучаевской школе генетического почвоведения. У французских почвоведов принято функциональное определение почвы, близкое по своей идее к докучаевскому, хотя и не столь полное. Примером может служить определение почвы в учебнике земледелия Демолона (Demolon, 1960): «Почва — это естественное поверхностное образование с рыхлой структурой и переменной мощностью, образующееся в результате изменения подстилающей материнской породы под влиянием различных физических, химических и биологических процессов». Близкие идеи развивают Дюшофур (Duchaufour, 1960) и другие французские ученые. У почвоведов ФРГ и ГДР столь велико разнообразие концепций и теорий, что единой школы не существует. Некоторые из них до сих пор стоят в теоретическом отношении на агрогеологических позициях, определяя почву как пронизанную корнями растений толщу (Janer, 1953) или как верхний слой земной коры рыхлого сложения, толщина которого варьирует от тонкой
■I Глава I пленки до нескольких метров (Jacob, 1953). Некоторые из ученых стоят на генетических позициях. Так, крупнейший почвовед Кубиена (Kubiena, 1953) определяет почву как возникший под влиянием жизни и специфических свойств биологических систем продукт превращения твердой земной коры, подвергшийся характерному развитию. По представлению Фидлера и Райсси- га (Fiedler, Reissig, 1964), почва — это рыхлая часть твердой земной коры, которая создается благодаря гу- мусообразованию и выветриванию и переотложению продуктов гумификации и выветривания. В этих определениях авторы особенно подчеркивают роль живых организмов в почвообразовании, что характерно и для русской почвенной школы. Близкое к докучаевскому определение почвы дает Эренберг (Ehrenberg, 1949): «Почва есть обособленная часть земной коры, ограниченная на местности снизу скальным грунтом и грубыми осадочными породами, образующаяся при выветривании горной породы живыми организмами и их остатками, водой и воздухом. Она выходит на дневную поверхность и при благоприятных климатических условиях создает возможность для развития высших растений». И наконец, в некоторых немецких учебных пособиях, как, например, в «Почвоведении» под редакцией Прагера (Prager, 1956), приводится определение почвы Докучаева — Вильямса. Что касается почвоведов Англии, то в их работах определению почвы уделяется мало внимания. Ученые берут ее как нечто само собой разумеющееся. Так, по определению Робинсона (Robinson, 1947), почва — это природное тело, физическая среда, в которой растения растут. Не идет дальше этого и Рассель в своей знаменитой книге «Почвенные условия и рост растений». Интересно проследить развитие определения почвы в американской школе почвоведов, поскольку она является довольно сильной и пользуется значительным влиянием в мировой науке. Основателем американской школы почвоведения считают Гильгарда, а сами американцы считают его и основателем современного почвоведения вообще. Его определение почвы в наиболее полном виде можно LL найти в книге о почвах, опубликованной в 1914 г., т. е.
Почва через 25 — 30 лет после появления работ В. В. Докучаева. В этой монографии Гильгард определяет почву как более или менее несвязное и рыхлое вещество, в котором растения с помощью своих корней могут найти или находят опору и питательные вещества, равно как и другие условия для произрастания. Очевидно, что это определение недалеко ушло от соответствующих представлений агрогеологов Европы середины прошлого столетия (можно сравнить, например, соответствующие определения К. Шмидта и И. А. Стебута). Здесь нет и намека на генезис почв и на то, что это самостоятельное тело природы; нет здесь никаких намеков и на качественные отличия почвы от всех иных природных тел, поскольку рыхлым веществом, служащим средой для произрастания растений, может быть все что угодно. Значительное развитие американское почвоведение получило благодаря трудам Марбута, который, увлекшись идеями В. В. Докучаева, перенес их на американскую почву. Именно благодаря Марбуту американские почвоведы получили представление о почве как самостоятельном естественно-историческом теле. Много для распространения докучаевских идей сделал и другой почвовед, долгое время работавший в США, учебник почвоведения которого стал основным для многих поколений американских почвоведов, как и для специалистов других стран, получивших в США свое образование. Мы имеем в виду Д. С. Иоффе, который, будучи воспитанником русской докуча- евской школы, в процессе своей работы постепенно отошел от последовательно генетической почвенной концепции и встал на более формалистические позиции. В своем широко известном учебнике почвоведения Иоффе (Joffe, 1936) пишет, что почва естьприрод- ное тело, дифференцированное на горизонты, состоящее из минеральных и органических веществ, обычно несвязное, различной мощности, которое отличается от залегающей ниже материнской породы но морфологии, физическим свойствам и сложению, химическим свойствам и составу, а также в биологическом отношении. Определение Иоффе является по существу субстанционным, чем резко отличается от определений
Глава I русской школы, от которой оно унаследовало лишь представление о почве как о самостоятельном природном теле. Что же касается самого определения, то из него нельзя вывести различий между почвой и осадочной горной породой или между почвой и корой выветривания. Кроме того, субстанционное определение имеет и другие недостатки по сравнению с функциональным. Йенни попытался внести некоторые количественные представления в докучаевское учение о факторах почвообразования и в теоретическое почвоведение в целом (Jenny, 1941). Докучаевское определение почвы как функции климата, организмов, рельефа, породы и времени Йенни выразил в математической формуле уравнением S=f(cl,o,r,p,t...), A) где S — почва, cl — климат, о — организмы, г — рельеф, р — порода, t — время. Соответственно этому он дает такое определение почвы: «Почвами являются те части твердой земной коры, свойства которых изменяются вместе с почвооб- разуюшими факторами, как это выражено в уравнении S = f(c], о, г, р, L..)». Фактически это просто перефразированное определение В. В. Докучаева, данное им в последних работах 1899— 1901 гг. Сам Йенни не отрицает своей идейной связи с докучаевским учением, что, к сожалению, не было почему-то замечено при издании его книги на русском языке и, наоборот, совершенно завуалировано в предисловиях к русскому изданию 1948 г. Книга Йенни оказала большое влияние на мировое почвоведение, широко известна во всех странах мира и сыграла, в частности, полезную роль в деле утверждения докучаевского представления о почве в мировой науке. Интересно отметить полезность формулы Йенни еще и в другом отношении. Она привела к целому ряду попыток построить имитационные математические модели почвообразования на основе уже изученных частных и общих закономерностей с использованием Сл докучаовской идеи функциональных зависимостей.
Почва Анализируя эти попытки и саму формулу Йенни, Т. Г. Гильманов A977) показал, что данная формула может быть представлена и решена в дифференциальной форме, где полный дифференциал функции многих переменных равен сумме ее частных дифференциалов по этим переменным: dS-- , OS . • м ( ) ecl "■'■'' .dS. ;do .О? dr + (• ■)•, +( ) , do dr-pJ or cl-°-PJ ,dS. :dp + ( )'■ , dp -"■°-' ,0S. ;A + "О ' , ■' cl ■"'• B) По мнению Т. Г. Гильманова, такое разложение функции Йенни вполне корректно и может быть проведено с использованием ЭВМ, имея в виду уже делавшиеся попытки построения и количественного решения имитационных математических моделей для отдельных компонентов почвообразовательного процесса (режим почвенной влажности, круговорот азота и др.). Рассматривая почву как подсистему в целостной природной экосистеме биосферы, Т. Г. Гильманов дал новый аналог уравнения Йенни, который может быть непосредственно использован на ЭВМ: Xs(t)=F(xs0, Vs, с5, t), C) где Xs(t) — состояние, в которое перейдет система S (почва), в момент t = 0 находившаяся в начальном состоянии Xq| F — разрешающий оператор, для которого можно построить реализующий его алгоритм ЭВМ; Vs — входные переменные системы S; cs — параметры системы S; t — время @< = t< =T). Реализация этих интересных идей — дело недалекого будущего. Надо сказать, что американская школа почвоведов, как и другие крупные научные школы, отнюдь не является единой в своих теоретических представлениях. Наряду с развитием генетических концепций, что особенно характерно для направления, поддерживаемого так называемыми «университетскими» почвоведами во главе с Йенни, большую роль играет и более формалистическое направление «департаментских» почвоведов, возглавлявшееся Келлогом. Для почвоведов по-
Глава I следнего направления характерно стремление упростить и по возможности формализировать все концепции, понятия и термины на основе употребления объективных измеряемых критериев для всех определений. Естественно, на данном этапе развития науки это не всегда удается, да и сами подходы иногда вызывают принципиальные возражения, но тем не менее здесь налицо попытки количественных подходов, что в целом надо признать прогрессивным. Американские почвоведы второго из отмеченных направлений в последние годы в связи с работами по новой классификации почв ввели в науку несколько новых представлений, связанных с понятием почвы и почвенного тела. В работе по классификации почв, широко известной сейчас как «7-е Приближение» Gth Approximation, 1960), американские почвоведы не могли, конечно, обойти молчанием и вопрос о научном определении почвы, так как, прежде чем классифицировать, надо договориться о том, что классифицируется. Хотя авторы указанной работы неоднократно оговариваются, что точное определение почвы дать невозможно и что ни одно из существующих определений не может удовлетворить всех, тем не менее попытка дать определение почвы здесь сделана, причем на базе тех концепций, которые развиваются в этой работе. Согласно «7-му Приближению», почва — это поддерживающее растения собрание естественных тел на земной поверхности, с нижней границей глубже, чем рыхлый минеральный или органический материал, лежащий в пределах зоны корневой системы аборигенных многолетних растений; либо, в случае развития непроницаемых для корней горизонтов, это верхние несколько футов земной коры, имеющие свойства, отличные от подстилающего материала породы в результате взаимодействий между климатом, живыми организмами, материнской породой и рельефом. Нетрудно видеть, что такое определение, во-первых, далеко от ясности и отнюдь не является кратким и четким, а во-вторых, по существу оно не является новым. В первой своей части это в значительной мере обедненное определение П. А. Костычева, во вто- £и рой — обедненное определение В. В. Докучаева.
Почва Подводя итоги сказанному, мы должны отметить, что в почвоведении до сего времени отсутствует единое общепринятое научное определение понятия почвы, хотя, конечно, говоря о почвах, все почвоведы знают, о чем идет речь. С другой стороны, исторический анализ убедил нас в том, что определение дать действительно нелегко, имея в виду исключительную сложность объекта и его часто неясные переходы к другим природным телам. Наиболее удачным определением почвы будет то, которое синтезирует концепции В. В. Докучаева и В. Р. Вильямса на базе современных достижений почвоведения. Именно развитие их идей будет наиболее плодотворным с точки зрения будущего почвоведения. Наиболее обобщенным определением почвы, включающим все как природные, так и искусственные образования, служащие для произрастания растений, будет следующее: почва — это сложная полифункциональная открытая многофазная система, обладающая плодородием. Однако такое определение слишком обобщенно описывает природные почвы, с которыми больше всего приходится иметь дело как почвоведам, так и в практике землепользования. Для естественных почв лучше подходит более конкретизированное и более узкое определение: почва — это сложная полифункциональная открытая четырехфазная структурная система в поверхностной части коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени и обладающая плодородием. Анализируя данное определение природной почвы как самостоятельного естественно-исторического тела, мы должны обратить внимание прежде всего на то, что оно является субстанционно-функционально-ат- рибутивным. В нем имеется указание на вещественное содержание объекта, на его функциональные связи с другими объектами природы и, наконец, на его главные качества. Сформировавшись на стыке нескольких наук, генетическое почвоведение вобрало в себя методологические подходы этих наук и на этой базе выработало свою собственную методологию, в основе которой ле-
И Глава I жит диалектическое положение о причинной взаимосвязи явлений, явившееся центральной идеей учения о факторах почвообразования. Именно благодаря такому методологическому подходу в генетическом почвоведении получило наибольшее распространение со времен В. В. Докучаева не субстратно-атрибутивное определение главного объекта исследования — почвы, а функциональное, причем не в терминах внутренних причинных зависимостей, а в терминах внешних функциональных связей управления. Хотя при таком подходе внутренние механизмы процесса могут оказаться еще скрытыми от нас, тем не менее мы можем получить вполне надежную картину внешних функциональных связей системы и среды. А как известно, именно функциональные связи системы и среды весьма важны для процессов управления. Такой подход позволяет описывать системы с помощью обобщенной модели двухмерного вектора: выход =f (входа) (Новик, 1964). Мы еще не полностью осознали все последствия такого «кибернетического» подхода к определению почвы, допускающего значительную математизацию знаний, но преимущества его с точки зрения процессов управления почвенным плодородием как в теоретическом, так и в практическом отношении несомненны. Действительно, если вдуматься в данное определение природной почвы, характеризующее ее как результат совокупного и непрерывного воздействия живых организмов, климата, рельефа и времени на материнскую горную породу, становится ясной роль именно функциональных внешних связей, имеющих определяющее значение в нашем отношении к почве как к одному из основных источников существования жизни на земной поверхности. Есть еще один важный аспект данного определения почвы, также далеко не полностью осознанный и понятый почвоведами, на что мы указывали в свое время (Розанов, 1967). Современное генетическое почвоведение исходит из понятия о почве как об очень сложной системе, т. е. о системе с бесконечно большим разнообразием внутренних и внешних функциональных связей. Очень to долгое время в науке о почве и особенно в практике
Почва земледелия господствовало представление о том, что, воздействуя на какой-либо фактор, можно управлять процессами почвенного плодородия. Сейчас такой подход признается принципиально недопустимым, так как он по существу неприменим к очень сложным системам, «...которые не допускают изменения только одного фактора за один раз, ибо эти системы столь динамичны и внутренне связаны, что изменение одного фактора служит непосредственной причиной изменения других, иногда очень многих факторов» (Эшби, 1959). Интересно подчеркнуть, что функциональное определение почвы, на котором настаивал В. В. Докучаев, и представление о почве как об очень сложной системе (в кибернетическом понимании этого термина) сложились в почвоведении еще до того, как родилась кибернетика, хотя должного развития они не получили даже до сего времени. Использование математической теории и представлений кибернетики позволит почвоведам в значительной степени развить синтетический метод и реализовать потенциальные возможности, даваемые имеющимися достижениями генетического почвоведения. Исследования в этом направлении уже начаты в разных странах, и в ближайшем будущем можно ожидать интересных практических результатов. Заканчивая анализ данного определения почвы, необходимо подчеркнуть значение других терминов, входящих в него. Термин «открытая система» употреблен здесь в термодинамическом понимании и показывает, что почва находится в состоянии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой, компонентом которой она является в свою очередь. Это обстоятельство очень важно подчеркнуть в самом определении почвы, так как очень часто к почвам применяют те термодинамические законы и выводы, которые применимы лишь к закрытым системам, что совершенно недопустимо. Всякая почва, будь то естественная или искусственно созданная человеком, является многофазной системой. В водной культуре растений мы имеем дело с двухфазной почвой (водный раствор + газ), в гидро-
Глава I понике система трехфазная (твердая основа + раствор + газ), естественные почвы всегда четырехфаз- ны (твердая фаза 4- раствор + газ + живое вещество). Это обстоятельство также необходимо подчеркнуть в определении почвы, поскольку это одно из важнейших отличий почв от других природных образований, в частности от горных пород (но не от кор выветривания). Наконец, термин «структурная система», данный в определении естественных почв, показывает, что почва как тело природы обладает определенным строением — структурной организацией, в которой можно различить несколько соподчиненных структурных уровней (термины «структурная организация», «структурные уровни организации», «структурная система» не надо путать с термином «структура почвы», имеющем совсем иное значение). ■ Стрртцрные уровни организации почвы Под структурным уровнем организации того или иного объекта понимается такая группа материальных объектов определенной формы, строения и состава, все индивидуальные представители которой характеризуются принципиально однотипным характером превращений вещества и энергии и однотипными как по направлению, так и по интенсивности взаимодействиями. Каждый структурный уровень характеризуется своим особым комплексом природных законов поведения и взаимодействия (внутри себя и с окружающей средой) составляющих его объектов и явлений. Чтобы проиллюстрировать это положение, возьмем, например, такие пары объектов разных структурных уровней, как атом — молекула, белковая молекула — клетка, орган — организм, минерал — порода. Каждый из перечисленных попарно объектов принципиально отличается один от другого, составляя различные тела, существование которых в природе определяется различным комплексом фундаментальных и частных законов. В частности, законы жизни клетки и законы существования белковой молекулы совершенно различны. Клетка не существует без белка, но комплекс белковых молекул клетки вместе с осталь-
Почва ными ее ингредиентами настолько существенно отличается от белкового молекулярного однородного комплекса, что мы совершенно неизбежно вынуждены их признать принципиально различными природными образованиями, кратко охарактеризовав это различие тем, что клетка живет, а белок существует (белковый комплекс внеклеточного вируса неоднородный). Каждый последующий более высокий уровень структуры данного природного объекта или явления включает в себя в качестве структурных единиц объекты или явления более низкого уровня, сгруппированные таким образом, что в своей совокупности они дают принципиально новое природное тело или явление. Семья складывается из личностей, но это совершенно различные социально-экономические категории. Организм состоит из органов, а последние из клеток, но все это принципиально различные природные тела. Точно так же и почвенный профиль состоит из горизонтов, горизонты из структурных агрегатов, последние из первичных элементов. Таким образом, каждый последующий более высокий структурный уровень организации того или иного материального объекта характеризуется тем, что он, с одной стороны, включает в себя все объекты, явления и взаимодействия (законы поведения, существования) более низких уровней, а с другой — имеет дополнительно некоторые иные явления и взаимодействия, что и делает его принципиально иным природным образованием. Совокупное взаимодействие объектов данного структурного уровня с окружающей материей принципиально отлично от индивидуальных взаимодействий каждого из них, взятого изолированно. Переход от одного структурного уровня к последующему прежде всего определяется изменением характера строения и взаимодействий. Критерием выделения различных структурных уровней того или иного природного объекта должно служить, таким образом, изменение структуры и характера (направления и интенсивности) взаимодействий субстанционно-сход- ных образований, например: березовый лист — березовое дерево — березовый лес. Философски вопрос о взаимоотношении структурных уровней организации как о соотношении целого
Глава I и его частей решен материалистической диалектикой в теории несводимости высших форм движения материи к сумме низших форм движения. Эта теория, в частности, иллюстрируется положением, что «форма движения в органическом теле отличается от механической, физической, химической, содержа их в себе в снятом виде» (Энгельс, 1955, стр. 227). На важность для почвоведения методологических принципов и методическое значение концепции иерархии уровней структурной организации почвы обратил внимание А. Д. Воронин A979). Важно иметь в виду, что не всякая часть целого представляет собой новый структурный уровень организации данного объекта, что следует из определения структурного уровня. С точки зрения терминологии валено условиться о понятиях высокого (высшего, более сложного) и низкого (низшего, более простого) структурных уровней, которыми широко, но не всегда однозначно пользуются в научной литературе. Под объектом более низкого уровня мы будем понимать только то, что он является составной частью какого-то другого объекта, составляющего по отношению к нему более высокий структурный уровень, не внося в это определение никаких представлений о степени сложности строения объектов или взаимодействий. Такое ограничение понятий на данном уровне развития науки необходимо, чтобы избежать ошибочных суждений в тех областях, где наука еще не может дать достаточно надежных заключений. Действительно, сейчас невозможно сказать, где взаимодействие сложнее, внутри атомного ядра или между атомами в молекуле или кристалле, внутри организма или внутри экосистемы, тем более что сам характер взаимодействий на каждом из уровней будет резко различным. Методологически важным представляется также и положение о взаимодействии разных структурных уровней. Поскольку данный природный объект существует в материальном мире как единое целое, то независимо от числа и характера уровней его структурной организации имеет место непрерывное взаимодействие всех его составных частей, находящихся на раз- ОС пых структурных уровнях. Именно этими взаимодей-
Почва ствиями между разными уровнями и обусловлено единство природного объекта как целого. Исходя из изложенных теоретических позиций и помня, что критерием выделения структурного уровня служит изменение характера структуры и взаимодействий, попробуем представить себе структурную организацию почвы как природного тела во всей ее полноте. Говоря о почве, важно подчеркнуть, как справедливо отметил А. Д. Воронин, что при рассмотрении уровней структурной организации почвы как природного тела необходимо рассматривать не любые взаимодействия разных уровней, а специфические для данного тела, т. е. обусловленные специфическим почвообразовательным процессом и функциями самой почвы. Только такие специфические для почвы взаимодействия, процессы, функции служат критерием выделения различных уровней ее организации. При этом необходимо учитывать, конечно, и тот факт, что некоторые взаимодействия и структуры, являющиеся характерными для почвенного тела и составляющие ее определенный структурный уровень, могут присутствовать и в других природных телах в тех же самых либо иных формах, но в иных материальных проявлениях и соотношениях. При таком подходе отмеченные А. Д. Ворониным противоречия теории структурных уровней организации почвы будут лишь кажущимися. Важно также принять и положение о рассмотрении каждого структурного уровня в связи с составляющими его элементами, что позволит дать более четкое морфологическое подразделение. В этой связи представляется неправильным исключение из рассмотрения атомарного уровня структурной организации почвы как природного тела, который, хотя и не является специфическим только для почвы, тем не менее при- сутствует в ней и обусловливает некоторые специфические почвенные процессы и взаимодействия, в частности, разрушение ряда первичных минералов. Описание структурной иерархии организации почвы представляется возможным начать с наиболее низкого из известных нам и имеющего значение для почвы как целого уровня — атомарного. С этим уровнем мы имеем дело при изучении естественной и искусст- 3 Мппгйология почв
Глава I венной радиоактивности почв. Исследование этого явления в почвах начато сравнительно недавно, и оно мало изучено, но неверно было бы и недооценивать радиоактивность и изотопный состав почв. Элементом этого уровня служат радиоактивные изотопы некоторых химических элементов, присутствующие в почве или внесенные в нее со стороны. Описываемое явление состоит в том, что в почвах изотопы ряда химических элементов самопроизвольно превращаются в изотопы других элементов с испусканием элементарных частиц или ядер. Эти превращения сопровождаются: а) выделением энергии, уносимой выбрасываемыми а- и р-частицами и у-квантами; б) коренным'изменением заряда ядра, приводящим к возникновению новых элементов с другими химическими свойствами по сравнению с исходными (Нерпин, Чуд- новский, 1967). Понятно, что процессы, связанные с превращением вещества и энергии в почвенной толще, играют существенную роль в почвообразовании и должны быть детально исследованы соответствующими методами. Весьма важно, что процесс распада и превращения радиоактивных элементов — сложнейший внутренний процесс, не зависящий от внешних условий и воздействий, — вероятно, развивается во всех почвах в одном направлении независимо от условий почвообразования. Будучи помноженным на время, он должен играть, с одной стороны, существенную роль в энергетическом балансе почв, а с другой — может оказывать определенное воздействие на биологические процессы и выветривание минералов в почвах. В почвах содержатся все известные в настоящее время природные радиоактивные элементы, и не учитывать это обстоятельство было бы неверно. В качестве следующего структурного уровня почвенной организации может быть назван кристалло-мо- лекулярный характер основных взаимодействий, который качественно отличается от предыдущего. Почвоведением за всю историю науки очень много сделано для познания почв на этом уровне. Это царство основных превращений вещества в почве, царство химических реакций. Молекулярные и кристалло-молекулярные взаимодействия органических и минеральных компо-
Почва нентов почвы, характерные для этого уровня, являются предметом исследования специальной отрасли почвоведения — химии и минералогии почв. Можно согласиться с предложением А. Д. Воронина назвать этот структурный уровень молекулярно- ионным, в качестве элементов которого выступают молекулы и ионы в почвенном растворе и воздухе, а также на поверхности почвенных частиц. Именно на этом уровне протекают главные процессы преобразования почвенной массы: разрушение и новообразование минеральной части, преобразование и синтез органических веществ и т. д. Третий уровень структурной организации почвы — уровень элементарных почвенных частиц, изучению которых много внимания уделил Н. А. Качинский и позднее А. Д. Воронин. Элементом этого уровня являются «элементарные почвенные частицы», выделяемые в почве механическим анализом в виде разных фракций. Группа этих частиц весьма неоднородна и включает в себя как чистые мономинеральные зерна, так и полиминеральные образования, органо-мине- ральные комплексы, органические глобулы разного состава и происхождения. Неоднородны они и по размеру — от камней и гравия до коллоидных частиц. Они имеют кристаллическое либо аморфное строение; многие частицы имеют слоистое строение, при котором зерна кварца, например, окутаны пленкой аморфных полуторных окислов. В тропических почвах характерны «псевдоэлементарные» частицы, которые не поддаются разрушению обычными приемами подготовки к механическому анализу, поскольку отдельные зерна минералов очень прочно склеены в микроагрегаты полутораокисным цементом. Вообще говоря, элементарная почвенная частица в живой почве -— это всегда не то, что выделено при анализе. Лишь в настоящих рыхлых песках частицы могут существовать изолированно, обычно же они образуют более или менее прочно связанные комплексы друг с другом, причем цементом в таких комплексах могут быть органические или минеральные коллоиды (гумус, полуторные окислы, кремнезем, карбонат кальция). В живой почве мы всегда имеем дело с агрегатами частиц, а не с изолированными частицами самими по себе.
Глава I Именно агрегаты частиц определяют все важнейшие свойства почвы как природного тела. И тут мы переходим к следующему структурному уровню — агрегатному. Ai-регатное состояние почв, почвенные агрегаты — четвертый структурный уровень организации почвы, включающий микро- и макроагрегаты или собственно структуру почвы, ее структурные отдельности (педы). Далее в полностью распыленной почве имеет место аг- регированность частичек. Почвенные агрегаты — это клетки почвы, объединяющиеся в горизонты — ткани. В понятие почвенных агрегатов, во всяком случае для исследования структурных уровней организации почвы, целесообразно включить и специфические почвенные новообразования: конкреции, стяжения, пленки, ортштейны, желваки, жеоды, новообразования солей, гипса, извести, не образующие сплошных горизонтов, плит, панцирей, а встречающиеся изолированно в пределах почвенных горизонтов. При таком подходе необходимо проявлять известную осторожность, памятуя о том, что пленка на поверхности агрегата является составной частью этого агрегата, как и по преимуществу железистое стяжение внутри агрегата. Так что в данном случае речь идет о межагрегатных образованиях. В изучении агрегатного состояния почв достигнут значительный прогресс благодаря особому вниманию, уделявшемуся в недавнем прошлом почвенной структуре. Много в разработке учения о почвенной структуре сделали С. А. Захаров, Н. А. Качинский, И. Н. Антипов- Каратаев, А. Ф. Тюлин, В. Р. Вильяме, Р. Брюэр. Особенно быстро исследование почвенных агрегатов стало развиваться в последнее время в связи с внедрением микроморфологического метода исследования почв. Известно, что внутренняя часть почвенных агрегатов резко отличается по составу от их поверхности, покрытой часто особыми пленками. В то же время вследствие того, что почвенным агрегатам не придавалось самостоятельного значения как определенному уровню структурной организации почвы, мы практически не располагаем сейчас данными о процессах, протекающих внутри почвенного агрегата, на его поверхности йЬ и между агрегатами. Несомненно, что подавляющее
Почва большинство тонких биохимических и химических процессов превращения вещества, составляющих существенную часть почвообразования, имеют внутри- агрегатный характер, на что особое внимание обращал В. Р. Вильяме, но почвоведы в своей исследовательской деятельности иногда упускают это из внимания и в процессе подготовки почвы к анализу (сплошное измельчение и просеивание образца) теряют значительную часть информации за счет колоссального усреднения. В этой связи надо напомнить, что основная масса мельчайших корешков и корневых волосков растений сосредоточена на поверхности почвенных агрегатов и в межагрегатных полостях, что имеет весьма важное значение в процессах питания растений. Следующий, пятый структурный уровень в почве мы встречаем, переходя от почвенного агрегата к горизонту, имея в виду при этом, что почвенный горизонт — это определенный пласт, имеющий три измерения в пространстве. Почвенные горизонты можно было бы аналогизировать для наглядности с тканями организма, хотя подобная аналогия и не является достаточно строгой. Благодаря трудам В. В. Докучаева, его учеников и последователей понятие о почвенном горизонте прочно вошло в науку и является фундаментальным в современном почвоведении. Процесс образования почвенных горизонтов, дифференциации исходной материнской породы на генетически разнокачественные слои составляет предмет исследования, строго говоря, уже на следующем уровне почвенной организации. На данном же уровне важно исследовать каждый горизонт самостоятельно в пределах его толщи. В этом отношении в почвоведении накоплен довольно солидный описательный материал, особенно по морфологии и составу различных горизонтов, но весьма недостаточны данные по «физиологии» отдельных горизонтов. Мы употребили термин «физиология» не случайно, а опять-таки исходя из аналогии с изучением биологических систем, где исследуется физиология отдельных тканей и органов. Представляется законной и необходимой постановка исследований но «физиологии» и педохимии элювиального горизонта, глеевого горизонта, иллювиалыю-
Глава I го и т. п., которые могут быть встречены в различных почвенных образованиях в разных комбинациях. При этом важно учитывать то обстоятельство, что в пределах почвенных горизонтов протекают не только вертикальные, но и латеральные (боковые) процессы перемещения вещества и энергии, приводящие к формированию тех или иных особенностей горизонтов. С рассматриваемой точки зрения каждый почвенный горизонт на определенном этапе может быть самостоятельно исследован с точки зрения морфологии, состава, генезиса, безотносительно к какому-либо определенному почвенному профилю. С этих позиций такое абстрагирование вполне оправдано, так как всякий структурный уровень организации материального объекта может и должен быть исследован самостоятельно и своим комплексом методов как один из этапов исследования объектов в целом. Закономерные сочетания отдельных почвенных горизонтов дают нам почвенный профиль, или собственно почву, как особое природное тело. Но поскольку это именно сочетание, живое и неразрывное, только в таком сочетании и проявляющее свою специфику как единого целого, а не просто арифметическая сумма горизонтов, то в результате мы имеем следующий структурный уровень почвенной организации. Почвенный профиль в понимании его как материального тела в трех измерениях составляет ту основную единицу, которая служит главным объектом исследования почвенной науки в целом, то единое целое, которое мы называем почвой. В данном случае понятие «почвенный профиль» используется в качестве синонима термина «почвенный индивидуум» как элементарная почвенная единица. Введенный В. В. Докучаевым профильный метод изучения почв явился настолько прогрессивным и плодотнорным, что до настоящего времени лежит в основе всех почвенных исследований и навсегда сохранит свое значение. Итак, почвенный профиль, или почвенный индивидуум, почва как единое природное целое — это шестой структурный уровень почвенной организации, требующий своего особого подхода к его исследованию. Дальнейший анализ показывает, что разные почвы 00 в природе взаимодействуют между собой посредством
Почва определенных агентов, давая различные сочетания и комплексы, набор которых составляет следующий, седьмой структурный уровень организации, который мы определяем как почвенный покров территории. Строение почвенного покрова суши земного шара, как мы его сейчас представляем, весьма сложное и многоступенчатое. Этот структурный уровень организации почвы составляет предмет географии почв и не рассматривается в данной книге. Итак, мы рассмотрели семь последовательных уровней структурной организации почвенных образований: атомарный, молекулярно-ионный, уровень элементарных почвенных частиц, агрегатный, горизонт- ный, профильный и уровень почвенного покрова. Такое рассмотрение имеет прежде всего методологическое значение с точки зрения подходов к изучению того или иного объекта. Каждый из структурных уровней требует специфических подходов и методов исследования. Изложенная концепция структурных уровней организации почвы как природного тела имеет весьма важные в методологическом отношении следствия. Первым следствием служит вывод, что самое доскональное познание почвы на каком-либо одном уровне ее структурной организации не может дать достаточно полной информации о почве в целом, ибо при этом остаются непознанными все взаимодействия других уровней, более высоких или более низких. Только сочетание исследования почвы в целом с исследованиями на каждом из структурных уровней ее организации может дать достаточно полное представление о ней. Мало будет известно о почве, если сказать, что профиль ее состоит из таких-то горизонтов, структурных агрегатов, определенных химических веществ и т. д., чтобы исследование о ней было полным, надо изучить еще ее отношение ко всем факторам почвообразования, ее положение и роль в природной экосистеме, ее генетические связи с почвообразующей породой, ее тепловой и водный режимы, ее отношение к той или иной системе земледелия. Каждый структурный уровень организации почвы характеризует ее лишь в каком-то одном аспекте, что недостаточно для ее полного познания.
I Глава 1 Вторым важным следствием теории структурных уровней организации почвы служит положение о том, что исследование почвы как природного тела требует на каждом структурном уровне своего методического подхода и специфических методов исследования. Электронный микроскоп и рентгеновский аппарат необходимы для исследования почвы на кристалломолеку- лярном уровне, масс-спектрограф и счетчики частиц нужны для исследований атомных явлений, поляризационный микроскоп и лупа хороши для изучения на агрегатном уровне, а на уровне почвенного профиля необходим целый комплекс особых методов и подходов, требующих от исследователя подчас большой изобретательности. Важно иметь в виду, что специфика подхода к исследованию того или иного уровня всегда начинается непосредственно в полевых условиях, когда почвовед видит перед собой почву как единое целое, а не в лаборатории. От описанной концепции структурных уровней организации почвы как тела природы необходимо отличать разрабатываемые в последние годы Э. А. Корн- блюмом и его последователями положения об «уровнях морфологической организации почвенной массы» A975). Если в первом случае используется генетический подход на основе общих концепций естествознания, то во втором — чисто методический инструмент морфологического исследования, хотя и полезный, но все же более ограниченный. Как это часто бывает в науке, вероятно, что сочетание обоих подходов будет наиболее правильным при понимании значения каждого из них. Согласно Э. А. Корнблюму, с точки зрения морфологии почва — это многоуровневая иерархическая система, состоящая из морфологических элементов разного уровня. Под морфологическим элементом при этом понимается любое естественное внутрипочвенное тело, отличаемое от соседних с помощью невооруженного глаза и других органов чувств, или связная (единая, цельная) часть почвенного тела (пространства), ограниченная
Почва резкостной, дизъюнктивной, условной или комбинаторной внутрипочвенной границей. Морфологические элементы могут быть простыми или сложными (составными). Морфемы — простые морфологические элементы, «внутри которых нельзя провести никаких границ согласно заданной совокупности свойств, доступных изучению с помощью невооруженного глаза и других органов чувств». Примерами морфем служат наименьшие различимые структурные отдельности, отдельные кристаллы или друзы кристаллов солей и льда, стяжения сплошного чистого льда, мономинеральные механические элементы и минеральные индивиды внутри обломков плотных пород, однослойные пленки, недифференцированные стяжения, в том числе конкреции, простые поры, отдельные корни. Полиморфемы — составные морфологические элементы, состоящие из морфем одного типа, разделенных резкостными, дизъюнктивными или комбинаторными границами. Гетероморфемы — гетероморфные составные морфологические элементы, представляющие собой устойчивые комбинации морфем и полиморфем разных типов и, как и слагающие их морфемы, являющиеся элементами повторяемости внутри более крупного морфологического элемента — морфона. Морфоны — сложные или составные морфологические элементы, образованные повторяющимися в их пределах разнотипными морфемами и дающие области пересечения и совмещения ареалов морфем двух и более типов. Каждый морфон отличается от соседних морфемами по меньшей мере одного типа. Примерами морфонов могут быть: объединения однотипных первичных структурных отдельностей, не имеющих пленок; скопления однотипных минеральных зерен или обломков плотных пород, не обнаруживающих внутренней дифференциации; солевые корки, не содержащие иных морфем кроме однотипных кристаллов солей, их друз и разделяющих их пор. Более сложными морфонами, согласно Э. А. Корнблю- му, являются: иллювиальные горизонты сухо-степных солонцов, морфемы которых представлены призматическими структурными отдельностями, натечными 41
Глава I глинистыми пленками, трубчатыми порами и щеле- видными порами — промежутками. К морфонам относятся также железистые, гипсовые и карбонатные конкреции, если они состоят не только из соответствующих морфем, но имеют еще и поры или зерна кварца. Морфон может быть анклавным (если одна морфема полностью окружает какую-то другую) или кон- клавным (разные морфемы соприкасаются внутри морфона). Полиморфоны — повторение однотипных морфо- нов в пределах одного горизонта. Могут быть и иные объединения морфонов внутри горизонтов, например гетероморфоны и гетерополиморфоны, по аналогии с соответствующими объединениями морфем. Наконец, главным морфологическим элементом почвы признается генетический горизонт, состоящий из отдельных морфонов, которые в свою очередь состоят из морфем. К этому следует еще добавить широкое употребление терминов пед — структурная отдельность и кутана — пленка, взятых из зарубежной терминологии и широко используемых в микроморфологии почв. В принципе описанная система «уровней морфологической организации почвенной массы» не вызывает возражений и может быть использована в морфологическом анализе почв, имея в виду, что речь здесь идет главным образом об анализе морфологического строения генетического горизонта почв, т. е. анализе строения почвы в его пределах. В то же время перечисленные выше примеры морфонов (иногда это отдельная конкреция, а иногда и целый горизонт) и морфем показывают, что необходимы дальнейшие исследования для уточнения и большей конкретизации введенных понятий. Важно также установить правильное соотношение между морфоном, с одной стороны, и главным составным элементом генетического горизонта — структурной отдельностью, с другой. Остается еще много неясностей; может быть, можно говорить о мор- фонах разного порядка, как мы сейчас говорим, о структурных отдельностях, агрегатах, иедах разного порядка (см. ниже). Вероятно, важное значение при этом будет иметь и сама техника морфологического анализа генетического горизонта почвы: исследование
Почва его на зачищенной сглаженной стенке разреза, изучение естественной препарированной поверхности, исследование вынутого большого образца почвенной массы. Во всяком случае, использовать эти еще недостаточно проработанные новые концепции нужно осторожно и в точном соответствии с первоначально данной терминологией и определениями автора. В противном случае неизбежна путаница терминов и понятий, примером могут служить появившиеся в последнее время методические публикации, авторы которых то «в траншее выделяют все морфологически выраженные участки (объемы) почвы (морфоны, по Корнблюму)», то «выделив горизонты, в них определяют морфоны (по цвету, составу, сложению и содержанию определенных новообразований)». Здесь все не так: во-первых, по Корнблюму, морфоны — это не все морфологически выраженные участки почвы, а лишь вполне определенные морфологические элементы в пределах генетических горизонтов; во-вторых, критерии выделения морфонов у Э. А. Корнблю- ма совсем иные, и едва ли возможно выделение морфонов, например, но содержанию определенных новообразований, поскольку последние сами являются морфонами. Иногда при этом подходе допускают и методическую ошибку, противопоставляя «обычное описание разреза» его «организационному анализу». Со времен В. В. Докучаева такое противопоставление для почвоведов не существует. Профильный метод исследования почв, в основе которого лежит морфологическое выделение генетических горизонтов и их последовательное детальное исследование (с выделением в горизонтах морфонов, морфем и т. и. или без оного), есть и надолго сохранит свое значение как главный прием полевых почвенных исследований и генетического анализа почвы в целом. Нет ясности также в использовании некоторыми почвоведами терминов «организационный анализ почвенного разреза» и «организационный анализ почвенной массы». Введение этих терминов едва ли полезно, несмотря на их «красивость». Есть вполне определенное понятие почвенного профиля, под которым пони-
Глава I мается либо проекция почвенного тела на вертикальную плоскость разреза, либо само почвенное тело, состоящее из вертикально сменяющих друг друга горизонтов. Так что анализировать можно либо тело почвы, либо ее профиль. Важно подчеркнуть, что новые концепции Э. А. Корнблюма не изменяют сложившиеся на протяжении всей истории развития почвоведения представления о морфологическом строении почвы и уровнях ее структурной организации, а лишь помогают более детальному и рациональному морфологическому анализу, правда, при условии, что за морфемами не теряется представление о почве в целом и составляющих ее генетических горизонтах. ■ Почва и горная порода Почвы образуются из горных пород, но, как следует из предшествующего изложения, между почвой и горной породой имеется существенное качественное различие, заставляющее признать их разными природными телами. Это положение сейчас ни у кого не вызывает сомнений в своей общей теоретической форме. Практически же при исследовании почв в природной обстановке почвовед довольно часто сталкивается с вопросом, что считать почвой и что горной породой. Имеются разногласия среди ученых и по вопросу о том, какие именно природные образования должны быть названы почвами, а какие нет. Большие трудности обычно вызывает определение нижней границы почвенного профиля, которую почвовед зачастую даже и не пытается установить, настолько это дискуссионно. Чтобы яснее понять существо возникающих трудностей, приведем несколько примеров, показывающих неясность существующих представлений и те трудности, с которыми встречается почвовед. Допустим, что мы имеем болотную почву с торфяным горизонтом, подстилаемым глеевым. Если мощность торфа до 25— 30 см, это образование называется торфянисто-глеевой почвой; при мощности торфа до 50 см это будет торфяно-глеевая почва; при большей мощности торфа это уже будет сначала маломощный, затем среднемощный и, наконец, мощный торфяник.
Почва В двух первых случаях торфяной слой выступает как почвенный генетический горизонт, а при постепенном увеличении мощности незаметно для нас переходит в категорию органогенной горной породы. Где тут граница? Где разница между торфом — как генетическим почвенным горизонтом и как горной породой? Ведь увеличение мощности слоя — это не критерий для принципиального различия. Один любопытный пример. В пустынных оазисах Египта при абсолютном нуле осадков, в частности в депрессии Кхарга, на поверхности местами лежат пласты древних третичных глин, не имеющих никаких признаков почвы: это однородная пестрая толща, разбитая вертикальными и горизонтальными трещинами на отдельности и достигающая мощности десятков метров. Каждый специалист скажет сразу, что это горная порода. Однако египетские почвоведы показывают эти образования на картах как определенные почвы, причем относят их к категории лучших. Почему? Дело в том, что стоит эту глину как следует полить ирригационной водой и посеять растения, как получают превосходный урожай, скажем, пшеницы или хлопка. Но ведь урожай растений дают только почвы, а не горные породы. Вот и опять предмет для дискуссии. Еще один пример неясного образования. В Прикаспийской низменности часто встречаются в депрессиях обширные совершенно лишенные растительности пространства — шоры (соры). Это крайняя степень засоления почвы, когда концентрация солей в почве и близко подходящих к поверхности грунтовых водах столь высока, что ни одно растение не может в таких условиях существовать. Близко к таким образованиям примыкают и древние, и современные солевые коры, часто встречающиеся в пустынях земного шара. По всем своим признакам — это почвы, но лишенные своего основного качества — плодородия. А ведь такие солончаковые образования — результат почвообразовательного процесса. К каким природным телам отнести их, к почвам или к горным породам? Получается парадоксальное положение, как и в случае болотных почв: постепенное развитие почвообразовательного процесса в своем крайнем проявлении приводит к образованию горной породы.
Глава I Наконец, самый важный и самый дискуссионный вопрос — это нижняя граница почвы. Если почва сформирована на плотной массивно-кристаллической горной породе, то в этом случае обычно вопрос решается более или менее просто при не слишком большой мощности почвы; в случае большой мощности почвы, что часто имеет место в странах субтропического и тропического влажного климата, вопрос о нижней границе почвы становится уже существенно трудным. Если почва формируется на рыхлых водно-аккумулятивных или эоловых наносах, то вопрос о ее нижней границе превращается в большую проблему, требующую особого рассмотрения. Понятно, почему почвоведы, начиная с В. В. Докучаева и до последнего времени, настойчиво ищут те объективные критерии, которые позволили бы надежно различать почвы и горные породы, особенно непосредственно в природе. Еще труднее решается вопрос о различиях между почвой и корой выветривания. Под корой выветривания понимают поверхностный слой литосферы, состоящий из рыхлых продуктов изменения горных пород, образующихся под совместным воздействием воздуха, воды и организмов. Кора выветривания может быть остаточная (элювиальная), транзитная и переотложенная (аккумулятивная). Мощность ее колеблется в зависимости от возраста и местных условий климата, геологии и рельефа от нескольких сантиметров до сотен метров. В случае маломощной коры выветривания почва физически полностью совпадает с ней, т. е. верхний измененный рыхлый поверхностный слой горной породы является одновременно и корой выветривания, и почвой. В случае же мощной коры выветривания почва составляет только ее верхнюю какую-то часть. В. И. Вернадский, А. К. Ферсман, Б. Б. Полынов убедительно показали в своих трудах, что стерильного выветривания на земной поверхности не существует; всегда в процессах выветривания участвуют либо живые организмы, либо продукты их жизнедеятельности. Таким образом, и в выветривании, и в почвообразовании участвуют одни и те же силы природы или факторы. С этой точки зрения различие между почвой и корой 40 выветривания еще более усложняется.
Почва Анализируя соотношение между почвой и корой выветривания, Б. Б. Полынов A917) отмечает: «Очевидно, что почва может возникать и на разрушенном граните, и на дне морском, т. е., другими словами, может возникать всюду, где горная порода приходит в соприкосновение с органической жизнью, и в каждый из моментов, в который она может служить средой для развития этой жизни. Очевидно также и то, что если кора выветривания является эпохой в жизни горных пород, то почва есть не что иное, как отдельный момент этой эпохи». Подобная концепция, хотя и подчеркивает теоретическое разграничение между почвой и корой выветривания, на практике приводит к отождествлению нижней границы почвы с нижней границей коры выветривания, чего в ранних своих работах не избежал и К. Д. Глинка A902). В настоящее время приходится говорить лишь о каких-то условных границах, выделение которых основывается прежде всего на морфологических критериях. Рассуждая о соотношении между почвой и горной породой, необходимо договориться четко, в терминологическом плане, об определениях тех основных понятий, о которых идет речь, с тем чтобы не допустить ошибочных суждений. Горная порода — природные минеральные агрегаты, слагающие земную кору, характеризующиеся изотропностью свойств (в трех измерениях) на большом протяжении, соизмеримым с протяженностью однородного минерального состава. Массивная горная порода (плотные, скальные, массивно-кристаллические) — горные породы, все минеральные зерна которых консолидированы в единую каменную массу; включают в себя изверженные, метаморфические и осадочные породы земной коры. Рыхлая горная порода (рыхлые наносы, отложения, рухляк выветривания) — горные породы, обычно полидисперсные, минеральные зерна которых не соединены прочно между собой и поддаются разъединению при небольшом усилии человеческой руки; включают остаточные и переотложенные породы коры выветривания. Материнская горная порода (материнская порода, почвообразующая порода) — горная порода, из кото- 4/
Глава I рой образовалась данная почва; обозначается символом С. Подстилающая порода — горная порода, лежащая под материнской породой (либо под почвой, если весь слой материнской породы захвачен почвообразованием) и отличающаяся от нее в литологическом отношении; обозначается символом D. Подпочва (грунт) — часть материнской породы или подстилающая порода, не измененная почвообразованием и лежащая под почвенными горизонтами А и В; обозначается символом С или D. Почвенно-грунтовая толща — почва вместе с залегающей глубже подпочвой. Коренная горная порода (коренная порода) — массивная горная порода (как правило, дочетвертичного возраста), не измененная выветриванием и перекрытая остаточной или переотложенной корой выветривания; обозначается символом R. Приведенные выше термины не всегда встречаются именно в таком толковании у разных авторов и потому их применение должно быть всегда очень осторожным. В частности, в известном учебнике Д. Г. Ви- ленского A950) сказано, что горные породы, на которых развиваются почвы, называются почвооб- разующими, или материнскими, породами; часто их называют также подпочвой или грунтом. В. Р. Вильяме A947) также дает свое определение: «Под воздействием процессов выветривания из массивной горной породы образуется рухляковая порода, которая обладает только зачатками существенного свойства почвы. Такие породы носят название почвообразующих, или материнских пород...». Условившись об основных понятиях, перейдем к обсуждению критериев, которые можно было бы установить для нахождения объективных различий между почвой и горной породой, между почвой и корой выветривания. При этом важно иметь в виду, что наша задача в данной книге найти не столько принципиальные различия, сколько диагностические признаки, критерии, которые могут быть использованы практически. Массивные горные породы — это продукт чисто геологических процессов образования и преобразования
Почва земной коры. Рыхлые горные породы коры выветривания — это продукт выветривания, также геологического процесса на земной поверхности. И массивные, и рыхлые горные породы могут служить материнской или иочвообразующей породой для формирующихся из них почв; почва — продукт почвообразовательного процесса, принципиально отличающегося от процессов чисто геологических. Так что в теоретическом плане здесь все ясно. Попробуем разобраться, как это выглядит на практике. Уже на заре развития почвоведения вопрос о различиях между почвой и горной породой стоял довольно остро, и не только в теоретическом плане. Именно поэтому основатель современного генетического почвоведения В. В. Докучаев, по образованию геолог, видел необходимость дать ясное понятие о почве и в теоретическом, и в практическом аспекте. Подробно разобрав морфологию почвенных образований, он в 1886 г. пришел к выводу, что «естественнее всего считать за почву два верхних (А и В) горизонта, нижний же (С) за подпочву, грунт, коренную или материнскую породу, все равно, рыхлый он или каменистый, слоистый или массивный». Из сказанного ясно, что практически важным является не установление различий между почвой и горной породой вообще, а между данной почвой и той материнской породой, из которой она образовалась, т. е. важен вопрос о нижней границе почвы. Этот вопрос вызывал существенные разногласия, особенно на заре разработки теоретических основ генетического почвоведения, и различно решался разными авторами. В. В. Докучаев предлагал принимать за нижнюю границу почвы максимальную глубину прокрашивания ее гумусом, т. е. включал в толщу собственно почвы только горизонты А и В A886), понимая иод горизонтом В переходный но гумусированности слой. Н. А. Богословский A899) и К. Д. Глинка A902) отождествляли нижнюю границу почвы с нижней границей коры выветривания, хотя и подчеркивали принципиальное различие между ними. П. А. Костычев A887) считал, что нижняя граница почвы определяется глубиной проникновения основной массы корней растений. 4 Морфология почв
Глава I Теоретический итог этой дискуссии подвел П. С. Коссович A916), сделав вывод, что мощность почвы (глубина почвенного слоя) должна определяться глубиной, на которую произошло изменение горной породы, т. е. слоем проникновения почвообразовательного процесса. Такой подход не вызывал ни у кого сомнений, однако разногласия остались в отношении практической приложимости этого общетеоретического положения. Остался нерешенным вопрос о том, что же служит критерием глубины проникновения почвообразовательного процесса: выветрелость породы, по Н. А. Богословскому и К. Д. Глинке, гумусированность ее, по B. В. Докучаеву, глубина основной массы корней, по П. А. Костычеву, или что-либо иное? Полемизируя с П. А. Костычевым и его последователями, Г. Н. Высоцкий A934), изучавший водный режим почв, пришел к выводу, что нижняя граница почвы определяется глубиной ежегодного промачивания и обычно почвенная толща идет до грунтовых вод. Казалось бы, выход найден: ведь, действительно, промачивающие почву воды служат проводником почвообразовательного процесса в более глубокие слои почвообразующей породы, и процесс затухает там, куда они не доходят. Однако противоречия остаются и при таком подходе, поскольку на земле есть очень много случаев, когда, с одной стороны, грунтовые воды стоят в пределах всего почвенного профиля вплоть до его поверхности (почвенная толща равна нулю?!), а с другой стороны, современное промачивание может захватывать лишь ничтожную часть древней почвенной толщи, сформированной когда-то при иных климатических условиях. Крупнейший теоретик морфологии почв С. А. Захаров считал, что от глубже лежащей толщи горной породы почва отличается своей мелкоземистостыо, более или менее выраженной перегнойной окраской и подразделением на горизонты A930). Но и критерии C. А. Захарова не безупречны. Мелкоземистыми могут быть самые разнообразные рыхлые горные породы: пески, морена, лесс, аллювий и т. д. Перегнойную окраску могут иметь погребенные почвы, входящие в толщу почвообразующей породы, а также некоторые
Почва специфические горные породы вроде сапропеля или аллювия. Наконец, подразделение на горизонты поверхностной толщи также не всегда безусловно, поскольку не всегда сразу можно доказать, что наблюдаемая в профиле дифференциация обусловлена почвообразованием, а не появилась в результате процесса отложения породы. Данная проблема была специально рассмотрена в работах превосходного почвоведа-морфолога П. Н. Чижикова A968, 1968а, 19686, 1969). Анализируя такие признаки почв, как гумусированность, строение, мощность, химический состав, физические свойства, новообразования, структуру и другие, П. Н. Чижиков приходит к выводу, что «признаков, свойственных только почве, немного. Среди них можно назвать следующие: происхождение, строение, мощность, особый характер протекающих в ней физико-химических, биохимических и биологических процессов. Все другие признаки в большей или меньшей степени выраженности встречаются и в материнской породе» A969). Практически же для определения нижней границы почвы П. Н. Чижиков A968а) считает пригодными лишь два признака, отличающих почву от породы: строение профиля почвы и процессы, протекающие в ней. Однако трудности, возникающие при этом, столь существенны, что сам автор считает подобное решение проблемы лишь приблизительным. Таким образом, специальное исследование вопроса о нижней границе почвы фактически вернуло к идее П. С. Кос- совича, лишь несколько более детализированной. Итак, исторический анализ представлений не дал нам решения о нижней границе почвы в практическом плане, хотя теоретическая формулировка П. С. Коссо- вича, основанная на докучаевской идее генезиса почв, не вызывает сомнений. Попробуем разобраться в этом вопросе, проанализировав ряд конкретных ситуаций. Прежде всего, необходимо совершенно четко представлять себе, в каких целях и когда мы имеем дело с нижней границей почвы. Во-первых, это тот случай, когда мы имеем дело с почвой как с объектом природы и исследуем ее генетически, рассматривая ее происхождение и эволю- 4-
Глава I цию, специфические качества и количественные признаки, отличающие ее от окружающих природных образований. Во-вторых, мы говорим о нижней границе почвы, рассматривая факторы среды, определяющие судьбу урожая выращиваемых на почве культурных или природных растительных группировок (поле, луг, сад, лес). В-третьих, мы имеем дело с нижней границей почвы в мелиоративных работах, когда тем или иным путем оказываем мощное воздействие на почвообразование и создаем искусственный режим, резко отличающийся от природных условий. Подход к решению проблемы в этих случаях может быть различным. Целесообразно рассмотреть их раздельно для условий формирования почв на массивно-кристаллических и рыхлых горных породах. Рассматривая известные нам гючвообразующие горные породы, можно выделить среди их большого разнообразия следующие 11 типов строения, в зависимости от которого и строение почвенного профиля будет различным (рис. 1). 1. Массивная порода (гранит, известняк, сланцы, мергель, диорит, базальт, филлит и т. д.); порода представлена только слоем С, но на поздних стадиях выветривания может быть расчленена на слои С и D. 2. Массивная порода, перекрытая плащом элюво-де- лювия на склонах; порода состоит из слоев С и D. 3. Массивная порода, перекрытая плащом делювия на склонах; порода может быть представлена либо слоем С, либо комбинацией С и D в зависимости от мощности делювиального наноса. 4. Однородная рыхлая порода (лесс, морена; покровный суглинок, флювиогляциальный или дюнный песок, однородный аллювий, колювий и т. д.); толща состоит только из слоя С. 5. Двучленная рыхлая порода, в которой легкий нанос С j в пределах почвенного профиля (или в пределах 1 м) подстилается более тяжелым С2 (например, супесь на глинистой морене). 6. Двучленная рыхлая порода, в которой тяжелый нанос С в пределах почвенного профиля (или С, в пределах 1 м) подстилается более легким С2 (например, покровный суглинок на песке).
Почва Многочленная рыхлая порода, в которой чередование нескольких литологически различных слоев происходит в пределах почвенного профиля, или в пределах 1 м (резко слоистый аллюслоистый пепловый нанос); в толще породы выделяются несколько слоев С: С,, С2 С3 ... Двучленная рыхлая порода, в которой литологичес- кая смена наблюдается за пределами почвенного профиля, или глубже 1 м (например, покровный суглинок на морене); почва формируется только в пределах слоя С, а ниже лежит подстилающая порода D. Рис. 1. Типы строения почвообразующих пород (пояснения см. в тексте)
Глава I 9. Трехчленная рыхлая порода, в которой легкий нанос Cj подстилается в пределах почвенного профиля (или в пределах 1 м) более тяжелым С2, а глубже за пределами профиля почвы (или глубже 1 м) лежит подстилающая порода D (например, супесь — морена — флювиогляциальный песок). 10. Трехчленная рыхлая порода, в которой тяжелый нанос Cj в пределах почвенного профиля (или в пределах 1 м) подстилается более легким С2, а глубже за пределами почвенного профиля (или глубже 1 м) лежит подстилающая порода D (например, покровный суглинок — песок — морена). 11. Многочленная рыхлая порода, в которой чередование несколькихлитологически различных слоев С,, С2, С3... происходит в пределах почвенной толщи (или в пределах 1 м), а глубже за пределами почвенного профиля (или глубже 1 м) лежит подстилающая порода D, резко отличающаяся от всех вышележащих слоев (например, пепел 1 — пепел 2 — пепел 3 — гранит или супесь — суглинок — супесь — морена). Почва как естественноисторическое тело природы. С выветриванием и почвообразованием на массивно- кристаллических горных породах мы имеем дело в элювиальных условиях. В случае нахождения таких пород в транзитных или аккумулятивных условиях ландшафта они сами либо их элювий перекрыты делювиальным или иным наносом, и почвообразование протекает тогда уже на рыхлой породе, что будет рассмотрено ниже. При формировании почв на элювии массивно-кристаллических пород выветривание и почвообразование протекают одновременно, на первых стадиях будучи физически совмещенными в едином небольшом слое разрушающейся горной породы. По мере развития трансформации исходной породы эти два процесса все более и более разделяются в пространстве, причем почвообразование охватывает лишь верхние слои выветривающейся толщи, а выветривание протекает в ее более глубоких слоях. Единая на первых стадиях толща постепенно расчленяется на два разнородных образования: почву и кору выветривания или элювий
Почва породы. Одновременно протекает и дифференциация почвы на генетические горизонты (рис. 2). Рассматривая схему развития и дифференциации почвенного профиля на массивно-кристаллической породе (рис. 2), можно наглядно видеть все возникающие трудности и противоречия определения нижней границы почвы в этом, казалось бы, простейшем случае. Во-первых, необходимо твердо уяснить, что исходная почвообразующая порода (материнская горная порода), обозначаемая символом С, согласно концепции Докучаева, Коссовича и других авторов, в состав почвенной толщи в данном случае не включается. Почва состоит только из горизонтов А и В1, в крайнем случае имея переходные горизонты АС и ВС (стадии с 1 по 6, рис. 2). При таком подходе вопрос о нижней границе почвы для данного случая можно считать решенным: это верхняя граница невыветрелои или находящейся лишь на ранних стадиях выветривания исходной горной породы. Рис. 2. Развитие и дифференциация почвенного профиля на массивно-кристаллической породе: 1,2 — примитивно-щебнистые почвы на элювии скальной породы; 3, 4, 5, 6 — полноразвитые почвы на элювии скальной породы; 7,8,9 — полноразвитые почвы на древней коре выветривания 1 О понятиях горизонтов, их диагностике и специфике см. ниже в гл. III.
I Глава I Сложнее решается вопрос на более поздних стадиях выветривания и почвообразования, когда эти процессы затрагивают мощную многометровую верхнюю часть горной породы (стадии 7 — 9 на рис. 2). В этом случае рыхлая мелкоземистая масса измененной горной породы расчленяется на две самостоятельные, но генетически связанные между собой толщи — почву и кору выветривания, причем почвообразующей, материнской породой для существующей в настоящее время почвы служит уже не исходная горная порода, а ее элювий или развитая кора выветривания; исходная же горная порода в этом случае для данной почвы становится не материнской, а подстилающей породой. Однако и здесь, последовательно применяя принцип Докучаева — Коссовича, мы можем считать, правда, уже с некоторой долей условности, нижней границей почвы верхнюю границу не измененной почвообразованием (но измененной от исходного состояния выветриванием) коры выветривания, т. е. опять включаем в состав почвенной толщи лишь горизонты А и В (ВС). Сама почвообразующая порода С также может быть дифференцирована выветриванием на несколько различных горизонтов, и тогда вопрос о том, какой из них считать почвенным горизонтом, а какой породным, становится особенно сложным. В этом случае должна помочь точная диагностика почвенных горизонтов, особенно горизонтов В. Рис. 3. Строение почвенного профиля на делювиал}>ном склоновом наносе, перекрывающем массивно-кристаллическую породу: 1 — делювий полностью переработан почвообразованием; 2,3 — делювий частично переработан почвообразованием
Почва В условиях горных склонов массивно-кристаллические породы не всегда выступают непосредственно в качестве почвообразующих пород. Обычно они перекрыты рыхлым плащом элюво-делювия либо делювиального наноса, особенно в нижних частях склонов. Если такой нанос имеет достаточную для формирования полноразвитой почвы мощность, то массивно-кристаллическая порода выступает в этом случае в качестве подстилающей породы D. Роль же почвообразующей породы С играет перекрывающий ее элюво-делювий либо делювий (рис. 3). Вопрос о нижней границе почвы в этом случае решается различно в зависимости от мощности перекрывающего наноса и интенсивности его переработки почвообразовательным процессом. Если мощность поверхностного наноса небольшая и он полностью переработан почвообразованием с расчленением на почвенные горизонты (случай 1, см. рис. 3), то нижней границей почвы будет служить верхняя граница подстилающей массивно-кристаллической породы. Если же мощность поверхностного наноса достаточно большая и между горизонтами В и подстилающей породой D лежит слой рыхлого материала, обозначаемый символом С, не имеющий диагностических признаков горизонтов В и представляющий собой в какой-то степени видоизмененную исходную почвообразующую породу, то за нижнюю границу почвы следует принять верхнюю границу этого слоя, а сам слой С следует отнести к подпочве вместе со слоем D. Таким образом, применение принципа Докучаева— Коссовича к случаю формирования почв на элювии массивно-кристаллических пород или на маломощном элюво-делювии либо делювии, перекрывающем массивную породу, позволяет вполне определенно практически выделять нижнюю границу почвы даже в случае мощной элювиальной коры выветривания. В данном случае разделение поверхностной толщи на почву (горизонты А и В, включая переходные горизонты АС и ВС) и подпочву (горизонты С и D) может быть произведено вполне однозначно при достаточно четкой диагностике почвенных горизонтов (о диагностике горизонтов см. в гл. III).
Глава I Рис. 4. Обобщенная схема строения почвенно-грунтовой толщи при разной степени дифференциации профиля Рассматривая формирование почв на рыхлых горных породах, можно применить тот же общий принцип, что и для случая массивно-кристаллических пород, т. е. включать в состав собственно почвенной толщи только горизонты А и В, горизонты же С и D относить к подпочве (рис. 4). Такой подход к выделению нижней границы почвы и определению ее суммарной мощности вполне оправдан теоретически и не будет вызывать трудностей на практике. Таким образом, мощность почвы — это суммарная мощность всех входящих в ее толщу горизонтов А и В (при очень широком понимании горизонта В, включая карбонатно-аккумулятнвные, солевые, гипсовые, железистые (плинтитовые) горизонты, но исключая их, если между ними и почвой есть прослойка подпочвы, в случае чего они будут погребенными горизонтами древних почв и должны относиться уже к породе) вплоть до подпочвы. При подобном определении мощности почвы будет полностью исключен субъективный элемент, существующий в настоящее время в использовании этого термина, для сопоставления разных почв. Мощной будет называться только такая почва, которая имеет большую мощность горизонтов А и В, а не формирующаяся, скажем, на мощной коре выветривания и имеющая мощную рыхлую подпочву. Горизонт С из определения мощности почвы должен быть исключен полностью во избежание недоразумений, поскольку определить его нижнюю границу в большинстве случаев в практике почвоведов не представляется возможности. Указанный подход к определению нижней границы почвы и ее мощности ни в коей мере не затрагивает те- 00 оретических и практических аспектов взаимодейст-
Почва вия между почвой и подпочвой, между почвой и корой выветривания, между почвой и почвообразующей породой. Их генетическая связь не подвергается никакому сомнению, а физическая связь существует объективно и будет рассмотрена ниже. Однако при рассмотрении профиля почв, сформированных на рыхлых горных породах, возникает часто другой очень сложный вопрос. Практически мы никогда с полной уверенностью не можем твердо сказать, является ли подпочва данной почвы горизонтом С или D. Вопрос о горизонте С практически всегда остается открытым. Строго говоря, тот слой подпочвы, который в случае рыхлых горных пород лежит под почвенными горизонтами А и В, никогда не может представлять собой исходную материнскую породу, из которой сформировалась лежащая выше почва, ибо он в какой-то степени уже изменен за период почвообразования комплексом различных процессов, в том числе и протекающим выше почвообразованием. Но это лишь одно затруднение. Вторая трудность заключается в том, что не всегда сразу без специального исследования можно сказать, образовались ли существующие ныне почва и ее подпочва из исходно однородной горной породы или сама исходная порода имела первичную, связанную с ее генезисом неоднородность. Таким образом, стоит вопрос о том, является ли вскрытая нами дифференциация почвы на горизонты результатом только почвообразования, или это результат и исходной неоднородности почвообразующей породы. Проиллюстрируем это конкретным примером. В донских и южноукраинских степях очень часто подпочвой тяжелосуглинистых или глинистых черноземов служит легко- или среднесуглинистый лесс, причем облегчение гранулометрического состава вниз по профилю почвы происходит довольно постепенно. Что это, результат почвообразования (оглинивание почвы) или результат первичной неоднородности почвообразующей лессовой толщи, исходно более тяжелой в своей поверхности части? Без специального исследования ответ на этот вопрос крайне затруднителен. Вопрос об исходной почвообразующей породе всегда решается лишь предположительно в случае обра-
Глава I зования почв на рыхлых породах. Только в относительно редких случаях формирования почв на скальных породах в строго элювиальных условиях мы можем точно установить почвообразующую породу С. Во всех других случаях горизонт С, строго говоря, — это не почвообразующая порода, а подпочва, в той или иной степени измененная почвообразованием. Особенно это относится к рыхлым горным породам, которые крайне редко бывают однородны на значительную глубину в условиях земной поверхности. Даже классический южноукраинский лесс при всей своей кажущейся однородности в 20 —30-метровой толще имеет минимум три различных по гранулометрическому составу горизонта (легкий, средний и тяжелый суглинок последовательно сверху вниз соответственно его геологическому подразделению на Q3, Q2 и Qj), имеет минимум 5 — 7 прослоев погребенных почв, много различной мощности и состава солевых, гипсовых и карбонатных прослоек; так что ни о какой исходной однородности тут говорить не приходится. В этих условиях за почвообразующую породу приходится с известной мерой условности принимать наименее измененный почвообразованием горизонт подпочвы С (полностью исключая, конечно, входящую в подпочву подстилающую породу D). Сказанное относится, естественно, только к случаю формирования почв на «однородных» (типы 1, 2, 3, 4, 8), а не на двучленных или многочленных (типы 5, 6, 7, 9, 10, 11) породах. В последних случаях мы в почвенном профиле обычно горизонта С не наблюдаем, а в качестве подпочвы имеем подстилающую породу D. С рассматриваемых позиций определение горизонта С как материнской или почвообразующои породы по меньшей мере условно и, вообще говоря, недоказуемо. Лучше считать горизонт С подпочвой, которая может в некоторых случаях совпадать с почвообразую- щей породой. Именно исходя из этого соображения мы дадим ниже определение горизонта С почвенного профиля. Что касается вопроса о нижней границе подпочвы, то он решается относительно просто, хотя и не во всех абсолютно случаях. За нижнюю границу подпочвы мы принимаем литологическую смену породы за предела-
Почва ми почвенного профиля. В одних случаях это будет верхняя граница подстилающей породы, если почвооб- разующая порода имеет достаточно большую мощность порядка нескольких метров, в других — это будет верхняя граница коренной породы, лежащей ниже подстилающей породы, если почвообразующая порода имеет малую мощность и подстилающая порода D является подпочвой. Однако вопрос о нижней границе подпочвы не имеет для нас принципиального значения, когда мы рассматриваем вопрос о нижней границе почвы как естественно-исторического тела природы. Почва как среда роста растений. Если рассматривать почву как среду обитания растений, тот субстрат, на котором растения укореняются, из которого черпают питательные вещества и воду и который может оказывать на них в определенных случаях и отрицательное воздействие, то вопрос о нижней границе почвы решается в иной плоскости, чем это описано выше. В этом случае мы должны говорить строго не о почве в данном выше понимании, а о корнеобитаемом слое, который может быть меньше, чем мощность почвы (в случае полевых культур), либо может значительно превышать мощность почвы (в случае древесных насаждений или некоторых степных ассоциаций). Поскольку жизнь и урожай растений определяются не только свойствами почвы, но и влиянием более глубоких подпочвенных горизонтов, включая и горизонт грунтовых вод, то когда мы говорим о почве как среде обитания растений, необходимо иметь в виду не собственно почву, а почвенно-грунтовую толщу (почва-f подпочва). В этом случае вопрос о нижней границе почвы (в практическом, а не в теоретическом плане) будет решаться в зависимости от мощности корнеобитаемого (действительно или потенциально) слоя, т. е. за нижнюю границу почвы необходимо будет принять нижнюю границу почвенно-грунтовой толщи, пригодной для развития корневых систем растений. При этом мы имеем в виду тот факт, что корни растений могут проникать и в горную породу, в том числе и в массивно- кристаллические породы по трещинам. В некоторых случаях в пределах почвенно-грунтовой толщи могут встречаться препятствия для распро- Ы
Глава I странения корней вглубь: плотные прослои, солевые или железистые прослои, карбонатные или гипсовые коры, панцири, плинтит, грунтовая вода. Такие ограничивающие корнеобитаемый слой горизонты не меняют общей постановки вопроса о нижней границе почвы с рассматриваемой точки зрения. Во всех случаях при рассмотрении почвенной среды обитания растений почвенно-грунтовая толща должна приниматься во внимание как единое целое до своей нижней границы, т. е. до коренных горных пород, либо до подстилающих пород (в зависимости от того, что составляет подпочву, горизонт С или D). Если подпочва представлена горизонтом С, то нижняя граница почвы как среды обитания растений будет определяться верхней границей подстилающей породы. Если же подпочва представлена горизонтами С и D либо только горизонтом D, то нижняя граница почвы как среды обитания растений определяется верхней границей коренной горной породы. Таким образом, в данном случае понятия о почве и почвенно-грунтовой толще совпадают, а нижняя граница почвенно-грунтовой толщи становится нижней границей почвы, но не абсолютно, а лишь только с рассматриваемой точки зрения и только в целях определения нижней границы почвы как среды обитания растений. При другой постановке вопроса он решается иначе (см. выше). Почва как объект мелиорации. Мелиорируя почвы, мы обычно затрагиваем очень мощные слои поверхностных отложений, в случае оросительных мелиорации часто до глубины в несколько десятков метров. При этом мы имеем дело не только с почвой как таковой, но с почвенно-грунтовой толщей в целом и даже затрагиваем иногда глубоко лежащие коренные породы. В случае мелиоративного рассмотрения почвы вводится еще одно необходимое понятие — зона аэрации. Зона аэрации — это поверхностная толща почвы и горной породы до ближайшего к поверхности стационарного уровня грунтовых вод, определяемого региональным водоупором. В природе встречаются самые разнообразные ситуации (рис. 5). Зона аэрации может быть нулевой, если грунтовая вода подходит к поверхности; она может быть меньше почвенно-грунтовой толщи (случаи 1
Почва к K1UJ. н- ^1 с • Hill И tu * 11 ti >i§ EI A 6 С D IIOIIU Л 3 )S D Alt t AAfcl 11 водоносный слои 1 1 . да 1 «О >s i С i s (С « * •= g с S«= §« •j£ J Q.O J$c ч; .1 -г £ с Л .« | л г о J шш- «аг,*лдярна« кэима гсунтоьыу вод Рис. 5. Строение почвенно-грунтовой толщи и ее соотношение с зоной аэрации при различных условиях залегания грунтовых вод и 4), совпадать с ней (случаи 2 и 5) или значительно превышать ее (случаи 3 и 6 на рис. 5), затрагивая и слои коренных пород, в зависимости от того, что является региональным водоупором и где залегает водоносный горизонт. Соотношение между мощностью зоны аэрации и мощностью почвенно-грунтовой толщи имеет важнейшее значение в мелиоративных работах как при оросительных, так и при осушительных мелиорациях. Поскольку при мелиорациях затрагиваются глубокие слои, то в рассмотрение обычно включается либо почвенно-грунтовая толща, либо зона аэрации в целом (например, при определении запаса солей в целях прогнозирования солевого баланса территории). При этом соответственно решается и вопрос о нижней границе рассматриваемой толщи. Основные же положения 63
Глава I о соотношении между почвой и породой остаются жизненными, независимо оттого, какую толщу мы рассматриваем в практических целях мелиорации. ■ Почвенный индивидуум Почва — это тело природы, имеющее определенную протяженность в трех измерениях. Как всякое природное тело, почва имеет свой объем и свои границы. О нижней границе почвы было сказано на предыдущих страницах. Верхняя граница почвы — это поверхность раздела между почвой и атмосферой, т. е. поверхность земли, либо между почвой и гидросферой для подводных почв (плавневые, мангровые, затопленные рисовые почвы и т. п.). Что же касается боковых границ почвенного тела, то вопрос этот решается непросто и требует специального исследования. Дело в том, что в природе почвы переходят одна в другую обычно постепенно, без резко выраженных границ раздела. Граница между двумя разными почвами становится диффузной и трудно определяется в натуре. Однако это не значит, что границы нет. Диффузная граница — это тоже граница. Важно определить достаточно четко, что принимать за почвенную границу и соответственно использовать это определение. К определению боковых границ почвы можно подойти двумя путями: во-первых, можно было бы дать определения самим границам и разработать метод их натурного выделения; во-вторых, можно дать определение почвенного тела как индивидуума, и тогда границы будут определены как поверхности раздела между почвенными индивидуумами. Опыт показывает, что второй путь значительно надежнее, хотя и непрост. Общепринятого определения почвенного индивидуума, или почвенной «особи», в настоящее время в почвоведении нет, что, вероятно, связано с тем обстоятельством, что до последнего времени эта категория мало использовалась в научном анализе: на почву слишком долго смотрели, как на вертикальную стенку почвенного разреза либо как на ареал поверхности земли, размер которого задается масштабом почвенной карты. Поскольку почва, согласно данному выше определению, является сложной четырехфазной структур-
Почва ной системой, то она принципиально не может быть однородным природным телом. Почва всегда имеет какую-то степень неоднородности. Значит, задача определения почвенного индивидуума сводится к отысканию тех пределов почвенной неоднородности, которые позволяют говорить о самостоятельном природном теле, отличном от окружающих тел. В истории науки известен ряд попыток дать основанное на этом подходе определение почвенного индивидуума. Л. И. Прасолов определял элементарную почвенную единицу как «небольшое пространство, пересеченное разрезом», оставив в этом определении слишком много неясностей, поскольку почвенный разрез может пересекать ряд разных почв в зависимости от его положения A927). Иначе подошел к этому вопросу А. А. Роде, взяв в качестве почвенной единицы «призму почвы с бесконечно малым поперечным сечением»; впоследствии в целях удобства практических расчетов он принимал за единицу призму с сечением 1 дм2 A937). Искусственность таких границ очевидна. Много уделяли внимания вопросу о почвенном индивидууме почвоведы США. Клайн считал почвенным индивидуумом наименьшее природное тело, обладающее всеми особенностями тел данного класса и соответствующее низшему таксономическому рангу (Cline, 1949). При этом предполагалось некое абстрактное модальное понятие почвенного индивидуума, от которого реальная почва может в какой-то степени отличаться по своим свойствам, если отличия не выходят за пределы параметров, принятых для соответствующей классификационной единицы. В этом понимании почвенный индивидуум выступает как наименьший объект в системе почвенной классификации. Йенни обратил внимание на то обстоятельство, что почва всегда неоднородна и представляет собой сочетание в пространстве, как но горизонтали, так и по вертикали, разнородных элементов, образующих сложную мозаику, причем имеет место определенная периодичность в распространении отдельных участков или элементов этой мозаики (Jenny, 1958). Как в сложном узоре каменной или ковровой мозаики повторяется какой-то рисунок, так в почве имеется определенный мозаичный мотив, повторяющийся много- 5 Морфология почв
Глава I кратно в почвенном теле. Такой мозаичный элемент почвы, представляющий сочетание периодически повторяющихся в определенных комплексах свойств, Йенни считал почвенным индивидуумом и назвал его греческим словом тессера — мозаика. В дальнейшем идея Йенни об отражении неоднородности почвы в определении почвенного индивидуума получила широкое признание и использовалась многими почвоведами разных научных школ. В 1960 г. почвоведы США в своей классификационной системе «7-го Приближения» ввели понятие «педон» (отгреч. pedon — почва, грунт), определив его как «тело почвы с тремя измерениями, горизонтальные размеры которого достаточно большие, чтобы допустить изучение форм и соотношений горизонтов». С теоретическим обоснованием концепции педона как почвенного индивидуума на VII Международном конгрессе почвоведов выступили представители школы США Саймонсон и Гарднер (Simonson, Gardner, 1960). Согласно их представлениям, педон — это наименьший объем, который может быть назван «почва» и который во многих отношениях сопоставим с элементарной ячейкой кристалла. Впоследствии американские почвоведы неоднократно возвращались к теоретическому анализу концепции педона, уточняя и обосновывая ее новыми аргументами (СНпе, 1963; Johnson, 1963; Knox, 1965; Van Wambeke, 1966). Согласно данной концепции, педон — это реально существующее тело почвы с тремя измерениями, площадь которого колеблется от 1 до 10 м2 в зависимости от природы вариабельности горизонтов. В случае прерывистых или волнистых (синусоидальных) горизонтов с длиной «волны» от 2 до 7 м педон включает лишь половину цикла. Если циклы менее 2 м или все горизонты однообразной мощности но простиранию, то педон имеет площадь 1 м2. С такой концепцией можно согласиться, если исключить искусственно ограничивающий параметр определенной площади. Можно назвать множество случаев, когда почвенный индивидуум имеет площадь менее 1 м2 и, наоборот, когда площадь его очень велика. Кроме того, при синусоидальном характере горизон-
Почва Рис. 6. Расположение почвенных индивидуумов-педонов в пределах элементарного почвенного ареала — полипедона: 1 — пространственная граница ЭПА; 2 — пространственные границы ПИ тов изучение форм и соотношений горизонтов будет крайне неточным, если взять простирание их только на расстоянии полуцикла; необходимо иметь минимум два цикла для полной представительности педона (рис. 6). С этими поправками концепция педона как почвенного индивидуума могла бы быть принята в почвоведении. Термин «педон» также не вызывает возражений, будучи синонимом термина «почвенный индивидуум». Однако сами американские почвоведы сделали данную концепцию менее ясной, введя понятие «полипе- дон», соответствующее, по их мнению, «почвенному индивидууму». Согласно «7-му Приближению» A960), почвенный индивидуум, или «почва», состоит из одного или нескольких непрерывных педонов, ограниченных со всех сторон «непочвой» или педонами иного характера в отношении одного либо нескольких признаков, диагностических для почвенной серии. Разъясняя это положение, Джонсон (Johnson, 1963) указывает, что «педон — это реально существующий естественный объем почвы, достаточно протяженный, чтобы выявить все почвенные горизонты и их соотношения; полипе- дон, или собственно почвенный индивидуум, — это группа смежных педонов, характеристики которых находятся в пределах одной и той же почвенной серии». Как справедливо указывали Ф. И. Козловский A970) и В. М. Фридланд A972), при таком подходе
Глава I концепция системы педон — полипедон становится неопределенной и нуждается в серьезных уточнениях. Здесь смешиваются воедино представления о почвенном индивидууме как о реальном природном теле, как об единице почвенной классификации и как о географической единице почвенного покрова. В первом случае речь должна идти о естественном теле природы, реально существующем в своих природных границах независимо от наших классификационных или картографических представлений. Bo-втором случае мы будем говорить о минимальных объемах почвы в соответствии с принятой системой классификации почв; и наконец, в третьем случае речь пойдет о единице, зависящей от классификации и масштаба исследования. Эти три подхода нельзя рассматривать однозначно. Понятие «полипедон» не может быть равнозначным понятию «почвенный индивидуум», поскольку полипедон включает в себя несколько педонов, достаточно разных для того, чтобы быть отнесенными даже к разным почвенным сериям. Понятие «полипедон» больше всего соответствует «элементарному почвенному ареалу», под которым В. М. Фридланд понимает объем почвы, относящийся к какой-либо одной классификационной единице наиболее низкого ранга, занимающий пространство, со всех сторон ограниченное другими элементарными почвенными ареалами или непочвенными образованиями A965). «Элементарный почвенный ареал (ЭПА) представляет собой единицу, неделимую лишь относительно — только в географии почв. В почвоведении в целом он сложен и делим как на множество почвенных профилей (почвенных индивидуумов), так и на почвенные горизонты, на структурные отдельности и т. д.» (Фридланд, 1972). Необходимо считать аналогичными (не синонимами, но в принципе соответствующими друг другу) следующие понятия: полипедон Gth Approximation, 1960), элементарный почвенный ареал (Фридланд, 1965), пе- дотоп (Ehwald, 1966; Haase, 1968), женон (Boulaine, 1969). Понятию же почвенного индивидуума в наибольшей степени соответствует концепция полона в ее уточненной форме.
Почва В последЕЕие годе.е много Ешимания изучению и оп- ределениЕО почвенного индивидуума было уделено советскими почвоведами, также использовавшими идею о неоднородности и вариабельности свойств ЕЕочвен- Еюготела (Карпачевский, 1972, 1977, 1980; Козловский, 1966, 1968, 1970, 1972). Л. О. Карпачевский рассматривает почвеЕпшй индивидуум как компонент биоЕ'еоценоза, сопоставляя почвенный компонент парцеллы (парцелла — элемеЕЕ- тарЕ«лй ареал растителыЕости в биоЕ'еоЕЕ,енозе) с ееоли- педоЕгом или элемеЕггарЕЕЕлм почвенным ареалом. Соответственно почвенный компонент парЕ1еллы состоит из почвенных индивидуумов — педонов, пространственные размеры которых ограничиваются сферой влияния индивидуальных эдификаторов. Таким образом; согласно концешдии Л. О. KapiEa- чевского об «адекватном соответствии почв и расти- ТОЛЬЕЕОСТИ», CyiEE,eCTByeT Прямая ОДЕЕОЗЕЕаЧ£1аЯ СВЯЗЬ между растительностью и почвой вплоть до едшЕич- ного оргаЕЕизма: иЕЕдивидуальный эдификатор (единичное дерево, куст и т. п.) —> почвенный индивидуум (педоЕ^, парцелла (группа деревьев в лесЕюм биогеоценозе и т. ее.) —> элементарный почвенный ареал (по- липедон), биогеоценоз (тип леса и т. п.) —> почвеЕЕЕ1ая комбинация (мозаика, комплекс, сочетание и т. п.). СоответственЕш этому ЕЕриродная неоднородность почвенЕЕОГО ЕЕокрова определяется влияееиом растительности: «Для каждо1'о биогеоценоза характерен свой ЕЕабор парцелл, а для каждой парЕЕ,елльЕ — свой видпочвы» (Карпачевский, 1972). Разделение полипе- дона на почвоешыо ШЕдивидуумЕл — педоЕЕЕл определяется тем, что парцелла состоит из индивидуальных эдификаторов, дискретно влияющих на среду обита- ееия — почву; внутренняя неоднородность почвенного иЕЕДивидуума — педона связана с закономерным изменением напряженЕ^ости фитогенного поля от центра местообитаЕЕИя эдификатора к его периферии (например, от центра дерева к веесешеой rpaEEmje проекции его кроны). По поводу этой коЕЕЕЕ,епЕЕ.ии ЕЕеобходимо заметить следуюЕЕ1,ее. Во-первых, полностью «адекватного соответствия почв и растительности» в природе нет, осо- беино если рассматриватЕ> элементарЕЕые ландшафты
Глава 1 или биогеоценозы. Молено говорить о соответствии лишь в очень широком плане: луговые степи — черноземы, сухие степи — каштановые почвы и т. п.; в более узком плане соответствие имеет место лишь в «экстремальных эдафических условиях», как справедливо подчеркивает Ф. И. Козловский A970), да и то лишь в какой-то степени. Во-вторых, влияние на среду обитания индивидуального растения и растительной ассо^ циации несопоставимо (отдельная сосна и сосновый лес — это явления разного порядка). В-третьих, биогеоценоз, по концепции В. Н. Сукачева, — это явление более сложное, чем система почва — растение, в нем важную роль играют и другие компоненты вплоть до космических излучений. Нельзя рассматривать почву только как результат взаимодействий между растительностью и горной породой; надо, помня докучаев- скую теорию, учесть и микроклимат, и грунтовые воды, и рельеф, и время (историю формирования и развития ландшафта). Тем не менее работы Л. О. Карпачевского, направленные на выяснение природы почвенной неоднородности, в том числе и неоднородности самого почвенного индивидуума — педона, имеют существенный интерес, так как позволяют теоретически утверждать, что почвенный индивидуум не может быть вполне однородным естественным телом, а должен иметь определенную степень неоднородности. Природа варьирования свойств почвы но простиранию получает определенное истолкование, хотя и не полное. Можно согласиться с Л. О. Карпачевским, что изменчивость почвенного покрова определяется ландшафтной неоднородностью биосферы в целом вплоть до внутринар- целлярной неоднородности, но надо иметь при этом в виду весь природный комплекс, а не только систему почва — растение. В своей последней работе по этому вопросу Л. О. Карпачевский A980) справедливо отмечает, что почвенный покров в лесных биогеоценозах формируется под влиянием фитогенных полей растений, деятельности животных, педотурбации и других факторов, приводящих к множественности почвенных профилей в одном биогеоценозе. Иначе подходит к вопросу о выделении почвенного индивидуума Ф. И. Козловский, используя методы ма-
Почва тематической статистики при анализе неоднородности почвенного покрова. Ф. И. Козловский A970) считает, что почвенный индивидуум определяется как система (точнее подсистема в биогеоценозе), в которой наблюдается взаимное влияние почвенных масс, ведущее к дифференциации процессов превращения и перемещения веществ и возникновению горизонтальной неоднородности свойств почвенной массы. Почвенный индивидуум, определенный путем анализа пространственной изменчивости свойств почвы, он в дальнейшем называет педоном. Для определения горизонтальных (боковых) границ или размеров педона предлагается применять сложный статистический анализ с использованием теории случайных функций, что предполагает большой объем полевых (закладка достаточно представительных длинных траншей со взятием множества образцов через короткие интервалы), аналитических и вычислительных работ, практически неосуществимых в обычных почвенных исследованиях. Важно подчеркнуть, что за характеристику размеров педона при этом принимается минимальная горизонтальная неоднородность, выявляемая статистическим анализом. Отсюда следует, что сам педон — это статистическое понятие, и он может быть выделен из почвенного покрова только при условии, что размер последнего превышает размер единичного педона... В полипедоне — ареале однородной почвы положение педона произвольно, ибо любая точка внутри такого ареала с равным правом может быть принята в качестве его центра. С этой точки зрения можно сказать, что педон, имея определенные размеры, не имеет определенного места в почвенном покрове, но элементы, слагающие педон, — всегда конкретные, фиксированные в пространстве участки почвенного покрова с присущими им особенностями (Козловский, 1970). Не возражая против предлагаемого Ф. И. Козловским A970, 1972) метода определения размеров педона на основе статистического анализа экспериментальных данных, мы должны возразить против его «статистической» концепции самого понятия педона. Еще раз надо повторить, что педон — это не «статистическое понятие», а реально существующее тело природы
Гшава I в трех измерениях и как таковое оно имеет вполне определенное положение в пространстве. Ф. И. Козловский рассматривает почвенный индивидуум — педон лишь как статистическое явление, а не как реальное природное тело, вне связи его с другими окружающими природными телами, и в этом его ошибка. Решая задачу о пространственном положении педона, необходимо задать краевые условия этой задачи, и тогда все встанет на свое место. Если мы рассматриваем положение педона в пределах полипедона, то надо начинать рассмотрение от природной границы последнего, а не с любой произвольно выбранной точки. Если мы рассматриваем реальное природное тело в рамках реального пространства, а не абстрактную модель в рамках абстрактного пространства, то положение этого тела определяется границами данного реального пространства. Хорошо иллюстрирует это положение рис. 7. Что касается горизонтальных размеров педона, то они варьируют в широких пределах. По данным Ф. И. Козловского, линейные размеры педона составили для дерново-подзолистой почвы Подмосковья на покровном суглинке от 1,5 до 6 м, для типичного чернозема Курской области на лессовидном суглинке 6 м, для лугово-каштановой почвы Сарпинской низменности на элювии шоколадных глин 3 м A972). Если принять, что форма поверхности педона грубо соответствует гексагональной, что не лишено оснований, имея в виду общие природные закономерности распределения напряжений в литосфере, то площади указанных педонов примерно составили от 1,75 до 28 м2, 28 и 7 м2 соответственно. При этом нужно иметь в виду, конечно, что реальная форма педона может быть самой разнообразной в зависимости от рельефа, строения и характера горных пород, гидрогеологических условий и т. п. В плане педоны могут быть гексагональными, округлыми, овальными, вытянутыми по какой-либо оси, амебообразными, ветвистыми. В целом концепция педона как почвенного индивидуума, развиваемая Ф. И. Козловским, не является последовательной, но предложенный им метод определения размеров педона, достаточно обоснованный. Действительно, статистический анализ горизонтальной неоднородности почвы может дать четкое представле-
Почва ние о реальных размерах почвенного индивидуума, прямое же морфологическое исследование дает лишь приближенную картину. Что же касается предложенного им определения почвенного индивидуума, то оно не может удовлетворить нас по той причине, что в его основу положено представление о возникновении горизонтальной неоднородности почвенной массы в результате геохимических взаимодействий, т. е. процессов горизонтальной миграции веществ. Такие процессы не специфичны для почвенного индивидуума и имеют более широкое значение во всей зоне гипер- генеза. П 1, П3 Рис. 7. Выделение почвенного индивидуума при разном строении почвенного профиля: П —профиль почвенного индивидуума; 1—6 — типы строения профиля Миграция веществ в сопряженных геохимических ландшафтах имеет место не только в пределах педона,
I Глава I но и в пределах полипедона и почвенной комбинации и даже между обширными территориями суши, что приводит к обособлению геохимических провинций или районов на поверхности земли. Итак, можно отметить, что определение почвенного индивидуума до сих пор остается неясным, хотя концепция педона как наименьшего целостного объема почвенного тела представляется вполне оправданной. На основании критического анализа имеющихся материалов и следуя докучаевскому учению о почве как самостоятельном естественноисторичес- ком теле природы, можно считать наиболее приемлемым в настоящее время следующее определение: почвенный индивидуум (педон, тессера, 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. 8. Строение почвенного индивидуума (педона) дерново- подзолистой почвы: 1 — границы педона; 2 — границы педо- нелл; 3 — границы горизотпов; 4 — структуршле отдельности
Почва На рис. 7 показано положение профиля почвенного индивидуума (педона) в профиле почвы. В зависимости от типа почвы и ее строения размеры почвенного индивидуума могут колебаться в широких пределах от долей до десятков и сотен квадратных метров. Сам почвенный индивидуум (педон) — это сложное тело, что следует из его определения. В вертикальном направлении он делится на генетические почвенные горизонты, а в горизонтальном — на однородные элементы, которые Ф. И. Козловский A970) по аналогии с органеллами живой клетки назвал пе- донеллами (рис. 8). В свою очередь, элементарные блоки педона, получающиеся при сечении его на горизонты и педонеллы, состоят из структурных от- дельностей. Строение почвенного индивидуума может быть весьма разнообразным в зависимости от условий и истории почвообразования. Педон может быть однородным (мономорфным) или неоднородным (гете- роморфным). В свою очередь неоднородные педоны могут быть симметричными и асимметричными. Степень неоднородности педона может быть определена и выражена количественно простейшими приемами статистического анализа (Дмитриев, 1972). Для количественной характеристики педонов могут быть применены и методы, применяемые для характеристики структуры почвенного покрова в целом (Фридланд, 1972). ■ Пространственная неоднородность почвы Пространственная неоднородность (анизотропность) почвы наблюдается как по вертикали, так и по горизонтали. Первая связана с расчленением почвы на генетические горизонты, формирующие почвенный профиль, и будет рассмотрена детально в следующей главе. Второй вид почвенной неоднородности связан со строением почвенного покрова земной поверхности и определяется горизонтальными взаимодействиями почвенных масс под влиянием факторов почвообразования; это так называемая собственно простран-
Глава I ственная неоднородность почвы или варьирование почвенных признаков в пределах какого-либо однородного почвенного контура — педона, элементарного почвенного ареала. Естественно, по простиранию такое варьирование признаков рассматривается только в пределах одного почвенного горизонта, например, содержание калия или азота в пахотном горизонте или содержание солей в подпочве и т. п., либо на одной и той же глубине. Явление пространственной неоднородности почвы в настоящее время можно считать хорошо изученным, существует большая литература по этому вопросу, даны методы оценки вариабельности почвенных признаков, которые можно найти в соответствующих руководствах по почвоведению и агрохимии («Агрохимическое картографирование почв», 1962; «Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно-статистические методы их изучения», 1970; Дмитриев, 1972). На рис. 9 показано варьирование содержания подвижной Р2С>5 в пР°Филе дерново-сильноподзолистой пахотной почвы на покровном суглинке Московской области. Для изучения варьирования был выбран участок траншеи шириной 60 см с наименьшими вариациями мощностей генетических горизонтов; в пределах этого профиля до глубины 100 см была разбита сетка со стороной квадрата 5 см, а из каждой ячейки отбирались образцы почвы в виде кубиков с ребром 5 см. Анализ показал весьма существенную неоднородность этой морфологически «однородной» по простиранию почвы. В данном случае приведены результаты определения содержания подвижной Р205 в отобранных образцах. Распределение других признаков имеет аналогичный вид. Близкий к нормальному гауссовскому типу характер кривых распределения частот показывает, что здесь мы имеем дело со случайным распределением величин признаков в пределах однородного тела. Если бы для изучения был выбран неоднородный педон, состоящий из нескольких педопелл, то распределение величин признаков носило бы иной характер; в частности, кривые частот распределения могли бы получиться многовершинными.
Почва Рис 9. Природное варьирование содержания подвижной Р205 в профиле дерново-сильноподзолистой пахотной почвы на покровном суглинке (мг Р205 на 100 г почвы, с округлением до целых единиц); справа — кривые распределения частот для каждого горизонта и средние величины содержаний М Определение степени однородности почвы или степени варьирования почвенных признаков в значительной мере зависит от масштаба исследования или шага опробывания, т. е. того интервала, через который определяются исследуемые признаки. Пространственное варьирование признаков почвы определяется целым рядом факторов, часть из которых может иметь случайный характер, другие — регулярность в пространстве. Соответственно пространственная неоднородность почвы имеет двойственную природу. В ней можно выделить регулярные, закономерные составляющие (например, набор педонелл в педоне илл педонов в полипедоне) и случайные компоненты. Вопрос о природе пространственной неоднородности почв не может быть решен однозначно. С одной стороны, она может определяться неоднородно- //
Глава I Таблица 1 Пространственное варьирование влажности обыкновенного чернозема на лессе Ростовской обл. в пределах орошаемого поля по данным буровых скважин Глубина, см 0-1 1-5 5-10 10-20 20-30 3040 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 110-120 130 140 150-160 170-180 190-200 240-250 290 300 я 37 36 39 39 24 26 26 24 24 25 23 26 25 24 23 25 24 28 27 Мин., % 5,8 11,2 15,7 17,2 16,8 16,3 16,8 17,8 16,9 17,3 17,6 17,9 17,2 17,9 17,8 17,9 19,0 19,2 20,4 Макс. % 9,0 14,2 18,1 ' 19,1 17,9 17,5 17,6 18,4 18,1 18,4 19,1 18,9 18,0 19,0 19,0 19,2 20,0 20,2 21,4 М, % 7,4 12,7 16,9 18,2 17,4 16,9 17,2 17,9 17,5 17,9 18,4 18,4 17,6 18,5 18,4 18,6 19,5 19,7 20,9 То 5,8 5,5 4,5 3,4 1,7 1,8 1,2 1,6 1,7 1,6 2,0 1,5 1,2 1,7 1,7 2,0 1,4 1,3 1,5 Тт 1,0 0,9 0,7 0,5 0,3 0,4 0,2 0,3 0,3 0,3 0,4 0,3 0,2 0,3 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 Р,% 12,9 7,0 4,2 3,0 1,9 2,1 1,4 1,8 1,9 1,8 2,3 1,6 1,4 1,8 1,9 2,1 1,5 1,4 1,3 V,% 78,4 43,2 26,7 18,4 9,7 10,9 7,0 8,9 9,5 9,2 10,5 8,3 6,7 9,1 9,0 10,6 7,3 6,7 7,0 стью распределения фитогенных полей в биогеоценозе (Карпачевский, 1972). Но при этом необходимо учесть и множество случайных комбинаций факторов почвообразования, и случайный характер множества результирующих компонент почвообразовательного процесса. Соотношение случайных и закономерных компонент в пространственной неоднородности почвы требует еще дальнейшего изучения на разных структурных уровнях организации почвы. Пространственная неоднородность почвы существенно меняется с глубиной. Наибольшей неоднородностью обладает поверхностный горизонт почвы, а наименьшей — ночвообразующая порода, что можно видеть на примере распределения варьирования
Почва Таблица 2 Пространственное варьирование твердости обыкновенного чернозема на лессе Одесской обл. в пределах орошаемого поля Культура Пшеница Кукуруза Глубина, см 0-10 10 25 25-35 35-50 0-10 10-25 25-35 35-50 п 60 60 60 60 48 48 48 48 Мин., кг/см 2 16,5 20,0 21,0 24,5 10,5 17,0 19,0 24,5 Макс, кг/см" 33,5 34,0 33,0 31,0 33,5 33,0 32.5 33,0 м, кг/см" 28,1 28,7 28,0 28,2 23.6 24,6 26,5 29,2 Та 4,3 3,0 2,4 1,8 5,6 4,7 3,6 2,6 Тт 0,6 0,4 0,3 0,2 0,9 0,7 0,4 0,4 Р.% 2,0 1,3 1,1 0,8 3,7 2,8 1,5 1,3 V,% 15,3 10,4 8.5 6,2 23,6 19,2 13,7 9,0 влажности чернозема по глубине, показанного в табл. 1, и распределения твердости чернозема по глубине, показанного в табл. 2. Отсюда можно сделать вывод о том, что пространственная неоднородность почвы — это такой признак, который усиливается постепенно с развитием почвообразования и в определенной мере есть следствие почвообразования. Во всяком случае неоднородность почвы существенно отличается от неоднородности исходной почвообра- зующей породы. Уменьшение степени неоднородности с глубиной характерно для литосферы в целом (Рац, 1971), что связано с максимальной неоднородностью горных пород в зоне гипергенеза. В пределах же зоны гипергенеза максимальной пространственной неоднородностью обладает почва и особенно ее верхние горизонты. Таким образом, не только вертикальная неоднородность почвы, т. е. расчленение толщи на генетические горизонты, является следствием почвообразования, но с почвообразовательным процессом связана и горизонтальная пространственная неоднородность. Варьирование признаков почвы по простиранию связано с воздействием почвообразования на исход-
Глава I но «однородную» породу, с разделением единой массы на агрегаты разного размера и с воздействием биологических и физических факторов среды. Почва — это не однородный порошок, а структурная система, в которой все компоненты распределяются сегрегирование, как ионы или атомы в узлах решетки кристалла, причем имеет место сочетание регулярного и случайного распределения. Это было очень хорошо показано изящными экспериментами Е. А. Дмитриевым A971) на примере распределения закиси железа, Сайнклэром на примере фосфора (Sinclair, 1971). Оба исследователя использовали фотографическое изображение скоплений данных веществ на бумаге, получив картину распределения в виде отдельных точек, хаотически разбросанных в пространстве. Точно так же распределяются и другие компоненты, что можно хорошо видеть при изучении железистых или карбонатных конкреций в почвах. Соответственно введено понятие о микрозонах в почве, которые выступают как внутренне однородные участки, в совокупности дающие неоднородность почвы в целом (морфемы и морфоны). Для познания характера и природы пространственной неоднородности почвы полезно использовать понятия и приемы, разработанные в инженерной геологии для характеристики горных пород (Рац, 1971). При этом используются следующие исходные определения, взятые в применении к почвоведению. Определяющая область в задаче — это часть почвы или составляющего ее вещества, свойства которой (которого) определяют результат решения этой задачи; важнейшей особенностью «определяющей области» является ее «характерный размер» (например, размер педонеллы, педона, полипедона, контура почвы). Однородность почвы по признаку L — это независимость от пространственных координат в пределах определяющей области; соответственно почва считается неоднородной, если L зависит от координат. Элементы неоднородности — это внутренне однородные топологически связанные части определяю- ol) щей области, выделяемые в результате какой-либо
Почва Рис. 10. Схема наложения гармоник разных уровней неоднородности в почвенном индивидууме: I, II, III, IV — уровни неоднородности (см. в тексте) процедуры разграничения (например, структурные уровни организации почвы). М. В. Рац выделяет пять уровней неоднородности горных пород, которые можно использовать и для характеристики пространственной неоднородности почв. Неоднородность уровня IV — это неоднородность реальных кристаллов и макромолекул, наличие дефектов кристаллической решетки, дислокаций, вакансий, межузельных атомов, боковых цепей молекул и т. п. Неоднородность уровня III — это неоднородность состава и структуры почвы: различия в химическом и минеральном составе, в форме и размере механических элементов (кристаллов, микроагрегатов), неравномерность распределения плазмы и скелета, цемента и пор, различный характер контактов между зернами, микротрещиноватость и т. п. Неоднородность уровня II — это неоднородность структуры и состава почвы в пределах почвенного индивидуума, приводящая к обособлению педонелл в пределах недона, связанная с макротрещиноватос- тью, распределением корневых систем, ходов земле- роев, линз разного по составу почвообразующего материала и т. п. Неоднородность уровня 1 — это неоднородность полипедона (элементарного почвенного ареала): наличие различных по мощности горизонтов, различная степень выраженности процессов, микрозоны увлажнения, засоления и т. п. 6 Морфология почв
Глава I Неоднородность уровня 0 — это региональная изменчивость почв, обусловленная географией факторов почвообразования. На рис. 10 показано наложение и сочетание разных уровней неоднородности в пределах почвенного индивидуума. Именно это явление наложения служит причиной общей выявляемой морфлогически или аналитически неоднородности почвенного тела, примеры которой даны выше. Таким образом, каждая почва в пределах своих природных границ может рассматриваться и как однородное, и как неоднородное тело в зависимости от масштаба рассмотрения, оставаясь неоднородным телом по существу.
Глава II ПОЧВЕННЫЙ ПРОШИЛЬ Определение понятия Понятие о почвенном профиле и профильный метод изучения почв были введены в науку В. В. Докучаевым в конце прошлого столетия. Профильный метод исследования почв оказался столь удачным, что используется до сих пор как наиболее рациональный и научно обоснованный, отвечающий природным закономерностям вертикальной анизотропности почв. Профиль почвы образуется в результате дифференциации исходной почвообразующей породы под влиянием почвообразования на генетические горизонты. Сочетание генетических горизонтов, характерное для каждого природного типа почвообразования, дает почвенный профиль. Говоря о профиле почвы, мы имеем в виду не плоскую стенку почвенного разреза, а реальное тело природы в трех измерениях, т. е. прежде всего почвенный индивидуум — педон. Главное — это единство почвенного профиля, его генетическая целостность. Все горизонты в профиле взаимно связаны и обусловлены. Он формируется из исходной материнской породы сразу как единое целое, расчленяясь на генетические горизонты. И хотя в разных типах почв отдельные горизонты могут иметь близкие диагностические признаки и быть аналогичными или однотипными в генетическом плане, как, например, гумусово-аккумулятивный или глеевый горизонты в разных почвах, тем не менее для данной конкретной почвы всегда имеет место комплекс взаимосвязанных генетических горизонтов, составляющих ее характер- 83
Глава II ный профиль, а не их простая сумма. Важно подчеркнуть при этом, что профиль почвы, его характерный облик, строение, свойства являются основным признаком почвенного индивидуума и почвы вообще. Различия в почвенном профиле — это различия между разными почвами, составляющими почвенный покров планеты. Профиль почвы характеризует изменение всех ее свойств по вертикали, связанное с воздействием почвообразовательного процесса на материнскую горную породу (рис. 11). Наблюдается закономерное изменение гранулометрического, минералогического, химического состава, физических, химических и физико-химических свойств почвенного тела от поверхности почвы вглубь до не затронутой почвообразованием материнской породы. Это изменение может быть постепенным, однообразным, что отражается плавным ходом соответствующих кривых, характеризующих те или иные параметры почвы. С другой стороны, кривые могут иметь ряд минимумов и максимумов, что отражает горизонты выноса и аккумуляции тех или иных веществ, отражает резкие различия в составе и свойствах горизонтов профиля. Поскольку почва образуется из материнской породы со временем под воздействием единого процесса Рис. И. Распределение гумуса, валовых R203, СаСОэ и илистой фракции по профилю дерново-силыюподзолистой пахотной почвы на покровном суглинке Смоленской обл. A) и типичного мощного чернозема на лессовидном суглинке Ул},яповской обл. B)
Почвенный профиль почвообразования, в результате которого происходит дифференциация породы на генетические горизонты почвенного профиля, то обычно переходы между горизонтами имеют более или менее постепенный характер. Однако в природе имеют место и резкие переходы между отдельными горизонтами, что может быть, с одной стороны, результатом исходной неоднородности породы, а с другой — результатом специфики почвообразования. Характер переходов между горизонтами в профиле почвы имеет вполне определенное диагностическое и генетическое значение. Главные факторы образования почвенного профиля, т. е. дифференциации почвообразующеи породы на генетические горизонты — это, во-первых, вертикальные потоки вещества и энергии (нисходящие и восходящие в зависимости от типа почвообразования и его годовой и многолетней цикличности) и, во- вторых, вертикальное распределение живого органического вещества (корневые системы, микроорганизмы, почвообитающие животные) в массе почвы. Расшифровывая это общее положение, можно перечислить следующие факторы вертикальной дифференциации почвенного профиля. 1. Вертикальная ярусность корневых систем растений, связанная с биологическими особенностями растительных организмов, строением почвообразу- ющих пород, уровнем и составом грунтовых вод. 2. Вертикальное распределение микроорганизмов. 3. Вертикальное распределение и миграции почво- обитающих животных. 4. Вертикальное перемещение влаги в почве: а) нисходящее под влиянием силы тяжести; б) восходящее под влиянием испарения с поверхности и капиллярных сил; г) двустороннее (направленное к слою максимального скопления сосущих корней) иод влиянием транспирационной деятельности растительного покрова; д) двустороннее под влиянием градиента температуры, когда вода находится в парообразном состоянии. 5. Вертикальный поток тепла в почве: а) нисходящий, когда поверхность почвы нагревается солнцем выше ее внутренних слоев; б) восходящий, когда поверхность почвы охлаждается ниже ее внутренних
Глава II слоев; в) двусторонний под влиянием градиента влажности. Вертикальная диффузия газов из атмосферы во внутренние слои литосферы (в почву и горную породу) под влиянием градиента концентраций, силы тяжести, градиента температуры. Эманация газов из внутренних слоев земли к поверхности. В. М. Фридланд A955, 1970) обращает внимание на то, что формирование и дифференциация почвенного профиля в значительной мере зависит от стадии и степени выветривания почвообразующей породы (коры выветривания). Разделив почвообразующие породы по стадиям выветривания на незрелые, зрелые и сверхзрелые, разные в разных биоклиматических зонах, он установил связь степени дифференциации профиля со стадией выветривания породы. Так, в подзолистой и подзолисто-буроземной зонах на незрелых породах формируются почвы с недифференцированным профилем, а на зрелых и сверхзрелых — с ясно дифференцированным. Необходимо также иметь в виду то обстоятельство, что при формировании почв на элювиальной коре выветривания массивно-кристаллических пород профиль почвы накладывается на профиль коры выветривания, под которым понимается совокупность зон выветривания, развивающихся на определенной горной породе под воздействием процессов выветривания — физической дезинтеграции, гидратации, выщелачивания, окисления и гидролиза (Никитина и др., 1971). Профиль коры выветривания может быть полным, когда в нем присутствуют все четыре зоны выветривания, сокращенным, когда отсутствуют промежуточные зоны выветривания, и неполным, когда имеются лишь нижние (начальные) зоны (Гинзбург, 1963). Теория вертикальной зональности кор выветривания разработана И. И. Гинзбургом, который установил на основе данных многих исследователей, что теоретически любая остаточная кора выветривания должна иметь зональный профиль, так как кислые почвенные растворы, просачиваясь вниз, постепенно усредняются и переходят в слабощелочные и щелочные растворы 6. 7.
Почвенный профиль A963). При этом выделяются четыре зоны выветривания (снизу вверх): 1) зона начальной гидратации и выщелачивания по трещинам пород, с преобладанием процессов физического выветривания (дезинтеграции); 2) зона гидратации и начального гидролиза по всей массе породы (глубокого выщелачивания); 3) зона гидролиза и конечного выщелачивания; 4) зона конечного гидролиза (образования окислов и гидроокислов элементов гидролизатов). В почвенном профиле под влиянием почвообразования эти зоны трансформируются в генетические почвенные горизонты, причем процессы выветривания и почвообразования могут идти одновременно. В результате взаимного и согласованного действия всех перечисленных факторов возникает вертикальная составляющая почвообразовательного процесса, в принципе в условиях земной поверхности всегда направленная вниз, т. е. в глубь почвообразующей горной породы, постепенно с течением времени захватывая все более глубокие слои выветривающейся горной породы. В общем виде можно сказать, что почва растет вниз. Однако из этого общего правила есть многочисленные исключения, в том числе и не вполне ясные. Есть случаи, когда почва растет вверх: 1) нарастание торфяного слоя в олиготрофных болотах; 2) отложение наилка в поймах и дельтах рек и озер, когда подводное почвообразование постепенно сменяется сухопутным, а ежегодные разливы сопровождаются аккумуляцией наилка на поверхности; 3) отложение эолового наноса на поверхности; 4) отложение, в том числе периодическое, вулканического пепла на поверхности; 5) формирование намытых почв. Однако все эти случаи имеют локальный характер. В целом земная поверхность подвергается всеобщему процессу денудации: имеет место глобальный поток вещества с суши в океан, приводящий к постепенному понижению поверхности суши (тектонические катаклизмы временно меняют обстановку в отдельных областях планеты, не меняя в целом хода геологического процесса).
I Гяава II В то же время на земной поверхности имеют место и более общие явления роста почвы вверх, что менее ясно и нуждается в специальном исследовании. Во-первых, приходится предполагать всеобщее за- пыление поверхности планеты, о масштабах которого и географии трудно сказать что-либо определенное. Данные археологии свидетельствуют, что в подавляющем большинстве известных случаев древние поселения, погребения, стоянки человека необходимо раскапывать из-под слоя поверхностного наноса, если только они не в пещерах и не обнажены водой либо ветром. Перекрывающий нанос, как правило, гомогенный, редко слоистый, не обнаруживающий признаков ни водно-аккумулятивного, ни эолового наноса. Это именно запыление, причем очень постепенное. Скорость этого процесса сопоставима со скоростью почвообразования, и потому здесь нет погребения почв, как в случае перекрытия поверхности водно-аккумулятивным, гляциальным или эоловым наносом, а идет весьма постепенный рост почвы кверху, причем весь профиль почвы постепенно растягивается вверх. Соотношение этого процесса с противоположным процессом денудации дает в результате современный почвенный профиль. Кроме того, надо учитывать то обстоятельство, что почва по сравнению с исходной горной породой растет вверх и за счет разрыхления, т. е. изменения пористости материала, что очень важно иметь в виду при всех балансовых расчетах почвообразования. Рассмотрим два объема (породы и почвы) с площадями S0 и Sn, мощностями h0 и hn и пористостями Р0 и Рп. Объемы их соответственно равны V0 = S0-h0nVn = Sn-hn. (A) Изменение исходной пористости породы Р0 до по- розности почвы Р , происходящее в результате почвообразования, связано с изменением плотности упаковки частиц, микро- и макроагрегатов; как правило, РП>Р0, т. е. в результате почвообразования происходит разрыхление породы и увеличение ее объема (табл. 3). Лишь в случае немногих процессов, таких, как оглее- ние, слитизация, осолонцевание, может быть Р <Р0,
Почвенный профиль но и то лишь в некоторых горизонтах профиля. В случае же почвообразования на массивно-кристаллических породах всегда Р„>Р0 Изменение объема породы при почвообразовании происходит обратно пропорционально изменению доли ее твердой фазы в общем объеме, что может быть записано следующим уравнением: v. =s.*h„ joo-p0 E) V0 S0*h„ Ш-Р„ Рассматривая реальные процессы и почвы, мы можем сказать с весьма несущественной ошибкой, что увеличение объема почвы вследствие ее разрыхления происходит только вверх, ибо горизонтальные движения почвенной массы сдерживаются соседними объемами. Следовательно, при изменении объема породы от V0 до объема почвы Vn площадь остается неизменной, т. е. S^Sq1 а изменяется лишь мощность толщи, причем в случае разрыхления породы hn>h0. Отсюда следует, что b.JJ^b.^.^.^zh.. F) h0 \00-Рп 100-Р0 Значит, имея данные по пористости исходной поч- вообразующей породы и сформированной из нее почвы, можно рассчитывать исход1гую мощность породы, из которой образовалась данная почва. Пример такого расчета для типичного чернозема приведен в табл. 3 и проиллюстрирован рис. 12. Таким образом, если Р >Р0, то мощность почвы увеличивается по сравнению с мощностью исходной породы, т. е. при разрыхлении почва растет вверх, образно говоря, как тесто на дрожжах. Этот вывод полностью соответствует реально наблюдаемым в природе явлениям. По мнению некоторых исследователей, почва расширяется вверх за счет «распушивания» при аккумуляции органического вещества, что требует обязательного учета объемного веса и мощности горизонтов при их сопоставлении (Андрианов, 1928; Walker, Adams, 1958, 1959; Walker, 1965; Газиева, Мирзоев, Не- говелов, 1971).
Глава I. Таблица '. Расчет исходной мощности слоев типичного мощноп чернозема на лессовидном суглинке по его современной порозности Глубина слоя опробования, см 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100-110 110-120 120-130 130-140 140-150 150-160 160-170 170-180 180-190 190-200 Современное состояние (Большаков, 1961) Мощность слоя, см 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Пороз- ность, % от объема 61 55 57 54 55 54 54 53 53 53 53 53* 53 51* 49 47* 46 44* 43 43* Расчетное исходное состояние материнской породы Мощность слоя, см 6,8 7,9 7,6 8,0 7,9 8,0 8,0 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,6 8,9 9,3 9,4 9,8 10 10 Пороз- ность, % от объема 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 43 ' Экстраполировано по данным соседних слоев.
Почвенный профиль Чернозём {Прирост поверхности }зс счет роста пороз- Лности 5 процессе {почйаобразобония Исходно* поверхность земли 20- Со&ренеини? . поверхность 20 земли Рис. 12. Схема роста почвы вверх: увеличение мощности горизонтов чернозема за счет роста порозности в процессе его образования из материнской породы Приведенное рассуждение и соответствующий пример расчета относятся лишь к тому идеальному случаю, когда не меняется масса породы при почвообразовании или она меняется несущественно по сравнению с изменением объема. В реальных природных условиях это редкий случай. Обычно имеет место, с одной стороны, вынос вещества (денудация поверхности, выщелачивание), а с другой — принос его (накопление органического вещества, приток из атмосферы и с грунтовыми водами); баланс при этом может быть как положительным (например, в солончаке, в торфянике или в аллювиальной почве), так и отрицательным в зависимости от направления и типа почвообразования и общих геохимических условий данной территории. Соответственно, точный расчет изменения мощности породы при почвообразовании невозможен, если нет данных по балансу вещества в этом процессе. Можно лишь говорить о весьма приближенных оценках этим методом, имея в виду три ограничи-
Гяава II вающих условия: 1) однородность исходной породы; 2) реальность оценки исходной порозности породы; 3) несущественные изменения массы породы в процессе ее превращения в почву. Таким образом, почвенный профиль — это результат воздействия на породу противоположно направленных процессов. С одной стороны, почва растет вниз в глубь материнской породы, а с другой — вверх за счет разрыхления; одновременно идут процессы приноса и выноса веществ как на поверхности, так и в толще почвы. Эти обстоятельства очень важно учитывать при всех балансовых расчетах почвообразования и генетических интерпретациях почвенного профиля. Исходя из проведенного анализа можно теперь дать и определение почвенного профиля, под которым мы понимаем определенное сочетание генетических горизонтов в пределах почвенного тела (педона либо полипедона), специфическое для каждого типа почвообразования во всех особенностях его проявления. В некоторых случаях термин «профиль почвы» употребляется как синоним термина «почвенный индивидуум», хотя теоретически это не оправдано. ■ Типы строения профиля Строение почвенного профиля столь же разнообразно, сколь разнообразны природные условия планеты. Однако в этом бесчисленном разнообразии анализ выявляет определенные закономерности, позволяя группировать разные профили в некоторые типы строения в соответствии с их морфологией. По характеру соотношения генетических горизонтов все почвенные профили можно разделить на две большие группы — простые и сложные, в пределах которых можно выделить несколько типов строения (рис. 13). Простой профиль Примитивный профиль имеют почвы на первых стадиях своего образования, когда почвообразованием затронута лишь незначительная поверхностная
Почвенные профиль часть почвообразующей породы. Профиль слабо дифференцирован на горизонты; выделяется лишь поверхностный горизонт А либо А/С, лежащий непосредственно на материнской породе С. Мощность почвы составляет всего несколько сантиметров. Если почва формируется на плотной породе, то она сильно щебнистая. Примером почв с примитивным профилем могут служить литосоли — примитивно-щебнистые почвы, некоторые горно-луговые почвы, регосоли — слаборазвитые почвы на рыхлых породах. Рис. 13. Типы строения почвенных профилей: 1 — примитивный; 2 — неполноразвитый; 3 — нормальный; 4 — слабо- дифференцированный; 5 — нарушенный (эродированный); 6 — реликтовый; 7 — многочленный; 8 — полициклический; 9 — нарушенный (перевернутый); 10 — мозаичный
Глава II Неполноразвитый профиль формируется на плотных массивно-кристаллических породах либо на крутых склонах. В этом случае имеется полный набор генетических горизонтов, характерных для данного типа почвы, но все горизонты имеют малую мощность, укороченные; отдельные горизонты могут быть прерывистыми, местами выпадать. Общая мощность почвы небольшая, всего несколько десятков сантиметров. Если почва формируется на плотной породе, то она обычно щебнистая. Примером таких почв могут служить соответствующие роды черноземов или каштановых почв, формирующиеся на плотных породах, многие горные почвы, такие, как горные подзолистые, горные красноземы, горные буроземы и т. п. Нормальный профиль — это наиболее широко распространенный тип строения почвенного профиля, в котором имеется полный набор генетических горизонтов, характерных для данного типа почвообразования, при нормальной для данных ландшафтных условий мощности горизонтов. Примером может служить подавляющее большинство почв Русской равнины. Это профиль зрелых почв, имеющих большой абсолютный и относительный возраст. Слабодифференцированный профиль характерен для почв, формирующихся на материнских породах, бедных легковыветривающимися минералами. Такими породами с малым минеральным резервом могут быть, с одной стороны, пески, особенно кварцевые, а с другой — древние фераллитные коры выветривания. И в том и в другом случае формируется весьма растянутый монотонный профиль, практически не расчленяющийся на горизонты, с очень постепенным переходом от маломощного и слаборазвитого поверхностного гумусово-аккумулятив- ного горизонта к не затронутой почвообразованием породе. Нарушенный (эродированный) профиль имеют почвы, подвергающиеся в разной степени водной, ветровой или пахотной (стаскивание почвы плугом при обработке) эрозии. В этом случае уничтожена верхняя часть почвенного профиля: при слабой эрозии — часть горизонта А, при средней — весь горизонт А и часть иЧ горизонта В, при сильной — горизонты А и В.
Почвенный профиль Сложный профиль Реликтовый профиль может иметь разные варианты строения, наиболее обычный и простой из них показан на рис. 13F). В этом случае в почве имеются как бы два самостоятельных профиля, наложенных один на другой, из которых нижний является погребенным реликтовым, а верхний современным. Таких циклов погребения может быть не два, а несколько, что не меняет общей схемы строения. Могут быть погребены не целые профили, а отдельные горизонты. Обычно почвы с реликтовым профилем встречаются на террасах в речных долинах, в районах интенсивной эоловой деятельности, вблизи вулканов, где имеет место периодическое или однократное отложение наноса на поверхности уже сформированной ранее почвы. В системе «7-го Приближения» A960) почвоведы США ввели представление о почвенной «последовательности» (sequum), под которой понимается комплекс элювиального и соответствующего ему иллювиального горизонтов, например, «последовательности» Aj—В в подзолистой почве или а(—В—Вк — в черноземе. Если две последовательности присутствуют в почве, то такой профиль называется двупоследователь- ным (bisequum), что соответствует описываемому типу строения профиля. Многочленный профиль формируется на многочленных почвообразующих породах разного строения и выделяется в тех случаях, когда смена породы происходит в пределах почвенного профиля (обычно в пределах 100 см от поверхности). При этом на контакте пород формируется специфический горизонт, свойства которого определяются характером контакта и типом чередования пород (см. рис. 1). Такие почвы весьма характерны в области распространения последнего материкового оледенения, где особенно четко проявляется слоистость поверхностных наносов. Полициклический профиль характерен для почв, формирующихся в условиях периодического отложения почвообразующего материала, когда имеются крупные многолетние циклы отложения. Это имеет место в поймах рек или близ вулканов, выбрасывающих периодически вулканический пепел. В этом слу-
Глава II чае почвообразование не прерывается, как в случае погребения, но цикличность отложения материала приводит к литологической неоднородности в пределах генетических горизонтов. Нарушенный (перевернутый) профиль имеют почвы, в которых нижележащий горизонт искусственно перемещен на поверхность и перекрывает природный поверхностный горизонт. Это имеет место, например, на пашне, когда глубокой обработкой наверх выворачивается горизонт Aj или В, а гумусовый горизонт сбрасывается вниз при обороте пласта. В небольших масштабах это имеет место близ нор землероев, особенно в степных ландшафтах. Мозаичный профиль образуется в условиях большой комплексности почвенного покрова. Как особый тип почвенного профиля он был описан Э. А. Корнблюмом A972) для Прикаспийской низменности. Его особенностью является резко выраженная диспропорция и резкие различия формы горизонтов, которые часто перестают быть параллельными земной поверхности; наряду с тонкими приповерхностными горизонтами — слоями в таком профиле обычны изометрические или вытянутые по вертикали горизонты, наибольший размер которых варьирует от единиц до десятков сантиметров; весь профиль выглядит как пятнистый, пестрый, мозаичный. Такой профиль представляет собой наиболее яркое выражение пространственной неоднородности почвы в пределах почвенного индивидуума; педон состоит из множества педонелл (до 40 — 50). Примером таких почв могут быть описанные Э. А. Корнблюмом и его коллегами лиманные солоди Прикаспия, широко распространенные в полосе средней и северной тайги оглеенно-оподзоленные почвы разных подтипов и видов подзолистого типа. Выделенные 10 типов строения почвенного профиля характеризуют соотношение различных генетических горизонтов в профиле. Однако этим не исчерпывается разнообразие почвенных профилей как типов вертикальной анизотропности почвы. Их можно классифицировать и в ином плане — по характеру распределения почвенного вещества, отражающемуся определенным образом и в морфологических признаках. ии Выделены 12 типов распределения веществ (гумуса,
Почвенный профиль илистых частиц, карбонатов, гипса, водно-растворимых солей, полуторных окислов, кремнезема, вторичных минералов, конкреций) в почвенном профиле (рис. 14). Содержание компонент За 3f 36 4а Ы 5 Рис. 14. Типы распределения веществ в почвенном профиле: 1а — регрессивно-аккумулятивный; 16 — прогрессивно-аккумулятивный; 1в — равномерно-аккумулятивный; 2а — регрессивно-элювиальный; 26 — прогрессивно-элювиальный; 2в — равномерно-элювиальный; За — регрессивно-грунто- во-аккумулятивный; 36 — прогрессивно-грунтово-аккумуля- тивный; Зв — равномерпо-груптово-аккумулятивпый; 4а — элювиально-иллювиальный; 46 — аккумулятивно-элювиально-иллювиальный; 5 — недифференцированный 1. Аккумулятивный тип характеризует профили с максимальным накоплением веществ (например, гумуса) с поверхности при постепенном падении их содержания с глубиной. Генетически такая аккумуляция может быть как за счет поверхностного поступления вещества (гумуса), так и за счет их приноса грунтовыми водами (соли); морфологически же такие профили будут однотипными. В пределах этого типа можно вы- 7 Морфология почв
Глава II делить три подтипа: 1а — регрессивно-аккумулятивный (резкое падение содержания вещества с глубиной, как, например, гумуса в лесных почвах); 16 — прогрессивно-аккумулятивный (выпуклый характер кривой распределения); 1в — равномерно-аккумулятивный (постепенное равномерное снижение содержания с глубиной). 2. Элювиальный тип характеризует профили, где большое значение имеет процесс разрушения и выноса веществ за пределы профиля. Такие профили сравнительно редки, но они существуют в природе. По характеру кривой распределения также можно выделить три подтипа: 2а — регрессивно-элювиальный (вогнутая кривая), 26 — прогрессивно-элювиальный (выпуклая кривая); 2в — равномерно-элювиальный. Такие профили особенно часто образуются в отношении карбонатов или водно-растворимых солей. 3. Грунтово-аккумулятивный тип характеризует гидроморфные или палеогидроморфные почвы (Ков- да, 1973). В зависимости от стадии процесса и интенсивности накопления веществ, например, вторичного засоления орошаемых почв, выделяются три подтипа также по характеру кривых распределения: За — рег- рессивно-грунтово-аккумулятивный (вогнутая кривая); 36 — нрогрессивно-грунтово-аккумулятивный (выпуклая кривая); Зв — равномерно-грунтово-акку- мулятивный. Генетически такой тип профиля всегда связан с грунтовыми водами и перемещением веществ вверх по профилю. Практически этот тип профильного распределения не всегда легко отличить от элювиального (за исключением, может быть, четко выделяемого подтипа 36). Требуется специальное генетическое исследование с привлечением комплекса подходов и методов, чтобы сказать однозначно, к какому типу относится тот или иной профиль. Если в отношении водно-растворимых солей это более или менее легко можно сделать, имея солевой профиль почвы, то в отношении карбонатов, гипса, полуторных окислов имеются значительные трудности в интерпретации. 4. Элювиально-иллювиальный тип встречается наиболее часто в почвах, характеризующихся наличием выноса веществ с поверхности вниз. При этом вещест-
Почвенный профиль ва, выносимые сверху, осаждаются в пределах почвенного профиля, образуя иллювиальный горизонт. Характерным примером может служить профиль подзолистых почв. В некоторых случаях может иметь место усложнение такого профиля поверхностной аккумуляцией веществ и тогда образуется аккумулятивно- элювиально-иллювиальный профиль подтипа 46. Примером такого профиля может служить бурозем, сформировавшийся из подзолистой почвы при смене хвойного леса широколиственным (Розанов, 1955, 1961; Дюшофур, 1960). 5. Недифференцированный тип характеризует равномерное распределение веществ во всем почвенном профиле (например, ЩОэ в профиле типичного чернозема). Описанные 12 типов распределения веществ в почвенном профиле достаточно полно отражают все встречающиеся в природе случаи, важные для детального генетического анализа почв и почвенного покрова. Однако в ряде практических целей можно пользоваться и более упрощенной схемой, скажем, характеризуя распределение гумуса в профиле как резко убывающее, постепенно убывающее, равномерное, нарастающее, бимодальное (Гришина, Орлов, 1978). Часто в одной и той же почве могут сочетаться разные типы профилей распределения. Например, в дерново-подзолистой почве имеет место сочетание аккумулятивного профиля гумуса, элювиально-иллювиального профиля глины и полуторных окислов и элювиального профиля натрия и калия. Все эти сочетания дают разнообразие генетических типов профилей почв. Сочетание различных типов строения профилей (по соотношению генетических горизонтов) и типов распределения веществ в профиле дает группу генетических типов почвенных профилей, включающую все разнообразие типов почв. Группа генетических типов профилей включает следующие представители, характеризующие главные особенности строения почвенного профиля. Недифференцированный (примитивный) профиль характеризует первые стадии почвообразования, когда возраст почвы еще слишком небольшой для т
Глава II формирования полностью дифференцированного на генетические горизонты профиля, либо почвы на крайне бедных выветриваемыми минералами породах (на кварцевых песках, например). Обычно такой профиль имеет строение (А) С или АС, либо имеет зачатки иных почвенных горизонтов, лишь с трудом отличаемые от почвообразующей породы. Изогумусовый профиль — профиль почв, имеющих сильно выраженную дифференциацию по гумусу (и, возможно, по легкорастворимым солям, гипсу, карбонатам), но не имеющих дифференциации по более стабильным компонентам (глина, R2O3, первичные минералы); содержание гумуса максимальное с поверхности и постепенно уменьшается с глубиной. Метаморфический профиль — профиль почв, слабо- или сильнодифференцированных по глине и характеризующихся процессом оглинения in situ во всем профиле или в какой-то его части без перемещения продуктов выветривания (Si02, R^O-j, глина) по профилю. Элювиально-иллювиально-дифференцированный профиль — профиль почв с четко выраженными элювиальным и соответствующим ему иллювиальным горизонтами. Гидрогенно-дифференцированный профиль — профиль почв, сформировавшихся в условиях современного или древнего гидроморфизма (палеогидро- морфные почвы) и характеризующихся гидрогенной аккумуляцией веществ в какой-то части. Криогенно-дифференцированный профиль — профиль почв, фактором дифференциации которых служит присутствующая на небольшой глубине постоянная льдистая мерзлота. ■ Характер переходов в профиле Характер переходов между горизонтами в почвенном профиле, форма границ горизонтов и степень их отчетливости имеют важное генетическое значение и служат существенным морфологическим признаком почвы, поскольку это один из критериев определения интенсивности почвообразования и его общей направленности; часто характер переходов в профиле имеет и диагностическое значение.
Почвенный профиль Рис. 15. Характер переходов между горизонтами в профилях разных типов почв: 1 — дерново-подзолистая пахотная почва: отАп кА2граница ровная, переход резкий; от А2 к Bt граница языковатая, переход ясный; от В, кВ2 граница волнистая, переход заметный; от В2 к В/С граница ровная, переход постепенный; от В/С к С граница ровная, переход постепенный. 2 — обыкновенный чернозем: от At к А/В граница волнистая, переход постепенный; от А/В к Вк граница карманами, переход ясный; от Вк к В/С граница ровная, переход постепенный. 3 — краснозем: все границы ровные, переходы постепенные Разные почвы имеют разный характер переходов в профиле, что определяется типом, возрастом и интенсивностью почвообразования в соответствии с комплексом факторов окружающей среды (рис. 15). По форме выделяются восемь основных типов границ между почвенными горизонтами (рис. 16): Ровная граница характерна для большинства почв, особенно в нижних, в наименьшей степени дифференцированных частях почвенного профиля. Обычно такая форма встречается при постепенности переходов между горизонтами. Но в некоторых случаях ровная граница может характеризовать и резкий переход: в случае пахотного горизонта обрабатываемых почв, в случае образования горизонта под влиянием грунтовых вод или их капиллярной каймы, в случае горизонтальной слоистости почвообразующой породы.
I Глава II Волнистая граница часто характеризует низ гумусового горизо1гга в лесных почвах или переходы между подгоризонтами одного и того же горизонта. Иногда такая форма границы имеется и у пахотного горизонта, особенно на вновь осваиваемых целинных или залежных землях. Для волнистой границы характерно отношение амплитуды к длине волны менее 0,5. В зависимости от условий такая граница может быть мелковолнистой (длина волны <5 см), средневолнистой (длина волны 5—10 см) и крупноволнистой (длина волны > 10 см). •\/\у 4-\yw\p 7 8 wwv mrrm Рис. 16. Форма границ между горизонтами в профиле почв: 1—ровная; 2 — волнистая; 3 — карманная; 4 — языкова- тая; 5 — затечная; 6 — размытая; 7 — пильчатая; 8 — по- лисадная Карманная граница характерна для низа гумусового горизонта степных почв. Как и первые две, карманная форма характерна для нижней границы горизонтов со слабым развитием элювиальных явлений, это преимущественно граница аккумулятивных горизонтов. Карманная форма границы выделяется при отношении глубины к ширине затеков (карманов) от 0,5 до 2. Если отношение менее 0,5, то граница будет волнистая; если оно больше 2, то граница будет языковатая. Граница может быть мелкокарманная (ширина карманов менее 5 см) и крупнокарманная (ширина более 10 см). Расстояние между отдельными карманами может варьировать в широких пределах, но обычно необходимо иметь минимум два кармана на 1 м длины, чтобы говорить о карманной границе; в противном случае затек может быть описан как случайный при ровной границе. Языковатая граница характерна для низа элюви- lUt альных горизонтов, но может быть встречена и в ниж- Wf
Почвенный профиль ней части гумусовых горизонтов степных почв. Языко- ватость профиля характерна для дерново-подзолистых почв (по представлениям многих почвоведов США и Западной Европы языковатость осветленного горизонта отличает дерново-подзолистые почвы от лесси- вированных и псевдоглеевых; две последние почвы имеют ровную нижнюю границу осветленного горизонта). С другой стороны, языковатость гумусового горизонта характерна для большинства черноземов Сибири, где гумусовые языки глубоко проникают в толщу горизонта В. Образование языковатой границы связано с горизонтальной анизотропностью лежащего под соответствующим горизонтом материала, унаследованной от почвообразующей породы либо приобретенной в процессе почвообразования. Вертикальная трещиноватость, призмовидная структура способствуют появлению языковатости в профиле. Однако в каждом типе почвообразования могут быть свои конкретные факторы появления языковатости. Граница может быть мелкоязыковатой (глубина языков до 5 см) и глубокоязыковатой (глубина языков более 10 см). Отношение глубины языков к их ширине колеблется в пределах от 2 до 5. При большем отношении граница будет затечной. Почвоведы США («7-е Приближение», 1960) явлению языковатости внутрипочвенной границы придают существенное диагностическое значение, причем только одному виду языковатой границы — между белесым и подстилающим его горизонтом, описывая это явление как «языковатость и пальчатость» (tonguing and interfingering). При этом различаются три рода языковатости. Языковатость (tonguing) белесого материала — это проникновение осветленного материала (горизонта А^ — Б. Р.) в аргилловый или натриевый горизонт между структурными отдельностями на глубину более 5 см при ширине более 0,5 см при тяжелом, более 1 см при среднем и более 1,5 см при легком гранулометрическом составе горизонта В; языки должны составлять не менее 15% матрицы верхней части горизонта В. Пальчатость (interfingering) белесого материала — это проникновение осветленного материала (горизонта А^ — Б. Р.) в аргилловый или натриевый горизонт между
Глава II структурными отдельностями недостаточно широкое, чтобы характеризоваться как языковатость, но достаточное, чтобы образовать сплошную присыпку толщиной более 1 мм на поверхности структурных отдельнос- тей (более 2 мм между двумя соседними отдельностями). Языковатость и пальчатость (tonguing and interfin- gering) белесого материала — сочетание двух явлений в одном переходе между горизонтами Aj и В. Затечная граница характеризует обычно почвы с потечным характером гумуса (например, криогенные почвы) либо подвергающиеся очень глубокому периодическому растрескиванию (темные слитые почвы — вертисоли). Такая граница гумусового горизонта может сформироваться и под влиянием биологического фактора: затеки гумуса по ходам корней или ходам землероев. При затечной границе отношение глубины затеков к их ширине превышает 5 и может достигать нескольких десятков. Размытая граница характерна для почв с сильным выражением элювиального процесса, в частности для сильнооподзоленных почв, когда нельзя провести четкую границу между горизонтами AjhBh приходится выделять подгоризонт А2В, представляющий собой именно пограничный слой, широкую размытую границу между горизонтами. Можно привести и другие примеры подобной границы, но важно подчеркнуть, что при этом не обязательно должен быть постепенный переход между горизонтами; наоборот, переход может быть очень ясным, но граница между горизонтами столь извилистая, что вся лежит в пределах какого-то слоя, выделяемого как переходный горизонт. Пильчатая граница встречается довольно редко, но иногда описывается в подзолистых почвах на структурных глинах. Большей частью она трудно отделяется в натуре от волнистой границы и обычно описывается как последняя. Полисадная граница — это тоже довольно редкое явление в почвенном покрове. Как правило, это граница между осолоделым и столбчатым горизонтом в солонцах при хорошей выраженности столбчатой структуры солонцового горизонта. Описанные восемь типов знутрипочвенных границ между горизонтами не охватывают, конечно, всего
Почвенные профияь разнообразия граничных форм в почвах, но с большей или меньшей точностью позволяют описывать явления с помощью общепонятных терминов, что очень важно в почвоведении. Что касается характера перехода между горизонтами на границах, то в этом отношении можно также выделить ряд дискретных видов перехода, условно описывающих явление общими терминами. По степени выраженности выделяют следующие виды. Резкий переход — граница между соседними горизонтами прослеживается в профиле совершенно четко и может быть выделена на стенке разреза ножом с неопределенностью в пределах 1 см, 2 см («Почвенная съемка», 1959) или 3 см (Захаров, 1930) при любой форме границы. Такой характер перехода обычно прослеживается при скачкообразном изменении степени ог- линенности или гумусированности горизонтов, либо при наличии специфических горизонтов скоплений новообразований (псевдофибры, ортзанд, ортштейн, гипсовые, солевые или карбонатные коры). Резкий переход наблюдается часто на нижней границе пахотного горизонта разных почв. Ясный переход — граница между соседними горизонтами прослеживается в профиле четко и может быть выделена на стенке разреза с неопределенностью в пределах 1 — 3 см, 2 — 5 («Почвенная съемка», 1959), или 3 — 6 (Захаров, 1930). Такой переход характерен для нижней границы горизонта А^ подзолистых почв, для сильно оглеенных горизонтов, для нижней границы гумусового горизонта черноземов. Заметный переход — граница прослеживается с неопределенностью в пределах 3 — 5 см. Это обычно переход между подгоризонтами в нижней части профиля элювиально-иллювиальных почв. Постепенный переход — граница может быть выделена лишь с неопределенностью более 5 см (в пределах 6— 10 см; Захаров, 1930). Это характерный переход между всеми горизонтами в красноземах или ферал- литных почвах, между подгоризонтами в гумусовом горизонте чернозема. Кроме перечисленных видов перехода, которые более или менее общеизвестны и используются всеми почвоведами, американские коллеги ввели поня-
Глава II тие о «резком текстурном переходе» (abrupt textural change), под которым понимается резкий переход от светлого поверхностного горизонта или белесого горизонта к аргилловому горизонту при весьма существенном увеличении содержания глины на очень коротком расстоянии по глубине Gth Approximation, 1960). Диагностическим для такого перехода служит изменение на расстоянии не более 7,5 см содержания глины минимум вдвое при ее содержании в верхнем горизонте до 20% и минимум на 20% при содержании более 20% (т. е. от 22 до 42%, например). Такой характер перехода считается диагностическим для определенного типа почв (группа планосолей по систематике Ф АО). Граница между горизонтами в профиле почвы выделяется обычно по ряду признаков. Наиболее четко она прослеживается по окраске. Но иногда этого признака бывает недостаточно. Подгоризонты в горизонте В, например подзолистой почвы или краснозема, выделяются по плотности. Часто выделяются горизонты по структуре, по гранулометрическому составу, по наличию новообразований или включений. Изменение какого-либо одного существенного морфологического признака по вертикали служит показанием для выделения соответствующего горизонта или подгоризонта. Такими существенными признаками служат гранулометрический состав, окраска, структура, сложение (плотность, пороз- ность), новообразования, включения, степень однородности (пятнистость). Поэтому при выделении границ почвенных горизонтов в профиле всегда обязательно полевое опробывание на все эти признаки. Особого рассмотрения заслуживает вопрос о границе между почвой и подпочвой, который имеет существенное значение для генетических интерпретаций почвенного профиля. В принципе, поскольку почва образуется из материнской горной породы постепенно со временем, то и переход от почвы к подстилающей ее не затронутой почвообразованием материнской породе осуществляется постепенно, порой совершенно незаметно для наблюдателя. Это наиболее распространенный случай на рыхлых почвообразующих породах, про- lllo шедших ранее цикл выветривания. Однако в некото-
Почвенный профиль рых случаях при формировании почв на плотных массивно-кристаллических вулканических или осадочных породах граница может быть весьма резкой, иногда даже без промежуточного щебнистого элювия, и тогда она имеет диагностическое (классификационное) значение. Почвоведы США («7-е Приближение», 1960) выделяют два типа перехода от почвы к плотной горной породе: скальный и параскальный. Скальный переход (lithic contact) — это граница между почвой и сплошным плотным подстилающим материалом, который может быть трещиноват (при расстояниях между трещинами не менее 10 см), но без смещения отдельных обломков относительно всего слоя; во влажном состоянии этот материал невозможно копать лопатой, хотя можно долбить или царапать; если материал мономинеральный, то он должен иметь твердость выше 3 по шкале Моса, а если полиминеральный, то его обломки размером гравия не должны распадаться после 15-часового встряхивания в воде или в растворе гексаметафосфата натрия. Параскальный контакт (paralithic contact) — это граница между почвой и сплошным плотным подстилающим материалом, который, если мономинеральный, имеет твердость менее 3 по шкале Моса, а если полиминеральный, дает обломки размера гравия, распадающиеся после 15-часового встряхивания в воде или в растворе гаксаметафосфата натрия; во влажном состоянии такой материал можно с трудом копать лопатой, и он проницаем для корней; этот подстилающий материал включает такие осадочные породы, как песчаники, мергели, глинистые сланцы. ■ Мощность почвенного профиля Понятие о мощности почвенного профиля является относительным. Можно долго спорить о том, какая почва «мощная», а какая «маломощная» и не прийти к единому мнению. Поэтому необходимы какие-то условные границы, как общие, так и специфические для разных типов почв.
I Гнава II Как отмечалось выше (см. гл. I), под мощностью почвы понимается суммарная мощность всех входящих в ее профиль горизонтов вплоть до подпочвы, т. е. до горизонта С или D. В случае многочленной почвооб- разующей породы, когда в состав почвенного профиля включены слои разных пород, общий подход остается неизменным, т. е. определяется верхняя граница подпочвы и до нее измеряется мощность профиля. Термин «мощная почва» применяется в различном значении. С одной стороны, этим термином характеризуется общая мощность почвенного профиля вплоть до подпочвы, а с другой, и не менее редко, — лишь мощность гумусовых горизонтов; иногда термин применяется и при характеристике пахотного слоя почв. Целесообразно сохранить его только для характеристики общей мощности почвы, если речь идет о характеристике почвы или почвенного покрова в целом. Во всех других случаях необходимо использовать дополнительные уточнения в терминологии. Говоря о «мощной» почве, мы, естественно, противопоставляем ее «не мощной» почве, в чем и необходима определенная условность. Условно можно разделить все почвы по мощности профиля (до подпочвы) на следующие градации: маломощные <50 см среднемощные 50— 100 см мощные 100— 150 см сверхмощные 150 — 200 см Такие градации мощности почвы могут оказаться весьма полезными для общей характеристики почвенного покрова какой-либо территории, но не имеют классификационного или диагностического значения. В классификационном плане, когда понятие о мощности почвы используется для выделения видов почв по степени развития почвообразовательного процесса, градации мощности должны быть свои для каждого типа почвообразования. Мало того, берется мощность не всего почвенного профиля, а каких-либо определенных горизонтов, например, гумусового, подзолистого, надсолонцового, торфяного и т. д.
Почвенный профиль Так, для черноземов, луговых и лугово-чернозем- ных почв мощность характеризуется' гумусовым горизонтом А + АВ: чернозем маломощный укороченный <25 см маломощный 25— 40 см среднемощный 40— 80 см мощный 80— 120 см сверхмощный > 120 см Для других типов почв и горизонты, и глубины их в целях определения относительной мощности берутся иные. Для черноземных, каштановых и луговых солонцов (мощность А + В): маломощные <30 см мощные >30 см Для каштановых и лугово-каштановых почв (мощность А+АВ): маломощные укороченные <20 см маломощные 20— 30 см среднемощные 30— 50 см мощные >50 см Для солодей (мощность А, +А2): мелкие <10 см среднемощные 10 — 20 см глубокие >20 см (мощность в]) дернинные <5 см мелкодерновые 5—10 см среднедерновые 10 — 20 см глубокодерновые >20 см Приведенные примеры показывают, сколь относительно понятие мощности почвы и разнообразно употребление терминов «мощная» и «маломощная» почва. Употребляя их, всегда нужно следовать установлен- ' Здесь и ниже градации мощности почв даны в соответствии с «Указаниями по классификации и диагностике почв» A967).
Глава II ным градациям и четко сознавать, с какой целью и для какой почвы они используются. Относительность понятия «мощная почва» всегда должна четко осознаваться. Все установленные градации мощности почвы условны и существенно меняются в разных почвенных школах и по мере накоплений знаний о почвах тех или иных территорий. ■ Степень дифференциации профиля Степень дифференциации почвенного профиля служит важным морфологическим и диагностическим признаком почвы и в то же время имеет важнейшее значение для установления ее генезиса. Она зависит в значительной мере от многих факторов и представляет собой сложное явление. Дифференциация профиля определяется типом почвообразования, но в пределах одного типа существенно зависит от возраста почвообразования и характера почвообразующей породы. Естественно, молодая почва будет менее дифференцированной, чем зрелая, ибо дифференциация профиля — это результат почвообразования, протекающего во времени. С другой стороны, вторичная гомогенность профиля может быть отмечена для очень древних почв, составляющих единое целое с древней элювиальной корой выветривания (Ковда, 1973). Что касается влияния почвообразующей породы на степень дифференциации профиля, то оно проявляется в разных планах. С одной стороны, более проницаемые для движения растворов породы будут давать и более дифференцированный профиль почвы. С другой стороны, чем меньше резерв легко выветриваемых минералов в исходной породе, тем менее она будет дифференцирована на горизонты по той простой причине, что тут нечему дифференцироваться (слабодиф- ференцированные почвы на кварцевых песках, например). Таким образом, максимальная для данного типа почвообразования дифференциация будет наблюдаться на средних по гранулометрическому составу и богатых выветриваемыми минералами породах. Качественно степень дифференциации профиля может быть установлена при полевом описании поч-
Почвенный профиль ЩЦ вы, исходя из строения почвенного профиля и морфологических признаков горизонтов (окраска, гранулометрический состав, плотность). Но при этом мы вынуждены ограничиваться такими описательными терминами, как «слабо-, средне-, сильнодифференцированный» профиль, давая простор субъективности в оценках. Более важное значение имеет количественная характеристика степени дифференциации профиля. Количественная характеристика степени дифференциации профиля встречает существенную трудность установления исходной вертикальной однородности почвообразующеи породы, так как только в случае однородной породы правомочны какие бы то ни было расчеты. При этом необходимо оговориться, что два основных допущения, отмеченные А. А. Роде A937), остаются в силе и являются неизбежными при всех подобных расчетах: 1) допускается, что материнская порода первоначально, т. е. до того как на ней начала формироваться почва, была вполне однородной по своему вертикальному профилю и 2) предполагается, что некоторый (обычно самый нижний) горизонт исследуемого профиля в процессе почвообразования никаких изменений не претерпел, т. е. он в точности представляет собой неизменную материнскую породу. Позднее А. А. Роде ввел и третье допущение о том, что почвообразовательный процесс все время шел в одном и том же направлении A971). И то и другое, конечно, весьма относительно, но для приближенной количественной характеристики степени дифференциации профиля может быть принято при некоторых ограничивающих условиях: 1) постоянство крупных фракций гранулометрического состава по профилю; 2) постоянство минералогического состава крупных фракций по профилю; 3) отсутствие существенного механического приноса или выноса вещества. Брюэр предложил оценивать степень исходной однородности почвообразующеи породы по характеру кривых распределения по глубине в профиле устойчивых компонентов, таких, как циркон, турмалин, кварц и некоторые другие, причем относительная устойчивость их должна быть специально оценена в каждом конкретном случае, поскольку было показано, что все они могут разрушаться при определенных условиях 111
Глава II (Brewer, 1964). Согласно концепции Брюэра, показателем исходной однородности породы служит плавная кривая постепенного падения содержания устойчивого компонента с глубиной, причем толща, для которой кривая становится параллельной оси глубины и характеризующей минимальное содержание, может быть принята за исходную материнскую породу. Такой критерий однородности едва ли может быть безоговорочно принят для всех почв. Он применим лишь к случаю абсолютно элювиальных условий, когда во всей почвенной толще идет прогрессивный вынос компонентов без какой бы то ни было аккумуляции веществ в профиле. Даже если не принимать во внимание повсеместную аккумуляцию гумуса, т. е. вести расчет на безгумусную навеску, и то таких почв будет очень мало. Соответственно критерий Брюэра имеет лишь ограниченное применение, поскольку почти всякая почва — это сочетание элювиальных и аккумулятивных горизонтов в отношении тех или иных компонентов. Наиболее надежным критерием исходной однородности следует признать во всех случаях постоянство минералогического состава крупных фракций в профиле. Это предполагает одинаковую скорость выветривания минералов крупных фракций во всех горизонтах профиля, что является не доказанным, но вероятным допущением, имея в виду малую скорость выветривания крупных фракций по сравнению с тонкими. Для расчета степени дифференциации профиля почвы были предложены различные методы, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Все они исходят из сопоставления компонентов почвы и материнской породы по данным анализа гранулометрического, минералогического или химического состава. Эти методы можно разделить на несколько групп, различающихся по принципам подхода к расчету: прямого сравнения; стабильного компонента; изо- объемного сравнения; баланса веществ и микроморфологической оценки в шлифах. Методы прямого сравнения были использованы геологами еще в конце прошлого века для сопоставления горных пород и продуктов их выветривания. Для ха-
Почвенный профиль рактеристики дифференциации почвенного профиля их впервые использовал П. С. Коссович A912), и с тех пор они широко использовались почвоведами как «пересчеты по Коссовичу» для разных типов почв (Анти- пов-Каратаев, Прасолов, 1932; Грабовская, Роде, 1934; Завалишин, 1936 и др.). Сущность метода прямого сравнения или вычисления степени выноса (или накопления) заключается в непосредственном сопоставлении результатов анализов n-ного горизонта почвы и исходной породы путем использования уравнения Л = ой-д/0«100> G) или, что то же самое, уравнения * = -(Ю0-аЮ*100), (8) ai0 где а(п— процентное содержание компонента i в п-ном горизонте, ai0 — процентное содержание того же компонента в породе. Достоинством метода прямого сравнения является его простота и возможность непосредственного сопоставления двух или всех горизонтов почв для суждения о степени дифференциации профиля. Но поскольку при этом сопоставляются не массы и не запасы веществ, а лишь их относительные содержания, то при таком подходе нет никаких оснований для суждения о том, идет ли в данном горизонте вынос вещества или его накопление. Можно лишь сказать, насколько отличается один горизонт от другого, а вопрос о том, какой из них характеризуется выносом или накоплением вещества, остается за пределами метода. Характеризуя этот метод, Б. Б. Полынов совершенно справедливо отмечал, что расчет и миграции и накопления элементов в отдельных почвенных горизонтах, произведенный по какому бы то ни было из принятых в настоящее время приемов, приводит к неправильным результатам A956). Это замечание остается в полной силе и сейчас. Методы стабильного компонента использовались геологами для характеристики продуктов выветривания и из геологии были перенесены в почвоведение. 8 Морфология почв
I Глава II Среди этих методов различаются несколько вариантов подхода, связанных с первоначальными задачами и объектами, для которых они разрабатывались. 1. Метод молекулярных отношений. Изучая процессы выветривания и почвообразования при латериза- ции в тропиках (фераллитизация в современном понимании), Гаррассовиц пришел к выводу, что глинозем в этом процессе остается практически неподвижным, а все остальные компоненты подвергаются в той или иной степени выносу (Harrassowitz, 1926). Отсюда возможность суждения о степени выветрелости и дифференциации коры выветривания и почвы но соотношению между подвижными компонентами и глиноземом. Используя молекулярные отношения окислов, Гаррассовиц предложил четыре индекса для характеристики данных кор выветривания и почв: и-™*- (9) А12Оъ • К20 +N20 + CaO + MgO ba = . l1(J) А12Оъ ba\ ba-i _K2Q + Na20 А12Оъ . П1) CaO + MgO 12 Al203 После работ Гаррассовица по латеритам эти индексы стали широко использоваться почвоведами для характеристики почв и кор выветривания, причем не только для латеритных образований, а для всех типов, и не только для массы в целом, но и для ее илистой фракции. Индексы используются для выражения относительных потерь или прибавок веществ в тех или иных горизонтах при сопоставлении их с индексами исходной породы, а также для суждения об общей степени выветривания породы. Основываясь на индексах Гаррассовица, Йенни (Jenny, 1931) предложил вычислять «фактор выщела- ||4 чивания» р по уравнению:
Почвенный профиль Ьа^почвы(в горизонте п) ^ 131 Ьа^породы Чем меньше величина р, тем больше потери щелочей по отношению к глинозему. Если потерь щелочей нет, то р = 1; при аккумуляции щелочей р > 1. Метод вычисления молекулярных отношений ограничен в том смысле, что, как и метод прямого сравнения, он основан лишь на относительных величинах и не дает возможности вычисления абсолютных прибавок или потерь вещества. 2. Метод ЕА-коэффициента. Обобщив имеющиеся работы по расчетам дифференциации почвенного профиля, А. А. Роде A936, 1937) ввел представление об элювиально-аккумулятивном коэффициенте (ЕА-ко- эффициент) и дал соответствующую формулу его расчета для любого окисла: EAR=№*-1, A4) где Rj — процентное содержание окисла R в n-ном горизонте почвы, R0 — то же в материнской породе, Sj — процентное содержание стабильного окисла-свидетеля в n-ном горизонте почвы, S0 — то же в материнской породе. Полученный ЕА-коэффициент выражается в долях единицы, т. е. в долях первоначального содержания данного окисла в породе. Умножением его на 100 можно выразить его в процентах. В качестве окисла-свидетеля для подзолистых почв А. А. Роде предложил использовать валовое содержание Si02 как наименее подвижный компонент при подзолообразовании, сознавая при этом всю условность «стабильности» этого компонента. Использование первичного кварца в качестве стабильного окисла, как это в свое время предлагал Тамм (Tamm, 1920), практически исключается из-за трудностей его непосредственного определения в почвах; расчетные же методы дают не меньшую ошибку, чем получаемая при использовании валового содержания. Кроме того, А. А. Роде ввел еще два индекса. Первый — это общий элювиально-аккумулятивный коэф-
Глава II фициент ЕАТ, характеризующий относительную величину потери (или накопления) всех окислов по отношению к весу всей породы: ЕАт=^-1! A5) s\ второй — элювиально-аккумулятивный коэффициент суммы подвижных окислов ЕАМ, характеризующий относительную величину потери (или накопления) всей суммы окислов, кроме окисла-свидетеля: м A00-50)*5, Во всех трех формулах А. А. Роде знаки ( + ) и ( — ) означают соответственно накопление и вынос. Естественно, ЕА-коэффициенты могут быть рассчитаны для любых почв; а не только для подзолистых, а за стабильный компонент (окисел-свидетель) может быть принят любой устойчивый при данных условиях окисел, как, например, Zr02, ТЮ2 или А12Оэ. 3. Метод стабильного компонента. Метод расчета степени дифференциации почвенного профиля с использованием стабильного компонента широко использовался в почвоведении, причем для определения изменения разных параметров почвенного профиля в процессе почвообразования (Nikiforoff, Drosdoff, 1943; Haseman, Marshall, 1945; Barshad, 1955; Brewer, 1955; Khan, 1959). Этот метод был подробно рассмотрен Брюэром, который на основе обобщения результатов предшествовавших исследований пришел к выводу о целесообразности использования в качестве стабильного компонента в большинстве случаев циркона, причем при определении его содержания, предпочтительно путем не химического, а минералогического анализа подсчетом зерен минерала под микроскопом в определенной навеске (Brewer, 1964, а). В предлагаемых Брюэром формулах расчета дифференциации почвенного профиля используются три определения, данные в свое время Никифоровым и Дроздовым (Nikiforoff, Drosdoff, 1943). Граммовый эквивалент — количество измененного материала в граммах в любом почвенном горизонте,
Почвенный профиль представляющее остаток или изменение 100 г исходного материала; Коэффициент материнской породы (Q) — одна сотая часть граммового эквивалента, т. е. отношение процента стабильного компонента в материнской породе к его проценту в почвенном горизонте. Объемный фактор (v) — отношение мощности почвенного горизонта к мощности материнской породы, из которой он образовался. По данным анализов почвенных горизонтов и материнской породы, включая данные по содержанию стабильного компонента, Брюэр предлагает определять следующие параметры почвенного профиля. Объем материнской породы V , из которой образовался объем современного почвенного горизонта: у ^V*D**RS Js*Ds*Rs^Vs*»s = Vs A7, Р * Dp*Rp К Dp*Q v ' где Д. — объемный вес почвы, Rs — весовой процент стабильного компонента в почве, D — объемный вес материнской породы, R— весовой процент стабильного компонента в материнской породе, v — объемный фактор (v =Vs:Vp), К — константа материнской породы (K=R D ) и Q — коэффициент материнской породы (Q=Rp:Rs). Соответственно изменение объема материнской породы при превращении ее в почву задается уравнением ^v^vp-v1=vp--^T^-=vp*(i-V), A8) Вес современного почвенного горизонта, полученный из объема V или веса W =V -D материнской породы, получается решением уравнения Ws = Vs*Ds= ^ = Q*Vp*Dp . A9) Rs Изменение веса в течение почвообразования: К*У Д W --- Wp - Ws = Vp *£>,, р- = V„ *DP*(I- Q). B0) R,
I Гяава II Мощность Т исходной материнской породы связана с мощностью Ts современного почвенного горизонта уравнением R *D T *R *D T *D p s Rp*Dp К Dp*Q- l ' Изменение мощности породы при почвообразовании: ДГ=Гр - Г5. B2) Потеря (прибавка) компонентов рассчитывается по следующей системе уравнений. Вес в граммах компонента X(XS) в объеме Vs современного почвенного горизонта рассчитывается по уравнению V *D *Р Х.= * s x , B3) s 100 где Рх — весовой процент компонента X в почве. Вес в граммах компонента Х(Хр) в объеме V материнской породы, из которого был образован объем V современного почвенного горизонта, находится по уравнению х _ Vp*Dp*P'x _VS*DS*RS*PX=VS*DS^PX B4) р 100 \00*RP Q 100 ' где Р'х — весовой процент компонента X в материнской породе. Наконец, вес в граммах компонента Х(Х8), потерянный или приобретенный в ходе почвообразования, вычисляется по уравнению V *£> R *F V *D P' X„=XD-Xs=^-=^-(^-i£-P) = L£-J^*(fJ—P). B5) g p s 100 Rp x 100 Q x Процент прибавки или потери компонента Х(Х ) вычисляется по уравнению 118 R*P'-R*PX р .„„ -,„j*(——-—-—- = ioo*(i-e*—' 8Р R*P. V ^ PL Xm=100*(-z— ^—- = 100*A-б*-^) . B6)
Почвенный профиль Характеризуя этот метод, необходимо отметить его преимущества перед всеми другими на том основании, что в нем сравниваются не относительные количества вещества, а реально взаимодействующие массы, причем с учетом изменения объема при почвообразовании. Этот метод позволяет рассчитывать полный баланс веществ при почвообразовании, если, конечно, соблюдены все граничные условия, т. е. если исходная порода была однородной, если образец исходной породы действительно представляет ее и если стабильный компонент действительно стабилен. Методы изообъемного сравнения основываются на гипотезе постоянства объемов при почвообразовании, т. е. на том допущении, что объем современной почвы точно соответствует объему материнской породы, из которого он образовался, или несущественно отличается от него. Говоря о том, что наилучшим приемом оценки баланса веществ при выветривании (как и при почвообразовании) будет расчет потерь и прихода компонентов по абсолютным запасам (кг/м3 или мг/см3), В. А. Ковда A973) далее отмечает, что «многим исследователям кажется, что эти изменения (изменения объема. — Б. Р.) находятся в пределах гетерогенности самой породы и коры выветривания и не имеют значения при подсчетах». В пользу гипотезы изообъемности почвообразования высказывались Уайлд (Wild, 1961a, б) и Эртель (Oertel, 1961). Первый использовал в качестве стабильного компонента при изучении развития профиля почв циркон, а второй — галлий. Авторам пришлось выбирать между двумя альтернативами: либо объем породы не меняется при почвообразовании, либо «стабильные» компоненты не стабильны, а выносятся за пределы профиля. Оба склонились в пользу первой гипотезы, использовав некоторые дополнительные аргументы по морфологии почвенных профилей. Рассматривая данные этих авторов, Брюэр (Brewer, 1964) показал их сомнительность, но все же полностью отвергнуть не смог и вынужден был согласиться, что гипотеза постоянства объемов может быть применена в некоторых особых условиях. Наиболее простым методом расчета потерь вещества в профиле, основанным на гипотезе изообъемнос-
Гяава II ти, можно признать окиснообъемный метод Линдгре- на, предложенный еще в 1900 г. и применяемый сейчас к различным гидротермально измененным метасома- тическим породам. Принцип метода сводится к вычислению потери (или прибавки) того или иного компонента Х(Хе) по уравнению Хд = 0,01*V*(P'x*Dp - PX*DS), B7) где V— объем породы, на который ведется расчет, D — объемный вес исходной породы, D — объемный вес измененной породы, F — процентное содержание компонента X в исходной породе, Рх — процентное содержание компонента X в измененной породе. Процент прибавки или потери компонента Х(Х ) найдется по уравнению ^ = юо*A-|^-). B8) * р Общая потеря (или прибавка) вещества при изменении породы вычисляется по уравнению ZX=V*(Dp-Ds). B9) Эта система уравнений была использована Чайлдом A9616), и аналогичный расчет проведен для кор выветривания Н. А. Лисицыной и М. А. Глаголевой A968), а для метасоматитов Ю. В. Казицыным и В. А. Рудником A968). Более сложным является расчет по атомно-объем- номулибо молекулярно-объемному методам, рекомендуемым в руководстве Ю. В. Казицына и В. А. Рудника A968) для метасоматических пород. Эти методы дают большую точность и детальность, но также требуют признания изообъемности развития профиля. Методы баланса веществ основаны на расчете тем или иным способом полного баланса каких-либо компонентов во всех горизонтах профиля и в профиле в целом. Из них наибольший интерес представляет метод Баршада (Barshad, 1955, 1959), использованный в работах Н. А. Полузерова A968, 1970) и критически рассмотренный Брюэром (Brewer, 1964), высказавшим большие сомнения о его надежности.
Почвенный профиль В своем методе Баршад использует в качестве стабильных компонентов содержание Si02 или А12Оз не во всей почвенной массе, а во фракции >0,001 мм и рассчитывает образование глинистых минералов из неглинистых либо их перемещение между горизонтами на основе признания неизменного состава материнской породы. Первоначально по уравнению B5) рассчитывается вес образованных во всем профиле глинистых минералов С(и вес выветренных во всем профиле неглинистых минералов NCt, т. е. накопление глинистого материала в граммах и потерю неглинистого материала в граммах. Количество образованных в n-ном горизонте глинистых минералов Cfn затем рассчитывается по уравнению Cfn=^-*^-, C0) где Cfn — количество в граммах глинистого материала, образованного при выветривании неглинистого материала NCln, NCIn — потеря в граммах неглинистого материала в n-ном горизонте также рассчитана по формуле B2). Вес материнской породы, который пошел на образование каждого горизонта, определен по уравнению A6), из которого можно рассчитать вес глинистого материала, первоначально имевшегося в каждом горизонте (С0), и вес глинистого материала, имеющегося в каждом горизонте (Сп). Далее, можно определить количество перемещенного из горизонта п глинистого материала C/mn по уравнению Clmn ~ Cfn+ С0 ~ Сп- C1) Предполагается, что скорость выветривания во всех горизонтах профиля одинакова, что отток продуктов выветривания в раствор во всех горизонтах одинаковый, что вновь образованный глинистый материал не мигрирует за пределы профиля (ни вертикально, ни латерально), что глинистое вещество не сегрегируется в более грубые частицы (агрегаты, конкреции). Все эти предположения, конечно, достаточно условны для реального почвообразования.
I Глава II Более простой балансовый метод, также основанный на использовании критерия стабильных компонентов, был применен при расчете почвенного профиля в 1939 г. А. А. Роде и И. Д. Седдецким, а позднее А. А. Роде и И. М. Рашевской A968), П. Кундлером A969) и А. А. Роде A971). Метод сводится к подсчету запасов всех компонентов почвы, в том числе и стабильных компонентов в каждом горизонте на всю его толщу на какой-то произвольно выбранной площади, например 1 м2, по уравнению Q„ = V*Vpn' <32> где Оп — запас в кг/м2 компонента в n-ном слое, hn — мощность n-ного слоя в см, Dn — объемный вес n-ного слоя в г/см3, Рп — процентное содержание компонента в n-ном слое. После этого, исходя из гипотезы неподвижности стабильного компонента, подсчитывают исходный запас каждого компонента в каждом горизонте по формуле Q'* = QP*§- , (зз) где Q'n — исходный запас компонента в n-ном горизонте, О — запас компонента в слое материнской породы произвольной мощности, 0"Р — запас стабильного компонента в том же слое породы и Q"n — запас стабильного компонента в n-ном слое, для которого ведется расчет. Потеря (или прибавка) компонента AQ в каждом слое найдется согласно уравнению: ЛО=0'п - 0„. C4) Как и остальные основанные на гипотезе стабильного компонента приемы, этот метод имеет те же самые ограничения, но отличается простотой и потому предпочтительнее других, имея в виду малую точность и надежность всех подобных расчетов. Методы микроморфологической оценки в шлифах были разработаны и охарактеризованы Кубиеной
Почвенный профиль (Kubiena, 1938, 1967), Е. Н. Парфеновой и Е. А. Ярило- вой A962), Брюэром (Brewer, 1964) и использованы многими исследователями. Существо этой оценки сводится к определению и количественному (по относительной площади в шлифе) измерению содержания в том или ином горизонте вмытого глинистого вещества при последующем сопоставлении по этому показателю горизонтов профиля между собой и с материнской породой. Ограниченность этого метода связана с трудностью различения вмытой глины от образованной на месте в том же горизонте, хотя кое-какие показания для этого и имеются. Важно подчеркнуть, что генетическая интерпретация результатов изучения дифференциации профиля почвы любым из описанных методов должна проводиться с большой осторожностью и лучше всего на базе нескольких параллельно использованных методов. Существенное различие существует при оценке степени дифференциации почвенного профиля по данным химического анализа, с одной стороны, и механического и минералогического анализов — с другой. Если в отношении компонентов химического состава, т. е. атомов тех или иных элементов, входящих в различные соединения, мы можем спокойно говорить о перераспределении между горизонтами, выносе или накоплении, поскольку атомы элементов не создаются и не уничтожаются в процессе почвообразования, а лишь переходят из одних соединений в другие (ничтожные по объему реакции радиоактивного распада можно не принимать во внимание, особенно для короткоживущих изотопов), то в отношении почвенных минералов или механических фракций этого сказать нельзя. Аккумуляция глины или какого-либо вторичного минерала в каком-либо горизонте почвы, обнаруженная одним из приведенных методов, еще ничего не говорит об их перемещении из других горизонтов, так как они могли образоваться в этом же горизонте из продуктов распада других минералов. Для суждения о передвижении по профилю глин или минералов нужны дополнительные данные, в частности, данные микроморфологических исследований в шлифах. Таким образом, рассчитывая дифференциацию профиля по данным химического анализа, мы можем судить
Глава II как о степени дифференциации, так и о характере перераспределения веществ в профиле (вынос или аккумуляция веществ в отдельных горизонтах и в профиле в целом), в то время как расчеты по данным минералогического или гра1гулометрического состава дают основание для суждения только о степени дифференциации профиля, ничего не говоря о направленности процессов. Естественно, наибольшая информация в целях генетической интерпретации профиля может быть получена при расчетах по всем трем видам анализов в комбинации с микроморфологическими исследованиями. Выше были охарактеризованы типы строения почвенного профиля по характеру соотношений генетических горизонтов и по характеру кривых распределения веществ в профиле. На основании количественных расчетов типы профилей почв могут быть выделены и еще в одном плане — по степени дифференциации профиля. Если говорит!, о степени дифференциации почвенного профиля в целом, имея в виду приближенное сопоставление всех известных почв между собой, то необходимо принять во внимание, во-первых, расчленение профиля на генетические горизонты, а во-вторых, степень аккумуляции глины в тех или иных, горизонтах профиля. Содержание глины служит наиболее общим показателем степени дифференциации почв, так как: 1) глинистые частицы есть во всех почвах; 2) профиль может быть дифференцированным по глине и без ее вертикального перемещения; 3) если профиль дифференцирован, то он дифференцирован и по глине; 4) аккумуляция химических компонентов сопровождается всегда аккумуляцией глины, как и вынос соответственно; 5) дифференциация профиля по глине всегда сопровождается общей дифференциацией на генетические горизонты, в то время как дифференциация по другим компонентам может и не сопровождаться общей дифференциацией (например, очень сильно дифференцированный солевой профиль по составу и количеству солей может быть встречен в молодом аллювиальном солончаке, крайне слабо дифференцированном на генетические горизонты). Можно говорить о степени дифференциации почвенного профиля по гумусу, карбонатам, водно-растворимым солям, гипсу, полуторным окислам и т. д., но в каждом из этих случаев имеется в виду частная,
Почвенный профиль а не общая дифференциация профиля на генетические горизонты. Определяя общую степень дифференциации почвенного профиля, вычисляют отношение содержания илистых частиц в горизонте В к таковому горизонта А, причем профиль не обязательно должен быть элювиально-иллювиальным. Если горизонт А разделяется на подгоризонты, например на а^ и А^, то для вычисления берут тот из них, который содержит минимум ила. Соответственно из подгоризонтов горизонта В берут тот, который содержит максимум ила, например В2. Вычисление ведется по уравнению PA*DA ' v ' где Рд — процентное содержание ила в горизонте А, Рв — то же в горизонте В, DA — объемный вес горизонта A, DB — то же горизонта В, S — коэффициент дифференциации профиля. Учет объемного веса горизонтов при этом обязателен, так как без учета различий в норозности результат оказывается искаженным, поскольку будут сравниваться не реальные запасы, а относительные количества ила. В дифференцированных почвообразованием почвах величина показателя S всегда больше 1,0 либо лишь незначительно меньше единицы (минимум 0,7). Если величина S<0,7, то это результат исходной слоистости породы (например, суглинок на песке), и тогда расчет вообще невозможен. Как и все расчеты профиля, этот коэффициент применим только к почвам на исходно однородных материнских породах. В соответствии с величиной показателя S почвы по степени дифференциации профиля в первом приближении могут быть разделены на следующие группы (табл. 4). 1. Недифференцированные — горизонта В в профиле нет; профиль имеет строение АС или А—А/С—С. 2. Слабодифференцированные — S = 0,7— 1,3. 3. Среднедифференцированные — S= 1,3—1,6. 4. Сильнодифференцированные — S= 1,6 — 2,0. 5. Резкодифференцированные — S>2,0.
I Таблица 4 Степень дифференциации различных почв Слабодифференцированные Бурая лесная почва (по Романовой и др., 1973) Горизонт Л, А,В, в, в2 В3С Cg s= емный вес 0,66 1,18 - 1,44 1,57 1,46 В 0,9*( — А Частицы <0,00 1 мм 7,59 6,26 4,23 3,10 2,43 1,62 L) Типичный чернозем (по Колосковой, 1970) Горизонт А„ А, А, АВ В вк « емный вес 0,99 1,00 1,09 1,08 1,20 1,37 >=1,2*(- Части- цы <0,001 мм 36,65 38,01 37,70 37,59 37,96 26,78 ь Среднедифференцированные ! Светло-каштановая почва (по Вадюни- ной, 1970) Горизонт Ап Ап в, в2 с, - Объ- ем- ный вес 1,58 1,51 1,54 1,56 1,75 - S=l,4*(- Частицы <0,001 мм 16,45 19,65 24,30 20,76 17,98 - Л/7 Южный солонцеватый чернозем Горизонт Ап А, в ВС ВС - s= емный вес 1,12 1,29 1,37 1,44 1,51 - =1,5*(- А Час- ; ТИЦЫ | <0,00 | 1 мм ! 46,1 : 56,1 ; 57,7 ■ 52,9 : 51,7 7>
Силыюдифференцир< Дерново- среднеподзоли- стая почва Горизонт л, Л2 в, в2 Вз С емный вес 1,21 1,34 1,45 1,53 1,51 1,48 Частицы <0,00 1 мм 15,6 15,1 21,8 22,8 22,5 21,0 в2. S=l,8*(—) Ч эвапные Серая лесная почва (по Шешуковой, Горизонт А, А,Л2 в2 в2 Вз - s= 1960) емный вес 1,26 1,31 1,38 1,34 1,44 - Частицы <0,00 1 мм 35,4 40,0 55,5 64,0 58,8 - В2 1,9*(-2-) Ах Резкодифференцированные Дерново- сильноподзолистая почва (по Самойло- Гори- зонт Л Л2 в, в2 В3 С < вой,1969) емный вес 1,22 1,43 1,56 1,53 1,49 1,51 Частицы <0,001 мм 9,36 5,40 17,60 16,36 13,90 12,40 в. з-з,б*(—4 А2 Лесостепная со- лодь (по Базиле- вич, 1967) Горизонт А, А2 А2" В, в2 Вз емный вес 0,76 0,93 1,63 1,47 1,45 1,55 Частицы <0,00 1 мм 30,4 20,9 18,2 48,5 50,8 43,0 В S=2,4* *~р
I Глава II Приведенные градации коэффициента дифференциации почв получены на основе частот его распределения на кривой при статистической обработке результатов вычислений для 132 произвольно выбранных разрезов разных типов почв по нашим и литературным материалам; на кривой распределения были обнаружены четыре максимума с модами 1,0; 1,4; 1,8 и 2,7. Кроме общих коэффициентов дифференциации профиля S могут быть вычислены и частные коэффициенты дифференциации по содержанию в соответствующих горизонтах тех или иных компонентов, как, например, sh — по гумусу, Ss — по солям, SFe — по железу, sai — по алюминию, SR203 — по R203, Sc — по карбонатам, S — по гипсу и т. п. Частные коэффициенты дифференциации могут дать полезную дополнительную информацию о строении почвенного профиля и его генетических особенностях. Полученные с помощью такого простого расчета коэффициенты дифференциации профиля и определенная с их помощью степень дифференциации имеют лишь относительное значение, точный же расчет необходимо вести одним из данных ранее методов. Оценить степень дифференциации (сложности) почвенного профиля можно и иным путем. Так, Э. А. Корнблюм и др. A972) предлагают вычислять степень сложности профиля по формулам Шеннона или Хартли для информационных процессов. При этом сложность или степень дифференциации профиля оценивается суммарным количеством информации, полученным на основании данных о количестве и размерах горизонтов профиля. Если определить вероятность р{ каждого горизонта отношением его площади к площади избранной части профиля (можно взять и соотношение мощностей, конечно, при горизонтальном характере горизонтов), то мера сложности профиля найдется по формуле Шеннона: п ^ =-Е^*1082/>,- C6) I-] Если оценивать сложность профиля только по числу горизонтов (N) без учета их относительных размеров, то ее вычисляют по формуле Хартли:
Почвенный иррфидь I = log2N. C7) Полученное количество информации I или Н (разнообразие) выражается в битах. Предложенный Э. А. Корнблюмом и его коллегами информационный способ оценки степени дифференциации (сложности) профиля дает дополнительные полезные сведения о нем и позволяет сравнивать профили разных почв между собой, но не дает никаких оснований для генетических выводов и должен поэтому использоваться в комплексе с другими методами оценки. 9 МоиЛология почв
ПОЧВЕННЫЙ ГОРИЗОНТ ■ Определение понятия В почвоведении до последнего времени не было попыток дать законченное специфическое определение понятия почвенного горизонта. Нет определения того, что такое почвенный горизонт ни в трудах классиков, ни в многочисленных учебниках почвоведения. Как само собой разумеющееся понималось всеми, что почвенные горизонты — это те горизонтальные слои, из которых состоит почвенный профиль и которые различаются между собой по морфологическим признакам, составу, свойствам. Было установлено, что почвенные горизонты образуются в результате почвообразования, и потому они были названы генетическими горизонтами. Это понимание со времен первых работ В. В. Докучаева и его школы существует и до сего времени. Такое положение имело место потому, что почвоведы не видели необходимости в специфическом определении понятия почвенного горизонта, поскольку он не имеет самостоятельного значения как природное тело, а является частью целого — почвы. Несмотря на это, учение о почвенных горизонтах было разработано довольно полно благодаря трудам К. Д. Глинки, С. А. Захарова, Б. Б. Полынова, Д. Г. Виленского, Г. Н. Высоцкого, А. Н. Соколовского, Йенни и др. Однако в последнее время в связи с большим вниманием к морфологии почв, их систематике, пространственному варьированию свойств и внедрением в почвоведение математических и информационных методов, методов моделирования, количественных характеристик процессов и явле-
Почвенный горизонт ний сложившееся положение перестало удовлетворять запросы научного развития. Мало того, что потребовалось дать специфическое определение почвенного горизонта, но еще были сделаны попытки выделения особого отдела почвоведения — «горизонтоведения» (Корнблюм, 1970в). Почвоведы США в «7-м Приближении» определили почвенный горизонт как «слой внутри почвы, который приблизительно параллелен поверхности и имеет свойства, которые явились результатом процессов почвообразования и отличаются от свойств прилегающих слоев» A960). Как справедливо отмечает Э. А. Корнблюм, это определение не может считаться ни полным, ни достаточным, как и иногда даваемые определения почвенных горизонтов как однородных по составу и свойствам частей почвы, поскольку здесь можно подразумевать самые разнообразные внутри- почвенные образования. В последнее время изучению почвенного горизонта как особого элемента почвы много внимания уделил Э. А. Корнблюм A970а, б, в). Согласно представлениям о статистической однородности распределения внутри горизонта его структурных элементов, он определяет почвенный горизонт как «крупнейшую однородную часть почвы» A970в), как «совокупность двух- или трехмерных полистратонов», имеющих «общий структурный мотив», или позднее как «возникшую при почвообразовании крупнейшую однородную часть почвы, сложенную фиксированным набором ее специфических структурных элементов — структурных отдельностей (педов), новообразований, пор»; и далее: «...генетический горизонт как часть почвы представляет собой сплошное, состоящее из однотипных структурных отдельностей, новообразований и разделяющих их пор, тело, граничащее с сопредельными частями почвы — горизонтами других типов или атмосферой». По аналогии с почвенным индивидуумом Э. А. Корнблюм предложил понятие «стратон» — го- ризонтный индивидуум, минимальная статистически однородная часть горизонта A9706, в). Соответственно полипедону выделяется «полистратон» — совокупность одинаковых стратонов, максимальная ста-
Гвава III тистически однородная часть горизонта. И наконец, соответственно педонелле выделяется «элементарная ячейка стратона» — фрагмент стратона, содержащий полный набор средних структурных элементов последнего в их характерном взаимном положении. Таким образом, почва — это совокупность горизонтов, полипедон — совокупность полистратонов, пе- дон — совокупность стратонов, педонелла — совокупность элементарных ячеек. Далее элементарные ячейки уже разделяются на составляющие их структурные отдельности (педы). Позднее Э. А. Корнблюм еще более усложнил эти представления, введя понятия мор- фона и морфемы A975) (см. выше гл. I). Пока к такой дробности деления нужно подходить с большой осторожностью, чтобы не утерять важнейшего значения генетического почвенного горизонта как единого целого. Генетический горизонт в почвенном профиле выступает как важнейшая однородная составная часть почвенного тела, и в разделении профиля почвы на генетические горизонты заложена глубокая идея, имеющая как теоретическое значение, так и ряд практических последствий, методических и даже производственных. Введенные понятия стратона и т. п. пока не представляются достаточно разработанными, чтобы их можно было непосредственно использовать в научной или производственной деятельности. Что же касается определения почвенного горизонта, данное Э. А. Корнблюмом в нескольких вариантах, то оно не противоречит сложившимся традиционным представлениям о генетическом почвенном горизонте и может быть принято в почвоведении. Однако на практике предпочтительнее использовать более простое и более «классическое» определение, согласно которому генетические почвенные горизонты — это однородные слои почвы, составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим признакам, составу к свойствам. В последнее время в науку было введено кроме этого понятие о «диагностических» почвенных горизонтах («7-е Приближение», I960), под которым разумеются такие почвенные горизонты, которые могут быть
Почвенный горизонт использованы для целей диагностики почв и которые имеют точные качественно-количественные характеристики в соответствии с их определениями. Таким образом, речь идет о том, что не любые генетические горизонты почв могут быть использованы в целях диагностики, а лишь набор некоторых из них. Например, белесый горизонт А^ не считается диагностическим, поскольку он может быть уничтожен эрозией или обработкой и тогда почву нельзя будет правильно определить. С такой постановкой вопроса трудно согласиться. Для нас диагностическим является почвенный профиль в целом, а не отдельно взятые горизонты. Строение почвы в целом имеет более существенное значение для диагностики, чем наличие или отсутствие того или иного «диагностического» горизонта. Почвы мы различаем и классифицируем прежде всего по типам строения профиля, а затем по наличию тех или иных диагностических признаков. Таким образом, введение понятия о «диагностических» горизонтах не обогащает, а обедняет диагностику почв. Каждый генетический горизонт почвенного профиля может иметь вполне определенное диагностическое значение. Такой подход не отвергает, конечно, необходимости четких качественно-количественных определений каждого типа генетического горизонта, а наоборот, требует таких определений для всех возможных в природе случаев. В этой связи необходимо напомнить также и то обстоятельство, что само выделение генетических горизонтов в пределах почвенного профиля не всегда является безусловным и в ряде случаев представляет существенные трудности, на что в свое время указывал Б. Б. Полынов, отметив, что почвообразование может слагаться из нескольких более или менее независимых один от другого по своему происхождению, но всегда вступающих в некоторое взаимодействие процессов, каждый из которых может вызвать формирование обособляющихся горизонтов, причем горизонты, вызванные одним процессом, могут не совпадать с горизонтами, явившимися в результате других процессов, ни по месту, ни по времени своего образования A929).
Глава III ■ Номенклатура и символы генетических горизонтов почв На заре развития почвоведения В. В. Докучаев выделил в почве всего три генетических горизонта: А — поверхностный гумусово-аккумулятивный; В — переходный к материнской породе; С — материнская горная порода, подпочва. Эта концепция генетических горизонтов была вначале разработана для степных черноземов, а затем перенесена и на подзолистые почвы, в которых горизонт А оказался аккумулятивно-элювиальным, а В — иллювиальным. Концепция горизонтов ABC подзолистой почвы была перенесена в Западную Европу и США и там сложилось понимание горизонта В как всегда иллювиального, а горизонта А как аккумулятивно-элювиального. Соответственно горизонт В черноземов понимался как иллювиальный в отношении карбонатов. По мере накопления знаний о почвах и установления факта их большого разнообразия концепция ABC стала недостаточной. Г. Н. Высоцкий описал специфический горизонт аккумуляции веществ в профиле — иллювиальный A901) и затем горизонт G — глеевый A905). Выяснилось, что в почвенном профиле может присутствовать не только материнская порода, но и подстилающая ее порода иного состава и свойств. Горизонт В в одних почвах описывался как переходный, в других — как иллювиальный; горизонт А — и как гумусовый и как элювиальный. Было введено представление о горизонте грунтовых вод как генетическом почвенном горизонте Н (Г. Н. Высоцкий, Б. Б. Полынов). В качестве специфических горизонтов были выделены торфяный слой и лесная подстилка. Начались поиски наиболее рациональной номенклатуры и символики генетических горизонтов, поиски определений тех или иных горизонтов, которые не закончились и до этого времени. До сих пор в мировом почвоведении, да и в пределах советской школы, единой концепции и номенклатуры генетических почвенных горизонтов нет. В начале века в России было распространено использование номенклатуры только трех докучаевских горизонтов ABC. Позднее (Глинка, 1927; Захаров, 1927,
Почвенный горизонт 1930, 1931) для обозначения горизонтов использовали следующие символы: А — перегнойно-аккумулятивный; В — элювиальный; G — глеевый; С — иллювиальный; D — материнская порода, подпочва. Такая символика просуществовала недолго, так как противоречила традиционному использованию символов ABC. Д. Г. Виленский A927) предложил использовать генетическую систему символов, требующую анализа генетической природы горизонтов уже при первом полевом описании почвы. Главными символами было предложено обозначать горизонты: А — аккумулятивный; Е — элювиальный; I —• иллювиальный; G — глеевый; М — материнская порода. Кроме того, использовались и дополнительные обозначения для указания специфики горизонтов: Е — подзолистый, 1с — карбонатный и т. п. Предложенная Д. Г. Виленским система индексов распространения не получила, но была в дальнейшем использована А. Н. Соколовским A936) и детально разработана в его учебнике почвоведения A956). Предложенная система включала следующие генетические символы горизонтов: Н — гумусово-аккумулятивный; Е — элювиальный (в отношении коллоидов); I — иллювиальный (в отношении коллоидов); К — карбонатный; G — гипсовый; S — солевой; G1 — глеевый; Т — торфяный; Р — материнская или подстилающая порода. Кроме главных символов использовалась дополнительная символика, раскрывающая специфику тех
Гяава lit или иных горизонтов: Н0 — подстилка, Нт — оторфо- ванный гумусо-аккумулятивный, Не — гумусовый выщелоченный, Нк — гумусовый карбонатный, Р ]ks — оглеенная карбонатная и засоленная порода и т. п. Система индексов А. Н. Соколовского была разработана более детально его учениками и до сего времени с успехом используется на Украине (Крупский и др., 1979). Под генетическими горизонтами почвоведы Украины понимают составляющие почву генетически взаимосвязанные горизонтальные слои, качественно отличные от исходной породы, являющиеся продуктом ее видоизменения почвообразовательными процессами и обладающие определенными функциональными свойствами, — определение, вполне приемлемое для почвоведения в целом. Они выделяют сейчас следующие основные генетические горизонты: т — тн— тз — Нл — Не — Н — Е — I — Pf — R — Rt — SI — Gl — M — P — D — торфяный; торфяно-перегнойный; торфяно-минерализованный; лесная подстилка; степной войлок; гумусовый; элювиальные горизонты; иллювиальные горизонты; псевдофибровый; ортзандовый; ортштейновый; солонцовый; глеевый; мергелистый; почвообразующая порода; подстилающая порода. Переходные горизонты обозначаются смешанным символом, состоящим из символов соответствующих основных горизонтов: НЕ — гумусово-элювиальный; HI — гумусово-иллювиальный; HS1 — гумусово-солонцовый; EG1 — элювиально-глеевый; IG1 — иллювиально-глеевый и т. п.
Почвенный горизонт Используется еще и ряд дополнительных обозначений: 1) для признаков основных горизонтов в других горизонтах берутся те же, но строчные буквенные символы, которые ставятся слева от основного символа, например: Не, In, Egl и т, п. 2) для особых свойств вводятся дополнительные символы: к g S г rt rk t tk z n dl df э ПЛ op ОС — карбонаты; — кристаллы гипса; — соли; — мягкие Fe Mn-конкреции; — твердые Fe Mn-конкреции; — карбонатные конкреции; — обломки плотных пород; — обломки плотных карбонатных пород; — копролиты, червороины, кротовины; — пахотный; — гумусированный делювиальный; — гумусированный золово-отложенный; — подверженный эрозии; — плантажированный; — орошаемый; — осушенный. Погребенные горизонты выделяются квадратными скобками [Н]. Грунтовое оглеение подчеркивается снизу (G1). а поверхностное — сверху (G1). Данная система отнюдь не претендует на мировую всеобъемлемость. Она успешно применяется на Украине из-за разнообразия почвенного покрова республики. В то же время она не является достаточно полной и не включает некоторые почвенные образования, характерные для других территорий. Многочисленные региональные исследования советских почвоведов, проводившиеся в 30 — 60-х годах, требовали унификации символов почвенных горизонтов. Было решено использовать докучаевскую систему ABC, дополнив ее, согласно более поздним исследованиям. Была разработана и принята общесоюзная система символов, наиболее полно отраженная в подготовленном Почвенным институтом им. В. В. Докучаева lu/
Ц Гяава III руководстве «Почвенная съемка» A959), но описанная и в более ранних руководствах по почвенной съемке; элементы этой системы содержались уже в известном руководстве А. А. Красюка A926). Согласно принятой сейчас в нашей стране системе используются следующие символы главных генетических горизонтов почв: а0 — лесная подстилка или степной войлок; А — гумусовый; а] — гумусово-аккумулятивный; А2 — подзолистый или осолоделый; А„ или А,,,,,, — пахотный; 11 Нал В — иллювиальный или переходный, с разделением на В,, B2 и В3; Вк — карбонатный; G — глеевый; С — материнская порода; D — подстилающая порода. Кроме этого, выделяются переходные горизонты AjA2, А^В, ВС и т. д., глееватые горизонты А^ , В , С , подгоризонты гумусового горизонта А', А", А'". Мно- гда используются и дополнительные символы. Примерно такая же, но с небольшими вариациями в разных школах символика почвенных горизонтов принята и в мировом почвоведении. Примером может служить разработанная департаментом земледелия США и принятая затем ФАО для международной почвенной съемки система символов почвенных горизонтов (USDA, 1951; FAO, 1967): 0 — органический горизонт минеральных почв; 01 — органический горизонт с различимыми остатками; 02 — органический горизонт с неразличимыми остатками; А — минеральный горизонт с аккумуляцией гумуса или выносом глины, железа и алюминия; А1 — гумусово-аккумулятивный поверхностный горизонт; А2 — горизонт выноса глины, железа и алюминия; A3 — переходный горизонт от А к В 1и0 с преобладанием признаков А1 или А2;
Почвенный горизонт АВ — переходный горизонт от А к В. с преобладанием в верхней части признаков А1 или А2 и в нижней — В; А + В — переходный горизонт, содержащий менее 50% включений горизонта В; АС— переходный горизонт от А к С; В — горизонт, в котором преобладает: а) иллювиирование глины, гумуса или Fe и А1, или б) остаточная концентрация глины или RjO-^, или в) пленки R^Og, или г) метаморфизация породы; 81 — переходный горизонт от А1 или А2 к В; 82 — основная часть горизонта В; 83 — переходный горизонт от В к С; С — минеральный горизонт, не имеющий признаков А или В, предполагаемая материнская порода; R — подстилающая плотная порода. Кроме главных символов горизонтов в системе США—ФАО используются дополнительные символы: b — погребенный горизонт; са — карбонатный горизонт; cs — гипсовый; сп — конкреционный полутораокисный; f — мерзлотный; g — сильно оглеенный; h — гумусово-иллювиальный; ir — железисто-иллювиальный; m — сильносцементированный; р — пахотный; sd — солевой; si — цементированный кремнеземом; t — глинно-иллювиальный; х — фраджипэновый. Далее горизонты могут быть разделены на подгори- зонты: В21, В22, В23 или B21h, B21t и т. д. Если имеется многочленность породы в профиле, то обозначение производится следующим образом: А1—А2—В1—В21—НВ22—ИВЗ—ПС1—С2. Эта система символов сохранена в «7-м Приближении», хотя характеристики горизонтов были несколько изменены.
140 I Гяава III В последнее десятилетие были сделаны предложения по изменению существующих символов и номенклатуры горизонтов, чтобы найти наиболее рациональную систему символов генетических горизонтов. Наиболее интересные предложения были сделаны М. А. Глазовской, В. А. Ковдой, Фитцпатриком, Почвенным институтом им. В. В. Докучаева. М. А. Глазовская A966, 1972) предложила сохранить традиционную систему ABC, существенно дополнив ее. Символы главных горизонтов предлагается иметь следующие: Т — торфянистый; а0 — грубогумусный или подстилка; aj — гумусовый; А^ — элювиальный гумусовый; Е — элювиальный; АВ — переходный от гумусового к иллювиальному; В — иллювиальный; Вт— метаморфический; G — глеевый; S — гидрогенно-аккумулятивный; С — материнская порода; D — подстилающая порода. Горизонты, в которых постоянно имеется гравитационная влага, подчеркиваются снизу одной чертой: Т, G, S и т. д. Горизонты с периодическим застоем гравитационной влаги имеют черту сверху: ДТ,В и т. д. Горизонты с постоянной мерзлотой подчеркиваются двумя чертами снизу: G, С • Все реликтовые горизонты обозначаются индексом вскобках:(8),(Вт),(А). Промежуточные горизонты обозначаются двумя индексами, из которых второй обозначает менее выраженный признак горизонта и обозначается малой буквой: Ag, Bgl Bs, А,, и т. д. Каждый из горизонтов далее характеризуется двумя малыми индексами: 1} показывающим качественный состав органических или специфических минеральных соединений; 2) показывающим степень выраженности основного свойства горизонта. Так, для гумусового горизонта могут быть использованы
Почвенные горизонт следующие индексы: Af — фульватный ненасыщенный; Auf — ульматно-фульватный ненасыщенный; Afl] — фульватно-ульматный ненасыщенный; Afh — фульватно-гуматный слабо ненасыщенный; AhCa — гу- матный насыщенный кальцием; AfhNa — фульватно-гуматный насыщенный натрием. Метаморфические горизонты обозначаются по характеру вторичных минералов: Вта — аллофановый; Bmsjal — гидрослюдисто-иллит-монтмориллонитовый; Bmk — каолинитовый; Bmm — монтмориллонитовый; BmFeOH — железистогидроокисный; BmFc — железис- тоокисный; ВтА1 — алюминиево-окисный; ВтСаСОЗ— карбонатный. Если метаморфический горизонт оглеен или тиксо- тропный, то его индекс будет В или Bmjx Среди элювиальных горизонтов выделяются: Е — оподзоленный; Е, —лессивированный; Esi — осолоделый. Иллювиальные горизонты также обозначаются соответственно характеру аккумулированных соединений: BhFe — гумусово-железистый; Bhal — гумусово- глиноземный; BtFe — глинисто-железистый; B(Na — солонцовый; ВСаСОЗ — карбонатный; BCaS04 — гипсовый; Bso| — солевой. Глеевые и гидрогенно-аккумулятивные горизонты также могут иметь дополнительные индексы в зависимости от характера аккумулированных веществ: CFeP — вивианитовый; CFeS — гидротроиллитовый; GFeC03, — сидеритовый; SFe — железистый; Ssi — кремнеземистый; SCaC03 — карбонатный; SCaS04 — гипсовый; Ssol — солевой. Ставятся индексы соответствующего состава и к горизонту С. Описанная система индексировки весьма стройная, логичная и позволяет полно и хорошо описывать в символах почвенный профиль. Однако использование этой системы для обозначения какого-либо горизонта профиля предполагает предварительное знание его генезиса и состава и может быть осуществлено только после детального исследования почвы. В полевых условиях эта система может быть использована лишь в упрощенном виде. Кроме того, она оставляет простор для субъективизма, так как генезис того или
I Гдава III иного горизонта не всегда выяснен однозначно. Например, карбонатный горизонт чернозема одни исследователи считают карбонатно-иллювиальным, другие метаморфическим, третьи — гидрогенно-аккумуля- тивным, да еще и реликтовым. Как же его обозначить? Следовательно, эта система не может быть признана до конца отработанной, хотя представляет большой интерес. Более простая система была предложена В. А. Ков- дой и его сотрудниками A966, 1967) специально для работ по почвенной карте мира. В этой системе выделяются следующие главные горизонты и их символы: т ао а1 А2 В н G С D — торфяной; — лесная подстилка или степной войлок; — гумусово-аккумулятивный; — элювиальный; — иллювиальный; — гидрогенно-аккумулятивный; — глеевый; — материнская порода; — подстилающая порода. Генетическая разнокачественность основных горизонтов отражается дополнительными символами. Гидрогенно-аккумулятивный горизонт: Нс — карбонатный; Н — гипсовый; Hs — солевой; Hf — железистый; Н| — латеритный; Hsi— кремнеземистый. Элювиальный горизонт: А2 — подзолистый; А2 —псевдоглеевый; A2s— осолоделый. Иллювиальный горизонт: В — неидентифицированный; Ва — глинно-иллювиальный; Bh — гумусово-иллювиальный; Bf — железисто-иллювиальный; Вс — карбонатно-иллювиальный. 142
Почвенные горизонт В те же годы Фатцпатрик (Fitzpatrick, 1967) предложил еще один вариант системы индексов почвенных горизонтов и их номенклатуры с набором диагностических признаков для каждого горизонта. Он выделил и описал 74 типа генетических горизонтов, дав им произвольные названия и соответствующие символы, отражающие более или менее существо генезиса и свойств горизонта. Отсылая читателя к оригинальной работе Фитцпатрика для подробного знакомства с этой системой, приведем лишь несколько примеров выделенных им горизонтов: Am — Аморфон (Amorphon) — средние или нижние 10 — 30 см; темно-бурое или черное аморфное органическое вещество с менее 20% исходной тканевой структуры; массивный, пластичный или липкий; постоянно насыщенный водой; рН 3 — 5; C/N 20 — 30; (от греч. amorphos — «бесформенный») . Ch — Черной (Chernon) — верхние 30— 150 см; очень темный бурый до черного; тяжелый суглинок; комковатый или зернистый; плотный или рыхлый; органическое вещество 3— 15%, уменьшающееся с глубиной; C/N 8— 15; рН 6,5 — 8; емкость поглощения 20 — 40 ммоль; насыщенность 50—100%; гидролизуемые и растворимые минералы 40 — 60% во фракции <2 мм; в илистой фракции каолинит, вермикулит, слюда, небольшое количество монтмориллонита; редко присутствует в чистой форме, а обычно как Ch/Cd вследствие присутствия кротовин (от русск. «черный»}. Gp — Гипсон (Gypson)—средние или нижние 5 — 50 см; желтовато-бурый; различного мехсостава; зернистый до массивного; содержание CaS04 выше 5%; (от греч. gypsos — гипс). Zo — Золон (Zolon) — верхние 1—50 см; серый или буровато-серый; песок или суглинок; непрочноком- коватый или бесструктурный, иногда пластинчатый; очень рыхлый; органического вещества 0,5-5%; C/N 10-20; рН 3,5-4,5; емкость поглощения 10 — 20 ммоль; насыщенность 10 — 20%; гидролизуемые минералы 5 — 50%, преимущественно полевые шпаты; кварца и устойчивых минералов 40 — 90%; в илистой фракции каолинит, вермикулит, слюда; аморфные окислы <5% во фракции <2 мм (от русск. «зола»).
I Гмава HI Приведенные 4 примера (из 74) вполне достаточны, чтобы понять существо этой системы. Во-первых, она неприемлема для нас принципиально, так как почвенный профиль здесь рассматривается как сумма данных горизонтов. Горизонт выступает как самостоятельная единица, и из горизонтов составляются профили, как мозаика из кубиков. Она неприемлема ни в номенклатурном отношении, потому что полностью порывает с традиционными названиями, ни в генетическом, так как горизонты выделяются не по процессам их образования, а по случайному набору диагностических признаков. Система очень сложна и трудно используется. Так что попытку рациональной номенклатуры Фитцпатрика надо признать неудачной, хотя есть в ней и кое-что полезное: попытка дать точные качественно-количественные определения горизонтов, использование названий, отражающих существо горизонта. В 1972 г. Почвенный институт им. В. В. Докучаева в связи с составлением программы новой Почвенной карты СССР масштаба 1 : 2500000 разработал и новую систему символов генетических горизонтов почв (первый проект программы был опубликован в 1971 г.). Эта система включает в себя многие рациональные черты ранее делавшихся предложений и весьма детально разработана. Предложены следующие символы главных почвенных горизонтов: 0 — горизонты с содержанием по объему более 70% органического вещества; 01 — состоящие в основном из неразложившихся растительных остатков; 02 — состоящие в основном из среднеразложив- шихся растительных остатков, частично сохранивших свою форму; 03 — состоящие в основном из органической массы утратившей форму остатков; АО — верхние органо-минеральные горизонты с содержанием органического вещества от 30 до 70%; А1 — верхние минеральные горизонты, наиболее темноокрашенные в профиле и содержащие образовавшийся in situ гумус;
Почвенный горизонт А2 — наиболее обесцвеченные и осветленные горизонты в профиле, не имеющие признаков оглеения; В — минеральные горизонты, лежащие под горизонтами АО, Al, A2, либо сразу под О и характеризующиеся любым изменением цвета и структуры по сравнению с A, G или С; G — глеевые горизонты; G1 — глеевые горизонты, окрашенные в яркие синие, голубые, сизые тона; G2 — глеевые горизонты, пестро окрашенные в голубоватые, сизые и ржавые тона; G3 — минеральные горизонты, окрашенные в оливковые, зеленые и серовато-зеленые тона; С — почвообразующая порода; D — подстилающая порода; S — сильно сцементированные твердые горизонты; К — крупные ячеистые корочки мощностью до 5 см на поверхности почвы. Любой из главных горизонтов может подразделяться на подгоризонты: например, А2,, А22 • ■• Литологическая неоднородность породы выражается римскими цифрами: например, А1—В,-ИВ.,—ПВС ... Переходные горизонты имеют сочетание индексов двух горизонтов: например, А2В, или А1В,). Переходные горизонты с чередованием признаков верхнего и нижнего обозначаются символами через чер'1у: например A2/Bj Кроме этого используется большое количество дополнительных малых символов: са — карбонатные горизонты; рса — со щебнем карбонатных пород при бескарбонатном мелкоземе; cap — со щебнем карбонатных пород при карбонатном мелкоземе; cs — гипсовые горизонты; s — солевые горизонты; fe — фераллитные горизонты; fa — фераллитизированные горизонты; si --- солонцовые и солонцеватые горизонты; 10 Морфология почв
ЯН Глава 111 m — метаморфические горизонты; п — конкреционные; а — антропогенные; g — оглеенные; h — иллювиально-гумусовые; f — иллювиально-железистые; t — иллювиально-глинистые; р — каменистые (камни крупнее 1 см составляют >10% объема); h — вторые гумусовые горизонты черно-серых тонов; 7. — обильные следы жизнедеятельности почвенной фауны; v — горизонты, на 50% и более состоящие из живых частей растений; su — сульфидные; d — с признаками динамических явлений перемещения почвенной массы; ve — слитые горизонты. Погребенные горизонты обозначаются квадратными скобками. Мерзлые водоупорные горизонты обозначаются значком _L , ставящимся перед основным индексом горизонта; неводоупорные горизонты с отрицательной температурой имеют перед своим индексом значок 4. Если малых символов в горизонте несколько, то они пишутся через запятую. Если в горизонте есть легкорастворимые соли, то для него не ставятся символы наличия гипса и карбонатов; при наличии гипса не ставится символ карбонатов. Как можно лепсо заметить, наблюдается вполне определенная тенденция ко все большей близости символики генетических горизонтов, применяемой разными школами, с одной стороны, и тенденция ко все большему усложнению системы символов, стремление вложить в них как можно большее генетическое содержание — с другой. И то и другое следует признать весьма прогрессивным. В 1967 г. группой экспертов Международного общества почвоведов (от СССР в ней участвовал И.П.Герасимов) была сделана попытка объединить |4и усилия и разработать систему символов почвенных
Почвенный горизонт горизонтов для международного использования. Такая система была разработана на основе традиционных подходов и современного опыта (Герасимов, 1968). Предлагается выделять следующие главные генетические горизонты почв (Master soil horizons): О — горизонт на поверхности почвы, состоящий из свежего или частично разложившегося органического вещества, накопленного преимущественно в анаэробных условиях; содержит минимум 30% органического вещества, если минеральная фракция содержит более 50% глины, или минимум 20%, если она не содержит глины совсем; А — горизонт аккумуляции русифицированного органического вещества, тесно связанного с минеральной частью почвы; Е — осветленный горизонт, содержащий меньше органического вещества и (или) глины и (или) полуторных окислов, чем непосредственно его подстилающий; В — горизонт, лежащий между А и (или) Е, с одной стороны, и С и (или) R, с другой, в котором разрушена структура породы и аккумулирована силикатная глина путем иллювиирования или выветривания и новообразования; С — рыхлый материал в почвенном профиле, не имеющий признаков других горизонтов; G — глеевый горизонт, содержащий восстановленные соединения в результате постоянного переувлажнения; R — плотная горная порода. Кроме этого, выделяются переходные горизонты (АЕ, ЕВ, ВС и т.д.), смешанные горизонты (А/Е, Е/В и т. д.), подгоризонты (Al, A2, A3 и т. п.), литологичес- кие перерывы AС, НС, IIIC и т. п.). Для более детальной характеристики почвенных горизонтов предлагается использовать малые дополнительные индексы: а — хорошо разложившийся органический материал в гидроморфных условиях; b — погребенный горизонт; ю-
Глава III са — аккумуляция карбоната кальция; сп — конкреционный горизонт аккумуляции R203; cs — аккумуляция гипса; f — частично разложившийся органический материал; fe — иллювиальная аккумуляция железа; g — пятнистость оглеения; h — хорошо разложившееся гумифицированное органическое вещество; 1 — подстилка; m — сильная цементация или уплотнение; па — насыщенность натрием; о — слабо разложившийся органический материал в гидроморфных условиях; ох — остаточная аккумуляция R,03; р — пахотный горизонт; г — слой конкреций или гравия; sa — солевой горизонт; t — иллювиальная аккумуляция глины; v — аккумуляция глины in situ; х — фраджииэн. Эта система символов, хотя и рекомендована Международным обществом почвоведов для всеобщего пользования, пока не получила мирового признания и не стала еще действительно всеобщей. Соотношения описанных систем символов почвенных горизонтов на примере профиля дерново-подзолистой почвы показаны на рис. 17. Таким образом, в настоящее время единой системы номенклатуры и символов почвенных горизонтов в мировом почвоведении нет. Даже в пределах нашей страны, если судить по публикациям последних лет, нет единства в этом отношении: используются символики М. А. Глазовской, Почвенного института, А. Н. Соколовского, ФАО и т. д. Естественно, такое положение долго продолжаться не может, и Всесоюзное общество почвоведов примет соответствующую единую для СССР систему символов и номенклатуры горизонтов. Пока же целесообразно пользоваться традиционной русской системой, наиболее полно данной в «Почвенной съемке» A959).
Почвенный горизонт А А в с СО W к ;л о СО со А В С D ей С а (О X (С СО < А ер 1 м '5 к X и X и н Е I Р X ¥ и а С с; 0 X. а с г < А1 \ В с 3) X о X £л =2 А1 А2 S с из со о < е- СГ5 < 3 Af ЕР Ve Csial CSl о- cn (С и ю о с» (D < А, А 2 В С с: сп О. s (С =4 ее О •XL < СО м 0 *° S0 Ad 1 1 1 & Ah £ Ve С @ О. СЛ я «Г А1 А2 В С и 'Г UN ю" •J *- О ;р гумусоаккунулртивиый горизонт элю&иальный (родзолис- 7ЫЙ}гОрИЗОНТ иллювиальный горизонт материнская порода Рис. 17. Профиль дерново-подзолистой почвы, показывающий соотношение систем символов генетических горизонтов, используемых разными авторами ■ Типы генетических горизонтов почв Следуя классическим традициям почвоведения и независимо от той или иной системы символов, необходимо выделять ряд типов генетических горизонтов почв, хотя и различающихся существенно в различных типах почв, но имеющих сходную генетическую основу. Сходство генетических горизонтов разных почв связано с единством почвообразовательного процесса, под воздействием которого они формируются. Различия же обусловлены, с одной стороны, количественным выражением, или степенью выраженности (интенсивность, возраст), этого процесса и его сочетаниями с иными процессами — с другой. Эти факторы — сходство и различия — позволяют выделить среди бесчисленного множества реальных форм генетических горизонтов ряд типов и подтипов. В той или иной форме один и тот же тип или подтип генетического горизонта может повторяться в разных почвах и даже быть диагностическим для тех или иных
н Глава III Органогенные горизонты Торфяный горизонт (Т) — формирующийся на поверхности, но встречающийся иногда и в толще профиля при полициклическом почвообразовании и характеризующийся специфической консервацией органического вещества растительных остатков без превращения его в гумус или сгорания; сформировавшийся в этом горизонте торф может быть древесным, травяным (тростниковый, осоковый), моховым (зеле- номоховой, сфагновый), лиственным или лишайниковым, либо переходным. Содержание органического вещества в торфе выше 70% с колебаниями от 98% в верховом сфагновом, до 70% в низинном торфе. Торфяный неразложенный (Т1) — горизонт, в котором растительные остатки не разложены или слабо разложены и почти полностью сохранили свою исходную форму. Торфяный среднеразложенный (Т2) — горизонт, в котором растительные остатки лишь частично сохранили свою исходную форму в виде обрывков тканей. 1 Некоторые почвоведы советовали автору кое-что изменить и уточнить в предлагаемой индексировке горизонтов. Соглашаясь в принципе с критикой и сделанными предложениями, автор не ри1 скует давать какие-то еще новые Ш1дексы, пока не будет установло- Шна единая общесоюзная или международная система. Если уж что- то сейчас менять, то только на общеприемлемую систему.
Почвенный горизонт Торфяный разложенный G3) — сплошная органическая мажущаяся масса без видимых следов растительных остатков. Сухоторфяпый (Т4) — горизонт, формирующийся на поверхности почв в сухом холодном климате (высокогорий или высоких широт) и характеризующийся накоплением сухого неразложенного торфа, в котором растительные остатки полностью сохранили свою форму. Очес (Т5) — подгоризонт торфа, в котором половину и более объема составляют живые части растений. Подстилка (АО) — маломощный (до 15 см) поверхностный слой разлагающегося (различные подгори- зонты его находятся на разных стадиях разложения) органического вещества, частично, особенно в нижней части, перемешанного с минеральными компонентами (преимущественно механически). Степной войлок (АО) — вид подстилки, формирующейся в целинных степях, состоящей преимущественно из неразложенных растительных остатков, густо переплетенных живыми частями растений (минимум половина объема) и механически смешанных с минеральными компонентами; обычно на поверхности располагается спорадически, неравномерными пятнами. Лесная подстилка (АО) — вид подстилки, сплошным ковром покрывающей поверхность почвы под пологом леса; обычно имеет слоистое строение, причем различаются слои: свежий или слабо разложившийся оиад (L); слой ферментации или разложения (F), в котором еще преобладают растительные остатки с сохранившейся исходной формой, и слой гумификации (Н), в котором преобладают сильно разложившиеся растительные остатки без видимой исходной формы и имеется большая механическая примесь минеральных компонентов (рис. 18). Выделяют довольно много видов подстилки в соответствии с различиями в составе, свойствах и характере образования. Обобщая иесследования последних лет, Дюшофур (Duehaufour, 1965) описывает следующие виды подстилки и соответствующие типы гумуса почв.
Глава III Рис. 18. Строение и стратификация лесной подстилки 1. Кальциевый мюлль — горизонт АО почти не существует, разложение опада очень быстрое, сильная биологическая трансформация под влиянием дождевых червей и бактерий с полным включением органической части в минеральную и образованием глинисто-гумусовых комплексов: а) карбонатный мюлль рендзин; б) кальциевый степной мюлль (Sward no Wilde, 1964); в) кальциевый мюлль-модер (мюллеподобный мо- дер по Kubiena, 1953). 2. Лесной мюлль — горизонт АО выражен слабо, разложение опада относительно быстрое, сильная биологическая трансформация под влиянием дождевых червей и бактерий с полным включением орга-
Почвенный горизонт нической части в минеральную и образованием глинисто-гумусовых комплексов: а) эутрофный мюлль; б) криптомюлль; в) олиготрофный или кислый мюлль (мюлль-мо- дер); г) гидромюлль. 3. Модер — маломощный горизонт АО с неясной границей к А1; неполное смешение органической части с минеральной; сильная биологическая трансформация под влиянием артропод в сочетании с влиянием грибов и бактерий без образования глинисто-гумусовых комплексов (Amphi-Mull no La fond, 1952): а) лесной модер (олиготрофный); б) гидроморфный модер (гидромодер); в) альпийский модер; г) субальпийский модер; д) кальциевый модер. 4. Мор — мощный горизонт АО с резкой нижней границей и подразделением на слои L, F, II; слабая трансформация спада, производимая главным образом грибами, особенно миксомицетами; ничтожное или слабое смешивание органической части с минеральной (грубый гумус): а) ксеромор (сухой мор); б) гидромор (мягкий мор по Ehwald, 1956); в) кальциевый мор (Tangel no Kubiena, 1953). 5. Анмоор — мощный горизонт АО, формирующийся при сильной биохимической трансформации под влиянием перемежающегося воздействия аэробных и анаэробных организмов; гумификация интенсивная; если не сплошное, то но крайней мере заметное включение органического вещества в минеральное до глубины 10 — 20 см: а) кислый анмоор; б) кальциевый анмоор. 6. Торф: а) олиготрофный торф; б) мезотрофный торс}). Водорослевая корочка (Aal) — поверхностная хорошо отслаивающаяся от нижележащей толщи почвы
Глава III корочка водорослей, черная в сухом состоянии, с большой примесью минеральных частиц в нижней части и почти чистая в верхней, зеленеющая при увлажнении, мощностью в несколько мм, характерная для су- хостепных, полупустынных и пустынных почв. Перегнойный горизонт (Ah) — поверхностный органогенный горизонт черного цвета с содержанием органического вещества 30 — 70%, состоящий из хорошо разложенных органических остатков и гумуса с примесью минеральных компонентов, бесструктурный, мажущийся, очень мягкий на ощупь, в сухом состоянии растрескивающийся на глыбистые отдельности; образует переходные формы в виде торфяно-пере- гнойного и перегнойно-гумусового горизонтов, выделение которых на основе критерия содержания органического вещества хотя и не оправдано, но морфологически возможно. Дернина (Ad) — минеральный гумусово-аккумуля- тивный поверхностный горизонт почв, формирующийся под травянистой растительностью, особенно луговой, и состоящий по крайней мере наполовину по объему из живых корней растений. Гумусовый горизонт (А1) — минеральный гумусо- во-аккумулятивный горизонт, наиболее темноокра- шенный в профиле и характеризующийся наибольшим (до 30%) содержанием органического вещества, тесно связанного с минеральной частью, обычно расположенный в верхней части профиля (в полициклических почвах встречающийся в любой части профиля); он может быть современным или реликтовым, в последнем случае будучи трансформированным более поздними наложенными процессами. Пахотный горизонт (А ) — измененный продолжительной обработкой поверхностный горизонт пахотных почв, сформированный из различных почвенных горизонтов на глубину постоянной обработки; в зависимости от типа исходной почвы, возраста пашни и интенсивности земледелия по степени окультуренное™ можно выделить разные его варианты; от нижележащих горизонтов он всегда отделяется ясной ровной границей; с поверхности обычно имеет образующуюся после дождей и растрескивающуюся при высыхании корочку толщиной в несколько миллимет-
Почвенный горизонт ров, плотность и устойчивость которой зависит от структуры и степени распыленности горизонта, а также от свойств исходной почвы (глинистые почвы более склонны к поверхностному коркообразованию, чем более легкие по гранулометрическому составу и почвы с изогумусовым профилем; особенно плотная и устойчивая корочка образуется у слитых, солонцеватых и засоленных почв). Элювиальные горизонты Подзолистый горизонт (Е1) — осветленный, обычно белесый горизонт в верхней части профиля, залегающий под торфяным, подстилкой, гумусовым или пахотным, а в случае полициклических профилей и под любым горизонтом вышележащего профиля, и формирующийся под влиянием оподзоливания, т. е. кислотного разложения минеральной части при участии органического вещества до аморфных продуктов, которые выносятся из этого горизонта; одновременно могут выноситься и илистые частицы без их предварительного разрушения. Оподзоленный горизонт (Ае) — седой, серый, белесоватый горизонт комковатой, комковато-ореховатой или ореховатой структуры с обильной или небольшой кремнеземистой присыпкой, характеризующий слабую степень оподзоленности почвы. Лессивированный горизонт (Е2) — осветленный, обычно палевый горизонт в верхней части профиля, залегающий под подстилкой, гумусовым или пахотным горизонтом, а в случае иолициклических профилей и под любым горизонтом вышележащего профиля, и формирующийся под влиянием лессиви- рования, т. е. выноса илистых частиц без их предварительного разрушения и отмывания от окис- ных пленок первичных минеральных зерен невывет- релых минералов. Осолоделый горизонт (ЕЗ) — осветленный, обычно белесый горизонт в верхней части профиля, залегающий с поверхности либо под гумусовым горизонтом и формирующийся под влиянием осолодения, т. е. щелочного разложения минеральной части в результате внедрения и последующего удаления из поглощающе-
Глава III го комплекса обменного натрия и выноса вниз ила и аморфных продуктов разложения минералов. Элювиально-глеевый горизонт (Е4) — осветленный, обычно белесый горизонт в верхней или средней части профиля, формирующийся под влиянием оглее- ния в условиях частично промывного режима, при котором происходит кислотный восстановительный гидролиз минеральной части с выносом продуктов разрушения из этого горизонта. Сегрегированный горизонт (Е5) — осветленный, обычно ярко-белесый горизонт в любой части профиля, формирующийся в результате отмывания окисных пленок с зерен первичных минералов и сегрегации продуктов отмывки в плотные аустки или шлакооб- разные конкреции, случайно разбросанные в пределах этого же горизонта, с частичным выносом продуктов отмывки за его пределы. Корковый горизонт (Е6) — хрупкая ячеистая корочка на поверхности сухостепных, полупустынных и пустынных почв мощностью не более нескольких сантиметров, лишенная солей, относительно обогащенная кремнеземом, причем кварцевые зерна и зерна других первичных минералов лишены окисных пленок и не соединяются цементирующими мостиками за исключением случайных карбонатных. В некоторых типах почв элювиальный горизонт (по крайней мере элювиальный в отношении каких-то соединений) может совмещаться с поверхностным гумусовым горизонтом, образуя единый гумусово-элюви- альный горизонт, как, например, в дерново-подзолистых почвах, подбурах и т. д. Все элювиальные горизонты независимо от их генезиса характеризуются близкой морфологией, составом и свойствами. Они имеют относительно высокое содержание кремнезема и малое — полуторных окислов и оснований, белесую окраску, обилие светлых зерен кварца и других первичных минералов без окисных пленок, пластинчатую до чешуйчатой структуру либо бесструктурны, низкую насыщенность основаниями при малой емкости катионного обмена, кислую реакцию среды, низкую гумусированность, низкое содержание илистых частиц. Генетическая природа их вскрывается только на основе тщательного анализа
Почвенный горизонт всего профиля как в полевой обстановке, так и после лабораторного исследования. 11еобходимо помнить, что элювиальные горизонты могут быть трудно различимы от гидрогенно-аккуму- лятивных кремнеземистых горизонтов, встречающихся в некоторых почвенно-геохимических условиях (Ковда, 1973). Иллювиальные горизонты Иллювиально-аккумулятивный горизонт (В) — уплотненный и утяжеленный горизонт, располагающийся под элювиальным в средней части профиля и характеризующийся иллювиальным накоплением глины и аморфных продуктов почвообразования, как, например, в дерново-подзолистых почвах; он имеет относительно повышенное во всем профиле содержание ила и полуторных окислов, наибольшую плотность, повышенную емкость катионного обмена, глинистые и глинисто-железистые пленки на гранях структурных отделыюстей, ясно различимые под микроскопом ориентированные слоистые глины в порах и трещинах, а также сгустки аморфного материала, часто хлопьевидные. Иллювиально-глинистый горизонт (В() — уплотненный и утяжеленный горизонт, располагающийся под элювиальным в средней части профиля и характеризующийся иллювиальным накоплением глины, например в лессивированных почвах; характерны обильные глинистые пленки на гранях структурных отделыюстей, ясно различимые под микроскопом ориентированные слоистые глины в порах и трещинах. Иллювиально-гумусовый горизонт (Bh) — располагающийся под элювиальным в средней части профиля горизонт аккумуляции 1умуса темно-коричневого или буро-красно-коричневого цвета, имеющий глянцевитые темные потеки по граням структурных от- дельностей и бурые хлопьевидные гумусовые сгустки, хорошо различимые под микроскопом. Иллювиалыю-железистый горизонт (Bf) — располагающийся под элювиальным в средней части профиля горизонт аккумуляции железа яркого желтого,
Глава III красного или буро-желтого цвета, имеющий форму сплошного горизонта или серии извилистых уплотненных прослоек; под микроскопом ясно различаются охристые мостики окислов железа между отдельными зернами, растрескивающиеся пленки на зернах, хлопьевидные сгустки окислов железа, железистые микроконкреции. Иллювиально-А1-Ре-гумусовый горизонт (В,^) — располагающийся иод элювиальным в средней части профиля горизонт аккумуляции гумуса и полуторных окислов темно-бурого, красно-бурого цвета, имеющий темные глянцевитые натеки на гранях структурных отделыюстей, под микроскопом обнаруживающий обильные сгустки аморфного гумуса и гидроокислов, иногда микроконкреции. Солонцовый горизонт (BNa) — сильно уплотненный и утяжеленный горизонт в средней части профиля, располагающийся под элювиальным или 1умусово-элюви- альным горизонтом, имеющий обычно наиболее темную окраску в профиле, столбчатую или призматическую структуру, обильные глянцевые корочки и пленки по граням структурных отделыюстей, содержит значительное количество обменного натрия в поглощающем комплексе; под микроскопом в шлифах четко видны обильные натечные формы ориентированных слоистых глин и кремневых гелей в порах и микротрещинах, глинистые и 1умусовые пленки на зернах минералов и стенках пор, хлопьевидные аустки темного аморфного материала. В случае слабой выраженности процесса может быть выделен солонцеватый горизонт. Солонцеватый горизонт (Впа) — уплотненный и утяжеленный горизонт в средней части профиля, располагающийся под гумусовым горизонтом, имеющий обычно наиболее темную окраску в профиле, оре- ховатую или иризмовидную структуру; глянцевые корочки и пленки по граням структурных отдельностей; содержит небольшое количество натрия в поглощающем комплексе. Надмерзлотно-иллювиальный горизонт (Вя) — бесструктурный, творожистый или икряный горизонт иллювиальной аккумуляции гумуса и полуторных окислов в слое непосредственно над постоянной мерз- 1ио лотой; имеет темную бурую и буро-красную окраску,
Почвенный горизонт содержит мелкие мягкие железистые конкреции, ре- тинизированный гумус. Подплужный горизонт (В ) — горизонт, формирующийся непосредственно под пахотным горизонтом длительно обрабатываемых почв и характеризующийся уплотнением, утяжелением гранулометрического состава и потемнением окраски в результате вмыва- ния глины и органического вещества; обычно имеет темные глинисто-гумусовые потеки по граням структурных отдельностей. Иллювиально-метаморфический горизонт (Bmh) — горизонт вулканических почв, формирующийся непосредственно под органогенным горизонтом и характеризующийся низким объемным весом, иллювиальным накоплением гумуса, большим содержанием аморфных веществ и аллофанов, наличием вулканического стекла, высокой порозностью и рыхлостью, непрочной комковатой структурой. Метаморфические горизонты Сиаллитно-метаморфический горизонт (Вт) — горизонт внутрипочвенного оглинивания почвообразу- ющей породы in situ, располагающийся в средней части профиля между i-умусовым горизонтом и подпочвой и характеризующийся аккумуляцией глины без заметных следов ее перемещения; обычно он наиболее тяжелый и плотный в профиле, имеет наиболее красноватые тона окраски, может иметь следы выноса карбонатов (если исходная порода была карбонатной), имеет относительно большой резерв выветривающихся первичных минералов. Фераллитно-метаморфический горизонт (Вох) — горизонт внутрипочвенного глубокого разложения минералов почвообразующей породы с остаточным накоплением каолинита и полуторных окислов, располагающийся в средней части профиля между гумусовым горизонтом и подпочвой, имеющий яркую или тусклую желтую или красную окраску, призматической структуры или глыбистой, с низкой емкостью катион- ного обмена. Слитой горизонт (V) — очень вязкий и набухающий во влажном состоянии и очень твердый и сжима-
Гяава III ющийся, сильно трещиноватый в сухом состоянии горизонт, обычно в верхней части профиля, формирующийся в результате периодического сильного увлажнения и интенсивного просыхания монтмориллонито- во-глинистого материала; он может быть совмещен в профиле как с гумусовым поверхностным, так и с другими горизонтами профиля; характерны поверхности скольжения (slickensides); структура глыбистая или тумбовидная. Фраджипэн (F) — очень твердый и хрупкий глинистый горизонт с резкой верхней и диффузной нижней границами, разделяющийся на неправильные полигоны белесыми прожилками, при увлажнении не размягчающийся, как обычная глина, а сразу распадающийся на мелкие отдельности; обычно формируется в нижней части иллювиального горизоргга некоторых типов почв бореального пояса. Аккумулятивные (гидрогенно-аккумулятивные) горизонты Агроирригационный горизонт (Aj) — созданный в результате длительного орошения поверхностный слой почвы мощностью 0,4 — 2 м, состоящий из смеси первоначальной почвы, ирригационного наилка, органических и глинистых удобрений, обычно содержащий включения черепков, кирпича, костей, угля, однородный и сильно пористый, интенсивно переработанный почвенной фауной, хорошо макро- и микроагрегированный, сероватой окраски, обычно тяжелее по гранулометрическому составу подстилающей почвы; в верхней его части располагается пахотный горизонт современной обработки. Солевой горизонт (Ss) — формируется в любой части профиля к зависимости от стадии и степени засоления (рассоления) и может совмещаться в профиле с любым другим горизонтом (например, с i-умусовым или метаморфическим); характеризуется видимыми скоплениями водно-растворимых солей в форме налета, прожилок, псевдомицелия, гнезд. Гипсовый горизонт (Su) — расположен обычно в нижней части профиля, содержит видимые скопления гипса в виде отдельно разбросанных кристаллов разной величины или друз; может совмещаться с другими горизонтами.
Почвенным горизонт Карбонатный горизонт (Sc) — горизонт максимальной вторичной аккумуляции карбонатов, обычно располагающийся в средней или нижней части профиля и характеризующийся видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций. Ожелезненный горизонт (Sf) — горизонт максимального накопления окислов железа, располагающийся в разной части профиля и формирующийся либо в результате гидрогенной аккумуляции из грунтовых вод (например, ожелезненные горизонты в торфяных болотах), либо в результате процесса ру- бефикации. Окремнелый горизонт (Ssi) — горизонт максимального гидрогенного накопления аморфного кремнезема в профиле, имеющий максимум содержания Si02, хрупкий и плотный, под микроскопом обнаруживаются обильные опаловые или халцедоновые мостики между зернами первичных минералов и крупные скопления аморфного кремнезема. Конкреционный горизонт: а) карбонатно-конкре- ционный горизонт, или канкар (Skc) — горизонт максимального скопления округлых неправильной формы карбонатных конкреций диаметром 0,5 — 5 см, рыхло располагающихся в мелкоземе или непрочно сцементированных между собой карбонатным или кремнезе- мисто-карбонатным цементом и занимающих по крайней мере половину объема горизонта; б) железисто- конкреционный горизонт, или ортштейн (Skf) — горизонт максимального скопления округлых или шлакообразных неправильной формы железистых конкреций диаметром 0,5 — 3 см, рыхло располагающихся в мелкоземе или непрочно сцементированных между собой железистым или гумусово-железистым цементом и занимающих по крайней мере половину объема горизонта. Коровые горизонты Пустынный панцирь (Кг) — очень твердая и хрупкая корка до 10— 15 мм толщиной, состоящая преимущественно из окислов железа и марганца с примесью других веществ, образующаяся на поверхности каме- И Моо(Ъология почв
Глава III нистого щебня в холодных или жарких пустынях, — «пустынный загар». Солевая кора (Ks) — сцементированный водно-растворимыми солями плотный и хрупкий горизонт, формирующийся обычно с поверхности, но встречающийся и в других частях профиля, имеющий различную мощность, часто состоящий из крупных плотных глыб; сухие фрагменты его полностью распадаются в воде. Гипсовая кора (Кц) — сцементированный гипсом плотный и хрупкий горизонт, формирующийся обычно в нижней части профиля; встречается как в форме крупнокристаллической (крупные кристаллы сцементированы между собой и с мелкоземом гипсово-карбо- натным цементом, либо это сплошные прослои крупных кристаллов гипса), так и в мелкокристаллической (мучнистый горизонт так называемого «шестоватого» гипса, «гажа» в Закавказье); отдельные сухие фрагменты не распадаются в воде, но полностью распадаются в соляной кислоте. Карбонатная кора (Кс) — сплошной карбонатный горизонт с содержанием СаСОэ по крайней мере 75%, формирующийся обычно в нижней части профиля в разных формах: а) рыхлый мучнистый горизонт — калише; б) прочно сцементированный конкреционный горизонт; в) сплошная мелкокристаллическая плита; отдельные сухие фрагменты этого горизонта не распадаются в воде, но полностью распадаются в соляной кислоте. Кремневая кора (Ksi) — сплошной сцементированный аморфным кремнеземом (опал, халцедон) горизонт, хрупкий и очень твердый, различной мощности, иногда встречающийся на поверхности разрушенных эрозией почв в виде отдельных фрагментов; сухие фрагменты его не распадаются ни в воде, ни в соляной кислоте, но распадаются в растворе щелочи. Плинтит (Kj) — внутрипочвенный уплотненный, но свободно режущийся лопатой горизонт, имеющий фераллитную (каолинитовую) основу, вторично гид- рогенно обогащенную окислами железа; имеет пеструю окраску при чередовании белесовато-желтых и красных пятен; иногда в нем присутствуют в обилии железистые конкреции диаметром 0,5 — 1,0 см; при выходе на поверхность и воздействии атмосферы нео- \Ы братимо отвердевает и превращается в латерит.
Почвенный горизонт Латерит (L) — очень твердый сплошной железистый горизонт (панцирь) ячеистого (вермикулярный латерит) или конкреционного (пизолитныи, гороховый латерит) строения (рис. 19, 20), состоящий преимущественно из окислов железа и алюминия с примесью кварца и каолинита; образуется за счет необратимой дегидратации и кристаллизации окислов железа при механическом разрушении и выносе каолинитового наполнителя из железистой матрицы при формировании из плинтита под воздействием атмосферных агентов либо путем аллохтонного накопления железа из грунтовых вод при их боковом перемещении. Рис. 19. Строение пизолитного A) и вермикулярного B) латерита Рис. 20. Железистая матрица ячеистого латерита (из коллекции В. Л. Ковды, фото А. И. Обухова) Глеевые горизонты Вивианитово-глеевый горизонт, или болотный глей (G1) (ортоглей, по И. П. Герасимову, 1972) — сплошной или пестрый, бесструктурный, мажущийся минераль- IV
Глава III ный горизонт болотных почв, окрашенный сплошь или пятнами (не менее 75% площади среза) в ярко-синие, синие и голубые тона, причем при воздействии атмосферы горизонт из синего становится бурым и из массивного — творожистым; формируется в условиях обильного накопления органического вещества при постоянном перенасыщении водой в торфяных болотах. Глауконитово-глеевый горизонт, или маршевый глей (G2) — сплошной или пестрый, бесструктурный и мажущийся или оструктуренный (при дренировании) минеральный горизонт пойменных, дельтовых, плавневых и маршевых почв, окрашенный сплошь или пятнами (не менее 75% площади среза) в оливковые, зеленые, серовато-зеленоватые тона, причем цвет горизонта не меняется или слабо меняется при атмосферном воздействии. Грунтово-глеевый горизонт, или глей (G3) (орто- глей, по М. И. Герасимовой, 1970; гидрологический глей, или эндоглей, по И. П. Герасимову, 1972) — сплошной или пестрый, бесструктурный и мажущийся либо глыбистый минеральный горизонт, окрашенный сплошь или пятнами (не менее 50% площади среза) в голубоватые, сизые и серовато-сизые тона с ржавыми пятнами или крапинками, не меняющий окраску при воздействии атмосферы и формирующийся в условиях грунтового заболачивания почв. Сульфидно-глеевый горизонт, или серный глей (G4) — сплошной или пестрый, бесструктурный и мажущийся минеральный горизонт, в естественном подводном состоянии окрашенный сплошь в темные серые, серо-сизые и оливково-серые тона и обладающий сильным запахом сероводорода, а после дренирования и окисления приобретающий пеструю окраску с ярко-желтыми или соломенно-желтыми пятнами ярозита (сульфат железа); это так называемая «кошачья глина» (cat clay). Надмерзлотно-глеевый горизонт, или мерзлотный глей (G5) — (криоглей, по М. И. Герасимовой, 1970 и И. П. Герасимову, 1972) — глеевый горизонт почв, имеющих постоянную мерзлоту в профиле и формирующийся сразу над льдисто-мерзлым слоем; характеризуется четким разделением на два слоя, из которых нижний восстановленный сплошной сизый, а верхний 104 ржаво-бурый окисленный.
Почвенный горизонт Внутрипочвенный глей, или псевдоглей (G6) (пара- глей по М. И. Герасимовой, 1970; почвенный глей, или параглей, по И. П. Герасимову, 1972) — пестрый мраморовидный внутрипочвенный горизонт, бесструктурный или плитчато-глыбистый, часто с рассеянными марганцево-железистыми конкрециями диаметром от 1 до 10 мм, окрашенный в сизовато-белесый цвет с ржавыми пятнами и прожилками; формируется при наличии в профиле сильно уплотненного водонепроницаемого горизонта при периодическом переувлажнении почвы над ним: а) первичный псевдоглей (G61) — формируется в почвах на двучленных породах на контакте верхнего легкого наноса с более плотным и тяжелым нижним, являющимся относительным водоупором; б) вторичный псевдоглей (G62) — формируется на месте элювиального горизонта в сильнодифферен- цированных почвах, когда в результате почвообразования иллювиальный горизонт становится настолько плотным и водонепроницаемым, что начинает играть роль водоупора для периодически накапливающихся сезонных вод. Атмосферный глей, или стагноглей (G7) — (климатический глей, или экзоглей, по И. П. Герасимову, 1972) — сплошной или пестро окрашенный поверхностный минеральный горизонт, лежащий под лесной подстилкой, окрашенный в сизые или белесовато-сизые и серо-сизые тона, обычно совмещающийся с 1умусовым и (или) элювиальным горизонтом и образующийся в результате атмосферного поверхностного переувлажнения почвы при болыпом количестве атмосферных осадков, малом испарении с поверхности, плохой водопроницаемости почвы и большой влагоемкости подстилки. Склоновый глей, висячий глей, или амфиглей (G8) (эклиглей, по М. И. Герасимовой, 1970) — сплошной или пестро окрашенный внутрипочвенный горизонт голубоватой или сизой окраски с яркими ржавыми пятнами, формирующийся в почвах склонов в местах выходов верховодки или фунтовых вод при проточном их режиме. Рисовый глей (G9) —- своеобразный поверхностный глеевый горизонт почв рисовников, формирующийся в результате длительной культуры риса при затоплении и имеющий довольно разнообразную морфологию
Глава III и свойства в зависимости от того, какая исходная почва использована для культуры риса; общим для всех почв рисовых полей является четкое разделение этого горизонта на две части: поверхностную охристую окисленную пленку толщиной в несколько миллиметров и лежащую под ней темную восстановленную массу белесо-сизого, темного серо-сизого или черно-сизого цвета с многочисленными мелкими охристыми пятнышками и прожилками преимущественно по ходам корней. Глееватый горизонт (д) — любой горизонт профиля, в котором имеются отдельные сизые или сизоватые пятна, иногда чередующиеся с ржавыми пятнами и прожилками. Дшмоморфные (турОационные) горизонты Самомульчирующийся горизонт (х) — поверхностный рыхлый комковато-глыбистый или мелкоглыбистый горизонт мощностью в несколько сантиметров, формирующийся в верхней части слитого гумусового горизонта вертисолей при их сильном высыхании и растрескивании. Тиксотропный горизонт (у) — постоянно или периодически насыщенный водой, обычно сильно оглсснный горизонт, песчаный или суглинистый, бесструктурный, обнаруживающий тиксотропность, т. е. способность к спонтанному перемещению какой-то части почвенной массы по отношению к другой; обычно это надмерзлот- ные горизонты арктических и тундровых почв, а также любых других в районах распространения многолетней мерзлоты, но могут быть встречены и в других почвах в условиях плывунных грунтов; в сухом состоянии горизонт имеет характерное спутанно-слоистое строение; такой горизонт может быть совмещенным в почвенном профиле с любым из вышеописанных. Криотурбационный горизонт (z) — внутрипочвен- ный горизонт, формирующийся в части профиля, находящейся в условиях многолетней мерзлоты; характеризуется наличием льдистых включений (линзы, прослойки, прожилки, заклинки); имеет характерную криотурбационную спутанно-слоистую структуру; может совмещаться с любым из горизонтов профиля 100 в зависимости от глубины залегания многолетней
Почвенные горизонт Рис. 21. Строение криотурбациониого горизонта мерзлотных почв: 1 — уплотненный горизонт плитчатой структуры в мерзлотной почве (по Е. A. Filzpatrick, 1956); 2 — спутанно-слоистая структура криотурбационного погребенного горизонта в лессе (по Ph. Duchaufour, 1965) 1 — почвенный материал, 2 — льдистые прожилки, 3 — топкие прожилки и трещины мерзлоты; формируется не только в многолетнемерз- лом слое, но и над ним при сезонном длительном промерзании почвы (рис. 21). Перерытый горизонт (j) — горизонт, сильно переработанный почвенной фауной и характеризующийся обилием следов ее жизнедеятельности (копролиты, червороины, кротовины, сусликовины, сурчины, лем- минговины и т. д.); он характеризуется интенсивным перемешиванием почвенной массы, часто между разными горизонтами, и может быть совмещенным с любым из горизонтов почвенного профиля. Подпочвенные горизонты Материнская (почвообразующая) порода (С) — та предполагаемая горная порода, из которой сформировалась данная почва; выделяется как наиболее глубокий горизонт почвенного профиля, не имеющий свойств органогенных, элювиальных, иллювиальных или метаморфических горизонтов, но имеющий в некоторых случаях те или иные свойства аккумулятивных, коровых, глеевых или динамоморфных горизонтов, поскольку процессы образования последних могут развиваться не только в почве, но и во всей
Глава III почвенно-грунтовой толще и не являются специфическими почвенными процессами. Подстилающая порода (D) — это та горная порода, которая залегает ниже материнской и отличается от нее в литологическом отношении. Каждый из генетических горизонтов, как это принято в почвоведении, может быть разделен на нодго- ризонты в зависимости от степени выраженности его свойств и проявления главного процесса, с которым связано его образование; такие нодгоризонты при их индексации в любой из систем символов нумеруются в простой вертикальной последовательности сверху вниз, например В,, В2, В3 и т. п. Кроме того, при постепенной смене горизонтов или при наличии резко выраженных языковатых границ приходится выделять переходные горизонты, обладающие признаками как верхнего, так и нижнего. Такие переходные горизонты выделяются почти во всех почвах в связи с обычной постепенной сменой свойств в профиле и трудностью установления четких границ. Кроме генетических почвенных горизонтов, составляющих профиль почвы, в нем, в случае их присутствия, обязательно выделяется горизонт грунтовой воды или постоянной мерзлоты (сухой или льдистой) в момент описания профиля и с их возможными сезонными колебаниями. Как уже говорилось, в настоящее время в почвоведении кроме понятия о генетических горизонтах введено понятие о диагностических горизонтах. Поскольку это понятие сейчас широко используется в мировом почвоведении при характеристике почв, в частности, в международном проекте Почвенной карты мира ФАО/Юнеско, то изучающим генетическую морфологию почв необходимо знать, конечно, систему диагностических горизонтов почв, введенную почвоведами США, но использовать ее надо с теми принципиальными оговорками, которые были сделаны выше. Под диагностическими горизонтами при этом понимаются почвенные горизонты, имеющие набор количественно определенных свойств и используемых для идентификации почвенных единиц. Существенно важно обратить внимание на границы определений диагностических горизонтов и использование их в строгом соответ- 100 ствии с этими границами. Так, не каждый карбонатный
Почвенный горизонт горизонт может соответствовать определению «кальциевого», не каждый гипсовый — определению «гипсового», не каждый глеевый — определению «глеево- го» и т. д. При слишком свободном использовании названий и концепций диагностических горизонтов без точного следования их определениям может возникнуть очень существенная путаница в номенклатуре и систематике почв, что, конечно, недопустимо. В системе «7-го Приближения» (USDA, 1960, 1973) выделяются следующие «диагностические» горизонты почв (определения ниже даны в упрощенной форме, а полностью они могут быть взяты в первоисточнике). Торфяный (Hystic) горизонт — поверхностный горизонт, насыщенный водой в какой-то сезон, если не дренирован искусственно, мощностью до 40 см, а если на 75% состоит из сфагнума и имеет объемный вес во влажном состоянии менее 0,1, то мощностью до 60 см, содержащий больше 30% органического вещества при глинистом субстрате и более 20% при песчаном. Моллевый (Mollic) горизонт А— гумусово-аккуму- лятивный поверхностный горизонт, верхние 18 см которого после перемешивания (например, вспашкой) имеют следующие свойства: 1) горизонт не массивный и не твердый в сухом состоянии, с зернистой или комковатой структурой; 2) серая, темно-серая или черная окраска, значительно темнее, чем в горизонте С; 3) насыщенность основаниями более 50% (ацетатно-аммо- нийнелм методом); 4) содержание органического вещества более 1%, но менее, чем в торфяном горизонте; 5) мощность более 10 см, если горизонт лежит на плотной породе, либо более одной трети толщи А 4- В при их общей мощности менее 75 см и более 25 см при их общей мощности более 75 см; 6) содержание лимонно- кислорастворимой Р205 менее 250 ррт; 7) показатель п<0,7к Темный (Umbric) горизонт А — 1умусово-аккумуля- тивный поверхностный горизонт, сравнимый по мощности, окраске, содержанию органического вещества с моллевым, но либо имеющий насыщенность основаниями <50%, либо массивный и твердый в сухом состоянии. Определение понятия п см. ниже в гл. IV.
ш Глава ill Светлый (Ochric) горизонт А — гумусово-аккумуля- тивный поверхностный горизонт, характеризующийся либо светлой окраской, либо малой мощностью, либо низким содержанием органического вещества и по этим показателям не отвечающий спецификациям ни молле- вого, ни темного, ни торфяного горизонтов; подразделяется на слаборазвитый с ничтожным содержанием гумуса и хорошо развитый с заметным содержанием гумуса. Антропогенный (Anthropic) горизонт А — поверхностный гумусово-аккумулятивный горизонт, формирующийся в результате длительного земледельческого использования почвы и отвечающий всем критериям моллевого горизонта, но отличающийся высоким содержанием лимоннокислорастворимой Р205 (>250ррт). Плаггеновый (Plaggen) горизонт А — поверхностный гумусово-аккумулятивный горизонт, сформированный в результате длительного унавоживания почв на приусадебных участках, имеющий мощность более 50 см и обычно содержащий включения кирпича, осколков и т. п. Белесый (Albic) горизонт — подповерхностный горизонт, из которого глина и свободное железо были удалены или в котором окислы железа были сегрегированы до такой степени, что окраска горизонта определяется окраской первичных песчаных или нылева- тых частиц, а не пленками на этих частицах; обычно он подстилается горизонтом В разного генезиса. Плужный (Agric) горизонт В — подповерхностный горизонт, непосредственно формирующийся под пахотным в результате длительного земледельческого использования почвы, в котором аккумулировались глина и гумус в виде темной прослойки или в виде натеков на поверхность агрегатов и ходов червей, причем эти новообразования занимают более 15% объема горизонта. Аргилловый (Argillic) горизонт В — глинно-акку- мулятивный подповерхностный горизонт, характеризующийся накоплением вмытой сверху ориентированной глины и залегающий под элювиальным горизонтом, но встречающийся и с поверхности, если элювиальный горизонт удален эрозией; его диагностические признаки: 1) больше общей и тонкой глины, чем в элювиальном горизонте; 2) мощность минимум
Почвенный горизонт ^| 15 см; 3) при раздельночастичном или массивном сложении имеет ориентированную глину между песчаными зернами и в некоторых порах; 4) при наличии структурных агрегатов имеет глинистые пленки на их поверхности либо ориентированную глину в порах. Натриевый (Natric) горизонт В — глинно-аккумуля- тивный подповерхностный горизонт, который в дополнение к свойствам аргиллового горизонта имеет столбчатую или призматическую структуру и насыщенность натрием более 15% в верхних 40 см горизонта. Камбиевый (Cambic) горизонт В — глинно-аккуму- лятивный подповерхностный горизонт метаморфического оглинения in situ, не имеющий признаков аргиллового, натриевого или сподового горизонтов В и признаков торфяного, моллевого или темного горизонтов А, цементации, отвердевания или хрупкости и имеющий: 1) гранулометрический состав тяжелее глинистого очень тонкого песка; 2) структуру почвы, а не породы; 3) заметный резерв первичных выветриваемых минералов; 4) более интенсивную окраску, чем горизонт С; 5) признаки выноса карбонатов (если порода карбонатная); 6) емкость обмена более 16 мэкв на 100 г ила. Сподовый (Spodic) горизонт В — горизонт иллювиальной аккумуляции аморфных продуктов почвообразования, имеющий один или более из следующих признаков: 1) имеет подгоризонт более 2,5 см, сцементированный гумусом и железом и (или) алюминием; 2) при легком составе имеет частицы песка или крупной пыли, покрытые растрескивающимися пленками; 3) если экстратируемого Fe>0,l%, то процент пирофосфат- но-экстрагируемых при рН 10 Fe + Al: % ила >0,2; либо если экстрагируемого Fe<0,l%, то процент пирофос- фатно-экстрагируемых при рН 10 А1 + С: % ила >0,2; 4) % иирофосфатно-экстрагируемых Fe + А1: % дитио- нат-цитратно-экстрагируемых Fe + Al >0,5. Слоеватый (Placic) горизонт В — подповерхностный горизонт иллювиальной аккумуляции железа толщиной от 2 до 10 мм, черного или темного красноватого цвета, цементированный окислами железа, обычно волнистый и встречающийся в виде единичной прослойки в пределах верхних 50 см профиля. Окисный (Oxic) горизонт В — подповерхностный глинно-аккумулятивный метаморфический горизонт 1/1
Глава Hi мощностью более 30 см, с емкостью обмена катионов менее 16мэквна 100 г ила, имеющий лишь следы первичных выветриваемых алюмосиликатов, гранулометрический сосгав тяжелее супеси, диффузные границы между под- горизонтами, менее 5% объема со структурой породы. Плинтит (Plintite) — подповерхностный горизонт, представляющий собой однородную, богатую полуторными окислами, бедную гумусом, сильно выветре- лую смесь глины с кварцем и другими компонентами, обычно имеющую красную пятнистость, пластинчатую, полигональную или многогранную структуру и необратимо твердеющую при чередовании увлажнения и высушивания; если гранулометрический состав грубее, чем очень тонкий пылевато-глинистый песок, то более половины горизонта составляют дискретные конкреции или раздельные мягкие красные пятна. Фраджипэн (Fragipan) — подповерхностный суглинистый горизонт с большим объемным весом, кажущийся цементированным, очень твердый в сухом состоянии, хрупкий и рассыпчатый — во влажном; сухие фрагменты его распадаются сразу в воде без предварительного размягчения; пятнистый, с белесыми прожилками, образующими полигональную сеть; обычно залегает под горизонтом В, от которого отделяется резкой границей. Дурипэн (Duripan) — подпочвенный горизонт, сцементированный кремнеземом до такой степени, что сухие фрагменты его не распадаются в воде, а кремневые желваки не распадаются в кислоте, но распадаются в щелочи. Солевой (Salic) горизонт — горизонт вторичной аккумуляции водно-растворимых солей мощностью более 15 см и с содержанием солей более 2% и имеющий произведение мощности в сантиметрах на процент солей более 60. Кальциевый (Calcic) горизонт — горизонт вторичной аккумуляции карбоната кальция мощностью более 15 см и с содержанием СаСОэ более 15% и по крайней мере на 5% больше, чем С. Гипсовый (Gypsic) горизонт — горизонт вторичной аккумуляции гипса мощностью более 15 см и с содержанием гипса по крайней мере на 5% больше, чем С, и име- \Il ющий произведение мощности в см на % гипса более 150.
Почвенный горизонт Серный (Sulfuric) горизонт — подповерхностный минеральный или органический горизонт с рН менее 3,5 A:1 в воде), имеющий пятна ярозита и образующийся в результате дренирования и окисления богатых сульфидами почв прибрежных маршей. Петрокальциевый (Petrocalcic) горизонт — слой в пределах 100 см от поверхности, цементированный карбонатами до такой степени, что не пробиваем лопатой или буром, и его сухие фрагме1ггы не распадаются в воде. Петрогипсовый (Petrogypsic) горизонт — слой в пределах 100 см от поверхности, цементированный гипсом до такой степени, что не пробиваем лопатой или буром, а его сухие фрагменты не распадаются в воде. Глеевый (Gleyic) горизонт — подповерхностный горизонт, формирующийся в результате постоянного избыточного увлажнения в пределах 50 см от поверхности и характеризующийся сизой окраской или ярко выраженной пятнистостью с тусклыми тонами окраски (глей глубже 50 см не является диагностическим горизонтом). Антропогенный, плаггеновый, белесый, плужный, слоеватый, глеевый горизонты и плинтит в системе ФАО/ЮНЕСКО не используются как «диагностические» горизонты, но используются при описании почв. Большинство из описанных диагностических горизонтов имеют вполне определенный генетический смысл, но их содержание в ряде случаев искусственно сужено «диагностическими» рамками; кроме того, целый ряд важных генетических горизонтов не используются как «диагностические». Все это делает концепцию «диагностических» горизонтов в ее современном виде мало приемлемой с нашей точки зрения. Если каждому из описанных выше 47 типов генетических горизонтов почв придать диагностическое значение, определив их соответствующие количественные параметры и выделив ряд необходимых подтипов, тогда концепция «диагностических» горизонтов наряду с приматом профильного подхода сможет быть более убедительной и широко используемой.
Рассматривая сложение почв, нужно иметь в виду, что термин «сложение» не всеми употребляется однозначно, и поэтому требует особого определения, как и другие термины и понятия, используемые в морфологии почв. Необходимо различать следующие основные понятия: Строение почвы (soil construction, soil constitution) — специфическое для каждого почвенного типа сочетание генетических горизонтов и внегоризонтных образований, составляющее в целом почвенный профиль. Сложение почвы (soil fabric) — физическое состояние почвенного материала, обусловленное взаимным расположением и соотношением в пространстве твердых частиц и связанных с ними пор (геометрия пространства, занятого почвенным материалом). Структура почвы (soil structure) — взаимное расположение в почвенном теле структурных отдельностеи (агрегатов, педов) определенной формы и размеров. Структурность почвы (soil structureness, soil pedali- ty) — способность почвы распадаться в естественном состоянии при механическом воздействии (выкапывании или вспашке) на агрегаты (структурные отдельности, педы) определенного размера и формы. Состав почвы (soil composition) — соотношение (весовое, объемное) компонентов почвенного материала, обычно выражаемое в процентах его общей массы или в долях единицы. Различаются фазовый, агрегатный (структурный), микроагрегатный, гранулометрический (механический, текстура), минералогический и химический составы почвы. ■ Состав почвенной массы Самой существенной особенностью почвенного тела является то, что это четырехфазная система (Роде, 1971, 1980). Все фазы в разной степени представлены во всех
Сложение почв почвах, и почва как природное тело существует только в единстве своих четырех фаз. Эти фазы следующие: твердая, жидкая, газовая и живое вещество организмов, населяющих почву. На рис. 22 представлены примеры соотношений фаз в различных почвах; рис. 23 дает представление о реальном распределении фаз в почвенном теле. Твердая фаза почвы — это ее основа, каркас, матрица, формирующаяся в процессе почвообразования из материнской горной породы, и в значительной степени унаследовавшая состав и свойства последней. Рис. 22. Соотношение в объемных процентах между твердой (а), жидкой (б), газовой (в) и живой (г) фазами в дерновом горизонте луговой почвы A), в гумусовом горизонте чернозема B) и солонцовом горизонте солонца C) в состоянии предем,ной полевой влагоемкости (А) и в воздушно-сухом состоянии (Б). Степень близости между составом, строением и свойствами почвы и материнской породы зависит от типа, интенсивности и возраста почвообразования, а также от свойств самой исходной породы. Это полидисперсная многокомпонентная система, формирующая каркас почвенного тела. Она состоит из остаточных минералов гор-
Глава IV ной породы и вторичных продуктов почвообразования— растительных остатков, продуктов их частичного разложения, 1умуса, вторичных глинных минералов, простых солей и окислов элементов, освобожденных при выветривании на месте или принесенных со стороны агентами геохимической миграции, различных новообразований. Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением и структурой твердого каркаса почвы — с другой. В данной книге мы не будем рассматривать минералогический и химический состав почв, поскольку эти вопросы подробно изложены в любом современном учебнике почвоведения, а вот сложение твердой фазы почвы непосредственно составляет предмет морфологии почв и заслуживает детального рассмотрения здесь. Рис. 23. Сложение и фазовый состав почвы: 1 — твердая фаза (агрегаты почвенных частиц); 2 — поры, заполненные воздухом; 3 — крупные поры, заполненные водой; 4 — заполненные водой капиллярные поры; 5 — грибная плесень; 6 — личинки и куколки почвенной фауны; 7 — ход дождевого червя; 8 — корневая система растений; 9 — раковины моллюсков Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, исключительно динамичная по объему и составу часть поч- 1/0 вы. Содержание и свойства почвенного раствора зависят
Сложение почв от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения при данном состоянии погоды. В районах с низкими зимними температурами в холодный сезон жидкая фаза почвы переходит в твердое состояние (замерзает) и принимает существенное участие в динамических явлениях почвообразования: расширение и сжатие почвенной массы, криотурбации, острукту- ривание, необратимая коагуляция коллоидов. Жидкая фаза — это кровь почвенного тела, служащая главным фактором дифференциации почвенного профиля, так как перемещение тех или иных веществ в почве происходит главным образом в суспендированном либо растворенном состоянии (коллоидные и истинные растворы) путем вертикального и латерального передвижения воды. Формы воды и их соотношение в почве зависят от ее гранулометрического и минералогического состава, от структурности, определяющей размер и конфигурацию почвенной порозности, и, конечно, от степени ее влажности в данный момент. В любой почве, даже самой «сухой», всегда присутствует какое-то количество воды, если только ее не удалить искусственно сильным нагреванием. А. А. Роде A965) выделяет следующие формы почвенной влаги: Кристаллизационная (конституционная) влага — те молекулы воды, которые входят в состав минеральных, органоминеральных и органических компонентов почвы, составляя неотъемлемую часть их кристаллических решеток или макромолекул. Твердая влага — лед, появляющийся и исчезающий в почве при изменениях температуры. Парообразная влага — пары воды в почвенном воздухе, содержание которых резко меняется с температурой. Прочнсвязанная влага — слой воды толщиной в 2 — 3 молекулы, формирующийся на поверхности почвенных частиц под влиянием адсорбционных сил. Рыхлосвязанная влага — слой воды вокруг почвенных частиц толщиной в несколько десятков молекул, образующийся за счет гидратации ионов и дипольных моментов прочносвязанной воды. Свободная влага — вода, не связанная сорбционными силами с почвенными частицами и существующая в различных формах: а) подвешенная — стыковая капиллярно- 12 Морфология почв
Глава IV подвешенная в виде разобщенных скоплений на стыках почвенных частиц, внутриагрегатная капиллярно-подвешенная в пронизывающих агрегаты капиллярах, насыщенная капиллярно-подвешенная в тонких порах почвы и сорб- ционно-замкнутая в виде микроскоплений в некапиллярных порах, изолированных перемычками связанной воды; б) подпертая гравитационная — подперто-подвешенная капиллярная вода в мелкопористых слоях почвы, подстилаемых более крупнопористыми слоями, и подпертая капиллярная вода в капиллярах, подпираемых водоносным горизонтом; в) свободная гравитационная — просачивающаяся в виде нисходящего тока под влиянием силы тяжести и вода водоносного горизонта, удерживаемая водоупором. Мы не будем рассматривать почвенно-гидрологи- ческие константы, водно-физические свойства и водные режимы почв, отсылая читателя к соответствующим руководствам но почвоведению, так как это не входит в задачу данной книги, как и вопросы состава и свойств почвенного раствора. Для настоящего изложения важно знать лишь те формы, в которых существует жидкая фаза почв, что существенно для последующего изложения морфологии почв. Газовая фаза почвы — это воздух, заполняющий свободные от воды поры почвы. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного по составу прежде всего за счет большего содержания углекислого газа и меньшего содержания кислорода. Состав почвенного воздуха очень динамичен и меняется не только в течение года, но и в течение суток в зависимости от температуры воздуха и почвы. С глубиной в почве обычно уменьшается содержание кислорода и увеличивается содержание углекислого газа в почвенном воздухе. В сухой почве воздуха больше, во влажной — меньше, поскольку в общем объеме почвенной порозности вода и воздух взаимно замещают друг друга в зависимости от состояния почвы в тот или иной момент. Воздухоемкость почвы зависит от общего объема почвенной порозности, а воздухопроницаемость — от конфигурации пор: чем больше в почве не изолированных друг от друга крупных пор аэрации, тем выше ее воздухопроницаемость и лучше газообмен в ней. Живая фаза почвы — это живое вещество населяющих почву организмов, непосредственно участвующих в процессе почвообразования. К ним относятся многочис-
Сложение почв ленные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и мезо- фауны (простейшие, насекомые, черви) и, наконец, наибольшая по объему живая часть почвы — корневые системы растений. Некоторые исследователи (например, Роде, 1971) полагают, что корневые системы растений не должны включаться в состав живой фазы почвы. Однако с этим трудно согласиться, имея в виду их роль в строении, сложении и составе почвы и в почвообразовании в целом. В некоторых случаях корневые системы составляют более половины почвенного объема, например в дерновом горизонте. Они являются непосредственным источником почвенного гумуса после отмирания, участвуют в обменных реакциях с почвенным раствором и твердой фазой, выделяют в окружающую почвенную среду различные вещества и поглощают другие, изменяют окислительно-восстановительный потенциал и рН в окружающей среде, постоянно участвуют в водо- и воздухообмене почвы. С мнением А. А. Роде в этом вопросе трудно согласиться еще и потому, что практически в почве чаще всего невозможно разделить живые и мертвые корни, особенно мельчайшие корни и корневые волоски, а отмершие растительные остатки — это несомненная составная часть почв, правда, уже входящая в состав ее твердой фазы. Принципиальной разницы между живым веществом корневой системы растения и, скажем, дождевого червя или почвенного гриба нет, а роль первой в почвообразовании может быть значительно большая. То, что корневые системы — это часть живых организмов, а не целые организмы, не имеет существенного значения. Итак, четыре фазы составляют почвенную массу. С точки зрения морфологии почв наибольший интерес из них представляет твердая фаза, образующая каркас почвенного тела, его специфическое сложение. В сложении почвенной массы можно различать макросложение, т. е. почвенный профиль и его горизонты, ме- зосложение, или почвенную структуру и новообразования и, наконец, микросложение. ■ Гранулометрический состав почв Почва — исключительно сложная полидисперсная система, состоящая из частиц разнообразного разме- 12-
Глава IV pa — от нескольких ангстремов до десятков сантиметров в диаметре, причем это почти непрерывный ряд распределения частиц по степени крупности. Весовое соотношение в составе почвы частиц разной крупности, в пределах непрерывного ряда определенных условных групп крупности называется гранулометрическим составом почвы (soil texture, текстура, гранулометрический состав). При этом имеется в виду соотношение частиц или механических элементов, представленных минеральными зернами и органическими и органо-минеральными гранулами, свободно суспендируемыми в воде после разрушения клеющих материалов. Целостность и существование механических элементов определяется молекулярными силами взаимодействия. Гранулометрический состав — важнейшая характеристика почвы. От него зависят практически все свойства почвы и плодородие. Естественно, и морфология почвы определяется ее гранулометрическим составом. Поэтому изучение гранулометрического состава в поле или в лаборатории всегда является первым необходимым этапом исследования почвы как природного тела. Механические элементы или первичные почвенные частицы могут иметь и имеют в действительности любую возможную геометрическую форму: шар, куб, параллелепипед, призма, пирамида, правильный или неправильный многогранник, плоскопараллельная пластинка. Форма частиц в пределах данной почвенной массы может быть однородной или весьма неоднородной в зависимости от характера исходной почвообразующеи породы, ее генезиса и минералогического состава. Могут преобладать округлые частицы (в аллювиальных песках, например) или плоские пластинки (в слоистых тяжелых глинах); возможны и все переходные группы форм частиц. Поверхность частиц может быть гладкой или весьма неровной, корродированной в зависимости от генезиса и стадии выветривания материала. Вопрос о форме механических элементов почвы служит предметом специального изучения в микроморфологии и минералогии почв. Наиболее подробно он рассмотрен в монографии Брюэра (Brewer, 1964) и более поздних работах по микроморфологии. При изучении же гранулометрического состава почв форма частиц не принимается во вни- I0U мание для частиц менее 2 см в диаметре. Рассматривается
Сложение почв эффективный или эквивалентный диаметр частиц, условно принимаемых за шарообразные. Для фракций крупнее 2 см такая условность становится неприемлемой, и соответственно их рассмотрение включает и анализ формы (камни — галька, булыжник, валуны; щебень — гравий). В соответствии со своим средним (эффективным, эквивалентным) диаметром механические элементы почвы условно (но в примерном соответствии со свойствами тех или иных фракций) делятся на непрерывный ряд классов по степени крупности, причем различно в разных научных школах. В Советском Союзе в почвоведении общепринятой является классификация Н. А. Качинского, развивающая системы А. Н. Сабани- на и В. Р. Вильямса, а в грунтоведении и инженерной геологии — классификация В. В. Охотина (табл. 5). Таблица 5 Классификации механических элементов почв по степени крупности, принятые в СССР Диаметр механических •элементов, мм >20 20 10 10-7 7-3 3 1 1-0,5 0.5 0.25 0,25 0,05 0,05-0,01 0,01 0,005 0,005- 0,002 0.002 0.001 0.001-0,0005 0,0005-0.0001 <0,0001 По Н.А. Качинскому A965) 1 По В.В. Охотину A933) j | i Скелет Мелкозем Физический песок Физическая глина Камни f Хрящ и гравий Песок Пыль Ил Крупный Средний Мелкий Крупная Средняя мелкая Грубый Тонкий Коллоидный гравии Песок Крупный Средний Мелкий Очень мелкий Крупный Средний Мелкий Пылеватый Пыль Ил Глина Грубая Тонкая За рубежом распространена классификация механических элементов, одобренная в 1926 г. Международным обществом почвоведов:
Камни, булыжник (stones, boulders) Гравий грубый (coarse gravel) Гравий тонкий (fine gravel) Песок грубый (coarse sand) Песок тонкий (fine sand) Песок очень тонкий (very fine sand) Пыль песчаная (грубая) (sandy silt, coarse silt) Пыль средняя (medium silt) Пыль тонкая (fine silt) Глина тонкая (clay) Коллоиды (colloids) Глава IV >20мм 20-6 6-2 2-0,6 0,6-0,2 0,2-0,06 0,06-0,02 0,02-0,006 0,006-0,002 <0,002 <0,0002 Соответственно двум системам классификации механических элементов в мировом почвоведении существуют и две системы классификации почв по их гранулометрическому составу. В Советском Союзе общим признанием пользуется система, разработанная Н. А. Качинским (табл. 6). Особенность ее — различный подход к классификации почв разных типов, что отражает разный состав и разные свойства механических элементов различных типов почв. Принцип этой системы очень прост: за основу взято соотношение в почве физического песка и физической глины, т. е. частиц крупнее и мельче 0,01 мм. Таблица 6 Классификация почв по гранулометрическому составу, принятая в СССР (Качинский, 1965) 112 Краткое название почвы по механическому составу Песок рыхлый Песок связный Супесь Суглинок легкий Суглинок средний Суглинок тяжелый Глина легкая Глина средняя Глина тяжелая Содержание <] Подзолистый тип почвообразования 0-5 5-Ю 10-20 20-30 30-40 40-50 50 65 65-80 >80 изической глины (частицы <0,01 мм), % Степной тип почвообразования, красноземы и желтоземы 0-5 5 10 10 20 20 30 30-45 45 60 60-75 75-85 >85 Солонцы и сильносолонцеватые почвы 0 5 5-10 10-15 15-20 20-30 30-40 40 50 50-65 >65
Сложение почв В дополнение Н. А. Качинским разработана и более детальная схема на основе учета преобладания той или иной фракции в гранулометрическом составе. Преобладающая фракция, мм Песок рыхлый песчаный >0,05 Песок рыхлый крупнопылеватый 0,05 — 0,01 Песок связный песчаный >0,05 Песок связный крупнопылеватый 0,05 — 0,01 Супесь песчаная >0,05 Супесь крупнопылеватая 0,05 — 0,01 Суглинок легкий песчаный >0,05 Суглинок легкий крупнопылеватый ... 0,05— 0,01 Суглинок средний песчаный >0,05 То же крупнопылеватый 0,05 — 0,01 То же нылеватый 0,01 —0,001 То же иловатый <0,001 Суглинок тяжелый крупнопылеватый 0,05 — 0,01 То же пылеватый 0,01 —0,001 То же иловатый <0,001 Глина легкая крупнопылеватая 0,05 — 0,01 То же пылеватая 0,01 —0,001 То же иловатая <0,001 Глина средняя крупнопылеватая 0,05 — 0,01 То же пылеватая 0,01 —0,001 То же иловатая <0,001 Глина тяжелая пылеватая 0,01 —0,001 То же иловатая <0,001 Кроме того, почвы Н. А. Качинским разделяются и по содержанию камней на: некаменистые... частиц>3 мм нет, частиц 3-1 мм до 10% слабокаменистые... частиц >3 мм до 5% среднекаменистые ... частиц >3 мм — 5-10% сильнокаменистые... частиц >3 мм более 10% Могут быть разделены на валунные, галечниковые и щебнистые
Глава IV В зарубежном почвоведении принята иная система классификации почв по rpair/лометрическому составу, разработанная почвоведами США и сейчас широко используемая в разных странах. В этой системе классы почв по гранулометрическому составу выделяются на основе соотношения трех фракций — песка B,0 — 0,06 мм), пыли @,06 — 0,002 мм) и глины (<0,002 мм). Соотношение фракций определяется по треугольной диаграмме (рис. 24). Дополнительно в пределах классов песка, суглинистого песка и песчаного суглинка выделяются подклассы по содержанию фракций грубого, тонкого и очень тонкого песка: Пески (sands): грубый песок (coarse sand); песок (sand); тонкий песок (fine sand); очень тонкий песок (very fine sand). Суглинистые пески (loamy sands): суглинистый грубый песок (loamy coarse sand); суглинистый песок (loamy sand); суглинистый тонкий песок (loamy fine sand); суглинистый очень тонкий песок (loamy very fine sand). Песчаные суглинки (sandy loams): грубопесчаный суглинок (coarse sandy loam); песчаный суглинок (sandy loam); тонкопесчаный суглинок (fine sandy loam); очень тонкопесчаный суглинок (very fine sandy loam). Каменистость почв (содержание частиц >2 мм) характеризуется в соответствии с градациями, показанными в табл. 7. Приведенные системы классификации почв по гранулометрическому составу могут быть сопоставлены между собой лишь в самых обпшх чертах: глины, суглинки и пески соответственно выделяются в обеих системах. Однако в деталях классификации столь различаются, что прямое сопоставление их невозможно, поскольку русская система строится на двух компонентах (учитывается одна фракция, вторая — по разности), а американская — на трех (учитываются две фракции, третья — по разности); кроме того, и размеры частиц во всех фракциях приняты разные.
Сложение почв Рис. 24. Классификация почв по гранулометрическому составу на треугольной диаграмме (USDA, Soil Survey Manual., 1951): 1 — глина (clay); 2 — пылеватая глина (silty clay); 3 — песчаная глина (sandy clay); 4 — пылевато-глинистый суглинок (silty clay loam); 5 — гашшсшый суглинок (clay loam); 6 — суглинок (loam); 7—пылеватый суглинок (silty loam); 8 — пыль (silt); 5— песчано-глинистый суглинок (sandy clay loam); 10 — песчаный суглинок (sandy loam); 11— суглинистый песок (loamy sand); 12 — песок (sand); a — глины; б—суглинки иловатые; г—суглинки пылеватые; в — суглинки песчаные; д — супеси и пески Для морфологического исследования почвы важна не только характеристика гранулометрического состава почвы в целом (песчаная почва, глинистая и т. п.), но очень важны и изменения гранулометрического состава как по горизонтам в пределах почвенного профиля, так и в пределах генетических горизонтов. Каждый тип почвы характеризуется своим специфическим профилем гранулометрического состава (рис. 25), особенно четко выявляемым вертикальной кривой распределения илистой фракции (частицы <0,001 мм) или физической глины (частицы <0,01 мм). На рис. 25 приведены примеры таких кривых, показывающие наглядно элювиально-иллювиальное распределение тонких частиц в подзолистой, дерново-подзо-
Глава IV Таблица 7 Каменистость почв, характеризуемая по содержанию частиц >2 мм (USDA, Soil Survey Manual, 1951; FAO, 1967) Содержание частиц >2 мм, % 2-15 15-50 50-90 >90* Размер частиц >2 см Гравий 0,2-7,5 слабогравийная (slightly gravelly) гравийная (grav- elly) очень гравийная (very gravelly гравий (gravel) Камни 7,5-25 слабокаменистая (slightly stony) каменистая (stony) очагь каменистая (very stony) камни (stones) Булыжник >25 булыжниковая (buldery) очень булыжниковая (very bouldery) булыжник (boulders) ' При этом гранулометрический состав почвы не указывается. о 20 чо j- ВО в 100 * Ж 120 с2 но 1В0 Частицы < 0.001мм, % О 10 20 30 40 SO V" \ :1kf \ /k 2 S ) н Частицы < 0,01мм, 7. О 10 20 30 40 SO ВО' 70 Рис. 25. Распределение илистых частиц и физической глины в профиле почв: 1 — подзолистая почва Архангельской обл. (по И. С. Кауричеву); 2 — дерново-подзолистая почва Московской обл. (по И С. Кауричеву); 3 — бурая лесная почва Закарпатской обл. (по М. И. Герасимовой); 4 — оподзоленныи чернозем Орловской обл. (по П. Г. Адерихину и Е. П. Тихее- вой); 5— типичный чернозем (по А. А. Роде); 6 — южный чернозем (по А. А. Роде)
Сложение почв листой почвах и оподзоленном черноземе, оглинива- ние средней части профиля бурой лесной почвы и равномерное распределение в профиле типичного и южного черноземов. Однако необходимо подходить к генетической интерпретации распределения гранулометрического состава по почвенному профилю с большой осторожностью, имея в виду возможную исходную неоднородность и стратификацию почвооб- разующей породы. Анализ распределения крупных фракций необходим и для уверенной интерпретации. Изучение гранулометрического состава почв как в полевых условиях простейшими приемами, так и в лабораторных условиях с помощью чувствительных приборов связано с определенной ошибкой, зависящей от метода подготовки почвенного образца к анализу. Дело в том, что первичные механические элементы в почве практически не существуют в свободном состоянии, за исключением редких случаев, а в большинстве объединяются в микро- и макроагрегаты различной формы и размера, цементированные в разной степени различными цементами, такими, как гуматы щелочей и щелочных земель, железа и алюминия, свободные гидроокислы железа и алюминия, кремнезем, карбонат кальция. В некоторых случаях агрегаты бывают столь прочными, что не поддаются разрушению при обычных способах подготовки (длительное растирание, кипячение, насыщение аммонием, добавка пи- рофосфата натрия, обработка перекисью водорода). Примером таких очень устойчивых агрегатов может служить «псевдопесок» некоторых тропических почв, представляющий микроагрегаты глинистых минералов и кварца, прочно сцементированные дегидратированными окислами железа. Почва, имеющая «псевдопесчаный» гранулометрический состав, обладает водно-физическими свойствами, сходными со свойствами настоящих песчаных почв (малая водоудержива- ющая способность, высокая водопроницаемость и т. д.). Определение гранулометрического состава таких почв в ноле и в лаборатории, сопоставление результатов с водно-физическими свойствами приводят к немалым недоразумениям. В любом случае результаты анализа гранулометрического состава почвы в значительной степени опреде-
Глава IV ■ Характер поверхности почв Характер внешней поверхности почвы часто, к сожалению, ускользает от внимания почвоведа. Не уделяют внимания этому морфологическому признаку и существующие руководства по методам полевых почвенных исследований. В то же время характер почвенной поверхности, постоянно подвергающейся атмосферному воздействию и существенно отличающейся по своему положению и свойствам от остальной толщи почвы, имеет определенное генетическое значение и может служить одним из диагностических признаков почв. Наиболее характерное состояние почвенной поверхности, имеющее диагностическое значение, может быть зафиксировано при полевом исследовании в сухой период по прошествии минимум нескольких дней после последнего дождя. После сильного увлажнения при весеннем снеготаянии, атмосферных осадках или поливах поверхность почвы обычно представляется маловыразительной и всюду однообразной. Когда же почва подсохнет, то ее поверхность приобретает определенную форму, специфическую для того или иного типа почвообразования или сложения. Именно в этот период анализ почвенной поверхности выявляет ее наиболее существенные особенности. С другой стороны, при интенсивном просыхании в периоды засух все почвы опять-таки начинают сравниваться между собой, полигонально растрескиваясь, что имеет место даже в случае поверхности влажно- лесных или болотных почв умеренного пояса после нескольких месяцев летней засухи, случающейся раз в несколько десятилетий. Как справедливо отметил В. М. Фридланд A972), полигональное (близкое к гексагональному) растрескивание почвенной поверхности почвы является прак-
Сложение почв тически универсальным, что связано с общими физическими закономерностями ликвидации избыточных напряжений, возникающих в твердом теле при изменениях его объема в связи с набуханием — сжатием (при увлажнении — просыхании и замерзании — оттаивании). Однако реализация этой общей физической закономерности в почвах в значительной степени определяется свойствами почвы: ее гранулометрическим составом, структурой, минералогическим составом, степенью гумусированности, степенью развития и характером растительного покрова; зависит это явление существенно и от климатических условий местности. В песчаных почвах полигональное растрескивание выражено меньше, чем в глинистых, а в структурных — меньше, чем в бесструктурных. Будучи почти универсальным, полигональное растрескивание почвенной поверхности принимает существенно различные формы в разных почвах. Само явление трещиноватости, также характерное для определенных типов почвообразования, будет рассмотрено ниже; в данном случае нас интересует его проекция на поверхности с точки зрения образования ее специфической формы. Поверхность почвы может быть очень ровной, почти плоской и, наоборот, крайне неровной, волнистой, причем величина неровности поверхности даже в пределах площади почвенного индивидуума может достигать пределов, определяемых для нанорельефа и даже микрорельефа. В принципе форма микрорельефа лежит за пределами характеристики почвенной поверхности, рассматриваемой в данном контексте, но в тех случаях, когда микрорельеф или нанорельеф выражен в пределах площади, занимаемой почвенным индивидуумом, он должен рассматриваться здесь как определенная форма почвенной поверхности. После сделанных предварительных замечаний можно приступить к систематической характеристике форм почвенной поверхности, систематизировав все известные нам случаи в три большие группы: ровные, волнистые и каменистые поверхности (рис. 26). Ровная поверхность — горизонтальная или наклонная (в зависимости от рельефа) практически плоская поверхность почвы, характерная для подавляющего
Глава IV Рис. 26. Схема типов ровной поверхности почв в плане (а) и в профиле (б): 1 — ковровая; 2 — зернистая; 3 — самомульчированная; 4 — комковатая; 5 — корковая; 6 — коровая; 7 — панцирная; 8 — такырная; 9 — такыровидная; 10 — полигонально-трещиноватая; 11 —параллельно-трещиноватая большинства равнинных почв песчаного или суглинистого состава, формирующихся под сомкнутым растительным покровом или корочкой низших растений. Выделяются несколько специфических форм ровной поверхности почв. 1. Ковровая поверхность — поверхность почв, представленная ровным слоем лесной подстилки, наиболее ровная и гладкая в хвойном лесу, особенно в сомкнутом мертвопокровпом; минеральная поверхность под слоем лесной подстилки также ровная, но приближающаяся к зернистой шероховатой; характерна для почв под пологом лесов умеренного и субтропического поясов. 2. Зернистая поверхность — сравнительно ровная поверхность почв иод травянистой растительностью, сложенная структурными агрегатами близкой округлой формы и однообразного размера, зернистыми или мелкокомковатыми; характерна для целинных и культурных черноземов, дерновых почв, луговых почв, дерново-карбонатных почв, сильно окуль- 130 туренных дерново-нодзолистых и бурых лесных
Сложение почв почв, лишенных подстилки лесных почв тропиков и субтропиков. 3. Самомульчированная поверхность — специфическая поверхность вертисолей, представленная ровным слоем мелких глыбок неправильной формы с чередованием острых и округлых ребер без выраженных граней. 4. Комковатая поверхность — сравнительно ровная поверхность пахотных, хорошо обрабатываемых и выравниваемых почв, представленная структурными агрегатами разного размера от мелко- до крупнокомковатых с небольшим участием распыленного материала. 5. Корковая поверхность (поверхностная корка) — ровная микротрещиноватая поверхность пахотных обесструктуренных почв, формирующаяся у пахотных почв в результате разрушения зернистой или комковатой поверхности при низкой культуре земледелия; особенно сильно коркообразование проявляется в поверхностно солонцеватых или солончаковатых почвах, орошаемых почвах, причем тем сильнее, чем более глинистая почва. 6. Коровая поверхность — специфическая форма поверхности корковых солончаков, представленная шероховатой, благодаря выступающим кристалликам солей, корочкой на поверхности почвы, повторяющей неровности верхнего горизонта почвы; в типичных корковых солончаках эта поверхность обычно почти плоская, но может быть и не сплошной, неравномерной. 7. Панцирная поверхность — специфическая форма поверхности внутрипочвенных твердых кор, обнажаемых поверхностной эрозией; в зависимости от типа коры (известковая, кремневая, латерит) поверхность будет несколько различной, но во всех случаях сохраняется основное свойство такой поверхности — высокая твердость; она может быть гладкой, шероховатой, шлаковидной, раковистой, трещиноватой. 8. Такырная поверхность — полигонально-трещиноватая почти плоская поверхность такыров или такы- ровидных и отакыренных почв пустынь и полупустынь с размером полигональных отдельностей от нескольких сантиметров до нескольких дециметров и шири-
Гяава IV ной трещин между ними порядка 1 — 3 см; полигоны разбиты неправильной сетью микротрещин на неправильные многоугольники, плоские поверхности которых имеют пористое сложение, причем поверхностные поры имеют конусовидную форму микровулкан- чиков (заметны при рассмотрении с помощью лупы). 9. Такыровидная поверхность — разбитая серией трещин на неправильные полигональные микротрещиноватые отдельности почти плоская поверхность суглинистых и глинистых водно-аккумулятивных наносов (пойменных, делювиальных и т. п.), еще не заселенных или только еще заселяющихся растительностью; от такырной поверхности отличается меньшей правильностью и упорядоченностью полигонов, меньшей шириной трещин (до 1 см), меньшей пористостью, часто чешуйчатостью. 10. Полигонально-трещиноватая — разбитая серией широких трещин на большие плоские полигоны поверхность арктических и субарктических почв; размеры полигонов обычно составляют несколько дециметров (иногда до 1,5 — 2 м), а размеры трещин — несколько сантиметров (иногда 20 — 30 см); полигоны покрыты серией мелких микротрещин, делящих плоскую или несколько выпуклую поверхность внутри полигонов на неправильные многоугольники; такая же форма поверхности характерна для почв старых рисовых полей, вертисолей, мерзлотных или длитель- но-сезонно-мерзлотных почв, но размеры полигонов и трещин здесь значительно меньше, чем в тундровых почвах. П. Параллельно-трещиноватая — разбитая серией широких параллельных трещин с сетью более мелких трещин между ними на неправильные вытянутые в одном направлении многоугольники поверхность арктических или субарктических почв. Волнистая поверхность — формируется на почвах в результате обработки при низкой культуре земледелия, эрозионных или пастбищных процессов, специфических педотурбационных процессов; часто формирование такой поверхности связано с определенным микрорельефом, также связанным с почвообразованием (рис. 27). Волнистая поверхность может иметь сле- I Не дующие формы:
Смжеш ючв Рис. 27. Типы волнистой поверхности почв в плане (а) и в профиле (б): 1 — кочкарная; 2 — бугорковатая; 3 — бу- горковато-пучинная; 4 — гильгайная; 5 — солифлюкционная; 6—промоинная; 7 — ребристая; 8 — гребнистая; 9 — глыбистая; 10 — вспученная; 11— скотосбойная 1. Кочкарная поверхность — образует специфический кочковатый нанорельеф поверхностно заболоченных почв, особенно в травяных и древесных болотах; поверхность регулярно-неровная, сформированная возвышающимися на несколько сантиметров или даже дециметров кочками и понижениями между ними. 2. Бугорковатая поверхность — нанорельеф тундровых почв, редко встречающийся при иных условиях почвообразования, характеризующийся регулярным чередованием бугорков и понижений между ними при амплитудах порядка 10 —30 см. 3. Бугорковато-пучинная поверхность — специфический нанорельеф тундровых почв, формирующийся при изливании на поверхность (выпучивании) тиксот- ропного материала надмерзлотных горизонтов; пучинные бугорки нерегулярно разбросаны по поверхности и имеют округлую форму. 4. Гильгайная поверхность (гильгаи) — специфический регулярный микрорельеф некоторых вертисо- лей, описанных в юго-восточной Азии, Австралии 13 МогкЬология почв
Глава IV Рис. 28. Типы каменистой поверхности почв в плане (а) и в профиле (б): 1 — каменистая; 2 — завалуненная; 3 — пустътный покров, 4 — полигонально-каменистая; 5 — выходы пород и Северной Америке, формирующийся в результате очень интенсивного циклического глубокого растрескивания тяжелых монтомориллонитовых почв, интенсивно просыхающих в сухой сезон после сильного переувлажнения во влажный сезон; при высыхании почвы формируются глубокие и широкие полигональные трещины, в которые по краям по мере просыхания и дальнейшего растрескивания со стенок обсыпается почвенный материал, постепенно заполняющий трещины; при новом цикле увлажнения и набухания почва полигонов вспучивается, так как трещины уже заполнены материалом, и формирует неровную, внешне похожую на кочковатую, поверхность. 5. Солифлюкционная поверхность — неравномерная поверхность почв крутых склонов, формирующая-
Сложение почв ся в результате оползневых явлений на склонах в микромасштабе (в макромасштабе солифлюкция образует определенные формы мезорельефа, например, солиф- люкционные террасы на склонах). 6. Промоинная поверхность — неровная поверхность, формирующаяся в результате незарегулиро- ванного поверхностного стока, преимущественно на пахотных почвах, склонных к коркообразованию; поверхность рассечена неравномерной ветвистой сетью мелких промоин глубиной и шириной несколько сантиметров, причем на дне таких микроводотоков обычно скапливается отмытый песчаный материал и местами образуются корочки наилка, растрескивающегося при высыхании. 7. Ребристая поверхность (эоловая рябь) — регулярно-мелковолнистая поверхность развеваемых песков (дюнных, барханных) на побережьях, речных и морских, либо в континентальных песчаных пустынях, формирующаяся в результате эоловой активности. 8. Гребнистая поверхность — регулярно-неровная поверхность, формируемая системой параллельных гребней почвы и понижений между ними с амплитудой 5—10 см в результате вспашки или культивации почвы; поверхность неровная не только в результате наличия гребней вспашки, но и сама по себе из-за большой разнородности размеров слагающих ее почвенных агрегатов, варьирующих от пыли до крупных комков. 9. Глыбистая поверхность — крайне неравномерная поверхность, формируемая бесструктурными или слабо оструктуренными почвами при вспашке и образуемая крупными глыбами с неровной поверхностью. 10. Вспученная поверхность — специфическая поверхность мощных солевых поверхностных кор пустынь, образованная пропитанными солью (преимущественно сульфатом натрия) твердыми острореберными глыбами размером 15 — 25 см, хаотически нагроможденными одна на другую; внешне она напоминает глыбистую поверхность вспаханного поля. 11. Скотосбойная поверхность — специфическая поверхность слишком интенсивно используемых пастбищ, образованная неравномерной сетью углублен- 1иЗ 13-
Глава IV ных на 5— 10 см, пересекающихся во всех направлениях дорожек шириной 30 — 50 см, лишенных растительности и утрамбованных; обычно такая поверхность формируется на крутых склонах, подвергаемых избыточному выпасу. Каменистая поверхность — характеризуется присутствием на поверхности почвы камней или валунов на равнинах или в условиях горных склонов. Выделяются следующие формы каменистых поверхностей (рис. 28). /. Каменистая поверхность — ровная или волнистая поверхность, на которой хаотически разбросаны отдельные камни или группы камней. Для определения степени каменистости поверхности в советской систематике используют те же градации, что для каменистости почвы в целом, т. е. выделяют поверхности слабокаменистые (до 5% камней), среднекаменистые E—10%) и сильнокаменистые (>10%), учитывая при этом степень покрытия поверхности камнями. В системе США (USDA, 1951) и близкой к ней системе ФАО A967) выделяются пять классов каменистости поверхности: Слабокаменистая (fairly stony)—камни покрывают от 0,01 до 0,1% площади (камни диаметром 15 — 30 см на расстоянии 10 —30 м один от другого). Каменистая (stony)—камни покрывают 0,1—3,0% поверхности (камни диаметром 15 —30 см на расстоянии 1,6— 10 м один от другого). Очень каменистая (very stony)—камни покрывают 3—15% поверхности (камни диаметром 15 — 30 см на расстоянии 75— 160 см один от другого). Исключительно каменистая (exceedingly stony)—камни покрывают 15 — 90% поверхности (камни диаметром 15 — 30 см на расстоянии менее 75 см). Щебенчатая поверхность (rubble land)—поверхность, почти нацело (>90%) покрыта камнями. 2. Завалуненная поверхность — ровная или волнистая поверхность, на которой хаотически разбросаны отдельные валуны или их скопления; характерна для почв моренных территорий как на равнинах, так и в горах; отличается от предыдущего тина иоверхнос-
Сложение почв ти только характером каменистого материала; градации по степени завалуненности могут быть использованы те же, что и для каменистых поверхностей. 3. Пустынный покров (desert pavement, desert detritus) — специфическая поверхность каменистых пустынь (гамад), представленная тонким однородным слоем окатанного гравия, подстилаемым плотной горной породой в горизонтальном залегании. Особенно такие покровы характерны в Северной Африке, где га- мады протянулись на многие сотни километров; это «абсолютно» ровная поверхность, по которой на машине без всякой дороги можно ехать в любом направлении со скоростью до 100 км в час (отсюда английский термин «pavement», буквально означающий «дорожное покрытие»); гравий покрывает 75—100% поверхности плотной породы очень равномерным слоем, создавая однородное покрытие. 4. Полигонально-каменистая поверхность (каменные полигоны, каменные кольца, каменные розы) — специфическая поверхность арктических и субарктических почв, сформированная правильными полигональными или кольцевыми скоплениями камней на мелкоземистой ровной поверхности; в пределах каменных полигонов поверхность может быть мелкотрещиноватой. 5. Выходы пород — поверхности, где собственно почва чередуется с лишенными почвенного покрова выходами плотных горных пород; выходы пород могут быть незначительными и практически полностью занимать поверхность того или иного участка; строго говоря, это не почвенная поверхность, а внепочвенное образование, форма поверхности суши, не имеющая отношения к почвенному покрову; однако если характеризуется не почвенное тело как индивидуум, а какой-то почвенный ареал, в том числе и элементарный почвенный ареал (в понимании В. М. Фридланда, 1972), то выходы горных пород уже входят в общую характеристику поверхности данной почвы; в соответствии с последним соображением в системе США и ФАО выходы горных пород включаются в характеристику почвенной поверхности с выделением пяти классов по степени их участия в сложении поверхности почвы.
I Глава IV Слабоскальная (fairly rocky) — выходы на расстоянии 35— 100 м один от другого и покрывают 2—10% поверхности. Скальная (rocky) — выходы на расстоянии 10 — 35 м один от другого и покрывают 10 — 25% поверхности. Очень скальная (very rocky) — выходы на расстоянии 3,5 —10 м один от другого и покрывают 25 — 50% поверхности. Исключительно скальная (extremely rocky) — выходы на расстоянии 3,5 м один от другого и покрывают 50 — 90% поверхности. Скала (rock outcrop) — более 90% поверхности — плотная скальная порода. Таким образом, выделяются 27 типов формы почвенной поверхности, часть которых весьма специфична и имеет диагностическое значение, другие более широко представлены в разных типах почв. Так или иначе, форма почвенной поверхности — один из существенных морфологических признаков почвы, который ни в коем случае не должен выпадать из поля •зрения при исследовании почвы как единого целого. Наши знания о характере разных форм почвенной поверхности пока еще крайне неполные и требуют существенного расширения, необходимы специальные исследования этого вопроса, которых пока, к сожалению, было слишком мало. ■ Структура почвы Обсуждая структуру почвы, необходимо твердо условиться, о чем идет речь, поскольку имеются разные толкования этого понятия. Прежде всего необходимо различать морфолого- генетическое и агрономическое понимание этого термина. В морфологическом понимании каждая почва имеет определенную структуру, бесструктурных почв в принципе нет, а крупнопризматическая или, скажем, столбчатая структура может быть «хорошей» или «хорошо выраженной». С агрономической точки зрения, структурной почвой называется лишь та, в которой преобладают агрегаты размером от 0,25 до 7 A0)
Сложение почв мм, а агрегаты более мелкие (пыль) либо более крупные отсутствуют или составляют ничтожную примесь; все другие почвы как пылеватые, так и глыбистые или массивные, будут характеризоваться в этом смысле как бесструктурные. В данной книге мы рассматриваем структуру почвы с морфологической точки зрения, и поэтому всевозможные природные случаи почвенной структуры должны быть охарактеризованы. Сам термин «структура почвы» разными авторами определяется различно и нуждается в уточнении. Согласно учебнику почвоведения под редакцией И. С. Кауричева и И. П. Гречина, структурой называют отдельности (агрегаты), на которые способна распадаться почва; они состоят из соединенных между собой механических элементов A982). Близкое к этому определение можно найти в работах П. В. Вершинина A959), И. Б. Ревута A964) и других авторов. При этом не делается разграничение понятий «структура» и «агрегат», «структурная отдельность». По определению И. Б. Ревута («Методическое руководство по изучению почвенной структуры»), под почвенной структурой (синонимы — комочки, структурные отдельности) в СССР понимают образования, состоящие из первичных механических частиц (элементов) или микроагрегатов размерами от 0,25 до 7 A0) мм A969). Соответственно этому определению дается коэффициент структурности почвы. К = а/Ь, C8) где а — количество комочков размером 0,25 — 7 A0) мм и b — сумма комков и глыб крупнее 10 мм и пыле- ватых частиц меньше 0,25 мм. Кроме того, с агрономической точки зрения различаются истинные и ложные агрегаты (псевдоагрегаты). Истинные агрегаты характеризуются большой пористостью и водопрочностью; псевдоагрегаты имеют малую пористость, высокую плотность и не стойки в воде либо, наоборот, абсолютно водоустойчивы вследствие цементации.
1 Гни IV Описанный подход характерен для школы агрофизиков, трактующих все вопросы почвенной структуры с позиций ее агрономического значения. Иначе подходит к определению структуры почвы Н. А. Качинский A963, 1965), стоящий на позициях генетического почвоведения. Согласно Н. А. Качинско- му, совокупность агрегатов различной величины, формы, порозности, механической прочности и водопроч- ности, характерных для каждой почвы и ее горизонтов, составляет почвенную структуру A965). При этом под агрегатами или структурными отдельно- стями понимается «совокупность механических элементов, взаимно удерживающихся в силу коагуляции коллоидов, склеивания, слипания их в результате сил Ван-дер-Ваальса, остаточных валентностей и водородных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей и гифов грибов» (там же). Для почвоведов-генетиков структура почвы — это прежде всего понятие морфологическое и генетическое, связанное со спецификой почвы как определенного природного тела. Такой подход можно видеть в трудах Н. М. Сибирцева, К. Д. Глинки, С. А. Захарова, Д. Т. Виленского, Ф. Дюшофура, Р. Брюэра и многих других «педологов». В морфолого-генетическом плане понятие почвенной структуры включает размеры, форму и организацию твердых компонентов почвы и пор между ними. Соответственно под структурностью почвы понимают ее способность распадаться в естественном состоянии на агрегаты того или иного размера и разной формы. Такие агрегаты называются структурными элементами, структурными агрегатами, структурными отдельностями, педами. Взаимное расположение в почвенном теле структурных отдельнос- тей определенной формы и размеров называется почвенной структурой. Если почва не распадается на естественные структурные отдельности, а имеет сыпучее состояние, как песок или пыль, то она называется бесструктурной раздельно-частичной; если же почва выламывается большими глыбами произвольной формы, то будет называться бесструктурной массивной. Таким образом, морфолого-генетическое и агрофизическое понимание структурной и бесструктурной почвы
Сложевпе мчв неравнозначны, и их не надо путать. Мы рассматриваем здесь почвенную структуру с морфолого-генетиче- ских позиций в соответствии с общим направлением данной книги. Учение о почвенной структуре создано трудами П. А. Костычева, В. Р. Вильямса, А. Г. Дояренко, М. Пигулевского, Н. А. Качинского, П. В. Вершинина, Л. Д. Бэвера, И. Н. Антипова-Каратаева; морфологию почвенной структуры специально изучали С. А. Захаров, С. С. Никифоров, Дюшофур, Кубиена, Мюккен- хаузен, Брюэр. Размеры структурных отдельностей варьируют в широких пределах как в разных почвах, так и в пределах какого-либо горизонта одной почвы; варьирует также и форма агрегатов. Если сказано, что в таком-то горизонте почвы структура мелкокомковатая, то это значит лишь то, что агрегаты такой формы и такого размера здесь преобладают; одновременно могут присутствовать агрегаты значительного разнообразия формы и размеров. Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами (эффективными диаметрами) называется структурным составом почвы. Таблица 8 Структурный состав обыкновенных черноземов на лессах Одесской обл., % Почва 12 лет орошения неороша емая Глубина, см 0-20 30-40 45-55 0-26 32-29 44-55 Размер фракций, мм >10 30,9 10,2 17,9 6,1 3,5 8,2 10-5 14,3 30,0 21,6 22,8 21,8 28,3 5-3 9,0 25,6 18,1 10,7 24,6 20,5 3-2 7,2 13,9 11,2 17,7 17,6 12,2 2-1 7,2 7,2 7,2 9,4 12,2 8,7 1-0,5 12,5 7,2 9,1 16,8 11,9 10,1 0,5-0,25 9,1 3,5 6,6 10,4 5,6 7,1 <0,25 9,4 2,7 7,5 5,8 3,7 5,5
Глава IV Таблица 9 Микроагрегатный состав почв, % Почва Бурая лесная глинистая (Горшенин, 1955) Светло-серая лесная суглинистая (Горшенин, 1955) Чернозем выщелоченный (Горшенин, 1955) Светло-каштановая слабосолонцеватая суглинистая (Вадю- нина, 1970) Светло-каштановая легкосуглинистая (Валюнина. 1970) Глубина, см 0-10 20-30 0-10 20-30 0-20 20-25 30-40 0-10 15-25 35^15 0-10 10-12 Диаметр микроагрегатов, мм 1-0,25 16,7 47,6 19,1 18,3 14,1 13,1 20,4 0,3 0,1 0,1 26,6 22,1 0,25-0,05 49,8 29,8 15,9 57,8 38,0 37,3 44,4 31,0 33,0 29,5 49,6 56,0 0,05-0,01 15,7 7,4 20,3 14,2 25,5 28,7 14,6 53,3 46,7 48,2 17,1 17,0 0,01-0,005 1,9 0,7 5,3 6,8 12,2 6,5 7,2 6,6 7,7 7,3 3,0 2,7 0,005-0,001 4,7 3,1 5,1 3,2 4,6 6,2 7,6 7,6 8,7 13,5 1,8 1,1 <0,001 1,2 2,4 3,9 3,4 4,7 5,0 5,1 1,3 4,0 1,6 2,0 1,2 В соответствии с размерами различаются: микроагрегаты <0,25 мм, мезоагрегаты 0,25 —7 A0) мм, макроагрегаты >7 A0) мм. Кроме этого, различается понятие «комочки почвы», которыми считаются пористые относительно водопрочные сферические мезоагрегаты диаметром 0,2-5,0 мм (Kullmann, 1962). В почвах, особенно в их гумусовых гор/изонтах, обычно присутствуют все три группы агрегатов одновременно. С глубиной структурный состав становится, как правило, все более однородным. Есть почвы и с очень однородным структурным составом, примером чего может служить ореховатыи горизонт серой лесной почвы или зернистый гумусовый горизонт типичного чернозема. С другой стороны, структурный состав пахотного горизонта дерново-подзолистой почвы, например, или орошаемого южного чернозема характеризуется таким разнообразием, что нет возможности выделить агрегаты какого-либо преобладающе- ZOt го размера.
Сложение почв Микрагрега/гш первого порядка у — Структурная отдельность четвертого порядка Рис. 29. Строение призматической структурной отдельности, показывающее агрегированностъ разных порядков Представление о структурном составе некоторых почв дают табл. 8 и 9, в которых представлены результаты ситового анализа при сухом просеивании и результаты анализа микроагрегатного состава. Полиаг- регатность почв ясно наблюдается во всех приведенных примерах, отнюдь не являющихся исключением. Особенно большим разнообразием размеров структурных отдельностеи отличаются пахотные горизонты почв; в целинных почвах и в не затронутых обработкой горизонтах разнообразие значительно меньше. Структурные отдельности (агрегаты, педы) в почвах могут быть разного порядка и по-разному построенными. Различаются структурные агрегаты первого порядка, состоящие из первичных частиц (механических элементов), или микроагрегаты и агрегаты второго порядка, состоящие из микроагрегатов, или макроагрегаты (по размеру первые Moiyr быть разделены на микро- и мезоагрегаты, а вторые — на мезо- и макроагрегаты). Могут быть выделены и агрегаты более высоких порядков (рис. 29). Структурный агрегат представляет собой при четкой его выраженности почвенную отдельность определенной формы с ясно очерченными поверхностями граней. Он имеет сложное строение (рис. 30), различное в зависимости от типа и степени выраженности структуры. Внутренняя часть агрегатов, особенно в ил- Z03
Гяава IV лювиальных горизонтах, четко отличается от их поверхностной части — корочки, что ясно видно на срезах. Поверхностная часть обычно более темная и уплотненная, постепенно переходящая во внутреннюю матрицу, но все же ясно различимая. Во внутренней части агрегата выделяются многочисленные поры разного строения и размера: одни — относительно крупные, до нескольких миллиметров, другие — не больше булавочного укола и едва различимы. Там и тут разбросаны отдельные или гнездами зерна скелета, покрытые пленками или отмытые полностью. Весь агрегат испещрен многочисленными микротрещинами. В иллювиальных горизонтах на поверхности структурных отдельностей кроме внешней уплотненной части часто выделяются и блестящие либо матовые глинистые, гумусовые или железистые пленки. Такие же пленки встречаются и в крупных порах или по ходам корней и почвенной фауны. Изредка встречаются микроконкреции. Рис. 30. Строение структурных отдельностей почв в поперечном разрезе: А — комковатый плотный агрегат гумусового горизонта; Б — комковатый рыхлый агрегат гумусового горизонта; В — призматический плотный агрегат иллювиального горизонта дерново-подзолистой почвы. 1 — глинистые пленки на гранях и в порах; 2 — уплотненная корочка; 3 — внутренняя часть агрегата — матрица; 4 — поры аэрации; 5 — капиллярные поры; 6 — микротрещины; 7 — микропоры; 8 — зерна скелета; 9 — микроконкреции
Сножение почв Менее четко внутреннее строение агрегата прослеживается в гумусовых горизонтах почв, когда структурные отдельности представляются как неупорядоченные скопления микроагрегатов разного размера. Однако анализ обнаруживает и здесь те же общие черты строения, определенную упорядоченную микрозональность состава и свойств. Этот общий план строения структурных отдельнос- тей претерпевает существенные изменения в разных типах структуры, особенно при сочетании с различными новообразованиями разных типов почв. Структура почв может быть четко выраженной, когда агрегаты имеют вполне определенную форму и легко отделяются один от другого в сухом состоянии; во влажном состоянии почва, конечно, более связная и агрегаты выделяются труднее. Структура может быть и неясной, слабо выраженной, только намечающейся, что зависит от гранулометрического состава, возраста и интенсивности почвообразования. В песчаных и супесчаных почвах структура либо отсутствует, либо слабо выражена; суглинистые и глинистые почвы почти всегда структурны. В почвах обычно наблюдается структура нескольких порядков, причем структурные отдельности более низких порядков могут иметь иную форму, чем более крупные агрегаты. Например, крупные призматические отдельности горизонта В дерново-подзолистой или серой лесной почвы могут распадаться на более мелкие ореховатые агрегаты (см. рис. 29), комковатые отдельности гумусового горизонта могут распадаться на порошистые или зернистые агрегаты и т. д. Структура нескольких порядков может быть и однотипной; например, крупнокомковатые отдельности пахотного горизонта дерново-подзолистой почвы могут распадаться на средне-комковатые и далее — на мелкокомковатые отдельности. Порядок структуры определяется всегда относительно и имеет значение лишь для данной почвы. Так, горизонт В лугово-черноземной почвы во влажном состоянии может иметь следующую структуру: V порядка — крупноглыбистая, IV порядка — призмовидная, III порядка — крупноореховатая, II порядка — мелко- ореховатая, I порядка — микроструктура; в сухом же
В| Глава IV состоянии: III порядка — призматическая, II порядка — ореховатая, I порядка — микроструктура. Поскольку структура почвы — это результат почвообразования, то соответственно разные типы почв и разные типы генетических горизонтов будут иметь различный тип структуры. Однако в типах структуры имеется меньшее разнообразие, чем в типах почвообразования, поскольку участвующие в образовании почвенной структуры силы менее специфичны и широко представлены во всех почвах. В образовании почвенной структуры можно различить две стадии, обычно протекающие одновременно. Во-первых, это механическое разделение почвы на агрегаты того или иного размера и формы и, во-вторых, упрочение этих агрегатов и приобретение ими внутреннего строения. В механическом разделении почвенной массы на агрегаты, т. е в создании ее первичной трещиноватости, главную роль играют увлажнение — обсыхание, замерзание — оттаивание, нагревание — охлаждение, механическая деятельность корней и почвенной фауны. При увлажнении почва набухает, причем тем больше, чем больше в ней содержится вторичных глинных минералов монтмориллонитового типа. Обсыхая, она растрескивается в разных направлениях, формируя многогранники разной формы. Чем больше почва увлажнится и набухнет, тем резче будет выражено ее растрескивание при обсыхании. При замерзании и последующем оттаивании сухой почвы изменения в ее строении будут незначительны. Если же почва замерзает сильно увлажненной, то насыщающая почву вода при замерзании сильно расширяется, раздвигая прилегающие почвенные массы и уплотняя их, давая трещины на месте заполненных льдом пор; при оттаивании вода будет сжиматься и постепенно уходить из трещин, которые сохранятся. С каждым новым циклом замерзания — оттаивания этот процесс будет повторяться многократно, приводя к разделению почвенной массы на агрегаты. Тот же самый эффект расширения — сжатия наблюдается и при циклах нагревания — охлаждения почвенной массы, но этот эффект существенно слабее tUb первых двух.
Снажение почв Корневые системы воздействуют на почвенную массу исключительно интенсивно, особенно если это корни дерновинной травянистой растительности, прежде всего злаковой. Пронизывая почвенную массу во всех направлениях, корни разрыхляют ее, уплотняют, образуют разной формы и размера трещины, оставляют пустоты после отмирания и разложения. Корневая система травянистой растительности — это главный фактор образования комковатой или зернистой структуры гумусовых горизонтов почв. Деятельность почвообитающей фауны также имеет существенное значение в оструктуривании почв. Особенно большая роль в этом отношении, как показал еще Ч. Дарвин A882), принадлежит дождевым червям, которые, пропуская почву через свой кишечник, непосредственно оструктуривают ее, давая копролитовую структуру. Другие обитающие в почве животные своей роющей деятельностью способствуют механическому расчленению почвенной массы на агрегаты и их уплотнению. В определенной мере форма структуры определяется исходной структурой материнской породы, но чем древнее почва и чем полнее порода переработана почвообразованием, тем меньше в ней следов структуры породы и тем больше новообразованной почвенной структуры. В молодых почвах структура породы сочетается с почвенной структурой, примером чего может служить структура луговых или дерновых почв на суглинистом современном аллювии. В древних почвах структура породы может прослеживаться только в наиболее глубоких горизонтах, наименее измененных почвообразованием. Что касается процесса упрочения почвенных агрегатов и придания им стабильной формы, то природа сил сцепления или склеивания в агрегатах может быть различной в зависимости от почвообразовательного процесса и от размера агрегата. Прежде всего уплотнение агрегатов имеет место за счет уменьшения внутриагрегатной иорозности в процессе механического разъединения почвенной массы на агрегаты. Затем структурные отдельности, приобретая постепенно свое внутреннее строение, пропитываются различными клеющими веществами, форми-
Пава IV руют свою внешнюю оболочку — поверхностную корочку. Если не говорить о специфических аккумулятивных или коровых горизонтах, то главными клеющими веществами почв при их оструктуривании выступают гумус, глинистое вещество, гидроокислы железа и алюминия. В качестве агрегирующего вещества гумус может выступать как самостоятельно, так и в виде гуматов кальция, натрия, железа и алюминия (другие ионы играют существенно меньшую роль в почвах). Гу- маты кальция дают наиболее прочную структуру гумусовых горизонтов — комковатую или зернистую. Гума- ты натрия, будучи весьма подвижными и лиофильны- ми, пептизируют почвенную массу, способствуя ее слитности и растрескиванию на столбчатые отдельности. Гуматы железа и алюминия способствуют образованию комковатой или ореховатои структуры лесных почв, а также призматической структуры иллювиальных горизонтов. Гидроокислы железа и алюминия участвуют в образовании ореховатои и призматической структуры иллювиальных горизонтов (в отсутствии обменного натрия). В качестве специфического структурного цемента гумусовых горизонтов могут выступать и живые клетки почвенных микроорганизмов, интенсивно адсорбируемые почвенными частицами (Звягинцев, 1973). Степень цементации структурных агрегатов зависит не только от природы цементирующего вещества, он и от гранулометрического и минералогического состава почвы. Чем больше почва содержит глинистых частиц, тем прочнее ее структурные отдельности. Монтмориллонитовые глины дают очень высокую прочность внутриагрегатной цементации, в то время как каолинитовые — много меньшую. Своеобразная обратимая прочная цементация почвы наблюдается при слитогенезе, внешне близкая к таковой при осолонцевании почвы, однако существенно иная по своей природе. На первых ступенях агрегации почвенной массы, т. е. в процессе образования микроагрегатов, особенно мельчайших микроагрегатов из первичных частиц (механических элементов), существенную роль могут играть различные силы, удерживающие и цементиру-
Сложение почв ющие первичные частицы. Важнейшую роль при этом, как показано многочисленными исследованиями (Ка- чинский, 1965), играют процессы взаимного осаждения коллоидов и коагуляция коллоидов под влиянием электролитов, что в почве особенно часто имеет место при частой смене Eh и рН на незначительных расстояниях. При адгезии частиц (минеральных, органических и органо-минеральных живых бактериальных клеток) в процессе образования первичных микроагрегатов могут действовать разнообразные силы, удерживающие частицы вместе в микроагрегате. Согласно Петика (Pethica, 1961), в процессах адгезии могут действовать следующие силы: 1) химические связи между взаимодействующими поверхностями, такие как водородные, тионовые, амидные, эфирные; 2) образование ионных пар и триплетов, включая энергию десольвата- ции; 3) флуктуация поверхностных зарядов взаимодействующих частиц; 4) мозаичность поверхностных зарядов, связанная с геометрией взаимодействующих поверхностей; 5) силы притяжения противоположно заряженных поверхностей; 6) электростатическое притяжение одноименно заряженных поверхностей; 7) электростатическое притяжение при взаимодействии отраженных сил; 8) силы поверхностного натяжения и поверхностной энергии; 9) силы Ван-дер-Вааль- са. Особую роль в образовании первичных микроагрегатов играют живые клетки микроорганизмов и продукты их метаболизма (Звягинцев, 1973). Первичные микроагрегаты в гумусовых горизонтах почв всегда имеют существенную органическую часть, в минеральных горизонтах они преимущественно полиминеральные. На рис. 31 — 36 показаны схемы образования первичных микроагрегатов в почвах, которые, соединяясь впоследствии между собой при помощи различных почвенных цементов, дают уже микро- и макроагрегаты более высокого порядка. В качестве клеющих цементов при этом могут выступать как органические, так и минеральные вещества. Важно подчеркнуть, что уже на первых стадиях образования первичные микроагрегаты почв обладают зачатком важнейшего свойства почвенных агрегатов в целом — пористостью, что хорошо видно на представленных рисунках (рис. 31 —36). 14 Морфология почв
Глава IV Рис. 31. Образование конгломерата из клеток Bad. prodigiosum и частиц вермикулита (X 6000) (рисунок электронно-микроскопической фотографии; Д. Г. Звягинцев, 1973) Рис. 33. Адсорбция частицы вермикулита на клетке Ps. pyocyanea (X 15000) (рисунок с электронно-микроскопической фотографии; Д. Г. Звягинцев, 1973) Рис. 32. Адсорбция мелких почвенных частиц чернозема на поверхности клеток (X 27000) (рисунок с электронно-микроскопической фотографии; Д. Г. Звягинцев, 1973) Рис. 34. Микроагрегат фракции 0,25—0,01 мм горизонта al луговой почвы под микроскопом (X 100): 1 — аустки органического вещества; 2 — ми- персшмая плазма; 3 — зер}ю минералов; 4 — микропоры
Сложение почв Рис. 35. Микроагрегат фрак- Рис. 36. Микроагрегат фракции 0,25—0,01 мм горизонта ции 0,25—0,01 мм горизонта al чернозема под микроско- ВС дерново-подзолистой пом (X 100): 1 — сгустки орга- почвы под микроскопом нического вещества; 2 — ми- (х100): 1 — сгустки органиче- неральная плазма; 3 — мине- ского вещества; 2 — минеральные зерна; 4 — микропоры рольная плазма; 3 — зерна минералов; 4— микропоры Для морфологии почв первостепенное значение имеет типология структуры почв с тем, чтобы определить ее генетическое и диагностическое значение. В СССР этому особенно большое внимание уделил С. Л. Захаров, разработавший принятую сейчас схему главных генетических типов почвенной структуры, связанных с определенными типами генетических горизонтов почв (рис. 37): I. Округло-кубовидная структура при более или менее равномерном развитии по трем осям, характерная для гумусовых, пахотных, верхней части иллювиальных, аккумулятивных и глеевых горизонтов почв. В пределах этого тина выделяются 7 родов структуры: глыбистая — неправильная форма и неровная поверхность агрегатов, характерна для глеевых, слитых, выпаханных горизонтов; комковатая — округлая форма с шероховатой поверхностью без выраженных ребер и граней, характерна для гумусовых и метаморфических горизонтов почв; пы- леватая — мельчайшие микроагрегаты, форма которых неразличима невооруженным глазом, характерна для выпаханных или элювиальных горизонтов; ореховатая — более или менее правильные острореберные агрегаты, напоминающие буковые И-
Гяава IV 212
Рис. 37. Главные виды почвенной структуры (педов, структурных агрегатов) (по С. А. Захарову с дополнениями): I тип: 1—крупноглыбистая; 2—глыбистая; 3— мелкоглыбистая; 4 —крупнокомковатая; 5 — комковатая; 6 — мелкокомковатая; 7 — пылеватая; 8 — крупноореховатая; 9 — ореховатая; 10 — мелкоореховатая; 11 — крупнозернистая (гороховатая); 12— зернистая (крупитчатая); 13 — мелкозернистая (порашастая); 14 — конкреционная; 15 — икряная. 11 тип: 16 — тумбовидная; 17 — крупностолбчатая; 18 — мелкостолбчатая; 19 — крупно- призмовидная; 20 — мелкопризмовидпая; 21 — карандашная; 22 — круппопризматическая; 23 — призматическая; 24 — мелкопризматическая; 25 — тонкопризматическая. III тип: 26 — крупноплитчатая; 27 — плитчатая; 28 — пластинчатая; 29 — листоватая; 30 — скорлуповатая; 31 — грубочешуйчатая; 32 — мелкочешуйчатая; 33 — мелколинзовид- ная; 34 — чечевичная го to
Глава IV орешки, характерна для верхних иллювиальных горизонтов; зернистая — более или менее правильная форма с выраженными гранями и ребрами, напоминающая гречневую крупу, характерна для гумусовых горизонтов лугово-степных и степных почв; конкреционная — сплошное скопление округлых конкреций и икряная — мелкие, разной формы, но хорошо оформленные агрегаты соединяются в сплошную массу. II. Призмовидная структура при выраженном развитии по вертикальной оси, характерная для иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразую- щих пород. Выделяются 3 рода этой структуры: столбовидная — правильной формы отдельности с хорошо выраженными вертикальными гранями, округлой «головкой» и неровным основанием, характерна для солонцовых и слитных горизонтов; призмовидная — отдельности слабо оформлены, с неровными скорлуповатыми гранями с острыми вершинами, округленными ребрами, характерна для нижней части иллювиальных горизонтов и суглинистых почвообразующих пород; призматическая — грани и ребра призм четко выражены, характерна для иллювиальных горизонтов почв. III. Плитовидная структура при развитии но горизонтальным осям, характерна для элювиальных горизонтов почв. Выделяются два рода этой структуры: плитчатая при более или менее развитых плоских горизонтальных поверхностях спайности; чешуйчатая при небольших, несколько изогнутых поверхностях спайности. Что касается размеров структурных отдельностей, примерные величины даны в табл. 10. Приведенная характеристика формы и размеров структурных отдельностей почв является более или менее стандартной во всем мире, с некоторыми лишь вариациями, что говорит о достаточной объективности этой характеристики. В руководствах по почвенной съемке разных национальных школ приводятся аналогичные схемы, отличающиеся преимущественно лишь степенью подробности характеристики.
Сложение почв Таблица 10 Размеры структурных агрегатов в почвах Вид структурных агрегатов Округло-кубовидная крупноглыбистая глыбистая мелкоглыбистая крупнокомковатая комковатая мелкокомковатая пылевагая крупноореховатая ореховатая мелкоореховатая крупнозернистая зернистая мелкозернистая Нритмовидная тумбовидная крушюстолбчатая Размер >20 см 20-10 см 10-1 см 10-3 мм 3-1 мм 1-0,25 мм <0,25 мм >10мм 10-7 мм 7-5 мм 5-3 мм 3-1 мм 1-0Д5 мм >10см 10-3 см Вид структурных агрегатов мелкостолбчатая кругл юпризмовютая мелконризмовидная . карандашная крупнопризматическая призматическая мелко! призматическая тонкопризматическая Нлитовидная крупноплитчатая плитчатая пластинчатая листоватая скорлуповатая грубочешуйчатая мелкочешуйчатая Размер <3см >5см <5см <1 смири высоте5см >5см 5 -1 см 1-0,5 см <0,5 см >5 мм 5-3 мм 3-1 мм <1 мм >3 мм 3-1 мм <1 мм Описанные выше типы почвенной структуры редко встречаются в почвах в чистом виде. В большинстве случаев почвы имеют смешанную структуру: комковато-зернистую, комковато-призмовидную и т. д., что означает присутствие в том или ином горизонте агрегатов разной формы; мало того, обычно они варьируют и по размеру. От типа структуры существенно зависит порозность почвы (рис. 38), поскольку межагрегатная порозность определяется прежде всего формой агрегатов и их взаимным расположением. Призмовидные или плитовид- ные агрегаты имеют плотную упаковку с малыми промежутками — трещинами между ними, в то время как округло-кубовидные агрегаты более рыхло располагаются в горизонте, оставляя значительные полости. Сочетание крупных и мелких агрегатов дает более плотную упаковку их, чем однообразный агрегатный состав. Почва практически никогда не имеет однородной структуры во всем профиле. Наоборот, наблюдается закономерная смена структуры по профилю от поверхности до ночвообразующей породы. В элювиально-иллювиальном типе профиля обычная смена структуры от поверхности вниз: комковатая
Глава IV Рис. 38. Взаимное расположение агрегатов при разных типах структуры: А — округло-кубовидная; Б — призмовид- ная; В — плитовидная структура в гумусовом горизонте, пластинчатая в элювиальном, ореховатая и далее призматическая — в иллювиальном. В изогумусовом профиле типична следующая смена: комковатая или зернистая в гумусовом горизонте, призматическая — в метаморфическом. Переходные горизонты будут иметь соответствующие переходы и по структуре: либо в виде переходной структуры, либо смеси структур двух горизонтов. Своеобразную структуру имеют почвы, в которых существенную роль играют динамические явления почвообразования, т. е. перемещения одних частей почвенной массы по отношению к другим в результате периодического повторения циклов набухания — сжатия, замерзания — оттаивания, морозного вспучивания, что имеет место в слитых, тиксотропных и крио- турбационных горизонтах. Для слитых горизонтов, подвергающихся периодическому интенсивному растрескиванию при высыхании, характерно сочетание крупных тумбовидных блоков, разделенных широкими (в несколько сантиметров) трещинами, свободными или заполненными осыпавшимся комковатым или ореховатым материалом. Внутри же слитых тумбовидных отдельностеи или по их граням заметны своеобразные поверхности скольжения (slickensidies) — гладкие поверхности, испещренные параллельной штриховкой в направлении движения почвенной массы. Тиксотропные горизонты также имеют своеобразную структуру, вернее, строение, характеризуемое как спутанно-слоистое, поскольку настоящих структурных отдельностеи здесь часто нет (см. рис. 20). Весьма своеобразная конкреционная или шлако- видная структура наблюдается в конкреционных или
Глава IV панцирных горизонтах как железистых, так и карбонатных (латерит, канкар). Здесь по сути дела нет истинных структурных отдольностеи, поскольку почва представляет собой либо смесь округлых или шлако- видных конкреций с мелкоземом, либо сплошную шлаковидную матрицу (ячеистый латерит). Такие образования обычно характеризуются как бесструктурные, хотя в них также наблюдаются какие-то естественные поверхности, правда, очень сложной формы. Что касается специфики характеристики почвенной структуры разными национальными школами, то ее можно видеть в некоторых оригинальных концепциях различных школ, сопоставив их с концепцией нашей русской школы, имея в виду прежде всего морфологию почвенной структуры. Много этой проблемой занимались почвоведы США. Взяв за основу схему С. А. Захарова и несколько изменив ее, С. С. Никифоров A941) предложил выделять четыре типа почвенной структуры. Пластинчатая — естественные трещины имеют преимущественно горизонтальное направление; Призматическая — вертикальное направление трещин выражено лучше, чем горизонтальное, вследствие чего длина структурных отдельностей в 2 — 5 раз больше ширины; Глыбистая — вертикальные и горизонтальные трещины развиты одинаково сильно, так что структурные отдельности имеют примерно равные оси, но неправильную форму и острореберность; Зернистая — отличается от глыбистой отсутствием острых краев или ровных граней и имеет, следовательно, более округлую форму. Модификацию данной схемы мы находим в последующих публикациях Департамента земледелия США (USDA, 1951) и ФАО (FAO, 1967). Согласно этим руководствам по полевой почвенной съемке выделяются следующие виды почвенной структуры (табл. 11). В соответствии с этой системой описывается качество (grade), класс (classe) и тип (type) структуры. Качество структуры — это степень оструктуренности, отражающая разницу между когезией внутри агрегатов и адгезией между агрегатами в условиях «нормаль-
Сложение почв ного» увлажнения. Различаются четыре градации качества структуры. 0 — бесструктурность — нет видимой агрегации и упорядоченного расположения естественных поверхностей; если почва связная, то она массивная, а если не связная, то — раздельночастичная; 1 — слабая структура — слабо оформленные неопределенные агрегаты, едва различимые в натуре; почва при нарушении распадается на немного целых агрегатов, много разломанных агрегатов и много неагрегированного материала; 2 — умеренная структура — хорошо оформленные различимые агрегаты, умеренно прочные и почти не видимые в ненарушенном состоянии; при нарушении почва распадается на много целых агрегатов, немного разломанных агрегатов и мало неагрегированного материала; 3 — прочная структура — хорошо оформленные устойчивые агрегаты ясно различаются в ненарушенном состоянии почвы, слабо связаны один с другим и полностью отделяются при нарушении почвы. Класс структуры выделяется по средним размерам индивидуальных агрегатов, а тип — по их форме (см. табл. 11). Специальное внимание морфологии почвенной структуры уделяли немецкие почвоведы, которыми принята при полевых исследованиях схема Мюккен- хаузена (Muckenhausen, 1963) или ее модификация Либерота (Lieberoth, 1965). Согласно системе немецкой школы, различаются следующие виды структуры: Нерасчлененная структура — первичные элементы свободно располагаются друг около друга или соединены в плотную нерасчлененную массу. 1. Раздельно-зернистая — первичные частицы располагаются изолированно. 2. Массивная — первичные частицы соединены в компактную массу. 3. Капиллярная — сплошная масса почвы пронизана разветвленной системой капилляров. 4. Сцементированная — первичные частицы связаны цементом (R^Og, гумус) в плотную компактную массу. 219
Глава IV Расчлененная структура — почвенная масса расчленена на структурные агрегаты разной формы. 1. Пластинчатая — горизонтальные параллельно ориентированные отдельности. 2. Многогранная — структурные отдельности представлены тупоугольными многогранниками с плоскими или выпуклыми шероховатыми гранями, соответствующими граням рядом расположенных отдельностей. 3. Призматическая — крупные структурные отдельности, вытянутые по вертикальной оси, с гранями, соответствующими граням рядом расположенных отдельностей; столбчатая структура имеет округлые головки. 4. Комковатая — небольшие округлые пористые отдельности с нечеткими поверхностями. 5. Обломочная — различной формы отдельности с округлыми шероховатыми гранями. Указанные десять видов структуры подразделяются, кроме того, по степени выраженности на слабую, нормальную и отчетливую, а по размеру — на мелкую и крупную структуры (многогранная структура <5 мм называется зернистой, а крупнее 5 мм — комковатой; комковатая структура >20 мм называется глыбистой). При полевом исследовании почв в Венгерской Народной Республике используют систему характеристики почвенной структуры, описанную Ди-Глерия, Климес-Смиком и Дворачеком (di Gleria, Klimes-Szmik, Dvoracsek, 1962). В этой системе выделяются следующие простые виды почвенной структуры: песчанистая, песчанисто-мелкокомковатая, комковатая, компакт- но-комковая многогранная, плотная, пластинчатая, столбчатая, ореховатая и порошковатая. Во французской школе также имеется своя система характеристики почвенной структуры. Согласно Дю- шофуру (Duchaufour, 1965), выделяются следующие виды почвенной структуры: раздельно-частичная, мелкоагрегатная, крупитчатая, зернистая, конкреционная, ореховатая, угловатая, пластинчатая, призматическая, листоватая, губчатая. Каждый из выделяемых видов характеризуется, кроме того, размерами и сложением. Ни Одновременно с чисто описательным подходом к поч-
Сложение почв венной структуре Дюшофур попытался дать и генетическую классификацию видов структур, разделив их на четыре типа: • Структуры раздельно-частичные: а) рыхлые (при песчаном составе); б) массивные (при глинистом составе). • Структуры конкреционные: а) изолированные конкреции; б) сплошная масса конкреций. • Построенные структуры (преимущественно округлые): а) мелкоагрегатные (<1 мм); б) комковатые A — 10 мм) —угловато-комковатые (пористые); зернистые (непористые); в) ореховатые (>10 мм). • Структуры фрагментации (преимущественно угловатые): а) комковато-угловатые A — 10 мм); б) крупноглыбистые (>10 мм) — угловатые; призматические; пластинчатые. Структуры конкреционные — это результат физико-химического осаждения и окристаллизовывания гидроокислов вокруг крупных зерен; построенные — результат биологической активности и обогащения почвы органическим веществом; фрагментационные — результат сжатия и растрескивания глинистой массы. Брюэр попытался обобщить все имеющиеся материалы и дать чисто геометрическую классификацию форм почвенной структуры (Brewer, 1964). Однако его предложение пока не получило широкого распространения, хотя геометрический анализ почвенной структуры, вероятно, в будущем может быть очень полезным в целях выяснения физических законов образования тех или иных форм структурных отдельностей. Сопоставляя все описанные системы характеристики почвенной структуры, прежде всего необходимо отметить их принципиальную близость, хотя имеющиеся различия в деталях и терминологии затрудняют прямое сопоставление. Наиболее детальными системами являются системы С. А. Захарова и Департамента земледелия США. Обе они хорошо и достаточно подробно описывают морфологию почвенной структуры, но, конечно, не являются генетическими системами. Попытка Дюшофура дать генетическую классификацию типов почвенной структуры представляется интересной,
Глава IV но составленная им схема страдает существенной неполнотой и включает лишь немного описанных видов структуры почв. В определенном смысле и система С. А. Захарова имеет генетическое значение, поскольку три главных выделенных им типа структуры связаны с тремя различными процессами почвообразования: округло-кубовидная структура с 1умусообразо- ванием и гумусонакоплением, призмовидная — с иллювиальным процессом, плитовидная — с элювиальным. Таким образом, элементы генетического подхода имеются в исследовании морфологии почвенной структуры, но, конечно, он должен быть разработан глубже, как и чисто физический анализ генезиса разных форм структуры. ■ Микросложение почвы1 Микросложение (микростроение по Е. И. Парфеновой и Е. А. Яриловой, 1977) почвы является предметом специального раздела почвоведения — микроморфологии почв, сформулированного и развитого за последние двадцать — тридцать лет, особенно благодаря трудам Кубиены (Kubiena, 1938, 1948, 1953, 1967, 1970), Альтемюллера (Altemuller, 1956, 1962), Мюккенхаузена (Muckenhausen, 1959), Е. И. Парфеновой и Е. А. Яриловой A962, 1963, 1967, 1968, 1970, 1971, 1977), Брюэра (Brewer, 1964), Йонгериуса (Jongerius, 1964) и многих других советских и зарубежных исследователей. В настоящее время микроморфология почв развивается как самостоятельный, весьма специализированный раздел почвоведения (Добровольский, 1977). Под микросложением почв понимается то сложение, которое характерно для различных типов почв и может быть исследовано с помощью микроскопа в тонких шлифах почв ненарушенного строения. 1 Для более детального ознакомления с этим разделом, особенно в целях специального микроморфологического анализа почвы, рекомендуем книгу Е. И. Парфеновой и Е. А. Яриловой «Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении» A977), а также Словарь по почвенной микроморфологии под редакцией А. Йонгериуса и Дж. Рутерфорда (Glossary of soil micromorphology, Eds. A. Jongerius and G. K. Rutherford, Wageningen, Centre for Agnc. Publ. and Docs., 1979).
Сложение почв В микросложении почв, наблюдаемом при том или ином увеличении в поле микроскопа, в значительной степени повторяется картина их макросложения, однако вскрываются и некоторые специфические особенности почвы, невидимые невооруженным глазом. Практически мы имеем дело здесь с теми же явлениями, но в ином масштабе рассмотрения и в иных формах проявления. Это та же четырехфазная структурная система, твердая основа которой составляет так называемую «S-матрицу» (S-matrix), под которой понимается «материал в пределах простейших (первичных) педов или составляющий апедальную (внеструк- турную, бесструктурную — Б. Р.) массу, в котором проявляются почвенные новообразования; она состоит из плазмы, зерен скелета и пор, которые не связаны с почвенными новообразованиями, иными, чем выделения плазмы» (Brewer, 1964). Таким образом, S-матрица — это твердый каркас почвы, составленный ее твердой фазой, включающей почвенную плазму и зерна скелета, и формирующий микросложение почвы, т. е. структурную организацию твердых частиц или их агрегатов и пор между ними. Различные сепарации (выделения) плазмы трактуются при этом как составная часть S-матрицы, в то время как другие почвенные новообразования и включения, такие, как концентрации плазмы, реликты поч- вообразующей породы и т. п., в понятие S-матрицы не включаются. Важнейшее значение имеет введенное Кубиеной представление о почвенной плазме и скелете, резко различающихся по своей роли в почвообразовании вследствие различий в размерах, форме и составе (Kubiena, 1938). Определение этих понятий дано на основе концепций Кубиены Брюэром и Слимэном (Brewer, Slecman, I960): «Плазма почвенного материала—это та часть, которая способна к перемещению, реорганизации и-(или) концентрации в процессе почвообразования; она включает весь материал, минеральный или органический, коллоидного размера и относительно растворимый материал, не связанный в зернах скелета» (Brewer, 1964). «Скелетные зерна почвенного материала — это индивидуальные зерна, относительно устойчивые
Глава IV Рис. 39. Микросложепие почвы, наблюдаемое в шлифе ненарушенной структуры под микроскопом: 1 — плазма; 2 — скелет; 3 — поры; 4 — микроконкреция и нелегко перемещаемые, концентрируемые или реорганизуемые в процессе почвообразования; они включают минеральные зерна и устойчивые кремневые либо органические компоненты крупнее коллоидного размера» (Brewer, 1964). Соотношение (форма, размеры, взаиморасположение) S-матрицы (включая скелет, плазму и поры) и новообразований составляет микросложение почв, являющееся предметом микроморфологии почв или микропочвоведения (рис. 39). На первых стадиях создания учения о микроморфологии почв Кубиена (Kubiena, 1938) попытался выделить и классифицировать различные типы микросложения почв, однако после многих лет детальных исследований он пришел к выводу A970), что каждому генетическому типу почв (в понимании русской генетической школы) свойствен собственный особый тип микросложения, и на этой основе признал необходимым отказаться от своей старой классификации типов микросложения. Однако его первоначальная концепция нашла поддержку среди многих микроморфологов и была детально разработана Брюэром. Брюэр (Brewer, 1964a) выделяет следующие типы сложения почвенной плазмы или плазменной структуры Ш\ (plasmic structure), которые и Кубиена (Kubiena, 1970)
Сношение почв все же считает полезными при изучении микроморфологии почв: Асепическое (Asepic1) сложение — преобладает анизотропная плазма с анизотропными неориентированными гранулами глинистых материалов, характеризующимися пятнистой экстинкциеи: нет выделений плазмы. Аргилласепическое (Argillasepic2) сложение — плазма состоит преимущественно из анизотропных глинистых минералов, организованных в гранулы с пятнистой экстинкциеи. Силасепическое (Silasepic3) сложение — отличается от предыдущего тем, что в составе плазмы много пы- леватых частиц, трудно отличимых от глинистых гранул; в целом плазма имеет пятнистую экстинкцию. Сепическое (Sepic4) сложение — плазма имеет различимые анизотропные гранулы глинистых минералов с различного типа предпочтительной ориентацией; имеются выделения плазмы с полосчатой экстинкциеи; подразделяется на следующие подтипы по характеру выделений плазмы. Инсепическое (Insepic5) сложение — выделения плазмы с полосчатой ориентацией распределены изолированными островами среди преобладающей пятнистой плазмы. Мосепическое (Mosepic6) сложение — экстренное выражение инсепического сложения, когда выделения плазмы с полосчатой ориентацией образуют сплошную мозаику на фоне пятнистой плазмы, но ire ориентированы по отношению друг к другу. Восепическое (Vosepic7) сложение — часть плазмы имеет пятнистый характер, а выделения плазмы с полосчатой ориентацией связаны со стенками пор, причем ориентация параллельна стенкам пор. Скелсепическое (Skelsepic8) сложение — часть плазмы имеет пятнистый характер, а выделения плаз- От а — не и separation — выделение. От argilla — глина, а — • не и separation -- выделение. От silt — пыль, а — не и separation — выделение. От separation ■— выделение. От insular остров и separation — выделение. От mosaic — мозаика и separation — выделение. От void — пора и separation — выделение. От skeleton — скелет и separation — выделение. 15 Морфология почв
Глава IV мы с полосчатой ориентацией приурочены к поверхности скелетных зерен, будучи параллельными их поверхности. Масепическое (Masepic9) сложение — часть плазмы имеет пятнистый характер, а выделения плазмы встречаются зонами в S-матрице, не будучи связанными ни со стенками пор, ни с зернами скелета; полосчатая ориентация вытянута параллельно длине зон. Латтисепическое (Lattisepic10) сложение — плазма в целом имеет пятнистый характер, а округлые глинистые гранулы образуют решетку, т. е. имеются два взаимно перпендикулярных набора очень коротких дискретных выделений плазмы. Омнисепическое (Omnisepic11) сложение — вся плазма обнаруживает комплексную полосчатую ориентацию с затейливым рисунком без какого-либо преимущественного направления. Ундулическое (Undulic12) сложение — плазма практически полностью изотропна при небольшом увеличении и слабо анизотропна со слабой волнистой экстинкцией при сильном увеличении; глинистые гранулы неразличимы. Изотическое (Isotic13) сложение — плазма полностью изотропна при любом увеличении, причем ее изотропность определяется как истинной изотропностью минералов, так и непрозрачностью окислов железа и органического вещества. Кристическое (Crystic14) сложение — плазма обычно анизотропна и состоит из различных кристаллов, представляющих более растворимые фракции плазмы. Важно отметить, что описанные Брюэром типы микросложения почвенной плазмы редко встречаются в почвах в чистом виде; чаще имеют место комбинации разных типов, особенно в случае сепического сложения; например, воскелсепическое сложение в иллювиальных горизонтах, когда ориентированные слоистые От matrix — матрица и separation — выделение. От lattice — решетка и separation — выделение. От omni — все и separation — выделение. От undulose — волнистый. От isotropic — изотропный. От crystallized — окристаллизованный.
Сложение почв глины встречаются как по стенкам пор, так и вокруг зерен скелета. Иные типы строения плазмы выделяются Т. Д. Морозовой A965), разработавшей следующую схему типов микросложения плазмы с оптически ориентированными глинами (типы сепического сложения по Брюэру): Чешуйчатое — беспорядочное, крапчатое расположение «чешуек» или гранул глинистых частиц. Спутанно-волокнистое или спутанно-полосчатое. Перекрестно-волокнистое — гранулы (чешуйки) глинистых частиц образуют волокна с одинаковой ориентировкой частиц, расположенные иод углом друг к другу (если они располагаются перпендикулярно друг к другу, то сложение будет сетчатым или перпендикулярно волокнистым). Параллельное — глинистые частицы и гранулы ориентированы в одном направлении; если гранулы организованы в волокна, то сложение будет параллельно-волокнистым. Кольцевое — концентрические прослойки из ориентированных глин вокруг пор, агрегатов или минеральных зерен. Натечное — натеки ориентированных глин по порам, трещинам, корневым ходам, в виде скорлупова- тых заполнений полостей или их частей по стенкам. В отношении генетической интерпретации разных типов сложения плазменного материала ясности пока, к сожалению, нет. Р. Брюэр (Brewer, 1964a, 1964b) отмечает, что практически каждый тип сложения плазмы может быть интерпретирован несколькими гипотезами. Так, асепическое сложение может быть результатом флоккулирования коллоидов в процессе седиментации почвообразующей породы, неравномерного увлажнения и высыхания в микрозонах, жизнедеятельности почвенных организмов, выветривания кристаллических пород in situ, различных педотурба- ций. Сепическое сложение, характеризующееся наличием плазменных выделений с ориентированными глинами, может быть результатом набухания и сжатия, отложения глин из суспензий, педотурбаций, рекристаллизации, унаследования свойств исходной по- 15-
228 I Глава IV роды. Ундулическое сложение может быть результатом стабилизации глинистых коллоидов полуторными окислами. Кристическое сложение — результат кристаллизации растворимых компонентов плазмы в поро- вом пространстве, что имеет место при засолении, за- гипсовывании,окарбоначивании. Что касается распределения зерен скелета в S-мат- рице, то оно может быть весьма разнообразным, но его можно свести к пяти основным типам. Случайное (random) — зерна в матрице распределены случайно и изолированно. Гроздьевидное (clustered) — зерна концентрируются в гроздья или небольшие группы. Полосчатое (banded) — зерна группируются по радиальным линиям. Концентрическое (concentric) — зерна располагаются концентрически по кругу или эллипсу. Чтобы полностью описать S-матрицу почвы, необходимо кроме характеристики плазмы и скелета дать еще и характеристику ассоциированных пор. Брюэр предлагает следующую характеристику пористости S-матрицы. Пористая (vughy) — микропоры изолированы и имеют неправильные очертания с угловатым абрисом. Дырчато-пористая (mammillated vughy) — микропоры изолированы и имеют неправильные очертания с округлым абрисом. Дырчатая (mammillated) — материал пронизан взаимосвязанными микропорами с неправильными очертаниями и округлым абрисом. Сильно пористая (highly vughy) — материал пронизан взаимосвязанными микропорами с неправильными очертаниями и угловатым абрисом. Пузырчатая (vesicular) — микропоры округлые и правильной формы (круглые, эллипсовидные). Камерная (chambered) — крупные поры с регулярным абрисом, взаимосвязанные тонкими каналами. Канальная (channelled) — поры представлены системой вытянутых каналов. Соединительная (jointed)—вытянутые поры составляют регулярную параллельную или близкую к ней систему.
Сложение почв Фрактурная (fractured) — вытянутые поры, пересекающие нерегулярно материал и не имеющие ориентации. Прихотливая (crazed) — исключительно комплексная пористость, в которой преобладают вытянутые поры разных форм и направлений. Таким образом, различные соотношения плазмы, скелета и пор дают разные типы S-матрицы, в строении которой также могут быть выявлены некоторые особенности. Кубиена (Kubiena, 1938), а затем Брюэр (Brewer, 1960a, 1964b) предложили выделять следующие четыре типа S-матриц или основной структуры (basic stucture) в почвах (рис. 40). Порфироскелетная (porphyroskeletic) — зерна скелета случайно разбросаны в плотной плазме, образуя порфировидную структуру с относительно большой пропорцией ультрамикроскопических пор разной конфигурации. Аггломероплазмовая (agglomeroplasmic) — плазма рыхло и неполно заполняет пространство между зернами скелета с относительно высокой пропорцией мелких, но различимых взаимосвязанных пор неправильной конфигурации. Интертекстурная (intertextic) — скелетные зерна связаны плазменными мостиками либо погружены в тонкопористую плазму, что дает очень развитую сеть взаимосвязанных пор неправильной конфигурации. Зернистая (granular) — плазмы нет вовсе либо вся она заключена в новообразованиях, а поры — это только поры упаковки скелетных зерен или новообразований. Рассматривая только взаимное расположение скелета и плазмы в почвенном материале, а также учитывая размер скелетных зерен и состояние плазмы, Е. И. Парфенова и Е. А. Ярилова A977) выделили семь типов «элементарного микростроения» (микросложения) почв, аналогичных типам основной структуры Кубиены — Брюэра. Песчаное (гранулярное) — в шлифах видны соприкасающиеся или близко расположенные зерна скелета крупнее 0,1 мм; плазма отсутствует или ее очень мало; плазма бывает в виде пленок на зернах минералов
Глава IV Рис. 40. Схема четырех типов матрицы (основной структуры) почв: 1 — порфироскелетная; 2 — аггломероплазмовая; 3 — интертекстурная; 4 — зернистая или в незначительном количестве содержится между зернами; характерны поры упаковки (зернистая основная структура по Брюэру). Плазменно-песчаное (аггломератное)— рыхло расположенные песчаные зерна крупнее 0,1 мм, между которыми находится скоа1улированная плазма в виде сгустков (аггломероплазмовая основная структура по Брюэру). Песчано-пылеватое — песчаные зерна крупнее 0,1 мм беспорядочно расположены в плотной пылева- той массе с малым количеством плазмы. Песчано-плазменное (порфировидное) — характеризуется присутствием материала в основном двух размерных категорий: плазмы (часто глинистой или включающей пылеватые частицы), которая может 230. быть как неагрегированной, так и агрегированной,
Сложение почв и рассеянных в ной песчаных зерен крупнее 0,1 мм (порфироскелетная основная структура по Брюэру). Плазменно-пылеватое — скелет состоит главным образом из зерен размера пыли @,05 — 0,005 мм), густо расположенных в плазме; возможны вкрапления песчаных зерен; плазма бывает агрегированной и неагрегированной. Пылевато-плазменное — зерна скелета размера пыли @,05— 0,005 мм) редко рассеяны в агрегированной или неагрегированной (плотной) плазме. Плазменное — скелет почти полностью отсутствует или его может быть очень мало; плазма преимущественно плотная. Брюэр, Йонгериус и другие микроморфологи предлагают несколько измененные системы микросложения почв, которые нет необходимости описывать в данной книге, тем более, что среди микроморфологов пока нет единства в этом отношении, а приведенные системы достаточно хорошо отражают существо дела. Подробно этот вопрос разбирается в руководстве Е. И. Парфеновой и Е. А. Яриловой, а различное толкование разных терминов дано в микроморфологическом словаре Йонгериуса и Рутерфорда, которые справедливо выражают опасение в отношении избытка появляющихся новых терминов по микроморфологии. Соотношение S-матрицы (основной структуры) и новообразований в почвенном материале или собственно микросложение почвы составляет элементарную структуру (elementary structure), или первичную структуру (primary structure), почвы. В соответствии с основными типами новообразований1 (по концепции Брюэра) выделяются следующие шесть типов элементарной структуры почв: Кутанная (cutanic) — главным видом новообразований являются кутаны. Педотубульная (pedotubulic) — главным видом новообразований являются педотубулы. Глобулярная (glaebular) — главные новообразования глобулы. Кристаллярная (crystallaric) — главные новообразования представлены кристалляриями. 1 Типы новообразований см. ниже в гл. VI.
I Гяава IV Субкутанная (subcutanic) — новообразования представлены субкутанами. Фекальная (fecal) — новообразования в виде экскрементов почвенной фауны. Все описанные формы микросложения почв могут быть выявлены при исследовании почвенных шлифов под микроскопом и дают весьма полное представление о морфологии почвообразования. К этому надо еще добавить особую роль микроморфологического изучения форм почвенного гумуса, что позволило значительно уточнить представления о типах гумуса в почвах. В исследовании микросложения почв внимание обращается также на агрегированность почвенного материала, которая тоже входит в понятие элементарной почвенной структуры. Е. И. Парфенова и Е. А. Ярилова A977) различают следующие формы микроструктур, используя схему Бекмана и Гейгера. Поровая микроструктура • с изолированными порами, между которыми не образуются агрегаты (плотное микростроение по Ку- биене); • губчатая, при которой поры разного размера и формы сообщаются между собой, а вся твердая часть соединена перемычками; изолированные агрегаты отсутствуют или их мало (губчатое строение по Ку- биене); • с обособленными агрегатами, создается при наличии большого количества сообщающихся между собой пор (рыхлое микростроение по Кубиене). Микроструктура растрескивания • с изолированными трещинами: с редкими пересекающимися трещинами; с обособленными блоками. Неагрегированная масса без пор и трещин. Перечисленные формы микроструктур создаются микроагрегатами разной формы и размера, среди которых можно различать: • агрегаты-экскременты почвенной мезофауны; • агрегаты из органического материала;
Сложение почв • шрегаты из органического и минерального материала; • агрегаты из минерального материала; • блоки (угловатые фрагменты, образующиеся при растрескивании тонкозернистого материала). Микроагрегаты состоят из склеивающихся под влиянием разных сил и цементов элементарных почвенных частиц и, в свою очередь, являются основным строительным материалом для почвенной структуры в целом. Описывая микросложение почв, необходимо еще упомянуть два типа микроструктуры почв, которым Кубиена придает особо важное значение (Kubiena, 1953, 1970): это структура типа «lehm» (суглинок) и типа «erde» (земля). Соответственно двум типам микроструктуры выделяются и типы почв: например, Braunlehm; (бурый суглинок) и Brannerde (бурозем), Rotlehm (красный суглинок) и Roterde (краснозем). Микросложение типа «lehm» соответствует более зрелой стадии выветривания и почвообразования и характеризуется «расплавленной» плазмой, в которой полуторные окислы и глины разделены; плазма имеет желтый и оранжевато-желтый цвет, встречаются обесцвеченные микрозоны, особенно вдоль вытянутых пор. Микросложение типа «erde» характеризует относительно молодые современные почвы: почва имеет темно-бурую окраску, сильную пористость, флоккулированную плазму, связанные с глинами полуторные окислы. Все почвы с микросложением типа «lehm» считаются древними, характерными для длительного почвообразования тропического и субтропического поясов. Если почвы с таким микросложением встречаются в умеренном поясе, то они считаются реликтовыми (например, терра росса Средиземноморья). В заключение этой краткой характеристики микросложения почв необходимо отметить, что поскольку микропочвоведение — еще относительно молодая наука, то в ней пока больше заявок на будущее, чем действительно новых генетических теорий, хотя многие существующие теории нашли в микроморфологии почв свое новое обоснование, подтверждение и уточнение. Это в отношении сложения и структуры почв. Действительно, генетическая интерпретация разных типов микросложения почв сталкивается с существенными трудное-
I Гнава IV тями. Вероятно, прав Кубиена (Kubiena, 1970), сделав вывод о том, что каждый генетический тип почвы имеет свое собственное микросложение. В то же время нельзя отказываться и от попыток отыскания определенных генетических типов микросложения почв, характерных для тех или иных элементарных почвенных процессов либо генетических горизонтов. В этом направлении уже сейчас намечаются первые генетические связи, хотя пока и самые общие: кутанная элементарная структура характерна для иллювиальных горизонтов, субкутанная — для метаморфических, фекальная — для гумусовых, глобулярная и кристаллярная — для аккумулятивных; асепическое сложение плазмы характерно для метаморфических горизонтов, сепическое — для иллювиальных, кристичес- кое — для аккумулятивных. В то же время наличие в плазме оптически ориентированных слоистых глин может быть объяснено отложением из суспензий, механической реориентацией вследствие набухания и сжатия, рекристаллизацией нестойких минералов и преобразованием их в более стойкие (Brewer, 1964a). Однако всего этого еще недостаточно для полной генетической интерпретации микросложения почв. В последние годы были сделаны весьма интересные и продуктивные попытки генетической и диагностической интерпретации микросложения почв. А. И. Ромашкевич, М. И. Герасимова и Т. В. Турсина, анализируя формирование микростроения почв гумидного ряда, пришли к выводу о том, что в строении тонкодисперсной массы этих почв много общих черт вследствие сходства переорганизации исходного породного материала при почвообразовании A978). Эта общность проявляется в преимущественном упрощении микросложения пород и приобретении почвами чешуйчатого микростроения вместо исходного волокнистого или перекрестно-волокнистого. Полнота перестройки исходного материала пород и охват профиля возрастают от почв подзолистого почвообразования через бурые лесные и псевдоподзолистые к влажно-субтропическим почвам. Максимальная переорганизация тонкодисперсной массы имеет место при сочетании интенсивного элювиирования и поверхностного оглеения. В профилях всех почв гумидного ряда ярко выражены глинистые натеки как суммарный эффект лессивирова- ния на протяжении длительного времени. В то же время
Сложение почв авторы отмечают, что в особенностях микросложения тонкодисперсной массы дифференцированных почв гу- мидного ряда, в специфике профилей иллювиирования отражены разные процессы, вызвавшие дифференциацию: в одних случаях это элювиально-иллювиальный процесс (подзолистые и дерново-подзолистые почвы), в других — элювиально-поверхностноглеевый (псевдоглей, псевдоподзол). С другой стороны, ряд исследователей попытались дать и специфическую микроморфологическую диагностику процессов почвообразования, в частности, оглеения и иллювиирования (Добровольский и др., 1978), оподзо- ливания (Забоева и др., 1978). Много накоплено материала по микроморфологической характеристике отдельных типов почв, например, в сборнике «Микроморфология почв и рыхлых отложений» A973) и ряде других специальных изданий. Однако весь этот огромный фактический материал нуждается еще в очень тщательной систематизации и генетической интерпретации. Пока такая работа по микроморфологии почв еще не проведена в почвоведении. При этом надо иметь в виду, конечно, обязательность микроморфологического анализа почвы в сочетании с другими подходами, в частности с макро- морфологическим анализом почвенного профиля в целом, поскольку переоценка микроморфологических данных и недооценка других фактов может привести к существенным ошибкам, что было хорошо показано Т.А.Соколовой и В. О. Таргульяном A978) на примере дерново-подзолистой почвы, в которой часть элювииро- ванного материала не накапливается в новообразованиях иллювиального горизонта, а выносится за пределы почвенного профиля. Еще раз повторим, что почва — это очень сложная система, требующая адекватной сложности аналитического подхода при ее исследовании. ■ Порозность почвы Любая почва всегда является пористым телом, но общая порозность, характер, размеры и конфигурация пор в разных почвах различны и связаны с общей морфологией почв и генезисом почв и почвообразующих пород. Почвенная порозность является результатом нескольких явлений, связанных с физикой почвенного
Глава IV тела: упаковки и переупаковки частиц, микро- и макроагрегатов; растрескивания почвенной массы в результате противоположно действующих процессов (увлажнение — высыхание, охлаждение — нагревание и отсюда набухание — сжатие); заполнения свободного пространства подвижным почвенным материалом; жизнедеятельности живой фазы почвы (корневые системы растений, почвенная фауна, микроорганизмы); выщелачивания растворимых веществ; газовыделения. Все эти причины действуют обычно в комплексе и одновременно, но одни проявляются более интенсивно, другие менее в зависимости от типа и стадии почвообразования и характера почвообразующей породы. Характер почвенной порозности в сильной степени зависит от ее структурного состояния. В оструктурен- ных почвах порозность всегда выше, чем в бесструктурных, особенно в массивных, слитых. Естественно, зависит она и от типа структуры: одно дело — рыхло упакованные зернистые или комковатые агрегаты, а другое — плотно прилегающие друг к другу призмо- видные. Зависит почвенная порозность в сильней степени от гранулометрического состава почвы, ее гуму- сированности, биогенности, водного режима. В связи с тем, что почва всегда имеет какую-то степень агрегированности и определенную структуру, порозность может быть интраагрегатной (внутриагрегат- ной), интерагрегатной (межагрегатной) и трансагрегатной (внеагрегатной, чрезагрегатной). Часть пор, особенно наиболее мелкие, капиллярные поры, микропоры, ультрамикропоры сосредоточены внутри агрегатов. Другие, как правило наиболее крупные поры, стыковые поры, поры-трещины, поры-полости, располагаются между агрегатами. Наконец, поры-каналы, связанные с ходами корней или роющих животных, имеют внеагрегатный характер, располагаясь либо между агрегатами, либо частично пересекая их. Как общая порозность, так и характер пор, сильно меняются по профилю почвы от горизонта к горизонту. Как правило, в гумусовых горизонтах почв порозность максимальная и существенно уменьшается по мере приближения к горизонту С. Иллювиальные горизонты характеризуются минимальной порозностью, ино- toD гда меньшей, чем в почвообразующей породе (табл. 12).
Сложение почв S— О 5 С-> 3 Южн « S я- новен] w vo О СЧ листа о во-подз Дерно се 1 С S я сч -6- 8- (— :тая 55 о <±, £ § 55 1- и. к ю о 'с J § 1 I iE s- ¥ 1 о I >Ч О «3 CQ | ! d « *о О Н & S s 1 2 с: X :r " 5 о О о Он о CQ VO О э53 О £*: о м О о lO о >н о ж 35 РЗ X о. < i-a' f— о Ж ^ О Си О е о О-, о и. -о" о ж ^ о о- о |—■ Е- О со 53 Си о о о =о 5? о Си о ^ 35 о го Си о 1— о ас -^ со ег-- О Си О е f-i о со О. О 1— (— о о 25 S? о Си О с f-" к о со 53 Си О г— ГО -—■ ЧО ОО ЧО Г— ON^ OO ОО^ Tt^ СЭ_ ЧО_ Г~— (~n1 —« CD On vO ГО ГО ГО ГО го Г~Ч ио ч-i ио >^~j tj- 'T^_ "^ЗГ ■'Зг ^ "^ "^ "зг" <*<*5с=еа****« оо r-~- CD on -^r г— on no чо r-~- r~ чо Г-ч1 '—< го OO On ГЧ On OO V» vO nO nO VO чО ЧО 1Л «v-n w-j -ен/- чд- -^j- -rj- -cj- -^- < ~ < * < ~ « « <-> « x « °\. °^ °4. °° "^ "^ °4. °° r*~1 *"*"!, ""^ "^ ooT oeT '—" ■—•" cjT os чсГ **c? <zS o> со" ro Tj- -^J- т-г -43J- CO CO ГО ГО ГО СЛ ГО ГО ^л^лдящ'»-. ЛО a ,^ VN_ nO^ nO^ C~-^ CnJ^ <-nJ^ _." CD~ oo" oo" —Г —Г __Г 1-1 On OO OO ON ON On Ь-«(-«р_«яя«««л чО O^ -^t- On CD VO ON On ON ■**■ Г^ " Г^Г '—" On" об" об" Oo" "Л -4?J- х^- -rHJ- -rj- (-О ГО ГО ГО <" -<* * CO* PQ* « Л0_) Л Л Л л Г.ООООООООХ'—■ ГЧ 23"
I Глава IV Поскольку порозность почвы определяется соотношением и взаимным расположением почвенных частиц или их агрегатов и пустот между ними, то общая порозность почвы может быть вычислена пугем сопоставления объемного веса и удельного веса твердой фазы почвы по уравнению ^ = ^100%, C9) где d — удельный вес твердой фазы почвы (г/см3) и dv — объемный вес почвы (г/см3). Необходимо иметь в виду, что порозность почвы — величина динамичная, зависящая от состояния почвы в тот или иной момент, и, конечно, очень сильно меняется при обработке почвы (вспашка, культивация, при- катывание). Порозность почвы можно рассматривать с двух точек зрения: количественной (объем пор) и качественной (морфология пор). Количественный подход к рассмотрению почвенной порозности разработан в физике почв и базируется на соотношении пор и категорий почвенной влаги. Наиболее простым делением порозности почвы в этом отношении является выделение общей, некапиллярной и капиллярной порозности. Н. А. Качинский, разработав понятие о дифференциальной порозности почвы, выделил следующие категории пор A947, 1965). 1. Порозность общая Робщ, определяемая по уравнению C9). 2. Порозность отдельного агрегата Л = 1 * 100% ■■* :^-]Г Ьии"/0, D0) где Р — вес абсолютно сухого агрегата, г; V — объем агрегата, см3; d — удельный вес твердой фазы почвы, г/см3. 3. Порозность агрегатная суммарная Р *A00-/> - ) = _^J ™^% D1) 238 ^агр юо-/>„,„
Сложение почв 4. Порозность межагрегатная ^м.агр = ^общ ~ ^Хагр^' D2> 5. Объем пор, занимаемых прочносвязаннои водой р =W»*dvo/o D3) 1,50 ' где W — максимальная гигроскопичность, весовой %; 1,50 — плотность прочносвязаннои воды. 6. Объем пор, занятых рыхлосвязанной водой 05*^ *dv и,з rvv av D4) 1.25 ' или PP,,~ ^ /o, D5) где W3aB — влажность завядания, весовой %; 1,25 — плотность рыхлосвязанной воды. 7. Объем пор, занятых капиллярной водой PKaiT(Wo6m-l5Wiai'dV%, D6) или ^=^6u(-W3aBrdv%, D?) где W б — общая (полевая) влагоемкость почвы при поливе водой сверху, весовой %. 8. Объем пор, занятых водой РугРКап.+Р»г.+Рр.с.В. % ■ D8> 9. Объем пор, занятых воздухом Pa3p=Po64-Pw%- <49> Приведенные уравнения для вычисления агрегатной и межагрегатной норозности справедливы лишь в том случае, когда вся почва хорошо и полностью ост-
Гяава IV о ю 20 за to so so 70 во зо тоХ а Рис. 41. Дифференциальная порозность выщелоченного легкоглинистого чернозема Курской обл. (А) и дерново-средпе- подзолистой суглинистой почвы Московской обл. (Б) в состоянии капиллярного насыщения водой (по данным Н. А. Качинского, 1965): 1 — твердая фаза почвы; 2 — поры аэрации; 3 — поры, занятые капиллярной водой; 4 — поры, занятые рыхлосвязанной водой; 5 — поры, занятые прочно- связанной водой; а — межагрегатная порозность ( % от общей порозности) руктурена; если имеется бесструктурная распыленная часть, то необходимо определить предварительно долю агрегатов, для которых определяется внутриагре- гатная порозность, в общем объеме почвы и после этого произвести соответствующие перерасчеты. О соотношении разных видов дифференциальной порозности в разных почвах дает представление рис. 41, составленный по материалам Н. А. Качинского A965) для почв в состоянии капиллярного насыщения водой. Морфологически порозность почв может быть исследована как в полевых, так и в лабораторных услови-
Сложение почв ях при изучении их в ненарушенном состоянии. При этом главное внимание уделяется характеру, кон- фшурации и размеру пор. При макроморфологическом изучении пор в полевых условиях на стенке почвенного разреза невооруженным глазом либо с помощью лупы можно исследовать многие качественные особенности почвенной гю- розностй, часто имеющие диагностический характер. Такое исследование должно быть систематическим, чтобы быть полным и результативным. Обычные рекомендации, даваемые инструкциями по полевому исследованию почв, в этом отношении нельзя признать удовлетворительными, так как при поверхностном подходе упускаются многие важнейшие особенности. Прежде всего необходимо различать собственно поры и трещины в почве, поскольку это два генетически различных типа почвенных пустот, связанных с разными комплексами процессов и явлений в почвах. Трещины — это вытянутые в двух направлениях (по глубине или по горизонтали) при относительно малой ширине полости в почве, являющиеся результатом сжатия, расширения или усадки почвенной массы в процессах увлажнения — высыхания, охлаждения — нагревания, замерзания — оттаивания и просадки. Чем более глинистая почва, чем больше она содержит монтмориллонитовых минералов, чем меньше она оструктурена, тем в большей степени она подвергается растрескиванию. Способствует растрескиванию почвы наличие пептизированных коллоидов. Наибольшей трещиноватостью в естественном состоянии характеризуются глинистые почвы, находящиеся в условиях контрастных водно-тепловых режимов: языковатые, щельные почвы в районах с длительной сезонной мерзлотой, вертисоли и близкие к ним почвы в условиях периодического чередования интенсивного увлажнения и интенсивного просыхания, такыры и та- кыровидные почвы в пустынях и полупустынях, полигональные почвы в арктике и субарктике, свежие наилки в поймах. В плане это, как правило, гексагональная сеть трещин с узлами третьего порядка, глубина которых определяется особенностями анизотропности почвенной массы по вертикали, и прежде всего строением почвенного профиля. Глубина поверхностных трещин может t41 16 Морфология почв
■1 Гнава IV варьировать в очень широких пределах от нескольких миллиметров до 1 — 2 м. Ширина трещин также довольно разнообразная: от долей миллиметра до 10 — 20 см. По степени трещиноватости почвы могут быть разделены на следующие группы в зависимости от ширины трещин («Почвенная съемка», 1959): мелкотрещиноватые <3 мм, трещиноватые 3—10 мм, крупнотрещиноватые >10 мм. В свою очередь крупнотрещиноватые почвы могут быть в соответствии с шириной трещин разделены на: крупнотрещиноватые 10 — 30 мм, щельные 30 — 70 мм, крупнощельные >70 мм. Поскольку для морфологии почв имеет значение не только ширина трещин, но и их глубина, то по глубине трещин также можно выделить несколько градаций почв: поверхностно-трещиноватые <1 см, неглубокотрещиноватые 1—50 см, глубокотрещиноватые 50— 100 см, сверхглубокотрещиноватые > 100 см. Растрескивание почвенной массы может иметь место не только с поверхности, но и внутри почвенного профиля, причем поверхностная и внутрипочвенная трещиноватость могут быть и обычно бывают не связанными между собой, так как являются результатом действия различно направленных и разновременных сил, действующих на почвенную массу. В1гутрипочвенные трещины — это обычно поверхности раздела между структурными агрегатами разных порядков в подповерхностных почвенных горизонтах. В ненарушенном сложении в почве они имеют незначительную ширину, обычно измеряемую долями миллиметра, и располагаются между точно соответствующими друг Apyiy четко оформленными (часто покрытыми корочкой или пленкой) гранями прилегающих структур- C\L ных отдольностсй. Они редко имеют значительную про-
Сложение почв тяженность и формируют относительно густую неправильную сеть в вертикальном и горизонтальном направлениях. Микротрещины могут образовывать более или менее 1устую сеть и внутри структурных отдельностей, разделяя агрегаты разных порядков. Соответственно в сильнотрещиноватых почвах имеется весьма сложная сеть трещин разных порядков, включая микротрещины внутри структурных отдельностей (рис. 29 и 42). Рис. 42. Трещины разных порядков в структурной почве Рис. 43. Схема строения агрегата при небольшом увеличении, показывающая конфигурацию различных пор: 1 — трещины; 2 — нерегулярные поры упаковки микроагрегатов; 3 — камерные поры; 4 — пузырьковые поры; 5а — простые трубчатые поры; 56 — деидритовые трубчатые поры 16-
Глава IV Трещины составляют лишь часть почвенной пороз- ности, преимущественно межагрегатной порозности. В сильнотрещиноватых почвах они могут занимать более половины объема всех пор почвы. В обычных же условиях преобладают иные поры самой разнообразной конфигурации и различного генезиса. Форма пор определяется их генетической природой, хотя и не всегда однозначно, что видно из следующего сопоставления: поры растрескивания плоскопараллельные трещины; нерегулярные поры; поры упаковки нерегулярные поры; плоскопараллельные трещины; камерные поры; поры-ходы трубчатые поры; поры выщелачивания камерные поры; пузырьковые поры; поры газовыделения пузырьковые поры; камерные поры. Значительное разнообразие форм почвенных пор может быть описано некоторыми обобщенными терминами, если их сгруппировать по геометрическим признакам (рис. 43). Трещины — поры с относительно параллельными стенками, вытянутые в одном направлении; они могут быть ориентированы вертикально, горизонтально или образовывать сетку. Нерегулярные поры — вытянутые или компактные бесформенные пустоты с неровными округлыми или угловатыми краями; могут быть открытыми или закрытыми. Камерные поры — округлые относительно крупные поры с неровными округлыми или угловатыми краями. Пузырьковые поры — круглые или овальные в поперечном сечении поры с ровными краями, имеющие форму сфер или эллипсоидов.
Сложение почв Трубчатые поры — более или менее цилиндрические вытянугые в одном направлении поры, круглые или овальные в поперечном сечении; могут быть простыми (одна неветвящаяся трубка), дендритовыми (ветвящиеся трубки), закрытыми или открытыми. Трубки могут быть ориентированы в почве вертикально, горизонтально, косо либо случайно (во всех возможных направлениях). Что касается характеристики размера и обилия пор при морфологическом анализе почвы, то имеются два подхода, различающихся в деталях, хотя и сходных по существу. В советской школе («Почвенная съемка», 1959) принято характеризовать, с одной стороны, почвы по размеру преобладающих пор (диаметр пор в мм): мелкопористые <1 пористые 1 — 3 губчатые 3 — 5 кавернозные 5— 10 ячеистые >10 С другой стороны, выделяются две группы пор по их размерам: ширина трещин, мм диаметр пор, мм небольшие <3 <1 большие >3 > 1 а затем в зависимости от числа пор на 1 см2 характеризуется их обилие в почве: небольшие поры большие поры единичное <5 <2 малое 5—10 2 — 5 умеренное 10 — 25 5—10 большое 25-50 10-15 очень большое >50 >15 Наконец, при большом или очень большом количестве пор в зависимости от диаметра пор почвы делят на:
■I Глава IV диаметр пор, мм малопористые <5 среднепористые 5—15 мм сильнопористые >15 В почвенной школе США (USDA, 1951) принято поры делить по их диаметру на: микропоры (micro) <0,075 мм очень тонкие (very fine) 0,075 — 1 мм тонкие (fine) 1—2 мм средние (medium) 2 — 5 мм грубые (coarse) >5 мм Обилие пор характеризуется их числом на 1 дм2: мало (few) 1 — 50 средне (common) 51 —500 много (many) >500 В микроморфологическом анализе почвенной пороз- ности применяется более детальная характеристика форм и размеров пор; при этом часто используется для обобщенного названия пор термин «вуады» (voids — поры). Йонгериус предлагал выделять три группы пор по размеру: микропоры диаметром менее 30 мк, мезопоры от 30 до 100 мк и макропоры более 100 мк (Jongerius, 1957). Брюэр, считая такое деление недостаточным, предложил следующую детальную классификацию пор по их эффективному диаметру в микронах (Brewer, 1964a): макропоры >75 грубые макропоры 5000 средние макропоры 2000 — 5000 тонкие макропоры 1000 — 2000 очень тонкие макропоры 75— 1000 мезопоры 30 — 75 микропоры 5 — 30 ультрамикропоры <5 криптопоры <0,1 Кроме размера при микроморфологическом исследовании характеризуется степень округлости или вы- £40 тянутости пор, характер их стенок, расположение
Сложение почв в S-матрице и в агрегатах; особое внимание уделяется форме пор. Брюэр выделяет следующие морфологические типы пор (Brewer, 1964). Упаковочные поры (packing voids) — поры рыхлой упаковки агрегатов или частиц, нерегулярной формы, случайно расположенные, часто вытянутые, обычно соединенные очень тонкими каналами. Простые упаковочные поры (simple packing voids) — поры рыхлой упаковки элементарных частиц (минеральных зерен); видны обычно лишь в электронном микроскопе. Сложные упаковочные поры (compound packing voids) — поры рыхлой упаковки агрегатов. Дырки (vughs) — относительно крупные поры, исключая поры упаковки, обычно не соединенные с другими порами сходного размера, случайно расположенные, нерегулярной формы. Пузырьки (vesicles) — круглые или овальные поры с ровными краями. Каналы (channels)— поры цилиндрической вытянутой формы (простые, дендритовые, сетчатые регулярные, сетчатые нерегулярные). Камеры (chambers) — круглые поры с ровными краями, взаимосвязанные тонкими каналами. Трещины (planes) — сильно вытянутые в одном направлении поры. Связанные трещины (joint planes) — система параллельных упорядоченных трещин. Извитые трещины (skew planes) — система нерегулярных трещин в разных направлениях. Прихотливые трещины (craze planes) — исключительно сложная система частых трещин в разных направлениях. Иную схему описания пустот при микроморфологическом исследовании почв в шлифах предложили Е.И.Парфенова и Е. А. Ярилова A977), классифицируя их по геометрической форме. Поры — округлые и овальные; — неправильные, ограниченные плавными кривыми, извилистыми или угловатыми линиями: замкнутые и сообщающиеся; — каналовидные: неветвящиеся, ветвящиеся, с расширениями (камерные).
Глава IV Трещины — прямые параллельные беспорядочные пересекающиеся непересекающиеся — изогнутые параллельные беспорядочные пересекающиеся непересекающиеся. Какой бы из приведенных систем характеристики порового пространства почв ни пользовался исследователь, вероятно, целесообразно всегда иметь в виду и более общую характеристику почвенных пор, данную в свое время Н. А. Качинским: микропоры диаметром до 0,01 мм; тонкие капиллярные поры внутри комков диаметром более 0,01 мм, занятые водой и воздухом; средние поры в комках — ячейки, канальцы, которые при увлажнении наполняются водой, а после высыхания — воздухом; капиллярные поры на стыке комков, большей частью заполненные водой в естественных условиях; крупные поры между комками, почти всегда заполненные воздухом. В будущем геометрия порового пространства почв будет изучена и более точными количественными методами. Заканчивая на этом рассмотрение почвенной по- розности как одной из характеристик сложения почвы, необходимо отметить важность генетической интерпретации тех или иных ее морфологических или количественных проявлений. В каждом конкретном случае тот или иной тип порозности, та или иная ее величина связаны определенным образом с генезисом почвы и могут играть диагностическое значение, с одной стороны, и оказать помощь в раскрытии генезиса почвы в целом — с другой.
Сложение почв ■ Внутренняя поверхность Как и в случае порозносги, при рассмотрении внутренней поверхности почвы возможны два существенно различных аспекта: количественный и чисто морфологический, причем последний в сильной степени зависит от масштаба рассмотрения. В целом внутреннюю поверхность почвы можно рассматривать как поверхность ее порового пространства, включая все самые крупные и самые мелкие поры, в том числе и поры упаковки первичных частиц в микроагрегатах, включая коллоидные частицы. Это, так сказать, естественная внутренняя поверхность почвы в ненарушенном ее состоянии. В то же время внутренняя поверхность почвы — это сумма поверхностей слагающих почвенное тело твердых частиц и их агрегатов разного порядка, от коллоидных первичных частиц до крупных структурных отдельностей. При этих двух способах рассмотрения и определения величина внутренней поверхности почвы будет различной, поскольку во втором случае принимается во внимание вся внутренняя поверхность слагающих почву элементов, а в первом — лишь ее свободная часть, не занятая стыками упаковки частиц или агрегатов, плотно прилегающих друг к другу в местах стыковки, или.раз- личными пленками, окутывающими частицы. Таким образом, представления о внутренней поверхности почв, ее измеряемой величине и форме будут различными в зависимости от способа исследования: визуально-морфологического, по анализу 1ранулометричес- кого состава, по сорбционной способности и т. д. Кроме того, необходимо четко представить себе, что внутренняя поверхность ненарушенной и разрушенной (да еще специально диспергированной) почвы — совершенно разные явления. Н. А. Качинский в соответствии с различной крупностью пор в почве делит поверхность почвы на общую, внутреннюю и внешнюю A965). Под внешней поверхностью он понимает совокупность поверхностей частиц, открывающихся в крупные поры — капиллярные и поры аэрации, а под внутренней — совокупную поверхность интрамицеллярных пор. При этом используется второй из указанных выше подходов, т. е. рассматривается суммарная поверхность слагающих массу почвы твердых частиц разного размера; соответст-
Глава IV венно описываются и методы определения внутренней поверхности почв: визуальный микроскопический метод определения поверхности механических элементов, геометрический метод расчета удельной поверхности почвы по ее гранулометрическому составу, сорбционные методы. Это — классический подход, принятый в физике почв и имеющий важное значение для исследования водных и тепловых физических свойств почв. Однако морфологов такой подход удовлетворить не может. В морфологии почв более приемлем первый из описанных подходов, т. е. рассмотрение естественной внутренней поверхности почвы, под которой понимается поверхность всего порового пространства почвы в ее ненарушенном состоянии. Таким образом, внутренняя поверхность почвы (в морфологическом понимании) может быть изучена лишь на стенке почвенного разреза (макроморфологически) либо в шлифе образца почвы ненарушенного строения (микроморфологически). Соответствующими должны быть и методы измерения внутренней поверхности почвы. В данной книге мы рассмотрим лишь морфологию внутренней поверхности почв, поскольку методы ее количественного изучения и измерения в макромасштабе пока не разработаны совершенно, а в микромасштабе еще только разрабатываются. При изучении естественной внутренней поверхности почв на стенке почвенного разреза она должна быть тщательно отпрепарирована с тем, чтобы удалить все искусственные срезы и оставить лишь именно естественные поверхности. Анализ такой естественной поверхности сначала на стенке по генетическим горизонтам, а затем при рассмотрении всех поверхностей структурных отдельностей показывает значительное разнообразие форм внутренней поверхности почв, связанное прежде всего с разнообразием почвенной структуры, элювиально-иллювиальных явлений и педотурбаций. В первом приближении могут быть выделены следующие формы внутренней поверхности почв (в макромасштабе). Ровная шероховатая — поверхность сплошная, без видимых выступов или впадин, с редко рассеянными микротрещинами, характерная для бесструктурной лессовидной массы горизонтов С или D разных почв на лессах и лессовидных суглинках, также для пе- tUll счаных почв.
Сложение почв Зернистая — равномерно неровная поверхность с ясной зернистостью структурных отдельностей, характерная для гумусовых горизонтов степных и луто- во-степных почв. Неравномерно-комковатая — весьма неровная поверхность, созданная чередованием комков разного размера и бесструктурного пылеватого материала, характерная для гумусового горизонта лесных или сухо- степных почв. Ребристая — неровная поверхность, создаваемая угловатыми выступами ореховатых или призмовид- ных отдельностей, характерная для лесных почв, особенно для их иллювиальных горизонтов. Раковистая — неровная поверхность с характерными неглубокими углублениями с острыми ребрами между ними, напоминающими раковистый излом крупных кристаллов кварца или стекла, характерная для призматических иллювиальных горизонтов, сильно обогащенных коллоидами. Кавернозная — ровная поверхность со случайно распределенными округлыми углублениями, характерная для водно-аккумулятивных карбонатных и засоленных наносов и развитых на них почв. Трещиноватая — относительно ровная поверхность, обычно шероховатая, пересеченная неправильной сетью тонких трещин. Призмовидно-трещиноватая — относительно ровная или ребристая, либо гребнистая поверхность, составленная гранями призмовидных или призматических структурных отдельностей с более или менее правильной сетью тонких трещин между ними, характерная для иллювиальных горизонтов. Щелеватая — относительно ровная шероховатая либо зернистая или ровная поверхность, рассеченная сетью крупных вертикальных трещин, идущих от поверхности почвы. Шлаковидная — неровная поверхность, составленная округлыми, часто сферическими поверхностями конкреций почвенного материала, сочетающимися между собой в единой матрице; характерна для конкреционных аккумулятивных горизонтов и кор. Поверхность скольжения (slickenside) — «зализанная» гладкая или шероховатая со штриховкой сколь-
Глава IV жения поверхность, сформированная при движении одной части почвенной массы относительно другой. Характеристика внутренней поверхности при микроморфологическом изучении почв дается вместе с характеристикой их пористости, поскольку сама классификация морфологии пор строится в значительной степени с учетом характера их поверхности. Однако при этом учигывается и характер материала, слагающего стенки пор, т. е. материала, которым сложена внутренняя поверхность почвы, что весьма трудно сделать при макро- морфологическом исследовании почвенного профиля. Материал, слагающий стенки .пустот, служит существенным диагностическим признаком разных почв и заслуживает внимательного исследования. Е. И. Парфенова и Е. А. Ярилова A977) дают следующую схему классификации материала стенок пор или внутренней почвенной поверхности. Неизмененная основа — стенки пор, состоящие из неизмененного материала основы, характерны для почв и горизонтов, в которых не происходит перемещение плазменных веществ; Зерна скелета (выступающие в пору из основы или лежащие на стенке в поре) — накопление зерен скелета на стенках пор может быть связано или с выносом тонких частиц при элювиальном процессе (зерна выступают в пору из основы) или с механическим при- вносом в пору (зерна отложены на стенках пор); Плазменный материал — диффузионные концентрации плазменных веществ (глина, гумус, гидроокислы и т. д.) в основе у стенок пор; поровая ориентировка глины — глинистый материал основы имеет полосчатую ориентировку по краю поры за счет более упорядоченного расположения частиц плазмы самой основы, без дополнительного приноса глины и отложения ее на стенке поры; натеки — плазменные вещества отложены непосредственно на стенках пор из циркулирующих в них растворов и суспензий; они часто слоисты и имеют резкую границу с основой, хотя возможно и взаимопроникновение во внутренних слоях; Соли (выцветы из основы в пору или осажденные на стенке в поре) — в одном случае происходит подтягивание концентрированных растворов из основы в пору, заполненную воздухом, и выделение кристаллов солей
Сложение почв на поверхности стенок пор и в прилегающей к ним часта основы, причем получается неровная граница между солевыми выцветами и основой, а выцветы уходят своими «корнями» в глубь основы; во втором случае кристаллы осаждаются на стенках пор при испарении циркулирующих растворов; частным случаем последнего явления служит перекристаллизация солей на стенках пор. Все виды выделений на стенках пор могут быть простыми, сложными"и составными, т. е. состоять из одного материала (гумус, глина, соли, карбонат кальция и т. д.) либо из смеси разных веществ. В сложной форме материал одного состава включен в рассеянном виде в материал другого состава. Составной формой авторы называют сочетание одного четко ограниченного новообразования с другим, так же четко ограниченным. Надо заметить, что в приведенной схеме не разделяются два явления: собственно материал почвенной основы (матрица) и новообразования на ее поверхности в порах. Брюэр, как и многие другие микроморфологи, разграничивает эти явления и рассматривает их раздельно, что, вероятно, целесообразно. В любом случае, характеризуя морфологически внутреннюю поверхность почв как в микро- так и макромасштабе, оба явления должны быть отмечены и охарактеризованы соответствующими терминами. Описывая характер внутренней поверхности почв, приходится обращать особое внимание на то, является ли она «свободной» поверхностью почвенной массы или прикрыта разнообразными корочками, пленками, натеками, примазками, присыпками и т. п. Эти новообразования на внутренней поверхности почвы будут описаны ниже в гл. VI. ■ Некоторые свойства почвенной массы, определяющие ее сложение Со сложением почв непосредственно связаны некоторые физические свойства, характеризующие их морфологический облик и относительно просто определяемые при полевом описании почв. Они характеризуют, с одной стороны, сложение почвы как таковое, и прежде всего плотность упаковки частиц и агрегатов, а с другой — устойчивость формы почвенных агрегатов при различных внешних воздействиях. Это та-
Глава IV кие свойства почвенной массы, как ее консистенция, включая липкость и пластичность, и твердость или плотность сложения. Поскольку все эти свойства в значительной степени зависят от почвенной влажности, то и описываются они при определенном состоянии влажности почвы. Консистенция почвы (soil consistence) — «совокупность свойств, которые приобретает почва в результате действия сил сцепления и которые прежде всего сказываются в сопротивлении почвы изменению формы» (Кундлер, 1969). В сильной степени консистенция почвы зависит от ее гранулометрического состава: песчаные почвы не способны сохранять постоянную форму даже при увлажнении, глинистые же почвы хорошо формуются при большом диапазоне влажности. Зависит она также от характера глинистых минералов, поглощающего комплекса, его насыщенности теми или иными катионами, степени гумусированности и характера гумуса, содержания свободных коллоидов, полуторных окислов, степени и характера микро- и макроагрегированности. В зависимости от вида прилагаемого к почве воздействия различают два вида консистенции почвы. Липкость (stickiness) — способность почвенной массы прилипать к посторонним предметам (в полевых условиях определяется путем сдавливания почвы, находящейся в состоянии увлажнения несколько выше полевой влагоемкости — сырой почвы, — между большим и указательным пальцами); четыре градации липкости могут быть установлены в почвах: нелипкая (non-sticky) — после сдавливания на пальцах не остается прилипшего материала; слаболипкая (slightly sticky) — после сдавливания на обоих пальцах остается немного прилипшего материала, но он легко отваливается, оставляя пальцы чистыми; умеренно липкая (sticky) — после сдавливания на пальцах остается с трудом отваливающийся прилипший материал, а пальцы разжимаются с некоторым усилием; сильнолипкая, очень липкая (very sticky) — после сдавливания на пальцах остается сильно прилипший материал, а пальцы разжимаются с большим трудом.
Сложение почв Пластичность (plasticity) — способность почвенной массы изменять свою форму под влиянием внешнего воздействия и устойчиво сохранять приобретенную форму после снятия воздействия (в полевых условиях определяется путем скатывания почвенной массы, находящейся в состоянии увлажнения, несколько выше полевой влагоемкости — сырой почвы, в шнур); могут быть установлены пять градаций пластичности почвы: непластичная (non-plastic) — почвенный материал не скатывается в шнур; очень слабопластичная (very slightly plastic) — почвенный материал плохо скатывается в шнур толщиной не менее 8 мм; слабопластичная (slightly plastic) — почвенный материал относительно плохо скатывается в шнур толщиной не менее 3 мм и очень легко деформируется; умеренно пластичная, пластичная (plastic) — почвенный материал легко скатывается в шнур толщиной 1 — 2 мм и деформируется с усилием; сильнопластичная (very plastic) — почвенный материал легко скатывается в ипгур толщиной менее 1 мм и деформируется лишь при сильном сдавливании. Липкость и пластичность почвы, определяемые комплексом параметров ее состава и физико-химических свойств, имеют большое значение с точки зрения морфологии почвы прежде всего для формирования почвенной структуры. Нелипкая либо сильнолипкая почва имеет плохо выраженную структуру или бесструктурна; раздельно-частичная в первом случае и массивная —во втором; слаболипкая и липкая почва имеет тенденцию к образованию хорошо оформленной структуры с высокой порозностыо. Точно так же почвы с малой или слишком высокой пластичностью плохо поддаются природному (или искусственному) ост- руктуриванию. Устойчивость и степень выраженности почвенной структуры непосредственно зависят от консистенции почвенной массы. Твердость почвы (soil hardness) — «противодействие почвы сжатию, толчкам, ударам, разрыву, сгибанию и ломанию» (Lieberoth, 1965). В почвоведении существуют три подхода к пониманию и определению твердости почвы.
256 I Глава IV В одних почвенных школах (например, школа ГДР) принято понимать твердость почвы только как сопротивление ее сдавливанию или расклиниванию, т. е. определяется собственно твердость почвы по нескольким градациям (Lieberoth, 1965): Очень незначительная — почва рыхлая, твердомер (или нож) проникает в нее без сопротивления. Малая — почва мягкая, разрушается при легком сжатии, твердомер (или нож) проникает при легком усилии. Умеренная — почва разрушается при умеренном усилии, твердомер (или нож) проникает при давлении на несколько сантиметров. Высокая — почва разрушается с большим трудом, твердомер (или нож) проникает лишь на несколько миллиметров и при большом давлении. Очень высокая — почва не разрушается при сжатии, а твердомер (или нож) не проникает в почву. Иной подход применяется в школе США (USDA, 1951). Почвоведы США различают два вида твердости почвы: 1) плотность сложения или консистенция во влажном состоянии (firmness, consistence when moist) и 2) твердость или консистенция в сухом состоянии (hardness, consistence when dry). Эти два параметра определяются в поле различными способами. Плотность сложения определяется в состоянии влажности между полевой влагоемкостью и воздушно-сухой почвой (влажная или слегка влажная почва) путем раздавливания почвенной массы в руке по следующим градациям: Рассыпчатая (loose) — несвязный почвенный материал. Очень рыхлая (very friable) — материал разрушается при очень легком сдавливании, но при сжимании не рассыпается. Рыхлая (friable) — материал легко разрушается при легком или умеренном сдавливании между большим и указательным пальцами. Стойкая (firm) — материал разрушается при умеренном сдавливании между большим и указательным пальцами, но при заметном сопротивлении. Очень стойкая (very firm) — материал разрушается при сильном сдавливании.
Сложение почв Исключительно стойкая (extremely firm) — материал разрушается лишь при очень сильном сдавливании и по частям. Слитая (compact) — сочетание стойкой плотности сложения с плотной упаковкой частиц. Твердость почвы в школе США определяется также путем раздавливания почвенного материала в руке, но в воздушно-сухом состоянии по следующим градациям: Рассыпчатая (loose) —несвязный почвенный материал. Мягкая (soft) — материал очень слабо связан и рыхлый, рассыпается в порошок при очень легком сдавливании. Слаботвердая (slightly hard) — слабо устойчивая к сдавливанию, легко разрушается между большим и указательным пальцами. Твердая (hard) — умеренно устойчивая к сдавливанию. Очень твердая (very hard) — разрушается рукой с трудом, а между двумя пальцами не разрушается. Исключительно твердая (extremely hard) — не разрушается при сдавливании рукой. Для советской школы характерен синтетический подход к пониманию и определению твердости почвы, под которой подразумевается как собственно твердость почвенной массы, так и плотность ее сложения. Различаются следующие градации твердости или «плотности» почвы, определяемые в поле («Почвенная съемка», 1959). Очень рыхлая — полностью разрыхленная почвенная масса, в которой остаются глубокие следы при сту- пании на нее ногой; горсть влажной почвы при сжимании превращается в небольшой комок (пухлая, вспушенная почва). Рыхлая — почвенная масса с небольшой связанностью частиц или агрегатов, легко рассыпающаяся при копке с лопаты; твердомер (или нож) полностью входит в почву при легком нажатии. Несколько уплотненная — почвенная масса хорошо оструктурена, легко копается и легко рассыпается с лопаты; твердомер (или нож) легко проникает в почву на несколько сантиметров при небольшом нажатии. 17 Морфология почв
Глава IV Твердая — почвенная масса немного пориста и бесструктурна, с трудом копается лопатой; твердомер (или нож) с трудом проникает в почву на несколько миллиметров (до 1—2 см) при сильном нажатии. Очень твердая — почвенная масса почти не поддается лопате и разбивается лишь ломом или киркой; твердомер (или нож) не проникает в почву при сильном нажатии. ■ Типы сложения почв Необходимо дать краткое резюме в виде перечня типов сложения, обобщив весь материал по характеристике этого свойства почвы. Обычно при морфологическом описании почв в полевых условиях не дается обобщенная характеристика почв по типу сложения, а характеризуются лишь отдельные компоненты его: структура, порозность, твердость и т. п. В то же время каждый вид почвы различается по общему сложению почвенной массы в зависимости от типа почвообразования, характера почвообразующей породы, возраста почвообразования, характера использования человеком. Обобщая имеющиеся материалы, можно выделить следующие типы сложения почв. Рыхлое сложение — частицы или агрегаты в почвенной массе не связаны между собой или связаны столь непрочно, что легко рассыпаются при механическом воздействии (копка, вспашка). Рыхлое раздельно-частичное сложение — рыхлая почва состоит из отдельных не связанных или очень слабо связанных между собой частиц (например, песок, псевдопесок, пыль). Рыхлое структурное сложение — рыхлая почва состоит из прочных структурных отдельностей, не связанных или слабо связанных между собой (например, зернистый гумусовый горизонт некоторых черноземов или ореховатый горизонт некоторых серых лесных почв). Рыхлое конкрециошюе сложение — рыхлая почва состоит из прочных округлых конкреций (железистых, карбонатных), составляющих более половины почвенной массы, не связанных между собой и пересыпанных мелкоземом (например, карбонатные
Сложение почв горизонты некоторых темных слитых почв тропиков или сероземов, железисто-конкреционные горизонты красно-бурых почв тропических саванн). Рыхлое каменистое сложение — рыхлая почва состоит из обломков камней, не связанных между собой, составляющих более половины почвенной массы и пересыпанных мелкоземом (например, многое горные или примитивно-щебнистые почвы). Плотное сложение — частицы или агрегаты в почвенной массе довольно прочно связаны друг с другом, образуя сплошное тело устойчивой формы, разрушающееся лишь при некотором усилии. Плотное структурное сложение — плотная почва имеет выраженную структуру того или иного типа (большинство почв). Плотное слабоструктурное сложение — плотная почва имеет лишь едва намечающуюся структуру, обычно призмовидную либо комковатую или глыбистую (например, выпаханные горизонты дерново-подзолистых почв или горизонты В/С многих почв на суглинистых породах). Плотное слоистое сложение — плотная почва имеет явную слоистость, являющуюся результатом либо почвообразования, либо породообразова- ния (например, горизонт С красноземов на зеб- ровидных глинах, ортзандовый горизонт песчаных подзолов, молодые почвы на глинистом или суглинистом слоистом аллювии). Плотное ячеистое сложение — плотная почва имеет четко выраженные округлые разнообразной формы полости, выполненные иным по сравнению с окружающей матрицей материалом (например, плинтит). Плотное капиллярное сложение — плотная почва не имеет структуры или лишь слаботрещиноватая, но пронизана густой сетью тонких капиллярных пор (например, лессовидный суглинок или лесс в нижних горизонтах профиля). Плотное массивное сложение — плотная почва не имеет структуры и видимой иорозности и выламывается крупными бесформенными глыбами с высокой твердостью в сухом состоянии (например, глеевый горизонт). 17-
Глава IV Плотное криотурбационное сложение — плотная почва имеет четко выраженную спутанно-волокнистую тонкую слоистость и характеризуется тиксотропностью (криотурбационные горизонты мерзлотных почв). Слитное сложение — частицы и микроагрегаты в бесструктурной почвенной массе очень прочно связаны между собой, образуя сплошную вязкую набухающую массу при увлажнении, сильно растрескивающуюся на крупные глыбы или столбовидные отдельности при высыхании (например, вертисоли или почвы рисовых полей). Каменное сложение — частицы — микроагрегаты или конкреции сцементированы в сплошную каменную массу, не поддающуюся разрушению без специальных инструментов. Каменное сплошное сложение — массивный сплошной сцементированный горизонт не обнаруживает никакой видимой структуры либо только зернистость и нерегулярную трещиноватость (например, карбонатные коры пустынь). Каменное слоистое сложение — массивный сцементированный горизонт не обнаруживает никакой видимой структуры либо только зернистость и нерегулярную трещиноватость при ясной слоистости (например, солевые или гипсовые коры пустынь). Каменное ячеистое сложение — массивная плотная сцементированная матрица сплошь пронизана округлыми полостями той или иной формы, пустыми или заполненными более мягким материалом (например, ячеистый латерит). Каменное конкреционно-шлаковидное сложение — массивный горизонт, состоящий из прочно сцементированных округлых или шлаковидных конкреций и стяжений (например, гороховатый латерит или канкар). Важное примечание должно быть сделано к характеристике массивного и слитого сложения почв. Дело в том, что массивная бесструктурная почвенная масса отнюдь не однородна, а всегда имеет определенное сложение, которое может быть названо микрозональ- ным сложением. Оно характеризуется тем, что в иоч-
Сложение почв венной массе выделяются нерегулярно расположенные микрозоны концентрации тех или иных процессов, тех или иных веществ или организмов, иногда связанные с деятельностью почвенных организмов или корневых систем растений, иногда — с неоднородностью почвенной массы, исходной либо приобретенной в результате почвообразования или обработки почвы, Особенно четко такое микрозональное слитое или массивное сложение проявляется в глеевых горизонтах или в пахотных горизонтах почв рисовЕлх нолей. Например, в пахотном горизонте почвы затопленного рисового поля на общем фоне серо-сизой бесструктурной массы почвы четко выделяются черные точки, крапинки, прожилки интенсивной сульфатредукции, ржаво-охристые точки, крапинки, прожилки окислительной обстановки; в целом почвенная масса может быть очень пестрой, пятнистой, что хорошо видно как во влажном, так и в сухом ее состоянии. Микрозональность сложения вообще является универсальной характеристикой почвы, характерной практически для всех типов сложения почв. Даже в четко дифференцированных на горизонты и хорошо оструктуренных почвах в каждом из горизонтов можно отметить определенное микросложение. Например, выделяются элювиальные микрозоны в гумусово- аккумулятивных горизонтах почв, иллювиальные микрозоны — в элювиальных. В бесструктурной почве они особенно ясны, но всегда в той или иной степени присутствуют и в структурной почве. Есть основания предполагать, что микрозональное сложение почвы имеет важное значение в ее генезисе (локализация тех или иных процессов на каких-то стадиях горизонтооб- разования), а также в корневом питании растений. Это явление пока представляется слабо исследованным и нуждается в дальнейшем серьезном изучении. При анализе, вероятно, целесообразно пользоваться предложенной Э. А. Корнблюмом схемой разделения почвенного горизонта на морфоны, а последних на морфемы, но при более четком определении этих понятий, чем они даны в настоящее время и, главное, при ясном определении соотношений морфонов со структурными отдельностями (педами) и другими вну- трипочвенными образованиями.
Глава V ОКРАСКА ПОЧВ Характер окраски в почвах В естественной ненарушенной почве окраска служит важным морфологическим признаком, характеризующим многие ее свойства. В отношении окраски может характеризоваться как профиль почвы в целом, так и отдельные его горизонты. Важное диагностическое значение имеет изменение окраски почвы по профилю, которое может быть и очень постепенным, как в черноземах или красноземах, так и весьма резким, как в дерново-подзолистых почвах или соло- дях. Окраска почвы служит первым морфологическим признаком, по которому выделяются генетические горизонты в профиле, поскольку она непосредственно связана с составом и сложением почвы, и все изменения окраски являются отражением изменений внутренних свойств почвенного материала. Согласно Д. С. Орлову A980), окраска почвы проявляется вследствие избирательного поглощения и диффузного отражения лучистой энергии солнца в области спектра, доступной для восприятия зрительным аппаратом. Эта область невелика и лежит в интервале от 380 до 760 нм. Отраженная от почвы радиация видимого диапазона с иным соотношением составных частей «белого» цвета обусловливает ее важнейший морфологический признак — цвет. При рассмотрении окраски индивидуального горизонта почвенного профиля можно установить несколько типов ее распределения.
Окраска почв Однородная окраска — весь горизонт однообразно окрашен в какой-то цвет. Равномерная однородная окраска — тон и интенсивность окраски не меняются в пределах всего горизонта. Неравномерная однородная окраска — тон и интенсивность окраски постепенно меняются от верхней части горизонта к нижней, например, от темно-бурой до бурой или от темно-серой до серой. Неоднородная окраска — горизонт окрашен в различные цвета путем чередования пятен разного цвета при разной геометрии чередования. Пятнистая окраска — пятна какого-то цвета нере- гулярЕ1о располагаются на фоне другого цвета, например, охристые пятна на сизом фоне в гле- евом горизонте или белесые пятна — на красноватом фоне в плинтите. Крапчатая окраска — мелкие пятнышки (диаметром до 5 мм) Hepei-улярно разбросаны по однородному фону другой окраски, создавая порфи- ровидное строение окраски. Полосчатая окраска — окраска создается регулярным чередованием полос разного цвета, например, чередование желтоватых и красноватых полосок в зебровидной глине. Мраморовидная окраска — крайне пестрая окраска, создаваемая прихотливым узором пятен и прожилок разного цвета, причем прожилки обычно более светлые, чем пятнистая окраска основной массы (например, окраска псевдоглее- вых горизонтов или фраджипэна). При характеристике неоднородной окраски важное значение имеет количественная характеристика неоднородности или степени пятнистости. Пятнистость окраски может быть описана самыми общими терминами, либо, что лучше, детально, с использованием определенной терминологии. В почвенной школе США, например, используется следующая схема описания пятнистости, принятая в международной практике (USDA, 1951; FAO, 1967).
1 Глава V Обилие пятен (abundance of mottles): мало (few) — пятна занимают менее 2% площади; средне (common) — пятна занимают менее 2 — 20% площади; много (many) — пятна занимают более 20% площади. Размер пятен (size of mottles): мелкие (fine) — менее 5 мм в диаметре; средние (medium) — от 5 до 15 мм; крупные (coarse) — более 15 мм в диаметре. Контрастность пятен (contrast between mottles): слабая (faint) — окраска пятен близка к фону, а пятна заметны лишь при внимательном рассмотрении; заметная (distinct) — окраска пятен отличается от фона, и они легко заметны; выдающаяся (prominent) — пятна резко бросаются в глаза и резко по цвету отличаются от фона. Резкость границ пятен (sharpness of mottle boundaries): резкая (sharp) — граница окраски, как острие ножа; ясная (clear) — переход окраски в пределах 2 мм; диффузная (diffuse) — переход окраски более 2 мм. Окраска пятен (color of mottles) описывается в стандартных терминах с учетом цвета, оттенка, интенсивности. Степень пятнистости окраски хорошо может быть охарактеризована с помощью номограммы, пример которой приведен на рис. 44 (эта номограмма может быть использована и для характеристики обилия в почве различных новообразований и включений, например, степени каменистости). Поскольку окраска почвы — это отраженный солнечный свет, то, естественно, сравнивать окраску возможно только при одинаковых условиях освещения. В полевых условиях надежное описание окраски рекомендуется производить лишь в дневные часы и при одинаковой экспозиции окрашенной поверхности. Существенное значение для определения окраски почвы имеют условия увлажнения. Мало того что интенсивность и тон окраски существенно меняются при изменении влажности почвы, например, от темно-се-
краска почв *~ •"-.-l-M в «г t • • <• 5% ft» • • 20% 1 • ••" III t 4ЛШ • :-r* •• - v JO»i • • • 25% ■i ■ ii ■ -3% - 40% 50% 'uc. 44. Номограмма для определения степени пятнистое ни окраски почвы (каждая четверть квадрата содержип один и тот же процент площади пятен ои до светло-серой при высыхании, но и сам цвет ок- аски может резко изменяться, например, синий гле! ожет перейти в бурый при высыхании. Поэтому сраь ение окраски почвы должно производиться при одр- аковых условиях увлажнения, а если такой возможн< ■ -и нет, то влажность почвы, при которой определяв" i ее окраска, должна быть четко зафиксировано описании. Кроме того, поскольку окраска почвы вег- ла меняется с изменением влажности, то само это и:- енение может иметь диагностический характер и датг люлнительную информацию о свойствах почвы. Со- тветственно целесообразно определение окрасм эчвы производить во влажном и в сухом состоянш. апример, белесая окраска кремнеземистой присыпкг ожет быть не отмечена для сильно увлажненной пот- -л и тем самым будет пропущен важный диагностиче- £.111
I Глава V ский признак, что может привести и к неправильному наименованию почвы (например, оподзоленный чернозем может быть неправильно назван выщелоченным). Окраска подсушенной почвы всегда отличается от ее окраски во влажном состоянии, и это не должно упускаться из внимания. Окраска поверхности структурных отдельностей может существенно отличаться от окраски их внутренней части вследствие образования поверхностной корочки и натечных пленок. Это также необходимо учитывать при описании окраски почвы. Различия в окраске внешних и внутренних частей структурных отдельностей могут дать важную информацию о генезисе почвы, поскольку полностью определяются спецификой почвообразовательного процесса. И наконец, необходимо иметь в виду и то обстоятельство, что агрегированная и растертая в порошок одна и та же почва обладает разной окраской, что также может иметь значение для диагностики и характеристики почвы. ■ Связь окраски с составом почв и почвообразованием Окраска почвы, в первую очередь, определяется ее химическим и минералогическим составом. Эта связь отмечена почвоведами уже давно, на первых этапах развития почвоведения. Несмотря на элементарность этого положения, важность его для почвоведения первостепенная, ибо оно позволяет почвоведу даже при простом полевом обследовании сформулировать вполне определенные суждения о вещественном составе, качестве почвы и ее главных характеристиках (Тумин, 1912; Захаров, 1924, 1927). С одной стороны, имеется непосредственная связь окраски почвы с ее составом, а с другой — с определенными элементарными или сложными процессами почвообразования. И то и другое может быть подвергнуто научному анализу. Окраска почвы частично унаследуется от почвооб- разующей породы, частично же, причем часто в значительно большей степени, приобретается в процессе почвообразования (например, пурпурный цвет буроземов Китая на фиолетовых сланцах или красноватый
Окраска почв цвет буроземов Венгрии на изверженных породах и, наоборот, черный цвет рендзин Европы или красный цвет красноземов Бирмы — на белых известняках). Рассмотрим вначале связь окраски почв с их составом. Черная окраска может быть результатом содержания различных веществ в почвах, и прежде всего гумуса. Однако гумус почвы может быть и светлоокрашенным, как в некоторых тундровых, лесных или пустынных почвах. Наиболее темную окраску в составе гумуса имеет фракция серых гуминовых кислот, а наиболее светлую — фракция фульвокислот. Соответственно не всякий гумус придает почве черную окраску даже при высоком его содержании. Черная окраска формируется в том случае, если в почве накапливается высокополимеризованный гуматный гумус. Особенно интенсивным черным цветом характеризуются почвы с монтмориллонитовым характером глинистой фракции. Если в почве много монтмориллони- товых глин, то черная окраска может появляться и при малом содержании гумуса вследствие образования особых гумусово-глинистых комплексов, как это имеет место в некоторых тропических вертисолях (Singh, 1954). Так что полной корреляции между содержанием гумуса и интенсивностью черной окраски в почвах нет, хотя в широком смысле и можно сказать, что чем чернее почва, тем больше в ней гумуса. Это утверждение становится справедливым, лишь будучи прилагаемым к определенным типам почв и только в пределах данных типов. Кроме гумуса черную окраску в почвах могут давать некоторые сульфиды (гидротроилит — FeS*H20), окислы марганца, темные первичные минералы (например, роговая обманка), древесный уголь, магнетит — Fe304, железистый монтмориллонит. О природе черной окраски почвы в некоторых случаях может дать представление простое прокаливание: если после прокаливания черная окраска почвы исчезнет, а почва краснеет, то значит преимущественно она обусловлена гумусом; если черная окраска не исчезает после прокаливания либо лишь светлеет, то причиной ее является не гумус, а другие компоненты почвы.
I Глава V Белая окраска в почвах связана преимущественно с четырьмя наиболее распространенными компонентами состава: кварцем, каолинитом, известью и водно- растворимыми солями. Кроме того, светлую окраску могут придавать почве некоторые первичные минералы (например, полевые шпаты). Специфическую снежно-белую окраску имеет во влажном состоянии вивианит, характерный для болотных почв. Белую окраску почве придают и мелкокристаллический гипс или ангидрит. Красная окраска — результат накопления в почве мало- или негидратированных свободных окислов железа, преимущественно в форме гематита или турьита. Чем более дренирована богатая окислами железа почва, тем более интенсивна ее красная окраска. Желтая окраска — результат накопления в почве гидратированных окислов железа, и прежде всего лимонита. Яркую соломенно-желтую окраску в почвах имеет ярозит (сульфат железа, образующийся при окислении сульфидов в мелиорированных маршевых почвах). Бурая окраска характерна для глинистых почв с высоким содержанием иллита, слюдистых минералов и смеси в разной степени гидратированных окислов железа. Это преобладающая окраска в массе большинства глинистых минералов почв. Кроме того, она образуется при смешении красной, желтой, белой и черной окрасок в разных соотношениях, а поэтому является наиболее распространенной в разных типах почв. Пурпурная окраска — свидетельство высокого содержания свободных окислов марганца. Это довольно Рис. 45. Треугольник почвенных окрасок С. Л. Захарова 268
Окраска почв редкое явление, связанное со спецификой определенных почвообразующих пород. Синяя окраска в чистом виде в почвах встречается редко. Это обычная окраска глея некоторых типов северных болот, связанная с вивианитом в сухом состоянии. Зато производная от синей — сизая окраска — исключительно широко распространенное явление во всех болотных или полуболотных почвах, связанное со специфическими минералами, содержащими закись железа. Зеленая (оливковая) окраска формируется в почвах избыточного увлажнения, содержащих особые зеленоватые глинистые минералы с высокой насыщенностью железом, такие, как нонтронит, например. Указанные окраски существуют в почвах редко в чистом виде, а чаще в виде переходных или смешанных окрасок, что отражает и переходный или смешанный состав почвенной массы (рис. 45). Специально исследовавшие окраску почв С. И. Тюрем- нов A927, 1927а) и С. А. Захаров A927) полагали, что все разнообразие окрасок в почвах создается тремя основными цветами — красным, белым и черным цветом, их смешением в разных пропорциях, т. е. смешением в почвенной массе следующих основных компонентов: Fe203 — nH20 (красный цвет), Si02, A1203, СаСОз (белый цвет) и гумуса (черный цвет). Современные методы спектрального исследования отражательной способности почв подтверждают непосредственную связь спектров отражения, то есть окраски почв, с их химическим составом (Обухов, Орлов, 1964; Орлов, Глебова, Мидакова, 1966; Сорокина, 1967; Карманов, Рожков, 1972). Связь определенной окраски почв с особенностями их химического или минералогического состава подтверждается многими исследованиями последних лет (Soilan, McCracken, 1967; Emilani, Forns, 1968; Корнблюм, 1970, a—г; Krishna Murti, Saiyanarayana, 1971). Однако необходимо твердо понимать, что прямой зависимости между окраской почвы и ее составом нот; эта зависимость всегда опосредованная. Линейная зависимость между содержанием гумуса в черноземе и его интегральным отражением сохраняется лишь в пределах содержания гумуса от 1 до 5%, а дальней- tut)
Глава V шее увеличение гумуса не меняет окраску чернозема, поскольку его становится столь много, что он уже полностью маскирует все другие компоненты, и сколько его ни увеличивай, гумус все остается одного и того же цвета (Сорокина, 1967). Окраска почвы, характеризуемая, например, ее интегральной отражательной способностью, зависит от многих компонентов почвы по сложному закону и не может быть прямо интерпретирована. Так, для типичного чернозема Н. П. Сорокина нашла следующее уравнение множественной регрессии, связывающее величину интегрального отражения (Ro6lI.) с содержанием гумуса (х), карбонатов (z) и глубиной почвы (и) (неизвестный красящий компонент, функционально связанный с глубиной): lg Ro6ll, = 1,05 - 0,04х + 0,02z + 0,002u. E0) Таким образом, суждение о составе почвы на основании ее окраски должно делаться лишь в самых общих чертах и с большой осторожностью: черная почва — много гумуса; красная почва — много маловодных Fe203; белая почва — много извести либо кремнезема, либо каолинита; желтая почва — обилие многоводных Fe203. Более точные характеристики могут быть даны лишь после тщательного лабораторного анализа. Существенный интерес для морфологии почв имеет анализ корреляции окраски почвы с тем или иным типом почвообразования, элементарным или сложным почвообразовательным процессом. Прежде всего необходимо сразу же оговориться, что нет прямой зависимости между окраской и элементарным почвообразовательным процессом или типом почвообразования. Разные процессы могут в конечном результате дать одинаковую окраску, так как она не является единственным результатом почвообразования. Таким образом, одна и та же окраска почвы может быть результатом разных процессов, что делает ее генетическую интерпретацию неоднозначной и требующей дополнительной информации. Тем не менее есть характеристические процессы образования той или иной окраски почв. Связь окраска
Окраска почв -> процесс неоднозначна, а связь процесс —> окраска большей частью однозначна (при прочих равных условиях почвообразования). С этими оговорками можно попытаться качественно проанализировать связь окраски с теми или иными процессами почвообразования. Черная или серая окраска может быть результатом следующих элементарных процессов почвообразования: гумусообразования in situ, гумусонакопления, торфообразования, дернового процесса, реградации (проградации), гумусово-иллювиального процесса, глиноземно-гумусово-иллювиального процесса, со- лонцово-иллювиального процесса, олуговения, тирси- фикации, гумуссиаллитизации, выветривания черных углистых горных пород. Во всех случаях, кроме последнего, это аккумуляция тех или иных количеств гумуса в почве, причем на первое место среди процессов создания черной окраски почв по своему значению выходит процесс гумусонакопления как наиболее универсальный в почвах1. Белая или белесая окраска образуется в почвах также при действии различных процессов, среди которых могут быть названы: карбонатно-иллювиальный процесс, засоление, загипсовывание, окарбоначивание, окремнение, кислотный гидролиз глинистых силикатов, оподзоливание, псевдооподзоливание,лессивиро- вание, осолодение, псевдооглеение, сегрегация, элювиально-гумусовый процесс, Al-Fe-гумусовый процесс, деградация, криогенное засоление, криогенное окарбоначивание, Al-Fe-гумусово-криогенный процесс, вторичное засоление, деградационное оглеение, ферролиз. При таком большом перечне процессов интерпретация генезиса окраски становится довольно сложной. Красная или желтая окраска может быть связана в почвах с воздействием следующих процессов: железисто-иллювиального процесса, латеризации, ферал- литизации, ферсиаллитизации, рубефикации, криогенного ожелезнения. В этом случае набор процессов, ответственных за появление красной или желтой ок- 1 Характеристика элементарных почвообразующих процессов дана ниже в гл. VIII.
Глава V раски почв, значительно меньше, но все они связаны с одним и тем же конечным результатом — накоплением свободных окислов железа в тех или иных формах, хотя и разными пугями. Будет окраска красной, оранжевой или желтой — зависит от степени дренированное™ почвы и соответственно от степени гидратации окислов железа. Бурая окраска — одна из наиболее распространенных в средней части почв, но часто встречается и в верхних горизонтах. Особенно часты желто-бурая либо красно-бурая окраска в почвах, что связано с различным сочетанием процессов. Наиболее часто бурая окраска является результатом: торфообразования, биогенного синтеза глинных минералов, глинисто-иллювиального процесса, глиноземно-гумусово-иллюви- ального процесса, железисто-гумусово-иллювиального процесса, подзолисто-иллювиального процесса, оруденения, рассоления, сиаллитизации, монтморил- лонитизации, ретинизации гумуса. Очень оригинальную и заслуживающую серьезного внимания точку зрения на происхождение бурой окраски почв высказал С. И. Соколов A961), предположивший, что в бурых полупустынных, серо-бурых пустынных, такыро- видных и других почвах бурая окраска является реликтовой и связана с новообразованием некоторых минеральных или органо-минеральных соединений на месте бывших темноокрашенных гумусовых горизонтов палеоночв. Синяя, сизая, зеленоватая, оливковая окраска в почвах всегда связана с переувлажнением почвенной массы. Она является результатом процесса оглее- ния во всех его вариантах либо оливизации. Пестрая, мраморовидная окраска в почвах — это результат плинтификации, псевдооглеения, сегрегации, фраджипэнообразования, мраморизации, тиксот- ропизации, деградационного оглеения. Таким образом, имеется определенная связь окраски почв с их составом и протекающими в них процессами. Однако эта связь всегда опосредованная, проявляющаяся через множество компонентов и процессов и никогда в почвах не являющаяся однозначной, что создает известные трудности при генетической интерпретации ill окраски почв.
Окраска почв ■ Оценка почвенной окраски Поскольку определение окраски почвы имеет существенное значение в ее морфологическом анализе и для суждения о ее свойствах и потенциальных возможностях, этому всегда уделялось большое внимание. По окраске сравнивали между собой и определяли почвы большинство народов еще до создания науки о почве. Создатели современного почвоведения считали окраску почв одним из основных их признаков, но которому качество почвы может быть определено вполне однозначно. В то же время нолевое определение окраски почвы является до сих пор довольно субъективным и зависящим от индивидуальных особенностей почвоведа или той школы, в которой он воспитан. Поэтому на протяжении истории почвоведения до сих пор идет непрекращающийся поиск простых, надежных и объективных способов определения почвенной окраски и ее оценки в простых, по возможности количественных терминах. Известно шесть способов определения и оценки почвенной окраски: с помощью вращающихся дисков Максвелла, с помощью визуальных анализаторов или компараторов, визуальное описание, визуальное сравнение со шкалой и фотометрически или спектро-фото- метрически. Из этих способов первый и второй не получили сколько-нибудь существенного распространения, а остальные используются и изучаются до сих пор. Способ определения окраски с помощью вращающихся дисков Максвелла был предложен на I Международном конгрессе почвоведов (Hutton, 1928), но не получил общего признания. Он состоит в использовании простейшего приспособления в виде серии вращающихся дисков разной окраски. Однако природную окраску почв оказалось практически невозможно сравнивать с искусственной простой окраской на дисках, и метод не был принят. Позднее эту идею использовал И. Ф. Голубев в своей лаборатории для быстрого полевого анализа почв, разработав сходный прибор. Визуальный анализатор окраски в виде простого компаратора был предложен примерно в то же время (Winters, 1930), но также не получил признания из-за его ограниченной цветовой гаммы. 18 Морфология почв
I Гяава V Что касается визуального определения окраски, то оно постоянно применяется почвоведами в полевой работе, причем используется значительное число несогласованных и нестандартных, часто описательных, а не цветовых терминов, что приводит к субъективизму и несопоставимости описаний разных авторов. Соответственно были сделаны попытки некоторой систематизации почвенных окрасок и унификации их номенклатуры с целью более объективного визуального определения. А. А. Красюк A926) классифицировал почвенные цвета по тонам и строил из них ряды переходов в каждом отдельном тоне от более светлых к более темным. Более удачной оказалась попытка С. А. Захарова A927), построившего известный треугольник (см. рис. 45), включивший в себя тон (красный и желтый); черный и белый цвета и внутри треугольника тусклые почвенные цвета — бурые и палевые. Различные почвенные окраски выводятся из этого треугольника весьма просто (нет здесь только синих и сизых тонов глея). Усовершенствовать треугольник С. А. Захарова попытались С. И. Соколов A940), использовав вместо треугольника тетраэдр (рис. 46), и И. Ф. Голубев, использовав квадрат (рис. 47). В той или иной интерпретации указанные попытки систематизации облегчают определение и в какой-то степени унифицируют номенклатуру почвенной окраски, но не исключают полностью субъективного элемента и разночтений. сиис&ото-серая В А ■Sg\ черная (гумцс) ж- v # v) серия голубая (РеОЩГ /бледно* чневаТпО) белая E*02и пр.) розовая С краснея (Fe203) 274 Рис. 46. Тетраэдр почвенных окрасок С. И. Соколова
Окраска почв Рис. 47. Квадрат почвенных окрасок И. Ф. Голубева Использование способа визуального сравнения со шкалой получило до настоящего времени наиболее широкую и полную теоретическую и практическую поддержку почвоведов во всем мире. Однако характер стандартной шкалы вызывал и вызывает еще существенную дискуссию. В. В. Докучаев и позднее Л. Г. Раменский предлагали делать стандартную шкалу почвенных окрасок из самих почв. Предложение очень хорошее по существу, но не практическое, поскольку такой шкалой нельзя снабдить всех работающих в поле почвоведов: ее можно хранить лишь в немногих центрах. Н. А. Димо A916) предложил использовать обычные шкалы искусственных окрасок, но это не вызвало поддержки из-за трудности сравнения природных и искусственных цветов. В 1927 г. С. И. Тюремнов опубликовал теоретическое исследование об окраске почв и приготовил свою оригинальную шкалу почвенных окрасок, включавшую 768 образцов в виде небольших шероховатых цилиндриков (шашек). Шкала была построена на основе смешения в определенных весовых пропорциях натуральных землистых красок: желтой охры, мумии, сажи и мела. При этом каждая окраска характеризовалась сложным числом, например 10 8/16, где целое число означает затемненность окраски, т. е. соотношение белого и черного цветов (соответствует содержанию гумуса в почве); числитель дроби — тон окраски (соответствует содержанию окислов железа в почве), а зна- 18-
Глава V менатель — насыщенность тона (соответствует содержанию белых компонентов в почве — извести, кремнезема, глинозема, солей и т. п.); все числа соответствуют процентному содержанию компонентов (сажи, охры и мела) в смеси для приготовления шкалы окрасок. С. И. Тюремнов предложил номенклатуру почвенных окрасок в соответствии с приготовленной шкалой и систему соответствующих названиям числовых индексов. К большому сожалению, шкала С. И. Тюремнова была незаслуженно забыта и сейчас совершенно не используется в почвоведении. Только И. А. Соколов выступил в ее защиту и показал теоретические и практические преимущества ее применения в практике полевых исследований почв A961). Большое теоретическое исследование почвенных окрасок на основе теории Оствальда было проведено Н. А. Архангельской A932). Ею была опубликована очень сложная для практического применения система индексов почвенных окрасок и приготовлена соответствующая шкала сравнения на бумаге (всего несколько экземпляров). Сложность индексировки и недоступность самой шкалы не позволили использовать ее в широкой практике. Свою шкалу почвенных окрасок, изготовленную на бумаге путем смешения синтетическими красками белого, желтого, красного, черного и синего цветов опубликовал И. Ф. Голубев в качестве приложения к своей полевой лаборатории для быстрого анализа почв. Эта шкала широко использовалась почвоведами СССР при почвенной съемке, но не привела к унификации номенклатуры почвенных окрасок даже в пределах Советского Союза. В школе почвоведов США также теоретически было обосновано использование способа сравнения со стандартной шкалой, как наилучшего, хотя и не вполне точного способа определения почвенной окраски в полевых условиях (Pendleton, Nickerson, 1951). Была разработана стандартная шкала окрасок почв и большим тиражом опубликована в 1951 г. Munsell Color Co. для снабжения всех почвоведов страны. Позднее эти удобные для полевой работы цветовые таблицы, известные как Munsell Soil Color LIU Charts, распространились во всем мире, были изданы
Окраска почв в Японии (Standard Soil Color Charts) и сейчас широко используются в зарубежном почвоведении. Каждая окраска (color) в таблицах Манселла характеризуется тремя показателями: тоном или оттенком (hue), интенсивностью окраски или степенью осветленное™ (value) и насыщенностью тона или чистотой спектрального цвета (chroma). Соответственно для характеристики окраски почвы и тройной индекс: например 10YR 6/3, где 10YR означает тон, 6 — осветлен- ность и 3 чистоту тона. В качестве основных тонов взяты пять: красный (R), желтый (Y), зеленый (Gj, синий (В) и фиолетовый (Р); в качестве дополнительных тоже пять: желто-красный (YR), зелено-желтый (GY), сине- зеленый (BG), фиолетово-синий (РВ) и красно-фиолетовый (RP). В каждом основном и дополнительном тоне выделяются по 10 градаций, что в целом дает 100 тонов с соответствующей нумерацией: 1R, 2R...10R; 1YR, 2YR...10YR; 1Y, 2Y...10Y и т.д. Степень осветленности варьирует от 8 для очень светлой A0 — белая) до 2 для очень темной A — черная) окраски. Чистота тона также измеряется цифрами от 1 (с очень большой примесью белого или черного цвета) до 8 (для чистого полного тона). Например, для красного тона 7.5R окраска 7,5R 4/8 будет красной; 7,5R 7/1 — светлой красновато-серой; 7,5R 2/1 — красновато-черной и т. п. Стандартные шкалы почвенных окрасок, естественно, очень помогают унификации названий цветов и способствуют объективной оценке их. Спектрофотометрический метод характеристики почвенной окраски разрабатывается в связи с тем, что любой визуальный способ несет в себе элемент субъективности и по своей природе является неточным. Первым, вероятно, использовал регистрирующий спектрофотометр для характеристики окраски почв по их интегральной отражательной способности Г. И. Покровский A928). Сразу же метод был подвергнут резкой критике (Демкина, 1929) как непригодный для определения почвенной окраски в массовом масштабе и мало обоснованный теоретически (цвет и кривые спектрального отражения— это разные явления). Возражая своим оппонентам, Г. И. Покровский A929) совершенно справедливо отмечал, что при использовании спектрофотометрического метода речь идет не об
HI Глава V измерении «цвета» почвы, а о замене субъективного определения объективным показателем, который не является «цветом» почвы, т. е. о замене «цвета» некоей оптической характеристикой (отражательной способностью). Тем не менее метод Покровского был надолго забыт. Лишь в послевоенные годы ученые выступили с его теоретическим обоснованием (Nickerson, Kelly, Stultz, 1945; Крипов, 1947), а в последние годы он опять привлек широкое внимание почвоведов (Заитов, Ни- диченко, 1958; Толчельников, 1959; Обухов, Орлов, 1964; Зырин, Орлов, 1966; Shields, е. а., 1966; Орлов, Обухов, Ведина, 1978; Садовников, 1980; и др.). Если сущность спектрофотометрического метода характеристики окраски почв одинакова у всех исследователей (снятие кривых спектрального отражения в порошке почвы), то интерпретация его результатов различна у разных авторов. Н. Г. Зырин и Д. С. Орлов A966), например, предлагают показатель R?so (спектральное отражение при длине волны 750 ммк) для сравнения почв друг с другом. Н. П. Сорокина A967) считает, что показатель R750 не имеет достаточно полной связи с интегральным общим отражением, исправленным по кривой спектральной чувствительности среднего глаза (RrJi и потому не может быть рекомендован, а лучше использовать величину интегрального отражения Ro6ll( И. И. Карманов A968, 1970) предложил использовать ряд эмпирических коэффициентов, полученных при обработке кривых спектрального отражения: Коэффициент цветности Цу 100*/? 100*7? ^=(шо^_100)_(шо_^_100)_Д; E1) где R — спектральное отражение при соответствую щей длине волны и А — величина лого эталона спектрофотометра. Коэффициент цветности Цх Ч 100 * R 100 * R ,7„ цж =4lA^v^-100)^1^V^-100)]-a- <52> LIU l «500 «554 щей длине волны и А — величина Ц для условно бе-
Окраска почв ■■ Коэффициент спектрального отражения КО TV.,-, ^440 ~*~ ^490 + ^540 + -90 + ^640 + ^690 . ,-„. КО = . E3) Коэффициент относительного поглощения света ОПС КО 100 р4) Коэффициент относительной чистоты цвета ОЧ 10v'Z/2+tf2 ОЧ= ->~> ~х.. E5) ОПС Коэффициент дифференциации профиля КД ЮЦ +ЗЦХ КД= ко ■ <5б> Теоретического обоснования предложенные И. И. Кар- мановым коэффициенты не имеют и не могут быть интерпретированы физически в отличие от числовых показателей С. И. Тюремнова или Манселла, имеющих определенный физический смысл, но они могут быть использованы как удобные анализаторы кривых спектрального отражения, причем могут быть аналогично (или иначе) построены и при иных длинах волн. Пример использования таких коэффициентов показан в табл. 13. Спектрофотометрический метод характеристики почвенной окраски имеет ограничения: зависимость кривых от степени измельчения и однородности почвы, от ее влажности. Интерпретация всевозможных коэффициентов должна производиться с очень большой осторожностью, они не могут быть непосредственно связаны с окраской почв. Кроме того, конечно же, это не полевой метод. Он должен широко использоваться при детальном исследовании почв, особенно при изучении особенностей состава почв и его изменений в профиле, но он не может полностью заменить визуального определения почвенной окраски как важнейшей морфологической характеристики почвенного профиля, несмотря на неточность последнего. Z/D
Глава V Таблица 13 Спектрофотометрические коэффициенты почв (по Карманову, 1970) почва Дерново- подзолистая почва на моренном суглинке Московской обл. Типичный чернозем на лессовидном суглинке Курской обл. Краснозем Западной Грузии горизонт А,Л2(А,) л2 Л2(А2)В В ВС ВС Ад л, А„ Am Л(В) АВ В С А АВ В, В2 с, с2 глубина, см 0-5 10-20 30-35 35-45 50-60 90-100 lia-120 0-10 10-20 30-40 50 60 70-80 90-100 110-120 150-160 0 10 15-20 30-40 50-60 130-140 200-210 Цу 13,6 15,1 10,1 33,4 36,0 24,7 24,8 9,2 8,8 9,3 9,8 12,1 17,6 16,9 20 7 31,5 38,0 53,3 51,5 50,0 43,5 Цх 2,5 5,3 6,4 -4,9 -0,3 9,3 11,4 -0,6 -0,6 -0,6 1,1 2,3 2,4 2,5 5,6 13,6 16,4 21,8 25,4 -12,7 -13,1 ОПС 26,5 13,8 9,3 16,8 20,6 19,7 20,1 70,1 69,3 67,1 65,2 48,9 40,0 22,8 14,8 25,9 20,0 16,5 14,6 П,9 10,6 ОЧ 5,1 11,6 12,8 20,1 17,5 13,5 13,5 1,3 1,3 1,4 1,5 2,5 4,6 7,5 14,3 13,3 20,6 34,8 39,4 43,4 43.1 кд 7,9 5,2 2,8 11,8 15,0 11,6 12,1 12,7 12,0 12,3 12,5 12,7 14,8 7,9 6,3 19,2 18,3 21,6 19,2 12,9 10,2
Глава VI НОВООБРАЗОВАНИЯ И ВКЛЮЧЕНИЯ В ПОЧВАХ Определение понятий Термин «новообразования» применяется в почвоведении очень давно, причем практически всеми в одинаковом значении. «К почвенным новообразованиям относятся те выделения и скопления различных веществ, которые создаются в почвенной толще в процессе почвообразования» (Гаврилюк, 1963). Аналогичное определение находим в учебнике почвоведения под редакцией И. С. Кауричева и И. П. Гречина: «Новообразованиями называют скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы» A969). Различают новообразования химического и биологического происхождения (Захаров, 1930). Более узко определяет новообразование В. А. Ковда: «Почвообразование и выветривание сопровождаются появлением в почвенном профиле ряда специфических вторичных минералов и их скоплений, которые называются обычно новообразованиями» A973). Хотя почвоведы, казалось бы, все одинаково понимают, что такое новообразование, но точности в приведенных выше определениях нет. Определения Ф. Я. Гаврилюка и И. С.-Кауричева слишком широкие и включают такие образования, как почвенный 1умус в целом или плазму почвы и структурные агрегаты. Определение же В. А. Ковды слишком узкое и не включает новообразования биологического происхождения. Обширный экспериментальный и литературный материал по новообразованиям почв, включая их макро- и микроформы, обобщил Брюэр. Отказавшись от
Глава VI классического термина «новообразования» (new formations), он использовал термин «педологические явления» (pedological features), под которым он понимает различимые единицы в почвенном материале, отличающиеся от включающего материала по какой-либо причине, такой, как происхождение (отложение как неделимости), различия в концентрации какой-либо фракции плазмы, или различия в организации составных частей (сложении) (Brewer, 1864a, b). Определение Брюэра также слишком широкое, и хотя автор оговаривается, что оно не должно охватывать структурные агрегаты (педы), тем не менее включает не только их, но и все те включения в почвах, которые не имеют отношения к почвообразованию, а либо унаследованы от почвообразующей породы, либо случайно внесены в почву. Он вынужден среди педологических явлений выделять следующие. Настоящие педологические явления (orthic p. features) — сформированные in situ в почвенном материале почвообразовательным процессом: а) концентрации плазмы (plasma concentrations) — концентрации любой фракции плазмы в различных частях почвенного материала вследствие почвообразования; б) выделения плазмы (plasma separations) — существенные изменения организации составных частей плазмы без изменения концентрации; в) ископаемые (fossil formations) — законсервированные особенности биологической активности вроде ходов фауны или корней, которые могут быть заполненными либо пустыми. Унаследованные педологические явления (inherited p. features) — реликты почвообразующей породы: а) ли- тореликты (lithorelicts)—образования в почвах, сохранившиеся от почвообразующей породы и различимые по породной структуре и сложению, например, «гнилые камни» в почвах; б) педореликты (pedorelicts) — образования, сформированные эрозией, транспортировкой и отложением стяжений (nodules) более древнего почвенного материала или его педологических явлений либо консервацией некоторой части древнего почвенного горизонта внутри вновь сформированного; в) осадочные реликты (sedimentary relicts) — образования, сформированные при отложении транспортированного почвообразующего материала.
Новообразования у включения в почвах Эта система классификации педологических явлений, как отмечает сам автор, является генетической, а не морфологической, что предопределяет определенную субъективность при отнесении того или иного образования почвы к какой-то группе в зависимости от точки зрения исследователя. Более объективной, но мнению Брюэра, является чисто морфологическая систематика почвенных явлений, вариант которой он предлагает в следующем виде: кутаны (пленки, корочки, натеки); педотубулы (трубки); глобулы (округлые стяжения, конкреции); кристаллярии (друзы кристаллов и присыпки); субкутанные явления и фекальные таблетки. Таким образом, ни одно из приведенных определений термина «новообразования» не может быть признано достаточно точным, часть из них слишком широкие, другие — слишком узкие, хотя существо рассматриваемого явления в них отмечается вполне правильно и однозначно. Требуется лишь более уточненная формулировка. Ни в коей мере не претендуя на оригинальность концепции, можно предложить следующее определение термина «почвенные «новообразования»: морфологически оформленные выделения и скопления вещества в почвенном материале, отличающиеся от включающего почвенного материала по составу и сложению и являющиеся следствием почвообразовательного процесса. Не внося принципиально нового в понимание новообразований, такое определение более точно позволяет ограничить рассматриваемое явление и сделать его более специфическим. Что касается включений в почвах, то под ними понимают предметы (кости животных, обломки кирпича, посуды и разные археологические находки), случайно включенные в почву, генетически тесно не связанные с ее образованием (Гаврилюк, 1963), либо «тела органического или минерального происхождения, находящиеся в почве, образование которых не связано с почвообразовательным процессом» (Кауричев, Гречин, 1969). В отношении включений никаких разногласий среди почвоведов нет, и приведенные определения дают исчерпывающую характеристику явления. Правда, объем понятия «включения» не всеми трактуется одинаково.
Глава VI Cor ласно Ф. Я. Гаврилюку A963) и другим авторам, червороины, копролиты, кротовины, дендриты, корне- вины — это новообразования биологического происхождения; по В. А. Ковде A973), — это включения; по Брюэру (Brewer, 1964), — фекальные таблетки — новообразования. Можно отметить разногласия и по поводу других встречающихся в почвах объектов, таких, как раковины моллюсков, корни растений (живые, отмершие, законсервированные) и т. п. Ни у кого не вызывают сомнения лишь камни (обломки горных пород, валуны), захороненные остатки растений, антропогенные включения (кирпич, стекло, керамика, уголь и т. п.). Разграничение, видимо, может быть проведено по материалу, из которого состоят почвенные объекты. Если это почвенный материал, организованный в определенные морфологические отдельности почвообразованием или деятельностью организмов, то это будуг новообразования. Если же это специфический органический или минеральный материал, не связанный непосредственно с почвой и почвообразованием, то это будут включения. Корни растений при этом, за исключением отмерших и законсервированных (захороненных), как и другие организмы, населяющие почву, должны рассматриваться самостоятельно как живая фаза почвы, не имеющая отношения ни к включениям, ни к новообразованиям. ■ Систематика нивооОразпваний и включений С. А. Захаров различал новообразования химического и биологического происхождения (табл. 14), разделив первые по морфологическому признаку и составу на ряд характеристических групп. Эта система не потеряла своего значения и до сего времени, будучи очень четкой и относительно полной. Она не включает лишь некоторые микроновообразования, исследованные в последние годы, и нуждается в малых дополнениях по существу. Брюэр наряду с классификацией новообразований по способу образования (см. гл. VI) предл°жил систематизировать их по форме и составу, основываясь как на макро-, так и микроморфологических исследованиях. Им выделяются следующие виды почвенных новообразований (педологических явлений).
Новообразования и включения в почвах Кутаны1 (cutans) — «изменения текстуры или сложения на природных поверхностях в почвенном (.материале вследствие концентрации каких-либо компонентов почвы либо модификации плазмы in situ; они могут состоять из любого из компонентов почвенного материала» A964). Глинистые пленки (clayskins) включаются в эту группу наряду с другими формами; они разделяются по форме поверхностей на кутаны зерен (grain cutans), кутаны агрегатов (pod cutans), кутаны каналов (channel cutans), куганы поверхностей (plane cutans) и кутаны пор (void cutans). По минералогической природе кутаны делятся на аргилланы (argillans) — глинистые куганы, сескваны (sesquans) — кутаны из полуторных окислов, мангалы (mangans) — куганы из окислов марганца, солюаны (soluans) — кутаны из кристаллических солей вроде карбоната кальция, гипса и водно-растворимых солей, силаны (silans) — кутаны из кремнезема, скелетаны (skeletans) — куганы из скелетных зерен, сложные кутаны (compound cutans) — состоящие из нескольких материалов. Генетически кутаны могут быть иллювиальными (illuviation cutans), диффузионными (diffusion cutans), стрессовыми (stress cutans) и комплексными (complex cutans). Сильно слоистые, представленные ориентированными глинами струйчатого сложения кутаны выделяются под названием стриан (strians). Педотубулы (pedotubules) — «педологические явления, состоящие из почвенного материала (скелетные зерна либо скелетные зерна и плазма, в отличие от концентраций каких-либо фракций плазмы) и имеющие трубчатую внешнюю форму либо в виде простых, либо ветвящихся трубок; их внешние границы относительно резкие». По своему строению педотубулы делятся на: гранотубулы (granotubules) — зернистого сложения благодаря обилию зерен скелета, аггротубулы (aggro- tubules) — микроагрегатного сложения при равном участии скелета и плазмы, изотубулы (isotubules) — порфи- ровидного сложения при равном участии скелета и плазмы, стриотубулы (striotubules) — струйчатого сло- 1 Наряду с термином «cutans» -- оболочки в литературе на английском языке используется в качестве синонима и термин «coatings» — покровы.
Таблица 14 Классификация почвенных новообразований (по С.А Захарову) Форма, состав Налеты и выцветы Примазки, потеки и корочки Прожилки, трубочки и т. п. Конкреции или стяжения Прослойки Новообразования химического происхождения Лсгкорастворимыс соли: соленые -- NaCl, CaCl2, MgCI2, горькие — Na^SOi Гипс — CaSO„*2H20 Углекислая известь — СаСОз Светлые и белесоватые налеты и выцветы легкорастворимых солей Светлые налеты и выцветы гипса (гипсовое полотенце) Налеты («сединки»)и выцветы (плесень) карбонатные, а также «дендриты», вскипающие от кислоты Светлые примазки легкорастворимых солей,тонкие корочки глауберовой соли Белые примазки и корочки гипса Карбонатные примазки, пятна, корочки и бородки извести Белые прожилочки легкорастворимых солей и псевдомицелий глауберовой соли Белые прожилки кристаллического гипса и псевдомицелий гипса Карбонатный псевдомицелий, трубочки и прожилки кристаллической или мучнистой извести Белые крапинки легкорастворимых солей «Земляные сердца» и «ласточкины хвосты», двойники гипса, слюзьба «Белоглазка», «журавчики», «погремки», «желваки», «глюота» «Гажи» Прослой «луговой извести» и «хардпэн»
Полуторные окислы,соединения марганца и фосфорной кислоты — bc^Oi, А120.,, Mn,Oi, FcP04, A1PO, Соединения закиси железа — FcCOi, Fc,(P04J*8H,0 Крсмнскиелота SiOi Перегнойные вещества Охристые налеты и выцветы Кремнеземистая седая «присыпка» Темные налеты на поверхности структурных элементов Ржавые, охристые пятна, примазки, потеки, языки и разводы, бурые «точечные» пятна Голубоватые пятна, языки и разводы Белые и белесые пятна и языки Бурые глянцевитые пятна; темно-бурые потеки, языки и тонкие корочки Ржавая лжегрибница, бурые трубочки, бурые и желто- красные прожилки Сизоватые прожилки Белесоватые прожилочки Буро-черная инкрустация на поверхности структурных отдельностсй Темно-бурые «рудяковыс» зерна, «бобовинки», «глазки» Белые синеющие и буреющие на воздухе скопления Частично «рудяковыс зерна» Новообразования биологическою происхождения «червороины» , «копролиты», «кротовины», «дендриты», «корнсвины» «Железняк», «жерства», ортштсйны и прослои бобовой руды Перегнойные прослои ортзанда и слои ортштейна во ■—J
Гяава VI жения при равном участии скелета и плазмы; сложные педотубулы (compound pedotubules) — обладающие по- розностью и имеющие кутаны на поверхности или в норах; они могут быть заполнены каким-либо материалом либо пустыми; по составу они могут быть органическими, полутораокисными, кремневыми, кальцитовыми, гипсовыми и т. п. По происхождению материала педотубулы делятся на ортотубулы (orthotubules) — состоящие из материала, вмещающего горизонта; метатубулы (metatubules) — состоящие из материала других горизонтов и паратубулы (paratubules) — состоящие из материала, инородного по отношению к материалу всего почвенного профиля. Глобулы (glaebules) — «трехразмерные единицы округлой формы в S-матрице почвенного материала, морфология которых несопоставима с положением в современной поре почвенного материала, и различаемые на основании значительной концентрации какого-то компонента и (или) различий в сложении с вмещающим материалом или на основании четкой границы с вмещающим материалом». Глобулы по своему сложению могут быть недифференцированными (und- effirentiated), концентрическими (concentric), слоистыми (lamellar), ориентированными (continuous) и пористыми (void) — центрально-пористые, концентрически- пористые, радиально-пористые. По составу глобулы Moiyr быть полутораокисными, марганцевыми, карбонатными, сульфатными, кремневыми, глинистыми. По своей форме глобулы классифицируются на желваки (nodules) — с недифференцированным внутренним сложением и округлой формой с резкими границами; конкреции (concretions) с концентрическим сложением вокруг точечного или линейного или плоского центра; септарии (septaria) — глобулы с нерегулярной серией радиальных и сферических трещин десквамации; педоды (pedodes) — глобулы с пустой внутренностью; глобулярные облака (glaebu- lar halos) — диффузная аккумуляция материала вокруг плотной глобулы; папулы (papules) — слоисто-глинистые глобулы с резкими границами. Кристаллярии (crystallaria) — «одиночные кристаллы или скопления кристаллов относительно чистых фракций плазмы, не включающие S-матрицу почвен-
НововОразования и включения в почвах ного материала и образующие сплошные массы, по форме сопоставимые с теми порами, в которых они образуются». Они разделяются на: кристаллические трубки (crystal tubes) — трубки со стенками из мелких кристаллов; кристаллические камеры (crystal chambers) — округлые с центральной порой сростки кристаллов; кристаллические прослои (crystal sheets) — плоские полости со сростками кристаллов; включенные кристаллы (intercalary crystals) — одиночные или группы кристаллов в почвенном материале. Субкутанные явления (subcutanic features) — «педологические явления, различимые по различиям в текстуре, структуре или сложении от вмещающей S-матри- цы, имеющие существенную связь с природными поверхностями в почвенном материале, но образующиеся не непосредственно на поверхностях. Среди них выделяются: неокутаны (neocutans) — аналогичные кутанам образования непосредственно природных поверхностей почвы, особенно в крупных порах; квазикутаны (quasicutans) — аналогичные неокутанам образования, но не непосредственно у поверхности. Фекальные таблетки (fecal pellets) — экскременты почвенной фауны, подразделяющиеся на простые (одиночные) и сложные (кучками) таблетки. А. В. Македонов A966) дал исчерпывающую характеристику тех почвенных новообразований, которые могут считаться конкрециями в широком смысле этого термина, включая прожилки, трубочки, конкреции, стяжения и прослойки С. А. Захарова, педотубулы, глобулы и кристаллярии Брюэра. Под конкрециями А. В. Македонов понимает минеральные стяжения, разносторонне растущие по субпараллельным (обычно кривым) поверхностям, ясно обособленные от вмещающей среды по составу, строению и другим литоло- гическим признакам. Автор дал не только характеристику и систематику конкреций, но показал также их генезис и географию на земной поверхности, связь с определенными типами почвообразования. Согласно А. В. Македонову, выделяются следующие виды почвенных конкреций (мы опускаем из этой классификационной схемы, которая может быть названа литоло- го-генетической, конкреции морского и озерного происхождения). 19 Морфология почв
I Глава VI /. Железистые конкреции почв и болот. I,. Гумусово-окисно-железистые и марганцовисто- окисно-железистые конкреции и конкреционные плиты лесных почв умеренного пояса (ортштей- ны и ортзанды). 12. Окисно-железистые и марганцово-железистые конкреции тропических почв: а) латеритные конкреции; б) латеритные панцири; в) саванные железняки. 13. Окисно-железистые и железистомарганцовистыс конкреции почв субтропических влажных лесов. 14. Болотные окисно-железистые конкреции: а) собственно болотные; б) конкреционные луговые железняки (переход от болотных конкреций к орт- штейнам). II. Вивианитовые конкреции болот. II. Конкреционные линзы торфо-вивианита. Н2. Прикорневые вивианитовые конкреции. П3. Мелкие биоморфные вивианитовые стяжения. III. Сидеритовые конкреции болот. III,. Конкреционные линзы «белой железной руды». Ш2. Мелкие сидеритовые (глинисто- и песчано-сиде- ритовые) конкреции в почвах торфяников и в некоторых избыточно увлажненных аллювиальных почвах. IV. Известковые конкреции. IV,. Известковые конкреции почв семиаридных и аридных зон умеренного пояса: а) рыхлые суб- овалоидные конкреции (белоглазка и др.); б) жу- равчики; в) трубчатые прикорневые конкреции. IV2. Известковые конкреции почв семиаридных зон тропического пояса. IV3. Известковые конкреционные плиты почв и коры выветривания. IV4. Известковые коры почв и коры выветривания. IV5. Известковые конкреции болот семиаридных зон. IV6 Известковистые конкреции собственно коры выветривания (интразональные). IV7. Известковые конкреции в лессах (субсовременные). VI. Железистоизвестковые конкреции. VI,. Железистоизвестковые желвачки в почвах: а) мелкие железистоизвестковые (?) желвачко-
Новообразования о включения в почвах вые конкреции в почвах смешанных лесов, широколиственных лесов и лесостепи умеренного пояса; б) железистоизвестковые конкреции некоторых фаций почв и коры выветривания области средиземноморского климата. VI2. Железистоизвестковые трубочки: а) прикорневые; б) прочие. VII. Известково-магнезиально-окисно-железисто- марганцовые конкреции. VIII. Кремнеземистые конкреции. VIII,. Собственно кремнистые конкреции: а) конкреции (?) опала и халцедона в коре выветривания; б) кремнистые конкреции латеритных почв; в) кремнистые конкреции некоторых почв саванн; г) кремнистые (опаловые и халцедоновые) конкреции (?) некоторых солончаков и солонцов полупустынь. VIJI2. Кремнеземистые корки конкреционного происхождения гидроморфных почв полупустынь. VIII3. Эпигенетические кремнистые конкреции (псевдоморфозы по изветковистым и гипсовым). VIII4. Прочие современные кремнистые конкреции. IX. Кремнисто-известковистые конкреции. IX,. Кремнисто-известковистые собственно конкреции в солончаках степей и пустынь. 1Х2- Кремнисто-известковистые прикорневые конкреции. 1Ху Кремнисто-известковистые конкреционные плиты. X. Гипсово-известковистые и известковисто-гип- совые конкреции. XI. Гипсовые конкреции. XI,. Гипсовые собственно конкреции почв семиарид- ных и аридных зон: а) гипсовые «кристаллы» (кри- сталломорфные конкреции) б) гипсовые розы (сростки кристалломорфных конкреций) в) гипсовые желваки (сростки гипсовых «кристаллов»). Х12- Гипсовые трубочки (прикорневые конкреции). Х13. Гипсовые: а) плиты; б) корки; в) «туфы»; г) «корпи». XI4. Прочие гипсовые конкреции. Х15. Гипсовые конкреции тропических сухих степей и саванн. 19-
Глава VI XI6. Гипсовые конкреции прибрежноморских болот и лагун. XII. Ангидритовые (эпигенетические) конкреции. XIII. Глиноземистые конкреции латеритных почв. XIV. Железистоглиноземистые латеритные коры. XV. Мелантеритовые конкреции. XVIII. Углекситовые конкреции. XIX. Микроконкреции сульфидов железа. XX. Конкреции и конкреционные линзы льда. Наконец, В. А. Ковда A973) следующим образом классифицирует новообразования и включения в почвах. Новообразования: — присыпки, налеты, корочки, выцветы, псевдо- мицелий; — пятна, прожилки и трубки; — конкреции и стяжения; — пласты, плиты и горизонты цементации. Включения: — обломки горных пород; — раковины моллюсков; — остатки корней и стволов; — следы жизнедеятельности животных; — антропогенные включения. Рассматривая систематику новообразований С. А. Захарова, Брюэра, А. В. Македонова, В. А. Ков- ды, невольно хочется объединить их в единую систему, ибо в каждой есть что-то дополняющее другие, каждая имеет что-то недостающее. В принципе систематика новообразований почв должна строиться на трех критериях: 1) происхождение, 2) форма и 3) состав. Что касается генезиса новообразований, то тут еще очень много дискуссионного и хотя практически все новообразования могут быть связаны с теми или иными типами почвообразования или элементарными процессами почвообразования, тем не менее остается во многих случаях элемент дискуссионное™. В частности, во многих случаях довольно трудно с уверенностью сказать, являются ли те или иные новообразования результатом современно 9 ,- CUC ного почвоооразования или реликтом древних про-
Систематика почвенных новообразований Таблица С. Л. Захаров. 1930 Р. Бркпр, 1964 Л.П. Македонии, 1966 Н Л. Ковда. 1973 ,'lei корастворимыс co;ni--NaCI. CaCI;, MgCb, Nti:S(L и др. ЛШ'ИДрНТ CaS0< Гипс ~ - CnS04*2H:<) ['мне и известь CaS04 21ЬО' -ЮаСО, Налеты и выцветы Примажи, потеки и корочки Кутаны и субкутаны, кристаллярнп Присыпки, налеты, корочки, выцветы, пссвдомнцелнй Светлые и белесоватые налеты и выцветы солеи, солевой пссвдомнцелнй, солевые пропитки Светлые налеты гг выпветы (гипсовое по- лшенцс), псев- доммцелнм Белым гипсо- во-ичвеетковый псендомипелий, белые налеты Светлые примазки солей,тонкие корочки- бородки — на включениях, поверхностные солевые корочки, солюаны, неосо- люаны, квазисо- люаны Белые примазки и корочки, бородки на включениях гинсаны, нсоптеаны, ква- зигипсаны Гипсокальцнтаны Прожилки, трубочки и т. п. Псдотубулы, криеталлярии Конкреции или стяжения Глобулы, кристаллярнп Прослойки Кристаллярнп Фекальные таблетки конкреции Пятна, прожилки, трубки Белые солевые прожилки, гра- нотубулы, кристаллические трубки Белые гипсовые прожилки, гра- нотубулы, кристаллические трубки, аккырши Конкреции и стяжения Белые солевые крапинки, кристаллические камеры, включенные кристаллы Конкреции Земляные сердца, ласточкины хвосты, двойники слюзъба, гипсовые розы, белые крапинки, кристаллические камеры, включенные кристаллы Гипсо- ичвсстковистыс и известковисто- гштсовыс конкреции Пласты, плиты, горизонты цементации Кристаллические прослои Прослои Кристаллические прослои, гажи, шестоватый гипс, гипсовые коры, бозынгены Гипсоизвесткоые коры и прослойки Включения следов жизнедеятельности животных
Известь — СаСОз Окислы марганца— Mrii04 Полуторные окислы — Fe2O3.AlA.MmO4 (особенно Ке2Оч) Вивианит-- Сидерит — FeCO) Яроигг—FeS04 Пирит -- FeS Окислы железа и известь — Fe,0,+CaCO, Налеты (сединка) и вы- иветы, псевдо- мииелий, пропитки, дендри- ты, мучнистая присыпка Черные налеты и выцветы Охристые налеты и выцветы, дендриты, скелетаны Желтые налеты и выцветы, псевломииелий Карбонатные светлые примазки, пятна, корочки и бородки на включениях, кальциганы, неокал ьцитаны, квазикальцитаны Черные примазки и точки, маиганы Ржавые, охристые пятна, примазки, потеки, языки, разводы, пленки, корочки пустынный загар, сескваны, скелетаны, сложные кутаны Голубоватые и сизые пятна, языки, разводы, глейяны Черные точки Сескво- кальцитаны Белые кристаллические или мучнистые прожилки, граноту- булы, изотубу- лы, кристаллические трубки, «рорен штейны», «аккыриш», из- вестково- глинистые чехлы Бурые и желтовато-красные прожилки, бурые трубочки, агротубулы, изотубулы, стрнотубулы, сложные педо- тубулы Сизоватые прожилки, плохо оформленные трубки Гранотубулы Трубочки,изотубулы Белоглазка, жу- равчики, желваки, дутики (педо- ды), погремки (педоды), глюота, септарни, глобулярные облака, кристаллические камеры, «лессовые куколки» Марганца в исто- железистые конкреции, ортштей- ны Темно-бурые ру- дяковые зерна, бобовины,дробо- вины, глазки, орт штей новые конкреции, желваки, септарни, глобулярные облака Мелкие био- морфные конкреции Мелкие конкреции Соломенно- желтые «глазки», глобулярные облака Мелкие черные конкреции Конкреции, желваки Прослои луговой извести, панцири, коры, плиты, кан- кар, шох, калише, ключевой мергель Железняк, жерст- ва, ортштейн, ор- тзанд. бобовая руда, псевдофибры, латерит, панцири, коры, ай- ронпэн Линзы торфови- виаиита, прослои белого синеющего на воздухе вивианита Линзы белой железной руды Конкреционные прослои, «канкар» /
Кремнезем — SiC^ Кремнезем и известь SiOi + +СаСОз Глинистые минералы Перегнойные вещества Смешанный почвенный материал, обогащенный органическим веществом Вола Седая «присыпка», скеле- таны Темные налеты на гранях, псевдомицелий и буро-черная инкрустация, «дендриты» Белые и белесые пятна, натеки, языки, силаны, неосиланы, квази- силаны, опаловые пленки,корочки Примазки, пленки, потеки, корочки, аргилланы неоар- гилланы, квазиар- гилланы, сложные к\таны, стрианы Бурые глянцевитые пятна, темно- бурые потеки, языки, пленки и тонкие корочки, органаны, неоор- гананы, квазиоргана ны Сложные кутаны Белесоватые прожилки, трубки: гранотубулы, сложные педоту- булы Прикорневые трубки,гранотубулы «Глинистые корни», «гумусово-, глинистые корни», стриотубу- лы Корневины Червороины, кротовины, корневины, педоту- булы: аггроту- булы изотубулы, сложные педо- тубулы Льдистые прожилки Желваки, конкреции, септарии, педоды, глобулярные облака, псевдоморфозы по известкови- стым и гипсовым конкрециям, ду- риноды Конкреции и желваки Глинистые желваки, папулы Частично рудя- ковые зерна и гумусово- окисножелезисгые конкреции Термитные гнезда, папулы Льдистые конкреции Опаловые и халцедоновые прослои, кремневые коры, дурипэн, силкрит Плиты,коры Фраджипэн, клэй- пэн Прослои в орт- штейне и ортзан- дах Линзы и прослои льда Сгустки в копро- литах и (фекальных таблетках Копролиты, фекальные таблетки
286 | Глава VI цессов, результатом иллювиальных или гидро-акку- мулятивных процессов, как, например, известковые конкреции черноземов или сухостепных и полупустынных почв; то же относится и ко многим новообразованиям кремнезема. Таким образом, критерий происхождения не может быть полностью и последовательно выдержан пока в систематике почвенных новообразований, поскольку современная наука не располагает достаточным для этого фактическим материалом; хотя, несомненно, некоторые элементы генетической характеристики могут быть использованы и сейчас. Следовательно, форма и состав новообразований, как это принял еще С. А. Захаров, — наиболее рациональные критерии современной систематики при максимальном использовании критерия происхождения. Используя в качестве основы классификационную схему С. А. Захарова и дополнив ее материалами Брю- эра, А. В. Македонова, В. А. Ковды, В. В. Добровольского и других исследователей, можно дать следующую схему систематики новообразований почв (табл. 15). Что касается собственно морфологической систематики новообразований, то на основании имеющихся материалов и исследований последнего времени она представляется в следующем виде, объединяя все почвенные макро-, мезо- и микроформы новообразований: Покровы Кутаны (выцветы, корочки, налеты, пленки, потеки, примазки) по их положению кутаны агрегатов кутаны зерен кутаны каналов кутаны плоских поверхностей кутаны пор по их составу и строению аргилланы аргилланы-стрианы аргилло-гуманы гуманы манганы
НовпоОразования в включения в пвчвах сескваны сескво-гуманы силаны скелетаны - солюаны Суб кутаны квазикутаны неокутаны Стяжения Глобулы по их сложению концентрические недифференцированные ориентированные пористые слоистые по их форме глобулярные облака (диффузные нодули) конкреции нодули (желваки) папулы педоды септарии Копролиты простые копролиты сложные копролиты Кристаллярии включенные кристаллы кристаллические камеры кристаллические прослои кристаллические трубки Тубулы по их строению аггротубулы гранотубулы изотубулы педотубулы стриотубулы по происхождению их материала метатубулы ортотубулы паратубулы
■HI Глава VI Соотношение между этой системой и более развернутой, которая приведена в табл. 15, не всегда простое, хотя и не вызывает особых сложностей. Традиционные, менее формализованные и более описательные термины в целом легко укладываются в эту систему. Однако данная система новообразований не предполагает обязательного отказа от традиционных терминов, таких как «белоглазка», «псевдомицелий», «орт- штейн» и т. п., с которыми связано определенное не только морфологическое, но и почвенно-генетическое содержание. Что касается генетической классификации новообразований, то в настоящее время возможно наметить лишь главные группы новообразований разного происхождения, но определить четко принадлежность того или иного вида новообразований к той или иной группе не всегда представляется возможным из-за недостаточности наших знаний и соответствующей невозможности однозначной интерпретации. Например, известно, что карбонатные конкреции характерны для черноземов, но одни исследователи считают их признаком карбонатно-ил- лювиального процесса, а другие (Афанасьева, 1946; Вильяме, 1949; Ковда, 1973) — признаком палеогид- рогенной аккумуляции. Лишь в ряде случаев можно определенно установить генетическую характеристику новообразований почв, в других случаях — это дело будущего. В соответствии с происхождением можно выделить следующие группы почвенных новообразований. Элювиальные новообразования — кремнеземистая присыпка, скелетаны, белые и белесые пятна кремнезема. Иллювиальные новообразования — известковые, марганцевые, железистые, кремнеземистые, глинистые, перегнойные налеты, выцветы, примазки, потеки, корочки, прожилки, конкреции, стяжения, прослои самых разнообразных форм. Гидрогенно-аккумулятивные новообразования — все новообразования легкорастворимых солей, ангидрита, гипса, известковые и железистые новообразования разной формы и строения, особенно прослои и ко- tuO ры, кремнеземистые новообразования.
Новообразования ц включения в почван Диффузионные (сегрегационные) новообразования — железистые конкреции и желваки, конкреции соединений закисного железа. Стрессовые новообразования — глинистые корочки, аргилланы. Метаморфические новообразования — пятна и «глазки» ярозига, глеевые пятна, фраджипэн. Прикорневые новообразования — прикорневые си- деритовые или известково-гипсовые конкреции, трубки разного состава и корневые чехлики, корневины. Биогенные новообразования — червороины, кротовины, трубки, копролиты, фекальные таблетки. Унаследованные новообразования — новообразования, которые не связаны с почвообразованием в существующей в данное время почве, но сформировались в почвообразующей породе при ее образовании или отложении. Реликтовые новообразования — новообразования древних стадий почвообразования, не связанные с современным почвообразовательным процессом. Значительно проще обстоит дело с систематикой почвенных включений, поскольку их разнообразие значительно меньше вследствие отсутствия связи с разнообразием почвообразовательных процессов. Среди разнообразных почвенных включений можно выделить четыре большие группы. Литоморфы — обломки камней, галька, валуны, случайно рассеянные в почве и характеризующие иоч- вообразующую породу, ее состав и происхождение. Криоморфы — различные формы льдистых образований, связанные с сезонным либо многолетним промерзанием почвы (льдистые прожилки, конкреции, линзы, прослои). Некоторые исследователи относят почвенный лед к новообразованиям, но, вероятно, это не вполне точно, поскольку он не связан непосредственно с почвообразовательным процессом и исчезает при оттаивании. Антропоморфы — обломки кирпича, осколки стекла или фарфора, керамические черепки, остатки захоронений, построек, металлические предметы, рассеянные случайно в почве либо образующие целые прослои. Биоморфы: а) фитолиты (фитолитарии) и зооли- ты — правильные либо обломочные кристаллы или с0и
■i Глава VI ■ Новообразования легкорастворимых солеи Новообразования легкорастворимых солей характеризуют солевые горизонты солончаков и засоленных почв; в экстремальном случае соленакопления формируются солевые коры. Морфологически они весьма разнообразны прежде всего в зависимости от степени соленакопления. Наиболее характерны новообразования этого состава для полузасушливых и засушливых областей земного шара, особенно для пустынь. Наиболее обычной формой новообразований солей в почвах служат белые прожилки, белые крапинки, белесоватые налеты и выцветы, связанные с выпадением в осадок хлоридов и сульфатов натрия из испаряющихся растворов; более редко они образуют псевдомицелий. Часто наблюдаются мелкокристаллические корочки и бородки на поверхности включений камней и гальки, что широко распространено в древ- неаллювиальных почвах речных террас. В пустынных почвах довольно широко распространены солевые мелкокристаллические трубочки, образованные вокруг корней. При значительной степени засоления об-
НовооОразввания и включения в почвах разуются солевые прослои, поверхностные корки и наконец солевые коры разной мощности. В корковых солончаках поверхностная белая солевая корка почти сплошь покрывает поверхность почвы, она мелкокристаллическая и разбита сетью мелких пересекающихся во всех направлениях трещин. Лежащий под коркой горизонт сплошь пропитан солями, выделяющимися в виде прожилок или крапинок белого цвета. В пухлых солончаках отдельные кристаллики солей хаотически разбросаны по всей массе почвы, распу- шивая ее и формируя очень хрупкую землисто-солевую серую корку. В мокрых солончаках соли (гигроскопический хлористый кальций) видны лишь при сильном высыхании, пропитывая всю почвенную массу. В черных солончаках блестящий мелкокристаллический налет солей (соды) также виден лишь при сильном высыхании. В пустынях Северной Африки очень характерны солевые коры — себкхи, представляютцие собой крупноглыбистые вздыбленные («грубо вспаханные») поверхности, глыбы в которых сплошь пропитаны солями, выделяющимися в форме светлых крапинок и прожилок. При микроморфологическом исследовании засоленных почв могут бьггь обнаружены самые разнообразные формы выделений солей: отдельные кристаллики, скопления, прожилки, друзы кристаллов, кристаллические камеры и трубочки (солюаны, неосолюаны, квазисолюаны, гранотубулы, кристаллические трубки, кристаллические камеры, включенные кристаллы, кристаллические прослои, по терминологии Брюэра). Особенно часты сочетания различных микроформ со- левЕлх новообразований засоленных почв в связи со сложной геометрией их порового пространства. Форма тех или иных новообразований солей часто позволяет судить об их химическом и минералогическом составе (Турсина и др., 1980). ■ Новообразования гипса Новообразования гипса также характерны для почв полузасушливых и засушливых областей земной суши, особенно для пустынь и молодых водноаккуму-
302 | Гвава VI лятивных поверхностей морских, озерных и речных побережий внутриконтинентальных районов. Они изучались многими исследователями и хорошо известны в почвоведении. В. В. Докучаев A899) обратил первый внимание на их зональное распространение в почвах сухих степей и пустынь. Однако в последнее время отмечена определенная провинциальность в распространении загипсованных и безгипсовых почв засушливых областей. Новообразования гипса весьма специфичны и хорошо выделяются макроморфологически в почвах (рис. 48). Наиболее широко распространены крупные кристаллы гипса в форме одиночных кристаллов, двойников, «ласточкиных хвостов», сростков, друз, «гипсовых роз», особенно крупные и четко оформленные в песчаных почвах, но более многочисленные в тяжелых. Они обычны в нижних горизонтах сухостойных почв, начиная с южных черноземов (ниже слоя карбонатов), солончаков, солонцов. В полупустынях и пустынях часты мощные выделения гипса в виде гипсовых кор: «гажи», «шестоватый гипс», мелкокристаллические либо крупнокристаллические прослои. Очень часто при этом формируются смешанные гип- сово-известковые и известково-гипсовые коры. Све- жеотложенные новообразования гипса характерны в виде светлых налетов и выцветов, белых крапинок и прожилок мучнистого облика, более редок гипсовый псевдомицелий. Крупные прозрачные кристаллы характерны для более древних образований. Микроморфологически выделяются все формы кристаллических новообразований гипса: кристаллические камеры, кристаллические трубки, включенные кристаллы, гранотубулы, гипсаны (по терминологии Брюэра), наиболее четко выраженные в относительно крупных свободных порах. В виде конкреций и желваков гипс также встречается в почве, но более редко. Большие аккумуляции гипса в почвах всегда связаны с древними или современными грунтовыми водами, из которых он выпадает после карбоната кальция; в частности, гипсовые новообразования формируются при обработке карбонатных горизонтов сульфатно- натриевыми грунтовыми водами.
Новообразования и вклинения в почвах Рис. 48. «Гипсовые розы» в пустынной почве (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) Не всегда просто отделить внутрипочвенные новообразования гипса от реликтовых его скоплений, связанных с формированием почвообразующей породы. В частности, большие пластинчатые кристаллы гипса в подпочвах Северного Крыма имеют явно лагунное происхождение; по мнению В. В. Добровольского A961), шестоватый гипс района Чу-Илийских гор, а по Е. В. Лобовой A960) — и на Усть-Урте, имеет реликтовый характер, связанный с древним лагунным режимом. В пустынях часто встречаются гипсовые коры со значительной примесью аморфного опаловидного кремнезема, причем обычно это древние образования. Встречаются и псевдоморфозы гипса по окаменелым остаткам растений. ■ НовооАразования карОоиашов Известковистые новообразования — одни из наиболее распространенных в почвах, причем встречаются они в самых разнообразных природных зонах в связи с широким распространением карбонатных горных пород на земной поверхности и геохимически высокой миграционной способностью карбонатов. Среди известковистых новообразований известны практически все возможные морфологические ти-
Глава VI иы — от налетов и выцветов до плотных изсвестковых кор, причем определенные их виды имеют непосредственно диагностическое значение в классификации почв и их провинциальном делении. Налеты — выцветы, пропитки, псевдомицелий, прожилки — это наиболее молодые формы карбонатных новообразований, как и многие их микроформы (кальцитаны). Прослои, панцири, коры, плиты наиболее часто представляют древние палеообразования почв, связанные с древними условиями почвообразования и законсервированные в современную эпоху, как, например, известковые коры пустынь. Как указывает А. В. Македонов A966), в элювиальных корах выветривания и почвах преобладают жилки и секреции извести, в то время как для аккумулятивных условий, особенно для гидрогенно-акку- мулятивных условий более характерны конкреционные и прослойно-коровые типы. Конкреционные формы известковых новообразований — белоглазка, журавчики, дутики, погремки, лессовые куколки — особенно характерны для лессов и почв, сформированных на лессах и лессовидных почвообразующих породах. В наибольшей степени известковые новообразования характерны для почв полузасушливых и засушливых районов суши: лесостепей, степей, сухих саванн, сухих кустарников, полупустынь и пустынь. В большинстве случаев известковые новообразования состоят почти нацело из кальцита, но с большой примесью других соединений — гумуса, карбоната и сульфата магния, гипса, кремнезема, окислов железа (Македонов, 1966). В. В. Добровольский A969) отметил разнообразие их внутреннего строения, подчеркнув преобладание микрозернистых криптокристалличес- ких и метаколлоидных структур. Значительное разнообразие форм известковых новообразований в почвах (см. табл. 15) свидетельствует о многообразии процессов и условий их образования. Их можно сгруппировать в несколько генетических типов форм. Порово-пропиточные формы выделений тонкозер- ulL нистого СаСОэ, связанные с равномерной цементаци-
Новообразования и включения в почвах Рис. 49. Карбонатные конкреции чернозема (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) ей почвенной массы: пропитки, мучнистая присыпка, кальцитаны, неокальцитаны, квазикальцитаны. Инкрустационные формы выделения тонкозернистого СаС03 на внутренних поверхностях почв: налеты, выцветы, псевдомицелий, дендриты, примазки, прожилки, пленки. Корковые формы выделения крупнозернистого СаС03 на внутренних и внешней поверхностях почв: корки, бородки, тонкие прослойки, натеки. Конкреционные формы выделения мелкозернистого и метаколлоидного СаСОэ: бе'логлазка, журавчи- ки, дутики, погремки, глюота, септарии, кристаллические камеры, лессовые куколки, глобулярные облака (рис.49). Конкреционно-коровые выделения мелкозернистого и метаколлоидного СаСОэ с образованием сплошных прослоев сцементированных или рыхлолежащих конкреций и желваков: канкар. Коровые выделения мелкокристаллического СаСОэ в виде мощных прослоев: луговая известь, луговой мергель, калише, шох, известковые панцири и плиты ноздреватого, слоистого либо сплошного сложения. Трубковидные выделения мелкокристаллического или метаколлоидного СаСОэ по ходам живых или отмерших корней: роренштейны, кристаллические трубки, гранотубулы, аккырши, известково-глинистые трубки (чехлы), изотубулы (рис. 50, 51). 20 Морфология почв
Гиава VI Наличие известковых новообразований в почвах характеризует тот или иной почвообразовательный процесс, современный либо древний, и имеет существенное диагностическое значение. Рис. 50. Карбонатные трубки по ходам корней в лугово-пус- тьииюй почве (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) Рис. 51. Карбонатно-кремнеземистыетрубки походам корней в полупустынной почве (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) ■ Новообразования кремнезема Новообразования кремнезема характерны как для почв 1умидных кислых, так и для аридных щелочных поч- венно-геохимических ландшафтов. С одной стороны, они встречаются в тундровых, подзолистых и серых лес- uUO ных почвах, а с другой — в почвах тропических и субтро-
Новообразования и включения в почвах гшческих пустынь; описаны они и в почвах влажных тропиков. Геохимическая миграция кремнезема, вероятно, еще недостаточно полно изучена и требует тщательного анализа (Ковда, 1973). Однако формы новообразований в разных почвах существенно различны (рис. 52 — 57). Для подзолистых, серых лесных почв, оподзолен- ных черноземов, солодей характерной формой кремнеземистого новообразования служит белесая мелкокристаллическая или аморфная присыпка1. Распространены здесь также белесые пятна, языки, натеки по трещинам и граням структурных отдельностей. В тундровых и оглееиных почвах встречаются опаловидные тонкие пленки и корочки. В микросложении почв характерны силаны, неосиланы и квазисиланы Брюэра. В пустынях и полупустынях наиболее характерны опаловые и халцедоновые прослои, коры (силкрит по терминологии Стифенса; Stephens, 1964, 1966, 1971), представляющие собой плотно цементированные аморфным кремнеземом зерна первичных минералов, преимущественно кварца, в плиты той или иной мощности, геохимически сопряженные в своем генезисе в Австралии с древним фераллитным выветриванием. Часты в этих ландшафтах также различные конкреционные кремневые образования и желваки натечной формы, псевдоморфозы опала и халцедона по окаменелым остаткам растений, опаловые и халцедоновые трубки по живым и отмершим корням. Американскими почвоведами выделяется в качестве самостоятельного генетического горизонта почв дурипэн — цементированный аморфным кремнеземом почвенный материал, а изолированные желваки такого типа выделяются как дуриноды. Широко распространены известково-крем- неземистые новообразования, особенно в виде прослоев и кор; встречаются и кремнисто-гипсовые конкреции. Хорошо исследованы псевдоморфозы кремнезема по карбонатным и гипсовым конкрециям (Ковда, 1940). 11адо отметить, что систематика новообразований кремнезема в почвах разработана еще недостаточно и нуждается в дальнейшем углубленном изучении. 1 Генезис кремнеземистой присыпки может быть различным в разных почвах: в одних случаях это выделения вторичного кремнезема, в других — отмытые от пленок зерна кварца, что связано с соответствующими типами почвообразования.
Глава V Рис. 52. Кремневая конкреция с трубками по ходам коп"г (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Об1" Рис. 53. Натечные опаловые конкреции пустынных почв (и. коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) „п0 Рис. 54. Кремневые трубки по ходам корней в полупусты!- ullO пых почвах (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова
Новообразования и включения в почвах Рис. 55. Натечные кремневые конкреции в пустынных по1- вах (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) Рис. 56. Кремнеземистая трубка по ходу корня (из коллег ции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) Рис. 57. Кремнеземистые конкреции в пустынных ий-** коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова)
Глава VI ■ Новообразования железа и марганца Эта группа почвенных новообразований, пожалуй, наиболее обширная и хорошо изученная, широко представлена во всех почвах и всеми возможными морфологическими типами. Новообразования железа также имеют диагностическое значение как в микро-, так и в макроформах и позволяют на основе их характеристики делать существенно обоснованные генетические заключения. Большая роль в образовании железистомарганце- вых новообразований принадлежит организмам: во- первых, корневым системам растений (прикорневые трубочки, чехлики, конкреции) и, во-вторых, микроорганизмам. Существенную роль в миграции и выделении железа и марганца играют подвижные фракции почвенного гумуса, в связи с чем широко распространены гумусо-железистые и гумусово-марганцевые новообразования в почвах. Изучению новообразований этого типа посвящена огромная литература (сводка ее, например, дана А. В. Македоновым, 1966). Однако появляются все новые и новые исследования, вскрывающие новые аспекты этой интереснейшей группы новообразований (Тереши- на, 1972; Добровольский, Терешина, 1970, 1970а; Оглез- нев, Зайдельман, 1963, 1965, 1969; Оглезнев, 1968, 1971). Прежде всего выделяются две большие группы железисто-марганцовистых новообразований, связанные с окислительной и восстановительной обстановкой почвенной среды. Мобилизация железа происходит в почвах при значениях окислительно-восстановительного потенциала ниже 450 мВ, причем при существенном участии микроорганизмов, выпадение же его наблюдается при повышении Eh выше порогового значения 450 мВ (Орлов, Розанов, Саакян, 1970). Большая роль в мобилизации, миграции и концентрации железа принадлежит микроорганизмам (Аристовская, 1965). Наибольшее распространение среди железисто- марганцевых новообразований имеют конкреционные формы, особенно в условиях временного или преобладающего избыточного увлажнения. В элювиально-иллювиальных условиях при хорошем дренаже больше распространены налеты, выцветы, пленки, корочки, различные микроформы вроде кутан Брюэра.
НпвопОразввания и включения в почвах Железистые коры связаны с гидрогенной аккумуляцией вещества. Разнообразие форм и минерального состава железистых новообразований обусловлено исключительной переменчивостью валентного состояния ионов железа в зависимости от Eh и рН среды и не менее резко выраженной переменчивостью степени гадратации его окислов в зависимости от условий увлажнения. Его исключительно высокая реакционная способность играет важную роль. Как и в случае карбонатных новообразований, выделяются несколько генетических форм новообразований железа и марганца. Порово-иропиточные формы выделений окисного железа, связанные с равномерной цементацией почвенной массы: пропитки, корочки, сескваны, неосеск- ваны, квазисескваны. Порово-иропиточные формы выделений закисного железа: голубоватые и сизые пятна, глейяны. Инкрустационно-пленочные формы выделения окисного железа на В1гутренних поверхностях почв: охристые налеты, выцветы, дендриты, прожилки, скеле- таны (мелкие кристаллики гематита на крупных кристаллах каолинита в латеритах), пятна, примазки, потеки, языки, разводы, пленки, корочки, сложные кутаны. Корковые формы выделения окисного железа на внутренних поверхностях и в полостях почвы: корки, бородки, натеки, тонкие прослойки. Конкреционные формы выделения железа и марганца: темно-бурые рудяковые зерна, ортштеиновые конкреции, бобовины, дробовины, глазки, желваки, септарии, глобулярные облака, мелкие биоморфные конкреции и стяжения, соломенно-желтые глазки ярозита, мелкие черные конкреции пирита, пиролюзита, сидерита (рис. 58, 59). Ожелезненные тонкие прослойки: псевдофибры, ортзанды,айронпэн. Конкреционно-коровые выделения больших прослоев, состоящих из сцементированных либо рыхло сложенных конкреций и желваков: ортштейн, железняк, жерства, бобовая руда латерит (рис. 60). Коровые выделения сплошных масс окислов железа, железистые панцири, коры (рис. 61). Коровые выделения сплошных масс соединений закисного железа: линзы торфо-вивианита, прослои
Глава VI Рис. 58. Конкреции ильменита тропической фераллипиюй почвы (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) Рис. 59. Внутреннее строение крупной железистой конкреции тропической гидроморфной почвы (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) белого, синеющего на воздухе вивианита, линзы «белой железной руды». Трубковидные выделения железа: бурые и желто- красные трубки и скопления прикорневых конкреций по ходам живых и отмерших корней, ржавые корневые чехлики. С различными процессами почвообразования связаны и разные формы железистых и марганцовисто-желе- зистых новообразований. Они характерны для обильно и IL увлажняемых почв, как со свободным, так и с затруднен-
Новообразования и включения в почвах Рис. 60. Натечные желваки окислов железа из латеритш слоя тропической фераллитной почвы (из коллещш. В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) Рис. 61. Железистый панцирь тропической железистой по'- вы (из коллекции В. А. Ковды, фото А. И. Обухова) ным дренажом, отличающихся переменным окисла телыю-восстановительным режимом либо наличиел в почвенном теле участков с разными окислительно-вос становительными условиями. Условия увлажнения оказывают существенное влияние на форму и строение этих новообразований. По данным А. К. Оглезневс A971), темно-серые железисто-марганцовистые орт- штейны характерны для пеоглеенных и глубоко оглеен- u
I Гяава VI ных дерново-подзолистых почв, бурые марганцовисто- железистые и железистые — для глееватых и глеевых, и, наконец, черные гумусовые — только для дерново-глее- вых и более заболоченных почв; но мере увеличения заболачивания обилие ортштейнов в почве возрастает до определенного предела, а затем опять падает. По исследованиям Т. В. Терешиной A972), ортштеины подзолистых почв имеют, как правило, округлую форму, концентрическое строение и содержат много сцементированных железом зерен первичных минералов, а ортштеины пойменных луговых и болотных почв отличаются менее четким концентрическим строением, хлопьевидно-сгу- стковым и чешуйчато-волокнистым микросложением и меньшим содержанием скелетных зерен. Согласно исследованиям Ф. Р. Зайдельмана A975), отношение подвижного железа к марганцу в ортштейнах характеризует степень заболоченности почв: в неоглеенных почвах оно составляет 20 — 25, в глееватых — около 95, а в глеевых — порядка 130. ■ Новообразования глин и гумуса Глинистые минералы, будучи в целом новообразованной частью почвы, составляют значительную долю ее плазмы, но в ряде случаев формируют и морфологически выраженные выделения в виде специфических новообразований. Особое диагностическое значение имеют глинистые натеки, пленки и корочки на поверхности структурных от- дельностей, в трещинах и в микроструктурах почвы (ар- гилланы, неоаргилланы и квазиаргилланы, по Брюэру). Они характеризуются слоистым или волокнистым микросложением и под микроскопом характеризуются как оптически ориентированные образования (стрианы). Изредка в почвах встречаются и особые глинистые новообразования — желваки (полые либо сплошные), связанные, вероятно, с жизнедеятельностью почвенной фауны, либо в некоторых случаях с натечным заполнением почвенных камер. Особым случаем является клэй- пэн — сильно уплотненный глинистый горизонт, возможно, гидрогенно-аккумулятивного происхождения. Широко распространены также глинисто-1умусовые новообразования. Это, во-первых, глинисто-гумусовые пленки, потеки, корочки по граням структурных отдель-
Новообразования и включения в почвах ностей, являющиеся результатом иллювиального процесса, а во-вторых — «гумусо-глинистые корни», описанные Е. И. Парфеновой, Е. Ф. Мочаловой и Н. А. Титовой A964) для серых лесных почв специфические гумусо-глинистые трубчатые новообразования по ходам корней. Новообразования гумуса также свойственны для эллювиально-иллювиальных почв, особенно для характеризующихся низкополимеризованным подвижным гумусом, но и в почвах с гуматным гумусом вплоть до черноземов гумусовые новообразования имеются. В гумусово-иллювиальных подзолах характерными новообразованиями гумуса являются гумусовые пленки и потеки (органаны, неооргананы, квазиоргананы, по Брюэру), тонкие корочки, особенно характерны в иллювиальном горизонте гумусовые пленки вокруг скелетных зерен. В степных почвах по граням структурных отдельностей часты темные пленки, корочки, дендриты. В солонцеватом горизонте характерны «лаковые» пленки по граням столбчатых или призматических отдельностей. В болотных почвах встречаются гумусовые ортштейновые стяжения в виде округлых конкреций. Значительную часть гумусовые вещества составляют в таких новообразованиях, как кор- невины, кротовины, червороины, капролиты. ■ География почвенных новооОразованиО Основные элементы географии почвенных новообразований и их связь с условиями почвообразования рассмотрены А. И. Перельманом A955, 1966), В.В.Добровольским A961, 1969), А. В. Македоновым A966), В. А. Ковдой A973). Естественно, что география почвенных новообразований отражает общую географию почв на земной поверхности, и потому карта новообразований может быть сопоставлена с почвенной картой мира. С другой стороны, география новообразований отражает общую геохимическую дифференциацию суши и, таким образом, имеет свои специфические особенности. На рис. 62 показана схема распространения новообразований главнейших типов почв на суше земного шара, ясно показывающая взаимосвязь главнейших типов почв и их новообразований. Солевые новообразования — налеты, выцветы, прожилки, крапинки, корочки — характерны для солонча-
со Рис. 62. Схема географического распределения главнейших типов почвенных новообразований: 1—солевые налеты, выцветы, крапинки, прожилки, корочки; 2 — солевые прослои и коры; 3 — гипсовые кристаллы, налеты, прожилки, конкреции; 4 — гипсовые прослои и коры; 5 — карбонатные налеты, пропитки, выцветы, псевдомицелий, бородки, прожилки, корочки; 6 — карбонатные конкреции: белоглазка, журавчики, желваки, куколки, дутики; 7 — карбонатные прослои и коры; 8 — кремнеземистые пленки, налеты; 9 — кремнеземистая присыпка; 10 — кремнеземистые конкреции, прослои, коры; 11 —глинистые пленки, потеки, налеты, корочки; 12 — новообразования закисного железа и связанных с ним окисных пятен, конкреций, прожилок, пленок; 13 — марганцонисто- железисто-гумусовые ко}1- креции, прослои, ортзанды, ортштейн; 14 — железистые и карбонатно-железис- тые конкреции, конкреционные прослои и панцири; 1 с nntnf гпи п if т г и GD" IX!'2 С*> тЗ" И"
Новообразования и включения в почвах И| ков, засоленных почв, пустынных образований; они распространены, с одной стороны, в арктических пустынях в небольшом количестве и значительно представлены в обширных районах полузасушливых и засушливых зон сухих степей, полупустынь и пустынь. Солевые коры и прослои — это типичные новообразования полупустынь и пустынь земного шара, особенно мощно представленные в Северной Америке (Калифорния), Южной Америке (Чили), Африке (Сахара) и в меньшей степени в Азии и Австралии. Гипсовые новообразования — кристаллы, налеты, прожилки, конкреции, корочки — это типичные новообразования почв в областях сухих степей, полупустынь и пустынь всех континентов. Гипсовые коры и прослои встречаются значительно реже и только в пустынях, особенно в пустынях Северной Африки. Карбонатные налеты, пропитки, выцветы, псевдомицелий, бородки, прожилки, корочки и многие микроформы новообразований распространены очень широко, но особенно характерны для степных, сухо- степных, полупустынных и пустынных почв; встречаются они и в пустынях Арктики. Карбонатные конкреции — белоглазка, журавчи- ки, дутики, куколки, желваки — более специфичны для областей степного, полупустынного (в этом случае они могут быть и реликтовыми) почвообразования; характерны они и для областей распространения коричневых почв сухих лесов и кустарников, где в меньшей степени выражены предыдущие формы. Карбонатные прослои и коры — специфические образования пустынь, но распространенные отнюдь не во всех пустынях мира: они очень характерны для пустынь Северной Африки и значительно реже встречаются в Азии и Австралии. Кремнеземистые пленки, налеты, свежеосажден- ные гели характерны для тундровых почв, с одной стороны, и для областей распространения буроземов и лессивированных и псевдоглеевых почв — с другой; встречаются они также и в полупустынях и пустынях мира; география этих новообразований пока недостаточно выяснена в связи с общим недостатком знаний о новообразованиях кремнезема. ill
Глава VI Кремнеземистая присыпка — характерное новообразование в областях распространения подзолистых, дерново-подзолистых, лессированных, буроземных, серых лесных почв, псевдоглеев и солодей. Кремнеземистые конкреции, прослои, коры — это опять-таки пустынные новообразования, особенно обильно представленные в Центральной Австралии, довольно частые в Северной Африке и Северной Америке, но почти не известные в Южной Америке и Азии. Глинистые пленки, потеки, налеты, корочки характерны для лессированных, серых лесных и красноземных почв; встречаются они и в дерново-подзолистых почвах, но в последних более характерны сложные гли- нисто-гумусово-полутораокисные новообразования. Новообразования закисного железа и связанные с ним формы окисных новообразований господствуют в тундрах и в областях распространения болотных почв, особенно в зоне таежных лесов, где очень широко распространены процессы заболачивания. Марганцовисто-железисто-гумусовые конкреции и прослои (ортштеин, ортзанд, рудяк и пр.) типичны для зоны хвойных лесов с господством подзолообразования и сочетающегося с ним поверхностного или грунтового заболачивания. Железистые и карбонатно-железистые конкреции, конкреционные прослои и панцири господствуют в сухих и влажных саваннах всех континентов, образуя весьма характерные геохимические сопряжения по формам мезорельефа. Латеритные коры — это характерные новообразования областей распространения фераллитных почв в зоне тропических вечнозеленых лесов. Этот краткий обзор географии почвенных новообразований представляет собой, естественно, лишь очень грубую схему в самом первом приближении. Внутри каждой из крупных почвенных областей суши можно наблюдать очень характерные почвенно-геохимические сопряжения распространения разных типов новообразований и зависимости от мезо- и даже микрорельефа и местных геохимических особенностей территории. К сожалению, все эти интересные особенности лежат за пределами возможностей данной книги.
■ Корневые системы в почвах Исследование корневых систем растений в почвах в последние двадцать лет дало исключительно большой фактический материал, особенно в связи с изучением биологического круговорота веществ в системе почва — растение (работы Н. П. Ремезова, С. В. Зонна, В. П. Мины, К. М. Смирновой, Т. И. Евдокимовой, I L И. Базиле- вич, Л. Е. Родина, Ф. И. Левина, М. Н. Першиной и многих других). Сейчас известны данные по биомассе корневых систем и ее распределению по глубине в основных типах почв и фитоценозов, как в травянистых, так и в древесных растительных ассоциациях. В то же время морфологическое исследование почвы предусматривает иной аспект изучения корневых систем растений в прямой связи с морфологией почвенного профиля. Непосредственно полевое изучение корневых систем в почвенном разрезе или в специально подготовленной траншее дает существенную информацию о свойствах почвы, ее потенциальных возможностях и строении почвенного профиля. Это объясняется тем, что морфология корневых систем определяется, с одной стороны, биологическими особенностями тех или иных растений, а с другой — особенностями почвы, на которой они произрастают, ее составом, строением, особенностями профиля, водного, теплового и пищевого режима. Кроме того, корневые системы растений — это непосредственный компонент почвы, составная часть ее живой фазы, а потому никак не могут быть упущены из внимания при морфологическом исследовании почвы в целом. При морфологическом изучении корневых систем в почвах внимания заслуживают следующие показатели:
Глава VII общий характер корневых систем и их распределение по профилю, глубина распространения массы корней и отдельных корней, глубина максимального распространения корней (наличие нескольких максимумов), распределение корней в каждом из генетических горизонтов почвы (их обилие, размеры, характер ветвления), соотношение корней со структурой почвы (находятся ли корни преимущественно в межагрегатных полостях и трещинах либо проникают в агрегаты, и какие именно корни, как распределены по отношению к почвенной структуре). Существенные различия наблюдаются в строении и общем характере корневых систем древесных, кустарниковых, полукустарниковых и травянистых растений, не говоря уже о ризоидах низших растений. Корни древесных растений образуют разветвленную сеть, охватывающую большой объем почвы; они отходят от комля, в разных направлениях пронизывая почву и создавая опорный и питающий механизм дерева. Опорные корни очень крупные и немногочисленные, питающие — мелкие, обильные, вплоть до мельчайших корневых волосков. Одни деревья имеют преимущественное развитие корней по горизонтали (например, ель), другие — в вертикальном направлении (например, сосна), но и в том и в другом случае максимальное скопление корней отмечается в поверхностном гумусовом горизонте почвы. Корневые системы травянистых растений также довольно разнообразны по своему строению (плотно- кустовые дерновинные злаки, рыхлокустовые злаки, бобовые с рыхлой и глубокой корневой системой, корневищные растения, луковичные растения, корнеплоды и клубнеплоды и т. д.). У них также основная масса сосредоточена в гумусовом горизонте. Глубина проникновения корней определяется как биологическими особенностями растений, так и свойствами почвы. В луговых почвах с близкими грунтовыми водами корни пронизывают всю гумусированную толщу (при максимуме в дернине) вплоть до грунтовых вод или до глеевого горизонта, на глубину всего несколько десятков сантиметров. В засушливых полупустынных степях известны случаи проникновения корней некоторых растений (полынь, люцерна и др.) в по- utu гоне за водой на глубину несколько десятков метров.
Живая фаза почв В почвах иногда встречаются препятствия для распространения корней вглубь в виде определенных горизонтов, непроницаемых для корней растений. Это могут быть, во-первых, слишком плотные горизонты: орт- штейны, ортзанды, шлотные иллювиальные горизонты, близкая подстилающая порода, внутрипочвенные коры (прослои, плиты, конкреционные слои). Во-вторых, это могут быть токсичные горизонты: глеевый, солевой, сульфидный (сульфатный после дренирования и окисления). На верхней границе таких горизонтов часто наблюдается изгиб корней в стороны, их поворот кверху, второй максимум корневой системы. Второй максимум корневой системы часто связан со вторым (иллювиальным или погребенным) гумусовым горизонтом почв. Интенсивное развитие корневой системы часто наблюдается на границе капиллярной каймы грунтовых вод. В целом всякие отклонения от «нормального» в распределении корневых систем в почвенном профиле связаны с теми или иными особенностями почвы как среды обитания растений и заслуживают пристального внимания почвоведа. При анализе почвенного профиля почвоведы описывают обилие корней в том или ином горизонте так, как это видно на стенке почвенного разреза, причем обычно используются довольно субъективные критерии для того или иного употребляемого термина. Как и в других случаях морфологического анализа почв, здесь нужна определенная унификация. Можно использовать, например, следующую шкалу обилия корней в описываемом горизонте. Нет корней. Корни не видны на стенке разреза. Единичные корни. 1 — 2 видимых корня (толще 1 мм) на стандартной (шириной около 75 см) стенке разреза. Редкие корни. 3 — 7 видимых корней (толще 1 мм) на стенке разреза. Мало корней. 7—15 видимых корней (толще 1 мм) на стенке разреза. Много корней. Несколько корней имеется в каждом квадратном дециметре стенки разреза. Густые корни. Корни образуют сплошную каркасную сеть. Дернина. Корни составляют более 50% объема горизонта; слой ломается и крошится с трудом. 21 Морфология почв
Глава VII 322 Отдельно регистрируются при этом тонкие (менее 5 мм в диаметре) и большие (более 5 мм) корни. Для детальной характеристики распределения корней по толщине может быть использована следующая примерная шкала: корневые волоски <0,1 мм мельчайшие корни 0,1 —1мм очень тонкие корни 1 —2 мм тонкие корни 2 — 5 мм средние корни 5—10 мм крупные корни >10 мм Большое значение при описании почвенного профиля имеет указание на общую мощность корнеобитаемого слоя и мощность слоя максимального скопления корней. ■ Почвенная фауна Животное население почв многочисленно и разнообразно. Оно довольно специфично для разных типов почв и, согласно представлениям некоторых биологов, может служить надежным диагностическим признаком почвообразования (Гиляров, 1965; Гельцер, 1971). Количество почвенных животных сильно варьирует в разных экологических условиях, формирующихся в различных типах почв (табл. 16). Размеры почвенных животных также варьируют в широких пределах. По размеру особей представителей почвенной фауны можно разделить на несколько групп, в состав которых входят различные классы, отряды и семейства животного царства (рис. 63). Согласно Башелье (Bachelier, 1963), выделяются следующие группы почвенных животных. Микрофауна — менее 0,2 мм — главным образом, простейшие, нематоды, ризоподы, эхинококки, обитающие во влажной среде почвенных микропор внутри агрегатов. Мезофауна — от 0,2 до 4 мм — микроартроноды, мельчайшие насекомые, некоторые мириаподы и черви, обитающие во внутриагрегатных и межагрегатных достаточно влажных порах. Макрофауна — от 4 до 80 мм — земляные черви, моллюски, мириаподы, насекомые (муравьи, термиты и др).
Живая фаза почв Таблица 16 Средняя плотность на 1 м2 главных групп почвенных животных (по данным Графра, Шеффера и Ульриха, цитируемым Дювиньо и Танг, 1968) Биотоп Лес Jlvr Пашня Насекомые И ЛИЧИНКИ 3000 4500 1000 Дождевые черви 78 97 41 Энхитреи- лы 3500 10000 2000 Ного- хвостки 40000 20000 10000 Клещи 80000 40000 10000 1 Гематоды 6000000 5000000 4500000 Мегафауна — более 80 мм — крупные насекомые, крабы, скорпионы, кроты, змеи, черепахи, мелкие и крупные грызуны, лисы, барсуки и другие животные, роющие в почвах ходы и норы. Согласно Кюнельту (Kuhnelt, 1955), в почвах обитают следующие группы животных организмов: Protozoa — активно существуют в водной фазе почв и обычно мельче, чем простейшие водоемов. Из них жгутиковые обычно обильны в сильно гуму- сированных почвах, особенно в верхних горизонтах. Наиболее широко представлены раковинные амебы, особенно в верхнем горизонте бедных бактериями кислых почв: очень малочисленны раковинные амебы в пахотных и садовых почвах. Platyhclmintes — довольно обычны в богатых лесных непереувлажненных почвах, богатых грибным мицелием; присутствие турбеллярий является признаком того, что почва никогда не пересыхает и редко переувлажняется. Nemertines — лишь в очень влажных болотных почвах встречаются эти прожорливые хищники. Trochelmintes — обычны в лесных и луговых почвах, особенно в подстилке широколиственных лесов; они довольно чувствительны к увлажнению и делятся на весьма специфичные виды различно увлажненных почв. Nematomorpha — редко встречаются во влажных почвах. Nematoda — обширная группа, представленная многими тысячами видов и многими миллионами особей в почвах; специфические паразитные нематоды глубоко уходят в почву вместе с корнями растений, в которых они обитают, но сосредоточены преимущественно в верхнем горизонте почв. 2V
I Глава VII Annelida — исключительно обильная по видовому и численному составу группа почвенных червей, обитающих в самых разных почвах, преимущественно в их гумусовых горизонтах. Mollusca — многочисленные животные, населяющие различные почвы (преимущественно с высокой по- розностью и карбонатные); с одной стороны, они характерны для очень влажных болотных почв, а с другой — специфичны для крайне засушливых полупустынных почв, иногда сплошь покрывая своими раковинами поверхность почвы и кустики скудной растительности. Arthropoda — исключительно большая по видовому составу группа почвообитающих животных, в которую входят многочисленные насекомые, ракообразные и другие мелкие обитатели различных почв. Часть из них очень требовательна к экологическим факторам и является диагностичной для тех или иных типов, подтипов, родов и даже видов почв. Vertebrates — крупные почвенные животные — амфибии, рептилии, млекопитающие — постоянно обитающие в почвах и роющие норы и ходы. Перечисленные группы почвообитающих животных представлены в почвах многими тысячами видов и многими миллионами особей. В большинстве случаев сосредоточены они в гумусовых горизонтах почв, причем чем больше гумуса в почвах, тем обильнее и разнообразнее почвенная фауна; однако прямой связи здесь нет: есть почвы очень бедные гумусом и в то же время очень богатые почвенной фауной, например сероземы, особенно орошаемые, или красно-бурые саванные почвы. Надо сказать, что почвовед самостоятельно может в полевых условиях дать лишь очень поверхностную характеристику почвенной фауны; работа почвоведа в комплексе с зоологом может дать исключительно важную информацию о свойствах почвы. ■ Микроорганизмы в почвах Среди почвенных микроорганизмов также наблюдается огромное разнообразие видов и исключительно большое количество особей. Если относить про-
Рис. 63. Главные группы почвенной микро-, мезо- и макрофауны и их наиболее характерные и часто встречающиеся представители (по Дювиньо и Танг, 1968): Двукрылые, толстокожие: 1 —личинка Bibio (X 3,5). Двухвостки, камподеи: 2 — Campodea staphylinus (X 12). Сколопендреллы: 3 — Scutigerella (Хб). Бессяжковые: 4 — Eosentomon (X40). Пауро- поды: 5 — Pauropos (X35). Ногохвостки: 6 — Tomocerus plutnbeus (X8); 7 — Isotoma saltans (ХЗО); 8 — Folsomia quadri- oculata (X40); 9 — OrcheseUa (XT); 10 — Onychiurus (X15). Многоножки, двупарноногие: 11—Polyzonium (X4); 12 — Giomeris (Xl,5). Губоногие: 13 — Geophylus (XI,5); 14 — Lithobius (X3). Ракообразные, равно]югие: 15 — Armadillidiurn (X2). Клещи: 16 — Belba (X60); 17 — Oribotridia (X50). Лжескорпионы: 18 — Neobisium (X8). Тихоходы: 19 — Echiniseus (XlOO). Черви, кольчатые: 20 — Lumbricus terrestris (X0,7); 21 — Allolobophora caliginosa (xO,5). Нематоды: 22 — Dendrobaena octaedra (X0,5); 23 — Plectus (X5). Коловратки: 24 — Phllodina (X40). Простейшие: 25 — ArceUa (X200); 26 — Euidviha (X200)
Глава VII стейшие (Protozoa) почв к почвенной фауне, то среди микроорганизмов в почвах выделяются следующие группы: грибы, водоросли, актиномицеты, микобакте- рии, бактерии, реккетсии и вирусы (Красильников, 1958). Мы не будем говорить о их роли в почвообразовании, поскольку она хорошо освещена в литературе, но несколько слов необходимо сказать о почвенных микроорганизмах в аспекте морфологического изучения почв. Несколько групп почвенных микроорганизмов могут быть отмечены при полевом исследовании почв без помощи микроскопа. Во-первых, это плесневые грибы, белый мицелий которых хорошо различается в лесной подстилке или в гумусовом горизонте почв. Во-вторых, хорошо наблюдаются в почве микоризные грибы, особенно на корнях некоторых деревьев. В-третьих, это клубеньки бактерий на корнях бобовых и некоторых других растений (исключительно обильно развиваются бактериальные клубеньки на корнях черной ольхи, например). И наконец, это некоторые водоросли, дающие либо сплошную черную в сухом состоянии и зеленеющую при увлажнении корочку, либо отдельные сгустки колоний на поверхности и по трещинам некоторых почв засушливых областей. Что касается микроморфологической характеристики почвенных микроорганизмов, то она является предметом почвенной микробиологии и дана развернуто в соответствующих руководствах (С. Н. Вино- градский, А. А. Имшенецкий, Д. М. Новогрудский, М. В. Федоров, Е. Н. Мишустин, Н. А. Красильников, Д. Г. Звягинцев и др.). При микроморфологическом изучении почв при достаточно большом увеличении микроскопа можно наблюдать характерные особенности расположения микроорганизмов — бактерий, актиномицетов, грибов, водорослей, простейших — в естественных условиях строения почвы. В почвах большинство микроорганизмов в естественных условиях находится в адсорбированном на твердых частицах состоянии: в перегнойно-глеевой почве и в черноземе 90% всех клеток, в дерново-подзолистых и в серых лесных ноч- 3ZB вах 50 — 60%, в каштановых почвах, красноземах, се-
Живая фаза почв роземах70 — 80% (Звягинцев, 1973). При этом выяснилось, что одни частицы заселены микроорганизмами очень плотно, другие слабее, третьи совершенно лишены их, что связано, естественно, с их особенностями. В то же время надо иметь в виду, что среди почвенных микроорганизмов есть специфические обитатели почвенного раствора наряду с обитателями твердой фазы почвы (Аристовская, 1965; Звягинцев, 1973). Второй важной особенностью распространения микроорганизмов в почвах является его микроочаговость, микрозональность (Красильников, 1958; Звягинцев, 1973), прослеживаемая вплоть до отдельных почвенных частиц. Это связано с общей почвенной неоднородностью и микрозональным строением почв в целом. Наблюдается тесная связь «географии» микроорганизмов в почвенном профиле с распределением новообразований, многие из которых обязаны своим происхождением именно деятельности микроорганизмов, особенно новообразования железа, марганца, сульфидов. Ну и, конечно же, основной закономерностью распределения микроорганизмов в почве служит совершенно четкая связь их с генетическими почвенными горизонтами. Каждый горизонт имеет специфический состав микрофлоры и особую плотность микробных популяций, причем соответствующая специфическая картина наблюдается для каждого типа почвы. В заключение этого очень краткого рассмотрения морфологических аспектов живой фазы почв необходимо сказать, что она во всех случаях заслуживает специального изучения для полной характеристики почвы как единого целого и может быть выполнена на достаточно высоком уровне лишь при комплексной работе почвоведа с соответствующими специалистами — ботаником, зоологом, микробиологом.
■ Элементарные почвенные процессы Почвообразовательный процесс на земной поверхности протекает под влиянием исключительно большого разнообразия сочетаний факторов почвообразования, что приводит к разнообразию типов почвообразования и соответствующих им типов, подтипов, родов и видов почв. В то же время в различных почвах повторяются одни и те же процессы, существенно однокаче- ственные, но различающиеся в деталях своего проявления. Например, гумусонакопление — это единый процесс во всех почвах, но, с одной стороны, этот процесс может быть количественно разным — накопление 500 и 50 т гумуса на 1 га, с другой — качественно различным — накопление гуматного или фульватного гумуса. Другим примером может быть процесс оглее- ния, в различной степени повторяющийся в самых разнообразных почвах, имеющих избыточное увлажнение в той или иной части профиля. В разных типах почв может проявляться процесс лессивирования или выщелачивания. Такие общие для разных типов почвообразования процессы получили название элементарных почвообразовательных процессов. Название это, конечно, не вполне удачное, поскольку эти процессы довольно сложные по своей природе, а отнюдь не элементарные, но как условное название оно может быть принято. Элементарные почвообразовательные процессы были выделены и обоснованы С. А. Захаровым, С. С. Неуструевым, Б. Б. Полыновым практически одновременно в 1930 г. на основе докучаевского учения
Морфология почвдррразпвания о типах почвообразования. С. С. Неуструев писал A930), что этот процесс (почвообразовательный процесс. — Б. Р.) не только не однороден в различных условиях, но сам представляет сложное явление, составляющееся из элементарных процессов — отдельных физико-химических явлений: та или иная степень и направление разложения минеральной основы и органического вещества, аэробный или анаэробный характер разложения, те или иные новообразования, энергия и направление выщелачивания, растворения и переноса и так далее. Сочетания этих элементарных процессов дают безграничное количество почвенных индивидуумов. Однако среди них давно уже уловлены типические сочетания, к которым относятся наблюдаемые явления. Эти типические сочетания, или типы почвообразования, немногочисленны. Позднее теоретическое обоснование выделения элементарных почвообразовательных процессов сделали И. П. Герасимов и М. А. Глазовская A960). И. П. Герасимов A973) ввел термин «элементарные почвенные процессы». А. А. Роде A971) назвал эту группу процессов «частными почвообразовательными макропроцессами». И. П. Герасимов и М. А. Глазовская A960) выделили десять видов элементарных почвообразовательных процессов, объединив их в три группы. I. Элементарные процессы, в которых главную роль играет превращение минеральной части почвы: первичное, или примитивное, почвообразование; оглинение (сиаллитизация); латеритизация (эллинизация или фераллитизация). И. Элементарные процессы, в которых главную роль играет превращение органического вещества: гу- мусонакопление, торфонакапление. III. Элементарные процессы, в которых главную роль играет превращение и передвижение минеральных и органических продуктов почвообразования: засоление (солончаковый процесс); рассоление (солонцовый процесс и осолодение); оглеение и орудене- ние; выщелачивание (лессиваж) или псовдооползо- ливание и оподзоливание. А. А. Роде A971) перечисляет уже 13 видов элементарных (частных) почвообразовательных процессов,
Гяава VIII разделив на самостоятельные некоторые из выделявшихся прежними авторами и добавив новые. Ряд новых процессов описали С. В. Зонн с соавторами A973), И. П. Герасимов A973). Есть все основания согласиться с И. П. Герасимовым, что элементарные почвенные процессы могут явиться основой генетической диагностики и классификации почв и базой дальнейшего развития теории почвообразовательного процесса в целом. Поэтому отказ М. А. Глазовской A972) от использования концепции элементарных почвенных процессов на основе критики термина «элементарные» не может быть признан убедительным. Эта концепция явно прогрессивна и заслуживает дальнейшей разработки. Развивая далее концепцию элементарных почвенных процессов, И. П. Герасимов A975, 1980) предложил следующую общую схему элементарных почвенных процессов и «подпроцессов»: I. Педоморфизм минеральной массы 1. Ортосиаллитизация (первичное оглинение) а — гидратация первичных и вторичных минералов Р — гидратация в условиях криогенеза 2. Неосиаллитизация (вторичное оглинение) а — в кислой среде Р — в нейтральной среде у — в щелочной среде 3. Латеритизация (ферритизация, аллитизация, каолинизация и др.) П. Педоморфизм органической массы 1. Торфонаколление 2. Гумусоонакопление а — гумификация (грубый гумус) Р —" гумусонакопление в кислой среде Y — ]умусонакоиление в нейтральной среде 8 — гумусонакопление в щелочной среде III. Сегрегация и миграция (вынос и накопление минеральных и органических веществ — продуктов почвообразования) 1. Засоление — рассоление а — солончаковый процесс Р — солонцовый процесс
Морфология почвообразования у — процесс осолодения 2. Оглеение а — поверхностное (экзоглей) р — срединное (нараглей) у — глубинное (эндоглей) 3. Выщелачивание — оподзоливание а — выщелачивание C — иллимеризация (лессиваж) у — оподзоливание IV. Цементация 1. Галогенная (гипсовая, карбонатная и др.) 2. Оруденение 3. Гумусовая V. Деформация 1. Криогенная 2. Гидрогенная (разбухание и ссыхание) 3. Биогенная В этой системе латинскими цифрами обозначаются группы процессов, греческими цифрами — процессы, а греческими буквами — подпроцессы. С целью более полной индексировки элементарных почвенных процессов и их использования для диагностики почв И. П. Герасимов предложил также использовать следующие индексы горизонтов и свойств почв. Почва Порода и другие образования Органические горизонты Органно-минеральные педоморфические горизонты Почвообразующие породы Подстилающая порода Грунтовая вода Мерзлота Ot — торф Oh -— лесная подстилка, степной войлок А) — темные (гумусные) А2 - - осветленные (элювиальные) В — безгумусовые Bin — метаморфические (текстурные) Bi иллювиальные С - рыхлая CR - плотная D — рыхлая DR плотная w верховодка W постоянная f длительносезонная F - - многолетняя Кроме этих основных индексов для обозначения некоторых свойств почв предлагается употреблять и ряд дополнительных:
Глава VIII — — pz — Ы — t — g — ih — Ca — cs — sa — m — l — к — kCa — fe — kCa — ks — kf — r — комковатая, ореховатая, зернистая структура нризмовидная и столбчатая структура глыбистая и блоковая структура торфянистость оглеенность иллювиально-гумусовая пропитанность карбонатная пропитанность сульфатная пропитанность пропитанность другими солями метаморфическая уплотненность иллювиальная уплотненность корообразование карбонатная цементированность оруденение новообразования и включения (конкреции) известковые гипсовые железистые щебень, галька, валуны Используя приведенную систему индексов, И. П. Герасимов строит две группы кодов для каждого известного типа почв: профильный код и процессный код. При этом в кодовой записи отмечается и степень развития тех или иных признаков: слабая — светлый шрифт, средняя — подчеркивается снизу, сильная — полужирный шрифт. Ниже даются примеры таких кодов для нескольких типов почв, составленные самим И. П. Герасимовым A975). Код процессов дается для каждого генетического горизонта почвы. почвы арктическая Тундровая глесвая Подбур Псевдоподзолистая Псевдоподзол Бурая лесная Серая лесная Профильные коды А — Вса- C-F Ot - At Bg -CgFW Ot-At —Bihf--Cr F Al—A2g —Bmg--C At — A2g — Bmaw — Cw Al ■ Вт —С Al -Bim — Cca Процессные коды IIP— 112y — IV1 — 1 HP-1П -2a- III 3aP I IP — II 1 - - 2a - - III 3 aP 11a —I12P—III2P-III3P I1a-II2B —III2P-III3P I2a--II2P -ШЗР 123- U2pv -11130a
Морфология почвооОразовяния По мнению И. П. Герасимова, основным критерием для определения понятия элементарного почвенного процесса (ЭПП) и отличия его от других явлений и процессов, совершающихся в природе, является то, что эти процессы составляют в своей совокупности явление почвообразования, присущи только почвам и при определенных естественных сочетаниях друг с другом определяют их основные свойства на уровне генетических типов, т. е. прежде всего строение профиля или состав и соотношение системы генетических горизонтов. Согласно данному определению, каждый генетический тип почвы (ГТП), установленный в настоящее время, характеризуется определенным и только одному ему свойственным сочетанием ЭПП, хотя отдельные ЭПП могут и должны проявляться (в разных сочетаниях) в различных ГТП. С другой стороны, степень развития сочетания ЭПП, свойственного определенному ГТП, а также присоединение к этому основному сочетанию дополнительных ЭПП делают возможным обоснованное разделение ГТП на подтипы, роды и виды почв. Используя концепцию И. П. Герасимова об элементарных почвенных процессах для объяснения пространственной дифференциации почв и образования структуры почвенного покрова, Я. М. Годельман A977) предложил различать комплект и комплекс ЭПП. Под комплектом элементарных почвенных процессов понимается «набор всех ЭПП, в той или иной степени влияющих на общий процесс почвообразования на данном участке территории». Разные комплекты (наборы) ЭПП обусловливают формирование разных почв. Но один и тот же комплект ЭПП тоже может привести к формированию разных почв, если в нем различна интенсивность проявления того или иного ЭПП. Комплекс ЭПП представляет собой комплект с определенным соотношением интенсивности проявления составляющих его ЭПП, обусловливающий формирование одинаковой почвы в пределах ареала своего воздействия. Соответственно каждому комплексу элементарных почвенных процессов соответствует свой особый почвенный индивидуум. Приведенное уточнение Я.М. Годельмана целесообразно. О различии между комплектом (набором) и комплексом элементарных почвенных процессов всегда необходимо помнить при генетическом анализе
Глава VIII той или иной почвы и интерпретации тех или иных морфологических и иных признаков различных почвенных процессов и свойств. Отмечая перспективность и научную плодотворность концепции элементарных почвенных процессов, нужно иметь в виду то обстоятельство, что если в принципе она представляется вполне стройной и логичной, ее конкретное содержание нуждается в дальнейшей глубокой проработке, особенно с точки зрения набора ЭПП, принципов их выделения, диагностики и характеристики. В частности, должны быть разработаны четкие критерии выделения ЭПП, которых пока нет. Встает очень существенный вопрос, адекватны ли такие выделяемые сейчас разными авторами ЭПП как «оподзоли- вание», «оглеение», «осолодение», с одной стороны, и «дегидратация и кристаллизация свободных форм железа», «криогомогенизация», «кислое выщелачивание», «околоскелетная сепарация глин» (Соколов, 1980а; 19806). Само понятие «элементарность» должно получить более четкое научное определение. Однако эти оговорки не умаляют принципиальных достоинств концепции элементарных почвенных процессов, которую уже сейчас можно результативно использовать в генетическом анализе почвообразования. Речь идет о дальнейшей глубокой проработке теоретических основ этой концепции и конкретизации ее фактического содержания. Что касается диагностики почв на основе элементарных почвенных процессов, то необходимо сначала разработать принципы диагностики самих процессов по тем или иным свойствам почвы. В настоящее время едва ли можно говорить о полном списке ЭПП, поскольку отнюдь не для всех почв известен их генезис и те процессы, из которых складывается тот или иной тип почвообразования. Можно лишь говорить о наборе известных элементарных процессов, более или менее изученных в настоящее время. Поэтому нет пока оснований и для их какой-либо рациональной классификации, хотя можно было бы, например, выделить такие группы процессов, как биогенно-аккумулятивные, иллю- виально-аккумулятивные, гидрогенно-аккумулятивные, элювиальные, метаморфические, криогенные, антропогенные, педотурбационные и деструкционные. Как предварительная такая схема может быть принята на данном
Морфояогдя почвообразования Ц этапе изучения, но она, несомненно, будет изменена и детализирована по мере накопления знаний об элементарных почвенных процессах. В данной книге нет полной характеристики тех пли иных элементарных процессов, а дается лишь характеристика их морфологических проявлений с целью облегчения генетического анализа почвенного профиля. Необходимо также подчеркнуть, что на данном этапе развития почвоведения генетическая интерпретация почвообразования в подавляющем большинстве случаев не может считаться однозначной и окончательной и является в определенной степени субъективной, отражающей точку зрения и генетические концепции того или иного исследователя. Поэтому и нижеследующая характеристика элементарных процессов ни в коей мере не свободна от этого. Вероятно, и не все из описанных ниже процессов могут быть охарактеризованы как «элементарные почвенные процессы», поскольку нет ясных критериев их выделения. ■ Еиогенно-аккцмцляпшвные процессы Эта группа ЭПП включает в себя те, что сопровождаются накоплением в верхней части профиля тех или иных веществ, и, прежде всего органических, под непосредственным влиянием жизнедеятельности организмов на почве или в ео толще. Гумусообразование in situ — процесс разложения растительных остатков на месте их отмирания и последующего новообразования гумуса без его перемещения по профилю. Морфологически характеризуется образованием поверхностного темного гумусового горизонта комковатой или зернистой структуры, наиболее темного и оструктуренного в профиле, содержащего значительное количество живых и мертвых корней растений. В шлифе под микроскопом видны многочисленные хлопьевидные гумусовые сгустки, обволакивающие зерна скелета; четко видны остатки растительных тканей на разных стадиях разложения; встречаются обычно опаловые фитолитарии, иногда окристаллизованные до кристобалита. Гумусонакопление — процесс аккумуляции гумуса ___ в поверхностном горизонте почвы в результате разло- udu
Глава VIII жения растительных остатков и гумусообразования при сочетании гумусообразования in situ и некоторого его перемещения вниз с постепенным пропитыванием им почвенной массы. Характеризуется образованием поверхностного темного гумусового горизонта комковатой или зернистой структуры, наиболее темного и оструктуренного в профиле, постепенно теряющего гумусовую прокраску и оструктуренность с глубиной. В нижней части горизонта выделяются гумусовые языки или затеки в нижележащий горизонт. В шлифе наряду с многочисленными хлопьевидными гумусовыми сгустками, обволакивающими зерна скелета, видны гумусовые натеки по крупным порам. Подстилкообразование — формирование на поверхности почвы органического (в нижней части орга- но-минерального) слоя лесной подстилки или степного войлока, находящегося по вертикальным слоям (и во времени) на различных стадиях разложения растительных остатков. Морфологически характеризуется тем, что вся подстилка сплошным слоем легко отделяется от нижележащей минеральной толщи почвы и состоит из различимых невооруженным глазом растительных остатков. В нижнем слое подстилки имеется существенная механическая примесь минеральных скелетных частиц, как правило, лишенных окисных пленок. Торфообразование (оторфовывание, оторфянива- ние, торфонакопление) — процесс консервации отмерших органических остатков при весьма незначительной гумификации, характеризуемой образованием поверхностных торфяных горизонтов. В зависимости от степени разложения и вида торфа морфология и микроморфология торфяных горизонтов будет различной. В не- разложешюм торфяном горизонте растительные остатки полностью или почти полностью сохранили свою форму и хорошо видны невооруженным глазом. В среднеразложенном торфе растительные остатки лишь частично сохранили свою исходную форму в виде обрывков тканей, различимых невооруженным глазом. В разложенном торфе форма растительных остатков не различается невооруженным глазом, и весь горизонт выделяется как сплошная мажущаяся органическая масса, но под микроскопом четко видны остатки растительных ddO тканей, перемежающиеся со сгустками бурого органиче-
Морфология ппчвооОразпвания ского вещества. В сухоторфянистом горизонте все растительные остатки сохраняют исходную форму, хорошо различимую невооруженным глазом. Торфяной очес выделяется тем, что в нем полностью видна форма растений, которые отделяются от зеленых растений лишь бурой или желто-бурой окраской. Спутанно-волокнистое микростроение характерно для всех видов торфа, а иногда оно наблюдается и невооруженным глазом. Дерновый процесс — интенсивное гумусообразова- ние и гумусонакопление под воздействием травянистой растительности, в составе которой существенную роль играют дерновинные злаки, сопровождающиеся образованием изогумусового профиля с поверхностным темным комковатым или зернистым гумусовым горизонтом (Вильяме, 1947). Формирующийся при этом дерновый горизонт характеризуется существенной ролью корневых систем в его составе (более половины объема), а твердая фаза его представлена мелкозернистыми или мелкокомковатыми отдельностями, под микроскопом обнаруживающими существенную межагрегатную и внутриагре- гатЕгую порозность и состоящими из склеенных гумусовыми хлопьями обильных остатков растительных тканей и минеральных зерен; обильны также здесь разнообразные одноклеточные и многоклеточные микроорганизмы. Биогенный синтез глинных минералов — процесс вторичного глинообразования в почвах, протекающий в результате взаимодействия освобождающихся при разложении растительных остатков простых соединений или ионов. Этот процесс был описан на основе идей Б. Б. Полынова Р. X. Айдиняном A954) в качестве возможной гипотезы и с тех пор считается вполне вероятным во многих почвах. Прямых доказательств существования такого процесса нет, но логическая вероятность его допустима. В конечном счете это один из видов мета- морфизации почвообразующей породы, когда освобождающиеся при выветривании минералов элементы вовлекаются в биологический круговорот веществ, а затем уже поступают на синтез вторичных минералов почв. В этом случае процесс идет не in situ, а с некоторым перемещением веществ, но без их выноса за пределы био- генно-аккумулятивного горизонта. Морфологически горизонт, в котором идет биогенный синтез глинных минералов, выделяется как гумусовый оглиненный 22 Морфология почв
I Глава VIII горизонт в верхней части профиля. Микроморфолога- чески он отличается от глинно-аккумулятивного метаморфического горизонта отсутствием псевдоморфоз вторичных глинных минералов по зернам первичных, накоплением калломорфной глины в порах, часто полностью закупоривающей их. Однако в целом такой горизонт трудно отличим от метаморфического. Реградация (проградация) — процесс вторичного обогащения гумусом и другими соединениями верхних горизонтов деградированных и оподзоленных почв. Морфологически такие почвы характеризуются темным гумусовым горизонтом комковато-зернистой структуры без признаков оподзоленности, лежащим на переходном горизонте АВ, имеющем признаки прошлой оподзоленности (деградации) в виде укрупненной структуры с пленками, корочками и белесой присыпкой на гранях отдельностей. ■ Иллшвиапьно-зккумулятивные процессы Данная группа охватывает процессы аккумуляции веществ в средней части профиля элювиалыю-иллю- виально-дифференцированных почв ниже элювиального горизонта, включая отложение, преобразование, закрепление принесенных сверху веществ. Глинисто-иллювиальный процесс — процесс иллювиального накопления вторичной глины, выносимой из элювиального горизонта в неразрушенном состоянии. Морфологически горизонт с преобладанием такого процесса выделяется в профиле наибольшей глинистостью и уплотнением. Он имеет призматическую или орехова- тую хорошо оформленную структуру с четко выраженными гранями и корочками. На гранях структурных отдельностей четко выделяются блестящие глинистые пленки, свободные от гумуса. При микроморфологическом исследовании в шлифах ясно видны натечные формы слоистых ориентированных глин в порах. Гумусово-иллювиальный процесс — процесс иллювиального накопления гумуса, выносимого из элювиального горизонта. Морфологически выделяется по образованию в профиле второго (нижнего) темно- окрашенного гумусового горизонта ниже элювиального или в нижней части верхнего гумусового горизонта.
Морфология почвообразования Формируется обычно в песчаных почвах и очень редко в суглинистых, поэтому обычно бесструктурный и выделяется как одна или несколько прослоек темно-коричневого или буро-красно-коричневого цвета. Если есть структура, то на гранях структурных отдельнос- тей заметны глянцевые темные потеки. Под микроскопом видны хлопьевидные i-умусовые сгустки и натеки по порам, цементирующие зерна первичных минералов, не отмытые от окисных пленок. Железисто-иллювиальный процесс — процесс иллювиального накопления окислов железа, выносимого из элювиального горизонта в ионной, коллоидной или связанной с органическим веществом формах. Наиболее часто такой процесс наблюдается в песчаных почвах, когда он приводит к образованию иллю- виально-железистого горизонта ярко-желтого, красного или буро-желтого цвета в виде сплошного слоя или серии извилистых уплотненных прослоек ортзан- дов. В случае песчаных почв такой горизонт бесструктурен и слабо цементирован окислами железа. Если же имеется структура, то по граням структурных от- делыюстей видны охристые пленки окислов железа. Под микроскопом в таком горизонте ясно различаются охристые мостики между отдельными зернами, растрескивающиеся пленки на зернах, хлопьевидные сгустки окислов железа, железистые микроконкреции концентрического строения. Глиноземно-гумусово-иллювиальный процесс — процесс иллювиального накопления аморфных окислов алюминия вместе с гумусом, вынесенных сверху из элювиального горизонта, описанный для так называемых криптоподзолистых почв (не надо путать со «скрытоподзо- листыми» почвами) юго-восточной Европы, выделяемых в качестве предгюдзолистой стадии почвообразования (Duchaufour, Souchier, 1968; Кирицаидр., 1970). Морфологически почвы, в которых имеет место такой процесс, характеризуются буроземным профилем без морфологических признаков оподзоленности, но с несколько подчеркнутым уплотнением и оглипиванием в горизонте В. Микроморфологический анализ обнаруживает натечные аморфные новообразования в горизонте В. Железисто-гумусово-иллювиальный процесс — процесс иллювиального накопления аморфных окислов же- 22-
Глава VIII леза вместе с 1умусом, вынесенных сверху из элювиального горизонта. Этот процесс характерен для песчаных подзолов. Морфологически он проявляется в образовании сплошного или состоящего из серии извилистых прослоек иллювиального горизонта темно-бурой, охристо- бурой, красновато-бурой окраски. В песчаных почвах ортзандовые, псевдофибровые прослойки ясно отделяются от окружающей песчаной массы почвы, в суглинистых почвах на гранях структурных отдельностей присутствуют ясные глянцевые темные пленки. Под микроскопом видны многочисленные охристо-бурые и бурые мостики между зернами скелета, растрескивающиеся пленки на зернах, хлопьевидные сгустки гумуса. Подзолисто-иллювиальный процесс — иллювиальное накопление глинистых частиц и аморфных полуторных окислов в профиле подзолистых почв, вынесенных сверху из подзолистого горизонта. Морфологически проявляется в образовании оглиненного уплотненного горизонта ореховатой или призматической структуры с хорошо выраженными структурными отдельностями, имеющими корочки и натечные пленки но граням. Микроморфологически этот горизонт характеризуется наличием ориентированных слоистых глин в порах и микротрещинах, растрескивающимися окисными пленками на зернах скелета, охристо- бурыми мостиками между зернами с хлопьевидными сгустками полугорных окислов. Карбонатно-иллювиальный процесс — иллювиальное накопление карбонатов кальция, вынесенных сверху, в средней или нижней части профиля, особенно характерный для лугово-степных и степных почв. Морфологически этот процесс с большим трудом можно отличить от процесса гидрогенной аккумуляции карбонатов. Для разделения этих двух процессов необходим сложный генетический анализ профиля с привлечением результатов аналитического исследования почвы. Обычно в этом анализе может помочь форма кривой распределения карбонатов в профиле при его достаточной глубине. Характер новообразований карбонатов в профиле в обоих случаях может быть одинаковым. Важное значение для интерпретации карбонатного профиля может иметь и расчетное сопоставление масс карбонатов, аккумулированных в иллювиальном гори-
Морфология почвообразования зонте и предположительно вынесенных из карбонатно- элювиального горизонта. Пели генетическим анализом профиля установлено, что данный карбонатно-аккуму- лятивный горизонт является иллювиальным, а не гидрогенным, то его морфология характеризуется прежде всего наличием тех или иных карбонатных новообразований, формы которых подробно описаны выше. Солонцово-иллювиальный процесс — процесс иллювиального накопления глины, аморфных полуторных окислов и гумуса в солонцовом горизонте солонцов и солонцеватых почв при существенном участии натрия в составе обменных катионов этого горизо!гга; процесс образования солонцового горизонта. Выносимые из элювиальной части профиля коллоиды закрепляются здесь и обратимо коа1улируются, будучи лето пептизи- руемы в присутствии ионов натрия. В сухом состоянии такой горизонт имеет столбчатую или призматическую структуру с очень темными корочками и лаковыми пленками на гранях. Под микроскопом видны в шлифах обильные натеки ориентированных глин в порах и микротрещинах, обильные хлопьевидные сгустки гумуса и полуторных окислов, значительная часть пор заполнена аморфным веществом, бесформенной плазмой. Горизонт выделяется как наиболее оглиненный и уплотненный в профиле, сильно растрескивающийся. ■ Гидрогенно-аккумупяпмные процессы Эта группа процессов почвообразования связана с современным или прошлым (палеоаккумулятивные процессы) влиянием грунтовых вод на формирование почвенного профиля. Особенно резко эти процессы проявляются при ВЕзШотном водном режиме, но могут иметь место и при иных типах режима, например в местах геохимических барьеров на пути движения грунтового потока (притеррасные понижения, перегибы склонов и т. п.) или придесукционном водном режиме. Аккумуляция может быть как поверхностной, так и внутрипочвенной, затрагивающей любую часть почвенного профиля и любой из уже сформированных или формирующихся генетических горизонтов. Засоление — процесс накопления водно-растворимых солей в почвенной толще при поднятии минерализо-
Глава VIII ванных фунтовых вод. Если грунтовые воды или их капиллярная кайма доходят лишь до какой-то глубины внутри профиля, то аккумуляция солей имеет место на верхнем пределе капиллярной каймы, формируя соответствующий внутрипочвенный солевой горизонт; то же может иметь место и при десуктивном иссушении какого-то горизонта, который может стать солевым. Если поток воды при испарительном режиме доходит до поверхности, то соли аккумулируются на поверхности почвы. Специфическим морфологическим признаком процесса засоления служит появление различных в зависимости от стадии и интенсивности процесса солевых новообразований (прожилки, корочки, гнезда, налеты). Засоление поверхностных горизонтов может быть сезонным: появление выцветов солей в сухой период и их исчезновение во влажный или при поливах. Засоление разными солями дает разную морфологическую картину: при засолении сульфатом натрия образуется пухлый горизонт, при засолении хлоридом натрия или смесью хлорида и сульфата натрия — корковый, хлоридами кальция и магния — мокрый, содой — черный. Белые выцветы на поверхности почвы — первый признак интенсивного сезонного или постоянного процесса засоления, если преобладают сульфаты и хлориды в составе солей. При содовом засолении поверхность почвы черная, вязкая, растрескивающаяся при высыхании, очень медленно просыхающая. Засоление почвы приводит к ее обесструктуриванию, появлению глыбистой структуры или массивного сложения. Загипсовывание — процесс вторичной аккумуляции гипса в почвенной толще при отложении его из минерализованных грунтовых вод при достижении насыщения ими в отношении сульфата кальция или при обработке карбонатного слоя сульфатно-натриевыми водами. Морфологически процесс проявляется в образовании гипсового горизонта, а в экстремном случае — гипсовой коры с характерным кристаллическим строением. Окарбоначивание — процесс вторичной аккумуляции карбоната кальция в почвенной толще при отложении его из минерализованных грунтовых вод при достижении ими насыщения карбонатом и бикарбонатом кальция или при обработке гипсового слоя щелочными содовыми водами. Процесс проявляется морфо- аЧс. логически в образовании карбонатного горизонта или
Морфология ппчвооОразования карбонатной коры с их характерными морфологическими признаками. В случае гидрогенно-карбонатного горизонта сомнение может быть о его истинной природе — иллювиальный он или гидрогенный. В случае же коровых образований таких сомнений нет: все коры в почвах имеют гидрогенное происхождение. Оруденение — процесс гидрогенного накопления окислов железа разной степени гидратации в толще почвы с образованием «железистого солончака» (Роговой, 1933) или рудякового горизонта (болотной руды). В зависимости от стадии развития процесса морфологическое его проявление будет различным. Обычно этот процесс проявляется в местах геохимических барьеров для железа: притеррасные понижения в поймах, места выхода железистых грунтовых вод в депрессиях рельефа, окраины болот, особенно низинных (Перельман, 1966). На ранних стадиях (во времени или в пространстве) формируются ожелезненные торфяные или минеральные горизонты, интенсивно прокрашенные охристо-бурыми окислами железа и содержащие микроконкреции концентрического строения. На более зрелых стадиях формируются конкреционные горизонты, состоящие из отдельных или сцементированных между собой конкреций концентрического строения и неправильной формы крупных желваков натечной формы. Основной минералогической формой в этих условиях будет лимонит. Окремнение — процесс гидрогенного накопления кремнезема и цементации им почвенных слоев, имеющий распространение в областях циркуляции щелочных растворов (Ковда, 1951, 1973). С одной стороны, это могут быть районы тропического климата, где на ранних стадиях фераллитизации происходит интенсивное освобождение кремнезема из выветривающихся силикатов и вынос его в коллоидной форме или в истинном растворе с грунтовыми водами в аккумулятивные ландшафты. С другой стороны, — это районы аридного или полуаридного климата с интенсивной (в прошлом) циркуляцией щелочных растворов и большим участием натрия в почвообразовании. В любом случае в аккумулятивных ландшафтах происходит осаждение аморфного кремнезема, пропитывающего те или иные слои почвы и постепенно кристаллизующегося до вторичного кварца. Опа- лово-халцедоновые цементированные горизонты (дури-
Глава VIII пэн) или коры встречаются довольно часто и во многих случаях являются палеоаккумулятивными (палеогидро- морфными) образованиями. Морфология их описана при характеристике аккумулятивных горизонтов и кор. Олуговение — аккумулятивный процесс, связанный с воздействием грунтовых вод (их капиллярной каймы) на нижнюю часть профиля при хорошем общем дренаже, что приводит к повышению общей увлажненности почвы без ее заболачивания. Морфологически этот процесс проявляется в увеличении интенсивности гумусовой прокраски в профиле (гумусовый горизонт становится более темным), увеличении мощности гумусового горизонта, увеличении языковатости нижней границы гумусового горизонта, переходе зернистой структуры (в случае степных почв) в комковатую, в наличии немногочисленных ржавых и сизых пятнышек и железистых микроконкреций в нижней части профиля, в размягчении карбонатных конкреций. Тирсификация — процесс в условиях временного ги- дроморфизма, характерного для слабо дренированных депрессий районов засушливого климата, в результате которого почва чернеет вследствие образования черного гидроморфного гумуса с крупными молекулами, ком- плексирующими железо, а структура почвы деградирует (Duchaufour, 1965). Процесс представляет собой своеобразное сочетание слабого олуговения и слитизации. Морфологически он проявляется в образовании поверхностного темного (черного, темно-серого, темно-бурого) слитого горизонта, самомульчирующегося в верхней части, сильно растрескивающегося при высыхании, имеющего внутри крупных тумбовидных отдельностей поверхности скольжения, очень плотного и твердого в сухом состоянии и вязкого, набухающего при увлажнении. Микро- морфологически в этом горизонте выявляются обильные красновато-черные или бурые хлопьевидные сгустки гумуса и бесформенные скопления калломорфной глины; присугствуют железистые микроконкреции. В нижней части профиля заметны сизоватые и ржавые пятна и железистые микроконкреции, ржаво-бурые или черные. Латеризация (латеритизация, латеритообразова- ние) — процесс как древнего, так и современного оже- лезнения, обусловливающий вывод из круговорота зна- о44 чительных количеств алюминия и особенно железа
Морфология почвообразования (Зонн, 1969), приводящий к образованию ожелезненных внутрипочвенных прослоев конкреционного или панцирного строения различной структуры (пизолитовой, шлаковой, вермикулярной) и с различными соотношениями Si, A1 и Fe путем аллохтонного накопления железа из грунтовых или почвенных вод при их боковом перемещении в аккумулятивных ландшафтах. Внутрипоч- венный латерит (в случае эрозии поверхностных слоев почвы он может оказаться и на поверхности) морфологически выделяется как прочный сцементированный конкреционный или ячеистый панцирный слой различной мощности. Латеритный слой может быть образован и путем метаморфизации (отвердевания) плинтита под воздействием атмосферных агентов. Обычно в почвенном профиле в ненарушенном состоянии латерит имеет двучленное строение: верхняя его часть конкреционная, а нижняя — ячеистая. Ячеистый (вермикулярный) латерит — это практически всегда результат развития и отвердевания плинтита, а конкреционный латерит может формироваться и независимо от плинтитообразования. Плинтификация (плинтитообразование) — гидрогенный процесс преобразования ферраллитизованного материала путем отложения из поднимающихся либо сезонно осциллирующих грунтовых вод окислов железа на ферраллитной основе. Формирующийся при этом горизонт плинтита характеризуется пестрой окраской: красные пятна неправильной формы соединяются в сплонигую ячеистую сеть на желтоватом, оранжевом или белесовато-желтом фоне. Обычно по всему горизонту разбросаны железистые охристо-бурые или мар- ганцовисто-железистые красновато-черные немногочисленные конкреции концентрического или натечного строения. Горизонт хотя и уплотненный, но свободно копается лопатой, а при воздействии атмосферного воздуха со временем необратимо отвердевает, превращаясь в ячеистый латерит. В микроморфологическом строении обращает на себя внимание обильное присутствие мелких красных до желтого кристалликов окислов железа на крупных беловатых или зеленоватых кристаллах каолинита, что четко видно не только в шлифах, но и при суспендировании материала в воде. Характерно, что встречающиеся здесь кварцевые зерна, часто покрытые растрескивающимися буро-желтыми железистыми
I Гдава VIII пленками, значительно реже имеют на своей поверхности мелкие кристаллики окислов железа, чем зерна каолинита, часто буквально сплошь усыпанные ими. Отложение наилка — гидрогенный пойменный, подводный или делювиальный процесс аккумуляции минерального вещества на поверхности почвы при его осаждении из водного потока, при котором почвообразование и формирование почвообразующей породы протекают одновременно. Если отложение наилка происходит периодически при сезонных разливах водных потоков, то оставляемый на поверхности материал различного гранулометрического и минералогического состава в зависимости от характера потока и участка затапливаемой территории ясно отделяется от нижележащей толщи и представляет собой тонкослоистую полигонально растрескивающуюся корочку, в которой тонкие слои на расстоянии нескольких миллиметров постепенно огрубляются (облегчаются по гранулометрическому составу) сверху вниз. При подводном почвообразовании и постоянно идущем процессе отложения наилка эта слоистость заметна меньше и часто не обнаруживается невооруженным глазом в поле, но ясно проявляется при обсыхании взятого монолита и рассмотрении его с помощью лупы. Главным морфологическим признаком процесса отложения наилка (современного или древнего) служит микрослоистость наноса, причем слои измеряются, с одной стороны, миллиметрами, а с другой — выделяется и мезослоистость, измеряемая единицами и десятками сантиметров; первая отражает сезонность отложений, а вторая — многолетнюю цикличность. Характерна для таких образований, если они не слишком сильно переработаны почвообразованием, большая микропороз- ность и кавернозность. Часто здесь встречаются и раковины водных моллюсков, корневища водных растений, иногда галька или гравий, в некоторых условиях приморских или континентальных низменностей в аридных районах характерна сплошная пропитка солями (хлориды и сульфаты натрия преимущественно). ■ Элювиальные процессы Эта группа процессов охватывает широкий круг элементарных процессов почвообразования, связанных с разрушением или преобразованием минеральной и ор-
Морфология почвообразования Hi ганической массы почвы в специфическом элювиальном горизонте с выносом из него продуктов этого разрушения или преобразования нисходящими либо латеральными (боковыми) водными внутрипочвенными потоками, в результате чего элювиальный горизонт становится обедненным теми или иными соединениями и относительно обогащенным оставшимися на месте соединениями. Каждый из элювиальных процессов является в той или иной степени сложным, включающим серию простых процессов трансформации и транслокации веществ, оставаясь в то же время элементарным процессом в данном выше понимании этого термина. Ряд из них изучен достаточно подробно, а другие остаются до сих пор научной загадкой, для некоторых существует несколько разноречивых гипотез, иногда исключающих, иногда взаимно дополняющих друг друга. Тем не менее остается объективной реальностью морфологическая характеристика того или иного процесса, не зависимая от той или иной гипотезы, объясняющей его сущность. Выщелачивание — процесс обеднения того или иного горизонта почвы основаниями в результате их выхода из кристаллической решетки минералов или органических соединений, растворения и последующего выноса. Если почвообразующая порода содержит карбонаты, то они подвергаются разрушению и растворению в первую очередь. Выщелачиваемые из верхних горизонтов основания могут быть вынесены за пределы почвенного профиля или аккумулированы в соответствующем иллювиальном горизонте. Собственно морфологических признаков процесса выщелачивания практически нет. Единственным критерием, пожалуй, может служить образование на некоторой глубине в профиле карбонатно-иллювиально- го горизонта; в этом случае вышележащая толща может быть признана выщелоченной от карбонатов. Если почвообразующая порода была карбонатной, а сформированная из нее почва лишена карбонатов, то это также признак выщелачивания. В основном же выщелоченность почвы может быть достоверно определена лишь аналитическим пугем; морфологический анализ позволяет в этом случае делать лишь некоторые предположения. Декарбонизация — частный случай процесса выщелачивания, относящийся к разрушению и выносу карбоната кальция (и/или магния) из содержащих его о4'
Глава VIII почвообразующих пород. Морфологические признаки этого процесса такие же, как процесса выщелачивания. Молено добавить лишь, впрочем, относящееся также и к первому процессу постепенное увеличение содержания карбонатов с глубиной вплоть до максимума в нетронутой породе. Кислотный гидролиз глинистых силикатов — предполагаемый процесс полного распада глинистых минералов в условиях влажного умеренного климата (при подзолообразовании) с накоплением в элювиальном горизонте аморфного кремнезема и выносом окислов алюминия. В качестве гипотезы этот процесс рассматривается как конечная стадия оподзоливания (подзолообразования). Признаком его считается накопление в элювиальном (подзолистом) горизонте значительных количеств белесого мучнистого материала с существенными затеками в нижележащий иллювиальный горизонт и полная бесструктурность горизонта. Соответственно в иллювиальном горизонте отмечаются полутораокис- ные пленки по граням структурных отдельностей. Экспериментально этой гипотезы никто не подтвердил, а признаки подзолистого горизонта или профиля подзолистой почвы не позволяют решить вопрос однозначно. Оподзоливание — процесс, которому посвящена огромная литература, включая несколько монографий (Роде, 1937; Ремезов, 1941; Яркое, 1947; Пономарева, 1964; Klinge, 1968) и который до сих пор остается невыясненным и спорным, различно характеризуемым разными школами почвоведов (Роде, 1964, 1970; Зонн, 1969; Зайдельман, 1965, 1970; Дюдаль, 1972). Легче назвать признаки оподзоливания, и то разные, согласно концепциям разных школ, чем определить существо процесса из-за противоречивости взглядов. Согласно концепции советской школы почвоведения, оподзоливание морфологически характеризуется формированием осветленного белесого горизонта слоеватой структуры или бесструктурного, языками или потеками заходящего в нижележащий горизонт В, облегченного по гранулометрическому составу, несколько уплотненного и микропористого, мучнистого на ощупь. Характерно в этом горизонте присутствие аморфного кремнезема. При малой степени a'Va оподзоленности эти признаки в почве могут быть вы-
Морфошуя ипчвпоОразоваичя ражены неполно и не все. Микроморфологический анализ показывает наличие отбеленных, лишенных пленок зерен первичных минералов, цементированных местами аморфной плазмой, гумусом, аморфным кремнеземом, при преобладании скелетной части над плазменной. Характерно наличие сегрегационных стяжений и микроконкреций железа и марганца, включающих цементированные гидроокислами скелетные зерна. Для детальной и полной характеристики процесса необходим сопряженный анализ подзолистого и иллювиального горизонтов, который дает объективный материал для генетических суждений. Псевдооподзоливание — процесс образования осветленного горизонта в верхней части профиля почв в результате совместного действия лессивирования и поверхностного оглеения (Герасимов, I960, 1972).Морфологаче- ски этот процесс трудно отличим от оподзоливания, особенно в относительно просохших почвах. Признаком его может служить наличие в осветленном горизонте видимых невооруженным глазом отбеленных крупных зерен: кварца, бурых небольших окисных конкреций, общая сизовато-белесая окраска, незначительная пятнистость. Процесс еще недостаточно изучен, и некоторые исследователи отрицают его существование либо приравнивают к псевдооглеению. Теоретически такое явление возможно в почвах, однако диагностика этого процесса и особенно его диагностическое отделение от сходных элювиальных процессов — это дело будущего. Лессивирование (лессиваж, иллимеризация) — процесс пептизирования, отмывки илистых частиц с поверхности зерен грубозернистого (песчаного и крупно- иылеватого) материала или из микроагрегатов и выноса их в неразрушенном состоянии из элювиального горизонта (Глинка, 1924; Chernescu, 1934; Aubert, 1938; Duchaufour, 1948; Muckenhausen, 1957; Герасимов, 1960; Фридлянд, 1957). Главным признаком этого процесса считается формирование под осветленным элювиальным горизонтом глинно-аккумулятивного иллювиального горизонта, в котором обильны натечные слоистые ориентированные глины по порам и микротрещинам и глинистые пленки но граням структурных отдельнос- тей. В элювиальном белесом горизонте отмечается обилие светлых, отмытых от окисных пленок зерен первич-
Глава VIII ных минералов. Лессивированный горизонт имеет обычно белесый, желтовато-белесый, серовато-белесый или сизовато-белесый цвет, непрочную слоеватую структуру, либо он бесструктурный, рассыпчатый в сухом состоянии и глыбистый во влажном. Характерна видимая невооруженным глазом микропористость. Осолодение — процесс разрушения минеральной части почвы: под воздействием щелочных растворов (щелочной гидролиз глинистых силикатов) с накоплением остаточного аморфного кремнезема и выносом из элювиального (осолоделого) горизонта аморфных продуктов разрушения (Гедройц, 1926; Базилевич, 1967). Характерным признаком осолодения служит элювиально-иллювиальная дифференциация профиля при кислой реакции его элювиальной части и нейтральной или слабощелочной — иллювиальной. Осолоделый горизонт имеет сизовато-белесую или серовато-белесую окраску, слоеватую или чешуйчатую структуру, языковатую нижнюю границу, содержит мучнистый кремнезем. Поскольку осолодение обычно сопровождается поверхностным сезонным переувлажнением, то в осолоделом горизонте отмечается сегрегация окислов железа и образование мелких железистых конкреций. Микроморфологический анализ показывает наличие в осолоделом горизонте, с одной стороны, отмытых от пленок прозрачных зерен первичных минералов, а с другой — бесформенных бурых сгустков железа и концентрических железистых микроконкреций. Характерно наличие кремнеземистых скелетов диатомовых водорослей, что дало в свое время И. В. Тюрину основание для гипотезы диатомогенеза солодей. В иллювиальном горизонте при процессе осолодения отмечается наличие призмовидной структуры (вплоть до столбчатой), обильные корочки и пленки но граням структурных отдельностей. Микроморфологический анализ вскрывает ориентированные слоистые гли- ны в порах и микротрещинах, сгустки аморфных веществ (гумус, полуторные окислы). В нижней части профиля обычно присутствуют карбонаты, а иногда и водорастворимые соли. Морфологическая картина процесса осолодения в значительной мере напоминает картину оподзоливания, и поэтому необходим очень длительный и сложный генетический анализ почв с целью dOli их разделения. В некоторых тропических и субтропичес-
Морфология почворОразпвзния ких солодях (планосолях) осолоделый горизонт достигает большой мощности C0 — 50 см) и превращается в цементированную кремнеземом твердую плиту, ровной поверхностью отделяющуюся от нижней иллювиальной части почвы. В случае эрозии поверхностного горизонта этих почв этот кремнеземистый горизонт превращается в очень плотный поверхностный панцирь. Образование таких мощных осолоделых горизонтов, вероятно, связано с дополнительной гидрогенной аккумуляцией кремнезема в депрессиях, приносимого временными грунтовыми потоками, идущими с повышений по поверхности иллювиального горизонта внутри почвенной толщи. Псевдооглеение — процесс внутрипочвенного поверхностного или подповерхностного оглеения под воздействием периодического переувлажнения верховодкой при сезонном образовании ее на водоупорном иллювиальном горизонте или первично более тяжелом нижнем слое почвообразующей породы в случае ее двучленное™ (Muckenhausen, 1957; Герасимов, 1960). Поскольку переувлажнение почвы здесь не постоянное, сопровождаемое периодическим промыванием этого слоя, то образуется своеобразный элювиальный горизонт, в котором оглеение сочетается с разрушением соединений и выносом части продуктов разрушения. Часто псев- доглеевый горизонт формируется на месте подзолистого, осолоделого или лессивированного горизонта, сформированного ранее соответствующим процессом. При анализе псевдоглееватого горизонта, таким образом, очень трудно разделить морфологическую картину того или иного процесса и однозначно сказать, что является следствием псевдооглеения и что — предшествующего оподзоливания, лессивирования или осолодения. Наиболее четким признаком псевдооглеения является сочетание в осветленном элювиальном горизонте мра- моризации и сегрегации. Появление мраморовидной окраски связано с чередованием восстановительных и окислительных процессов. При восстановлении происходит мобилизация железа и марганца, а при окислении — их выпадение из раствора с образованием скоплений лимонита по ходам корней, порам и трещинам. В результате окраска слоя становится пятнистой, сетчатой: буро-красная или буро-желтая, ржавая матрица, в ячейках которой размещаются неправильной формы белесо-
Глава VIII вато-сизые или сизовато-белесые пятна. Всегда в таком горизонте присутствуют мелкие железистые или мар- ганцовисто-железистые концентрические конкреции, сформировавшиеся путем сегрегации. Микроморфологический анализ показывает наличие в псевдоглеевом горизонте отбеленных участков скоплений первичных минералов, преимущественно кварца, и чередующихся с ним бурых скоплений полуторных окислов и концентрических железистых микроконкреций. Сегрегация — процесс образования внутрипочвенно- го осветленного горизонта путем стягивания соединений железа и марганца из общей почвенной массы в дискретные центры концентрации без существенного выноса за пределы горизонта. Этот процесс имеет относительно широкое распространение в почвах рисовых полей легкого гранулометрического состава или имеющих прослои легкого гранулометрического состава в профиле. Он, как и псевдооглеение, связан с периодическим чередованием окислительной и восстановительной обстановки в каком-либо горизонте периодического переувлажнения. Сегрегация железа и марганца в пределах горизонта связана с распределением напряженности поля окислительно-восстановительного потенциала, формирующего поток ионов железа отточек с низким потенциалом к точкам с высоким потенциалом; конфигурация же полей потенциалов определяется конфигурацией почвенной порозности и структурой горизонта. В результате формируется резко выраженный белесый горизонт с разбросанными дискретно железистыми конкрециями шлакообразной формы. Микроморфологический анализ показывает чередование осветленных участков, который состоит из отбеленных кварцевых зерен, лишенных окисных пленок, и цементированных окислами железа неправильной формы образований. Ферролиз (элювиально-глеевый процесс) — процесс разрушения глинистых силикатов при оглеении с последующим выносом или сегрегацией продуктов разрушения и остаточным накоплением кремнезема (Соколов и др., 1973). Конечный результат этого процесса но своей морфологической картине сходен с результатами друшх элювиальных процессов, однако при этом нет той типичной мраморизации элювиального горизонта, которая характерна для псевдооглеения, в меньшей степени прояв-
Морфология почвпоОразования ляется и сегрегация железа. Элювиальный горизонт становится однородно окрашенным в сизоватые тона с отдельными редко разбросанными ржавыми пятнами, структура его массивная или глыбистая. В микростроении характерно преобладание отмытых от пленок кварцевых зерен, наличие бесформенных сгустков окислов железа или концентрических микроконкреций. Элювиально-гумусовый процесс — процесс образования и накопления 1умуса, в составе которого сущест- вешгую роль играют подвижные соединения, слабо закрепляемые катионами металлов, которых к тому же не хватает для полного насыщения образующихся гумусовых кислот; в результате формируется так называемый потечно-гумусовый горизонт, а часто и иллювиально-гу- мусовый горизонт в нижней части гумусового горизонта. Поверхностный гумусовый горизонт при этом, с одной стороны, является гумусово-аккумулятивным, а с другой — элювиальным. Морфологически этот процесс характеризуется образованием иллювиально-гумусового горизонта в профиле, т. е. существенным потемнением нижней части гумусового горизонта, потечнои нижней границей гумусового горизо!гга с глубокими гумусовыми затеками в нижнюю часть профиля, отсутствием четкой структуры в гумусовом горизонте. В микростроении характерно обилие бесформенных сгустков аморфного гумуса, обволакивающих зерна скелета в микроагрегаты, гумусовые мостики между крупными зернами, гумусовые пленки по порам и микротрещинам. А1—Fe-гумусовый процесс — процесс мобилизации железа и алюминия минеральных пленок кислыми гумусовыми веществами и их последующего выноса с образованием элювиально-иллювиального профиля без глубокого разрушения минеральной части в элювиальном горизонте в отличие от подзолообразования. (Согласно концепции западных школ, это истинное оподзо- ливание). В результате этого процесса, особенно характерного для песчаных почв, формируется осветленный либо прокрашенный в сероватые тона 1умусом элювиальный горизонт, лишенный окислов железа и алюминия, и нижележащий иллювиально-А]—Fe-гумусовый горизонт, в котором аккумулируются аморфные продукты почвообразования, вынесенные сверху. Для морфологии этого процесса характерна бесструктурность 23 Морфология почв
Глава VIII или непрочная, только намечающаяся слоеватая структура элювиального горизонта, уплотненность и некоторая цементарованность иллювиального горизонта. Микроморфологический анализ вскрывает отмытость зерен первичных минералов от пленок в элювиальном горизонте, отсутствие видимых следов разрушения первичных или глинистых минералов. В иллювиальном горизонте характерны растрескивающиеся железисто- гумусовые пленки на зернах, мостики между крупными зернами, хлопьевидные сгустки полуторных окислов, гумусовые натечные пленки в порах и трещинах. Коркообразование — процесс образования поверхностной сильно пористой обогащенной кремнеземом обессоленной корочки в сухостепных, полупустынных и пустынных почвах. Корка, которую иногда называют «осолоделой», имеет мощность от 0,5 до нескольких сантиметров, ясно отделяется и иногда отслаивается от нижележащей толщи, сильно пористая до ячеистости, слоеватой структуры, обычно растрескивающаяся на полигональные отдельности, лишенная солей. Сущность этого процесса остается пока не разгаданной. Некоторые связывают коркообразование с осолодением, другие — с жизнедеятельностью водорослей (Болышев, Тюрденева, 1953). Корковый горизонт имеет и характерное микростроение: обильная пористость, отмытые от пленок кварцевые и полевошпатовые зерна, редкие карбонатные или опаловые мостики между зернами, микроагрегаты, цементированные карбонатно-кремнеземистым цементом. Рассоление — процесс выноса легкорастворимых солей из первоначально засоленных почв, противоположный процессу засоления. Морфологически этот процесс может быть выявлен анализом распределения новообразований в достаточно глубоком профиле. В расселяющемся профиле сверху вниз последовательно располагаются карбонатные новообразования, затем гипс и еще ниже сульфаты и хлориды натрия. Например, профили южного чернозема или каштановой почвы — это типичные профили рассоления. При засолении соответственно наблюдается обратная картина распределения солей в профиле. Однако анализ распределения солей в профиле на основе чисто морфоло- ОиЧ гических признаков должен делаться с осторожностью
Морфология почвообразования и проверяться лабораторным исследованием, поскольку легкорастворимые соли в профиле существенно более динамичны, чем гипс или карбонаты. Деградация — сложный процесс изменения поверхностного горизонта изогумусовых почв под влиянием залесения, увеличения увлажнения или других причин, приводящий к ухудшению их свойств и обеднению. Морфологически этот процесс проявляется в посветле- нии (посерении, поседении) окраски гумусового горизонта; укрупнении структуры, с одной стороны, и распылении ее — с другой (структура, скажем, из зернистой становится пылевато-комковатои); появлении кремнеземистой присыпки. Микроморфологический анализ выявляет начальные стадии иллювиирования глины и аморфных веществ в средней части профиля. ■ Процессы меяшорфизацои почв Большая группа процессов преобразования состава и строения почвообразующей породы в результате почвообразования, происходящего in situ без выноса или привноса веществ. В значительном числе случаев эти процессы имеют место не в чистом виде, а в сочетании с аккумулятивными или элювиальными процессами. Например, метаморфическое оглинивание в каком-то горизонте может сопровождаться 1умусонакоплением или выщелачиванием оснований, метаморфизация профиля в целом может сопровождаться дифференциацией веществ в его пределах, и метаморфизация горизонта может сопровождаться некоторым перераспределением веществ в пределах этого горизонта или в пределах структурных отдельностей. Так что понятие о метаморфическом преобразовании в почвах in situ всегда является в какой-то мере относительным, тем более, что оно обычно протекает под воздействием циркулирующих (просачивающихся) растворов того или иного состава. В данном случае мы широко понимаем процессы мета- морфизации почв с учетом того, что какие-то вещества могут быть вынесены или привнесены или частично перераспределены в пределах почвенного горизонта, относя это понятие прежде всего к процессам преобразования минералогического состава и подразумевая стабильность в пределах почвенного профиля главных
Глава VIII компонентов алюмосиликатов — кремнезема и глинозема при возможном выносе или приносе оснований. Таким образом, эти процессы охватываются понятием метаморфического выветривания. Сиаллитизация — процесс внутрипочвенного выветривания первичных алюмосиликатов с образованием и аккумуляцией in situ вторичной глины сиаллитно- го состава; обычно сиаллитизация сопровождается де- силикацией с образованием вторичного кварца. Часто этот процесс называют также оглинением (образование глинистой массы под влиянием почвообразования). Оно может быть метаморфическим и монтморил- лонитовым (Зонн и др., 1973); оглинивание первого вида является собственно сиаллитизацией. Ее называют также оглиниванием («образование глины in situ, т. е. сиаллитизация, обычно сопровождающаяся десилика- цией»), внутрипочвенным оглиниванием, метаморфическим оглиниванием, с тем чтобы подчеркнуть основной результат данного процесса в почве (Роде, 1971). Морфологические признаки этого процесса в почвах — оглинивание и некоторое уплотнение почвы по сравнению с почвообразующей породой, обычно наблюдаемое четко в средней безгумусовой части профиля, при отсутствии видимой элювиально-иллювиальной дифференциации профиля и следов иллювиирова- ния в оглиненном горизонте. Микроморфологически здесь отчетливо видно накопление калломорфной глины в неправильной формы сгустках и заполняющей крупные поры; встречаются корродированные зерна первичных минералов; кристаллы слюд по краям имеют бурое окрашивание; содержание подвергающихся выветриванию минералов довольно значительное. Монтмориллонитизация — процесс внутрипочвенного выветривания первичных алюмосиликатов с образованием и накоплением in situ вторичной глины монт- мориллонитового состава; этот процесс может протекать и путем ресиликации ненабухающих сиаллитных глин при обработке их щелочными водами, содержащими наряду с основаниями кремнезем. С. В. Зонн и другие описали этот процесс как «монтмориллонитовое ог- линение», которое «в отличие от метаморфического обусловливается накоплением в составе глин монтмориллонита, что происходит в стадию нредшествовавше-
Морфология почвообразования го избыточного увлажнения минерализованными морскими или континентальными водами; при этом Si и Мд, содержащиеся в водах, создают предпосылки для преобразования ненабухающих в набухающие монтморилло- нитовые минералы» A973). Морфологическим признаком этого процесса служит образоваЕше в почве тяжелого глинистого горизонта (или части профиля), сильно набухающего, вязкого и пластичного во влажном состоянии и сильно растрескивающегося при высыхании; обычно монтмориллонитовые горизонты почв имеют темную (темно-серую, темно-бурую, черную) окраску вследствие образования темноокрашенных гумусово- глинистых комплексов даже при очень малом содержании гумуса; внутри монтмориллонитового горизонта часты поверхности скольжения. Микроморфологический анализ обнаруживает большие скопления калломорф- ной глины в порах, значительный резерв первичных выветриваемых минералов, зерна с корродированной поверхностью, сильную микротрещиноватость. Гумуссиаллитизация — «преобразование минеральной массы под воздействием нейтральных и слабокислых гумусовых веществ, способствующих частичному выносу оснований при хорошем дренаже и формированию дернинно-гумусированного глинисто-щебенистого профиля почв; процесс происходит под горно-луговой и горно-лугово-степной растительностью (Зонн и др., 1973). Для морфологии этого процесса характерны огли- нивание почвы без видимых следов перемещения глинистого материала, темная окраска почвы вследствие интенсивного гумусообразования и гумусонакопления, щебенистость, возрастающая с глубиной, полиразмерная комковатая структура. Микроморфологический анализ обнаруживает существенное накопление калло- морфной глины, многочисленные бесформенные сгустки органического вещества, большой резерв первичных минералов, обильные слаборазложенные остатки растительных тканей. Фераллитизация — процесс внутрипочвенного выветривания первичных алюмосиликатов с образованием и аккумуляцией in situ вторичной глины фераллит- ного состава; обычно фераллитизация сопровождается интенсивной десиликацией без образования вторичного кварца, с выносом оснований и избытка
Глава VIII кремнекислоты. В составе фераллитизованного материала преобладают кварц, каолинит и минералы группы гидроокислов алюминия (гидраргиллит, диаспор) и железа (лимонит, гематит). Для морфологии этого процесса характерны высокая степень оглиненности, желтая или красная окраска, неясная макроструктура при высокой микроагрегированности (образование псевдопеска), наличие мелких железистых конкреций. Микроморфологические признаки: обильное накопление калломорфной глины, обильные железистые микроконкреции концентрического или «инфузорного» строения, почти полное отсутствие первичных минералов, кроме кварца, высокая окристаллизованность железистых гидроокисных минералов. Ферсиаллитизация — «процесс накопления подвижных форм железа в виде Fe(OHK и Fe203 на фоне оглинения, обусловленного декарбонизацией; в первом случае почва приобретает желтые тона окраски, а во втором — ярко-красные; процесс наиболее интенсивно проявляется при декарбонизации пород и особенно известняков с хорошим дренажем; на породах с рассеянно-пропитывающей карбонатностью ферсиаллитизация имеет ту же природу, но меньшую степень выраженности; при глинистом составе и плохом дренаже происходит интенсивное пожелтение с появлением сизых пятен, что обусловливается неустойчивостью системы FeO—Fe(OHK; ферсиаллитизации предшествует процесс растворения известняков, с которым связано разрушение карбонатного цемента, относительное накопление диспергированных силикатов, представляющих собой глинистую массу во время отложения карбонатного ила, законсервированную при образовании известняков; специфический почвенный процесс — высвобождение из силикатов или из карбонатной массы и накопление в почвенной толще подвижных форм железа» (Зонн и др., 1973). Внешне ферсиаллитный материал очень близок к фераллитному, близки они и по составу, но, будучи остатком от выщелачивания карбоната кальция, первый в своем составе имеет меньше кварца, что видно при микроскопическом исследовании, а также имеет больше невыветрелых алюмосиликатов. В шлифе характерно преобладание калломорф- duO ной глины, встречаются железистые микроконкреции.
Морфология вочвооОразования Рубефикация (ферритизация, ожелезнение) — процесс необратимой коагуляции и последующей кристаллизации окислов железа в почвенном профиле в результате периодического просыхания почвы в сухой и жаркий период года после приноса их и отложения в течение влажного периода. Морфологически этот процесс характеризуется яркой оранжевой или кирпичной окраской профиля либо того горизонта, где он локализован, образованием псевдопеска, некоторой цементацией почвенной массы. Микроморфологический анализ обнаруживает значительное количество железистых гидроокис- ных мостиков между минеральными зернами, пленки на зернах, многочисленные микроагрегаты, состоящие из минеральных зерен, включенных в аморфную массу гидроокислов железа, отдельно разбросанные мелкие желтые до красных кристаллики окислов железа. Оглеение — процесс метаморфического преобразования минеральной почвенной массы в результате постоянного или периодического переувлажнения, приводящего к сильному развитию восстановительных процессов, иногда (или локально) сменяемых окислительными; процесс сопровождается восстановлением ионов и соединений с переменной валентностью, разрушением кристаллической решетки первичных минералов (за исключением кварца и других устойчивых минералов), синтезом специфических вторичных минералов, имеющих в своей решетке ионы с низкой валентностью; незначительным выносом оснований и иногда аккумуляцией железа, серы, фосфора. В зависимости от состава почвообразующей породы, характера и количества поступающего в оглеевающуюся толщу органического вещества, степени и характера минерализации застаивающейся воды, длительности и цикличности переувлажнения морфология оглеенно- го материала будет довольно сильно варьировать, однако во всех случаях будут наблюдаться общие признаки для всех глеевых горизонтов: бесструктурность и вязкость почвенной массы, пятнистость, преобладание синих, голубых, зеленоватых, оливковых, сизых тонов в окраске, наличие ржавых пятен. Можно выделить несколько разновидностей этого процесса, приводящих к формированию разных типов глеевых горизонтов (см. гл. III), но существо оглеения и его общая морфоло-
Глава VIII гическая картина во всех случаях остаются одними и теми же. При слабом оглеении признаки его проявляются отдельными пятнами в массе почвы. Оливизация — согласно Э. А. Корнблюму, это «частный горизонтообразовательный процесс» A970), или «особый морфогенетический почвообразовательный процесс» A978), в результате которого масса почвы приобретает оливковую или зеленоватую окраску, устойчивую в окислительной среде, что связано с образованием в условиях периодического чередования переувлажнения и интенсивного просыхания глинистых минералов, содержащих трехвалентное железо в шестерной координации (нонтронит, глауконит, хлорит); процесс сопровождается слитизацией и обесст- руктуриванием массы почвы. Слитизация — процесс обратимой цементации монтмориллонитово-глинистых горизонтов почв в условиях периодического чередования интенсивного увлажнения и просыхания. Природа этого процесса остается до сих пор не выясненной, хотя условия слитиза- ции (наличие монтмориллонитовой глины, чередование увлажнения и высушивания при высоких температурах) и свойства слитых горизонтов (набухание, липкость, пластичность, вязкость при увлажнении, сильная трещиноватость, высокая твердость и плотность, внутренние поверхности скольжения, глыбистая или тумбо- видная структура, поверхностное самомульчирование) изучены достаточно подробно. Относительно природы цементирующего и диспергирующего материала в слитых горизонтах имеется много предположений, но ни одно не получило еще общего признания, может быть потому, что она в разных случаях оказывается различной: ионы натрия, магния, закисного железа, крупные лиофильные молекулы гумусовых веществ, коллоидный кремнезем, глинозем, окислы железа. Оструктуривание — процесс разделения почвенной массы на агрегаты разного размера и формы и последующего упрочения их и формирования внутреннего строения структурных отделыюстей (см. гл. IV). Отвердевание (панциреобразование, кирасообра- зование) — процесс необратимого изменения ожелез- ненных или окремнелых поверхностных горизонтов в результате дегидратации и кристаллизации окислов
Морфология почвообразования железа или кремнезема. Морфологически процесс проявляется в формировании поверхностного панциря той или иной мощности, который невозможно копать лопатой, но можно разбить ломом или киркой. Фраджипэнообразование — формирование внут- рипочвенного горизонта, обычно в нижней части иллювиального горизонта, характеризующегося оглинени- ем, сильным уплотнением и высокой твердостью, большой хрупкостью и малой пластичностью (см. гл. III). Мраморизация — процесс специфического преобразования морфологического облика почвенных горизонтов в результате действия различных элементарных процессов. Мраморовидная окраска и соответствующее строение почвенного горизонта могут быть результатом оглеения и сегрегации (ржавые прожилки и пятна на голубовато- или зеленовато-сизом фоне), псевдооглеения, оподзоливания и осолодения (белесые прожилки и пятна на красновато-буром фоне), плинтификации (мозаика красных, белесовато-желтых пятен), засоления (белые прожилки солей на темном фоне почвы), окарбоначивания (белые прожилки и белоглазка на желтом, буровато-желтом или палевом фоне). Для некоторых процессов мраморизация особенно характерна (псевдооглеение, плинтификация, фраджипэнообразование), для других она может быть сопутствующим процессом, а может и отсутствовать. ■ Криогенные процессы Эта своеобразная группа процессов в почвах связана с воздействием длительного (многолетнего постоянного или длительного сезонного) промораживания почвенной массы в условиях холодного полярного или высокогорного климата при наличии или отсутствии постоянномерзлого слоя в почвенном профиле. Согласно О. В. Макееву A978), признаки криогене- за в почвах следующие. Макро- и мезоморфологические — полигоналыюсть почвенной поверхности; морозобойная трещиноватость; гумусовые и минеральные клинья (языки); криотурба- ции; сланцеватая (криоплитчатая) структура; криогенная дифференциация почвенных частиц, формирующая осветленную присыпку на педах и вызывающая алеврити- 361
Гпава VIII зацию горизонтов и образование гравийно-щебнистых скоплений; микрошаррьяжи; тиксотропия; временная надмерзлотная верховодка; ледяные шлиры; морфологически различимые надмерзлотные аккумуляции химических соединений (глеевые, окисножелезистые, солевые, карбонатные и др.) в форме пятен, примазок, полос и т. п.; надмерзлотная ретинизация гумуса. Микроморфологические — преобладание в плазменном материале оптически ориентированной глины; ооидная ориентация плазмы; накопление полуторных окислов в периферийных частях агрегатов; частичное перемещение полуторных окислов вниз в виде шлейфов вертикальной ориентации; заполнение межагрегатных пространств скоплениями кругшопылеватых кварцевых зерен, дающих в плане микрополигоны. Режимные — температурный режим трех типов: мерзлотный, длительно-сезоннопромерзающий, се- зоннопромерзающий; мерзлотный тип водного режима; криогенные особенности воздушного режима и режима питательных веществ. Эти признаки различно проявляются в частных криогенных почвенных процессах, среди которых можно выделить несколько специфических. Криогенное засоление — процесс засоления почвы при отсутствии выноса освобождающихся в процессе выветривания солей за ее пределы вследствие отсутствия нисходящих или боковых водных потоков при господстве низких температур. Соли при этом выкристаллизовываются в виде белых налетов на поверхности камней или равномерно пропитывают белыми кристалликами мелкозем почвы. Криогенное окарбоначивание — процесс аккумуляции карбонатов в почве вследствие их образования при освобождении оснований из выветривающейся породы в условиях отсутствия выноса за пределы почвы вследствие отсутствия нисходящих или боковых водных потоков при господстве низких температур. Карбонаты кальция и магния выделяются в форме налетов и корочек на поверхностях обломков камней или мучнистой массой заполняют поры и трещины. Криогенное ожелезнение — процесс аккумуляции и выделения окислов железа в почве, освобождающихся при выветривании породы в условиях отсутствия их вы-
Морфология почвообразования носа за пределы почвы вследствие отсутствия нисходящих или боковых водных потоков при господстве низких температур. В примитивных арктических или высокогорных почвах выделения железа могут быть в виде окисных пленок и корочек на поверхностях камней, в виде пропиток агрегатов мелкозема. В сформированных профилях мерзлотных почв образуются охристые ожелезненные горизонты, где окислы железа либо пропитывают структурные агрегаты, концентрируясь на их поверхности, либо образуют пленки на агрегатах и по трещинам, либо сегрегируются в мелкие мягкие конкреции. Если одновременно в почве идет оглеение, то выделения окислов железа обычны в виде мягких ржавых пятен или прожилок по трещинам и ходам корней. А1—Fe-гумусово-криогенный процесс — процесс мобилизации подвижными гумусовыми кислотами алюминия и железа, освобождающихся при выветривании первичных минералов, с последующим образованием надмерзлотного аккумулятивного горизонта, прокрашенного гумусом и железом. Такой горизонт может быть поверхностным или внутрипочвенным в зависимости от глубины залегания постоянной мерзлоты. Он характеризуется темно-охристо-бурой или темно-бурой окраской, непрочной комковатой структурой, наличием мелких железистых конкреций. Если присутствует поверхностный гумусовый горизонт, то он характеризуется четко выраженной потечной нижней границей. Ретинизация гумуса — процесс аккумуляции коагулированного промораживанием 1умуса в надмерз- лотных слоях, в результате которого формируется специфический надмерзлотный гумусово-иллювиальный горизонт бурого или буровато-красного цвета с невыраженной или творожистой структурой, со слабой цементацией минеральной массы. ■ Антропогенные процессы Эта большая группа процессов включает в себя те элементарные процессы почвообразования, которые возникают и идут в различных почвах под влиянием человеческой деятельности и приводят к тем или иным изменениям как в общем направлении почвообразования, так и в морфологии почвенного профиля.
■I Глава VIII Образование пахотного горизонта — процесс обособления в верхней части почвенного профиля особого горизонта в результате периодической ее обработки при земледелии. Морфология этого процесса проявляется в образовании специфического пахотного горизонта, облик и свойства которого определяются типом исходной почвы, интенсивностью и продолжительностью земледелия. Признаки современного или прошлого протекания этого процесса следующие: ровная нижняя граница пахотного горизонта; если он сформирован в пределах гумусового горизонта, то его окраска обычно светлее, чем нижележащей части гумусового горизонта; если он сформирован из гумусового и элювиального и (или) иллювиального горизонтов, то в пахотном горизонте встречаются отдельные фрагменты этих горизонтов в нарушенном состоянии; если он замаскирован на давно заброшенных (залесенных, залуженных или остепненных) пашнях последующим формированием иных почвенных горизонтов, то надолго сохраняется в пределах какого-либо из них ровная черта его нижней границы. Образование подплужного горизонта — процесс па- хотно-иллювиального накопления глины, гумуса и полуторных окислов непосредственно под пахотным горизонтом, длительно обрабатываемым на одну и ту же глубину, с последующим уплотнением его. Сформированный этим процессом подплужный горизонт, обычно не превышающий по мощности нескольких сантиметров, характеризуется темно-бурой окраской, оглиненностью, уплотнением, наличием железистогумусовых и глинистых пленок. Микроморфологический анализ показывает присутствие слоистых ориеотированных глин в порах и по трещинам, железистогумусовых мостиков между зернами и пленок на их поверхности. Кольматаж (заиливание) — процесс отложения на поверхности почвы суспендированного в ирригационной воде материала и наращивания вверх почвенной толщи. В своем экстремном проявлении, когда ставится специальная задача кольматирования, т. е. наращивания почвы путем осаждения на ее поверхности принесенного водой материала, поверхностный кольматажный нанос может достигать большой мощности и ясно отделяется от нижележащей почвы, мы имеем дело уже с но-
Морфология почвообразования вой искусственно созданной почвой. В случаях же обычной ирригации речными водами той или иной мутности при ежегодном периодическом орошении особого коль- матажного слоя на поверхности почвы не образуется, а весь поверхностный горизонт почвы постепенно растет кверху, поскольку, с одной стороны, приносимая водой муть проникает с ней по порам на различную глубину внутрь почвы, а с другой — поверхностный наилок периодически перемешивается обработкой с пахотным слоем. Если кольматированная почва постоянно орошается и обрабатывается, то этот процесс морфологически выявить практически невозможно. Даже микроморфологическое исследование помогает мало, особенно в случае светлых или слабомутных оросительных вод. При высокой мутности оросительных вод микроморфо- логически можно обнаружить суспензионные натеки по порам и микротрещинам. В древнеорошаемых почвах агроирригационный слой имеет высокую микро- и мак- роагрегированность и порозность как межагрегатную, так и В1гутриагрегатную, биогенность, содержит антропогенные включения, оглинен по сравнению с подстилающими горизонтами. Вторичное засоление — процесс засоления почвы в результате неправильно спроектированного или неправильно осуществляемого орошения вследствие подъема минерализованных грунтовых вод или накопления солей из оросительных вод. Этот процесс проявляется в появлении сезонных (в сухой сезон) белых выцвегов или налетов солей на поверхности почвы или на поверхности структурных отдельностей, мелких белых прожилок («червячков») в массе засоляющегося горизонта, в появлении поверхностной корки и глыбистой структуры. Микроморфологический анализ обнаруживает значительные скопления гнезд солей по порам и микротрещинам, часто полностью закупоривающих некоторые поры. Осолонцевание — процесс появления свойств солонца или солонцеватости при длительном орошении почв слабоминерализованными щелочными водами, содержащими свободную соду или имеющими неблагоприятное соотношение между натрием и суммой кальция и магния в солевом составе. Морфологически этот процесс проявляется в разрушении исходной комковатой или зернистой структуры, появлении глы-
Глава VIII бистости, слитости, увеличении плотности и твердости почвы, появлении глянцевитых пленок по граням структурных отдельностей. Микроморфологический анализ выявляет в незначительном количестве слоистые ориентированные глины в некоторых порах и микротрещинах, гумусовые пленки по порам. В самом поверхностном слое появляются отмытые от пленок зерна первичных минералов, случайные сгустки аморфного кремнеземистого геля. Деградационное оглеение — специфический процесс, развивающийся в поверхностном горизонте почв рисовых полей при культуре риса с затоплением, когда почва постоянно насыщена водой в вегетационный сезон (с подпором грунтовых вод либо при фильтрационном режиме) и просыхает в межвегетационные периоды. В этих условиях возникает целая серия микропроцессов, в целом составляющих процесс деградационного оглеения. В вегетационный сезон происходит резко выраженное разделение системы вода — растения — почва на две части — окисленную и восстановленную. При этом возникают соответствующие поля высоких и низких потенциалов: высокий окислительно-восстановительный потенциал воды, поверхностной почвенной пленки и корневых систем риса и низкий потенциал основной массы пахотного горизонта, тем более низкий, чем богаче почва органическим веществом. Образующаяся разность потенциалов приводит к появлению внутрипочвешюго потока ионов закисного железа, образующихся в восстановленной массе почвы, к точкам с высоким потенциалом, окислению их здесь и выпадению в осадок в виде гидроокиси. В результате почвенная масса разделяется на темную серо-сизую массу и ржаво-охристые образования поверхностной пленки и ходов корней; такие же железисто- окисные образования возникают по порам с защемленным воздухом и в точках концентрации железобактерий. Одновременно в точках скоплений сульфатредукторов образуются точечные или пятнистые скопления сульфидов металлов, окрашивающие почву в черный цвет. В целом получается очень пестрая картина ржавых и черных точек, прожилок, пятен, хаотически разбросанных по серо-сизому глеевому фону. При высыхании в межвегетационный период такой горизонт растрескивается на 000 крупноглыбистые отдельности неправильной формы;
Морфология почвооОразования на старых рисовых полях образуется глубокая полигональная трещиноватость. При периодической смене увлажнения и высыхания, восстановления и окисления, подщелачивания и нодкисления происходит интенсивное разрушение кристаллической решетки минералов как первичных, так и вторичных; развивается элювиальный процесс, приводящий к выносу части соединений и относительному накоплению кремнезема как в виде первичного и вторичного кварца, так и в аморфной опаловой или халцедоновой форме. При дальнейшем развитии процесса начинает все больше и больше проявляться сегрегация железа и марганца. В итоге формируется белесый кремнеземистый горизонт с включенными редкими, но крупными шлакообразными железистыми конкрециями. Формируется так называемый «рисовый подзол» (Тори, 1937) или «рисовая деградированная почва» (Б. Г. и И. М. Розановы, 1965). ■ ПедотурОационныв процессы [педптцрОации] Смешанная группа процессов механического перемешивания почвенной массы под воздействием тех или иных природных и вызванных человеком сил. Одни из них приводят к незначительному внутрипочвенному перемещению массы, другие — к полному перемешиванию и оборачиванию горизонтов, во всех случаях оставляя определенные морфологические признаки, получившие название педотурбационных. Самомульчирование — процесс образования рыхлого мелкоглыбистого поверхностного горизонта при растрескивании в процессе обсыхания слитых горизонтов почв. Слой поверхностной рыхлой мульчи ясно отделяется от нижележащей слитной массы почвы, существует лишь в сухом состоянии, полностью сливаясь с нею при увлажнении и не отличаясь от нее по составу. Растрескивание — процесс интенсивного сжатия почвенной массы на значительную глубину при ее обсыхании с образованием вертикальных и горизонтальных трещин. Особенно большое значение для перемешивания почвенной массы имеет образование глубоких вертикальных трещин (щелей), глубина которых в некоторых случаях может превышать 1 м, а ширина у поверхности — 10 см. Края таких крупных трещин но-
Главе VIII степенно обсыпаются, вниз попадает материал из верхних горизонтов; постепенно в многолетнем цикле происходит оборачивание почвенной массы: вещество нижних горизонтов приходит на поверхность, а верхних — попадает вниз. Почва становится гомогенной на значительную глубину, на глубину растрескивания, что характерно, например, для вертисолей. В случае морозо- бойного растрескивания формируются сильноязыкова- тые, карманистые, щельные почвы, а в арктической зоне по морозобойным трещинам формируются специфические почвы мерзлотных трещин. Растрескивание почв тем больше и глубже, чем больше они набухают при увлажнении (замерзании), что зависит от их гранулометрического и минералогического состава. Глинистые почвы растрескиваются больше, чем легкие, а монтмо- риллонитовые глины больше, чем каолинитовые. Криотурбация — процесс морозного механического перемещения одних почвенных масс в отношении других в пределах какого-либо горизонта или всего профиля с образованием специфического криотурба- ционного строения. Здесь протекает целый комплекс различных механических движений почвенной массы: морозобойное растрескивание, пучение и излияние почвенной массы на поверхность, тиксотропное течение, расслоение и т. д. Вспучивание — формирование крупноглыбистого рыхлого поверхностного слоя солончаковых кор (себкхов) в пустынях при обсыхании сульфатных солончаков. Биотурбация — перемешивание почвы роющей деятельностью почвенной фауны. С одной стороны, имеет место затаскивание или просыпание поверхностного материала по ходам землероев вниз, а с другой — вытаскивание ими на поверхность глубинного материала. В конечном результате это ведет к существенной гомогенизации почвы. Лесные вывалы — процесс перемешивания почвенной массы различных горизонтов почв при ветровальных вывалах в лесах, особенно характерный для таежной зоны с избыточно увлажненными почвами. Вывалы приводят к существенному перемешиванию почвенных горизонтов и созданию гетерохронности ■МО почвенного профиля (Карпачевский, 1977, 1980).
Морфошоя почвообразования Обработка почвы — процесс перемешивания почвы простыми или механическими сельскохозяйственными орудиями в практике земледелия. Это процесс, конечно, значительно более эффективный, чем природные турбационные процессы, и может совершенно изменить почву в течение самого короткого времени. Интенсивность этого процесса различна в зависимости от вида и целей обработки. ■ Дестрцкционные [дестрртивные! процессы К этой группе процессов относятся процессы поверхностного механического разрушения почв динамическими силами атмосферных агентов: воды и ветра. Соответственно выделяются и два процесса — эрозия и дефляция. Эрозия — процесс механического разрушения поверхности почвы под действием поверхностного стока атмосферных осадков (Заславский, 1973). Различается плоскостная эрозия, или эрозия смыва, и линейная эрозия, или эрозия размыва. Часто обе формы эрозии сочетаются в пространстве не только в том отношении, что плоскостная эрозия склонов сочетается с локальным образованием промоин и оврагов, но и в том, что плоскостная эрозия может протекать, что обычно и имеет место в природе, через образование микропромоин и размывов, впоследствии уничтожаемых обработкой полей. Морфологическими признаками наличия процесса эрозии почв являются: а) присутствие на поверхности промоин, размывов, ложбин стока, постепенно объединяющихся в общую дендровидную сеть разного порядка, и, конечно, оврагов; б) уменьшение мощности поверхностного гумусового горизонта по сравнению с «нормальной» для данной территории; в) приближение к поверхности горизонтов, нормально являющихся внутрипочвенными, например, элювиального, иллювиального или даже поч- вообразующей породы; г) бурая окраска поверхностного пахотного горизонта при серой или черной окраске его в неэродированных почвах; д) наличие близ поверхности иллювиального горизонта при отсутствии элювиального (последний может быть уничтожен и обработкой при образовании пахотного горизонта, так что здесь 2-1 Морфология почв
Глава VIII нужна осторожность в интерпретации). Перечисленные признаки могут присутствовать по одному, либо в разных сочетаниях и в различной степени выраженности в зависимости от интенсивности процесса эрозии. Дефляция — процесс механического разрушения поверхности почвы под действием ветра (ветровая эрозия почвы), который проявляется на песчаных почвах (развеивание песков), но иногда может быть довольно интенсивным и на суглинках и глинах, особенно при их пылеватом составе (пыльные бури). Ветровому развеиванию подвергается только сухая распыленная или раздельно-частичная почва, когда существенно нарушается ее связность. Признаки наличия (современного или прошлого) этого процесса в песках — специфический дюнный (барханный, бугристый) рельеф, поверхностная эоловая рябь, отсутствие почвы, лишенная растительности поверхность. Па суглинках признаком дефляции служит наличие на поверхности эолового пылевого наноса. Охарактеризованные выше элементарные процессы почвообразования, как уже отмечалось, вероятно, не исчерпывают всего их разнообразия в почвенном покрове нашей планеты. Это лишь наиболее широко распространенные и наиболее изученные. Кроме того, существует большая группа процессов, которые могли бы быть отнесены к элементарным, поскольку проявляются в разных типах почвообразования, но являются сами по себе довольно сложными, комплексными, и потому выделение их в качестве элементарных представляется пока сомнительным. Такими процессами, например, являются остепнение, опустынивание, ота- кыривание, буроземообразование (Зонн и др., 1973), грунтовое заболачивание, поверхностное заболачивание, ирригационное заболачивание, заболачивание на вырубках, панциреобразование на вырубках, обводнение, осушение и т. д. Отнесение перечисленных процессов к разряду элементарных слишком спорно. Морфологическая диагностика тех или иных элементарных процессов, выявляемых при анализе почвенного профиля, в значительной степени позволяет уточнить представления о генезисе той или иной почвы. Она обязательно должна предшествовать общему генетическому анализу почвы.
Морфология почвообразования ■ Генетический анализ почвенного профиля Генетическая интерпретация морфологических признаков почвы и генетический анализ почвенного профиля в целом во всей своей полноте возможны лишь в случае использования сочетания морфологических и лабораторно-аналитических характеристик. Взятые по отдельности, и те и другие не достаточны для обоснованных генетических заключений, хотя некоторые частные выводы, конечно, Moiyr быть сделаны и в том и в другом случае. Самое важное, это иметь в виду всегда слова Б. Б. Полынова о том, что анализ почвы начинается не в лаборатории, а в поле, с момента описания морфологии почвенного профиля и взятия образцов на анализ; точнейший прибор будет беспомощным, если образцы на анализ взяты неправильно, без учета морфологических особенностей почвы. Б. Б. Полынов A929, 1930) делил все морфологические признаки почвы на три группы: 1) свойственные отдельным горизонтам и определяющие их; 2) рассеянные по всему почвенному профилю и 3) свойственные только части профиля, пределы которой не совпадают с границами горизонтов; все они объединяются в две группы — горизонтные и внегоризонтные признаки. Связано это, по мнению Б. Б. Полынова, с тем, что почвообразование может слагаться из нескольких более или менее не зависимых один от другого по своему происхождению, но всегда, понятно, вступающих в некоторое взаимодействие процессов. Каждый из этих процессов может вызвать формирование обособляющихся горизонтов, причем горизонты, вызванные одним процессом, могут не совпадать с горизонтами, явившимися в результате других процессов, ни но месту, ни по времени своего образования A929). В соответствии с этой идеей Б. Б. Полынов предложил особый метод генетической интерпретации почвенного профиля, исходным положением которого служит модельное расчленение профиля почвы на слагающие его профили отдельных элементарных почвенных процессов. Он полагал, что поскольку почвообразование слагается из нескольких разных процессов, то и профиль почвы может состоять из нескольких наложенных профилей, каждый из которых 24-
Глава VIII о А 20 40- 60- 80- 100 - 120 - 140- 160- Рис. 64. Схема генетического анализа почвенного профиля по Б. Б. Полынову A930): А — профиль серозема; Б — профиль глеево-подзолистой почвы; I — профиль основного почвообразования; II — профиль дифференциации нисходящим током; III — профиль гидрогенной дифференциации восходящим током (аккумуляции),^! — гумусовые горизонты; В — переходные горизонты; El — элювиальные горизонты; И — иллювиальные горизонты; Н — гидрогенпо-аккумулятивные горизонты; G1—глеевые горизонты; Aq — горизонт грунтовой воды: римская цифра справа от индекса горизонта указывает вещества, по которым дифференцирован профиль (I — соли, II — карбонаты, III — полуторные окислы) отвечает соответствующему элементарному почвенному процессу. Пример такого генетического анализа почвенного профиля дан на рис. 64. При построении подобного графика рекомендуется придерживаться следующей последовательности генетического анализа почвенного профиля: 1) профиль делится на основные генетические горизонты по сумме морфологических признаков; 2) выделяются дополнительные профили по фазам почвообразования (элементарным процессам): распределение гумуса, дифференциация нисходящими токами, дифференциация восходящими токами, вторичная дифференциация нисходящи- I 0 JlJ in Л <>| А. В El, п" 1 ь и: ю-ш 20 30 40' 50' 60 70- 80' \Л \< см I К в п ^ \ ш С12 -=• \
Морфология почвообразования ми токами; 3) горизонты, вызванные последней (но времени) фазой, наносятся в правой части графика, а начального процесса — в левой. Предложенный Б. Б. Полыновым метод генетического анализа почвенного профиля достаточно сложен, требует большого количества фактических материалов и не всегда однозначный, поскольку оставляет простор для субъективной интерпретации фактов. Однако по своему существу он весьма перспективен и может с успехом использоваться в исследованиях. Приступая к генетическому анализу почвенного профиля, нужно всегда иметь в виду то, что он, с одной стороны, гетерогенный (сформирован различными элементарными почвенными процессами, действующими с разной интенсивностью и с различной локализацией), а с другой — гетерохронный (разные части и признаки профиля сформировались в разное время, т. е. возраст разных эле- ментарных почвенных процессов различен). Соответственно одни признаки почвы являются результатом совре- менных, идущих в настоящее время процессов, другие — результатом древних процессов, соответствующих иному сочетанию факторов почвообразования, в настоящее время не имеющих места. Отсюда важнейшая сторона генетического анализа почвенного профиля — выявление современных и реликтовых признаков. Реликты в почвах — это новообразования или включения или черты строения и сложения в почвах, сформированные в прошлом под действием факторов и процессов, не имеющих места в настоящее время, и законсервированные (возможно, в какой-то степени измененные последующими процессами) в почвенном профиле. Исследование реликтов почв — это особый отдел почвоведения — иалеопочвоведения, исторического почвоведения. Необходимо различать реликты, сформированные прошлыми почвообразовательными процессами в данной почве (педореликты) и унаследованные от материнской почвообразующей породы (литореликты); среди последних могут быть и почвенные новообразования, попавшие в данную почву из каких-то иных почв при разрушении, транспортировке и переотложении материала последних (седиментационные реликты, по терминологии Брюэра).
Глава VIII Сводка данных по почвенным реликтам в последнее время сделана В. А. Ковдой A973). В ней критически рассмотрен большой фактический материал по реликтам в почвах, реликтовым профилям и погребенным почвам, в повторении чего нет необходимости, тем более что новых материалов со времени выхода в свет книги В. А. Ковды пока не появилось. В заключение необходимо охарактеризовать главные генетические типы строения почвенных профилей, которых значительно меньше, чем число выделяемых в настоящее время на земной поверхности типов почв. В этой связи не лишне напомнить, что в науке имеются разные мнения о соотношении типа почв и типа почвообразования. Так, И. П. Герасимов A973) полагает, что тип почвы полностью соответствует типу почвообразования. С другой стороны, К. Д. Глинка A927), С. С. Не- уструев A916, 1930) и Кубиена (Kubiena, 1970) считали, что типов почвообразования значительно меньше, чем имеющихся на земле типов почв, многие из которых имеют переходный характер. С. С. Неуструев A930), следуя К. Д. Глинке, выделял всего пять типов почвообразования (латеритный, подзолистый, солонцовый, степной и болотный) при значительно большем числе типов почв. Кубиена (Kubiena, 1970) выделяет также всего 9 типов почвообразования, объединяющих множество типов почв, которые он понимает в смысле принципов русской почвенно-генетической школы, что сам подчеркивает неоднократно. Не вкладывая в нижеследующую схему никакого классификационного смысла, мы считаем возможным выделить следующие главные генетические типы строения почвенного профиля (рис. 65). Конкретные профили различных типов почв образуются путем наложения на данный основной профиль профилей сопутствующих элементарных почвенных процессов, что и дает все разнообразие типов почв на земной поверхности; кроме того, разнообразие вносится и различием кор выветривания. Гумусовый недифференцированный профиль (АС, А(В)С) представлен гумусовым горизонтом той или иной мощности, постепенно сменяемым почвообразующей породой; иногда в профиле заметно начало образования и/4 переходного метаморфического горизонта В. Такой
Морфология почвообразования Рис 65. Главные генетические типы строения почвенного профиля: 1—гумусовый недифференцированный; 2 — безгу- мусный недифференцированный; 3 — гумусово-глеевый; 4 — гумусово-карбонатный; 5 — буроземный; 6 — подзолистый; 7 — солонцовый профиль имеют многие молодые и слаборазвитые почвы разных типов: некоторые пойменные почвы, ранкеры, горно-луговые почвы, репдзины, андосоли и др. Безгумусовый недифференцированный профиль (АС, А(В)С) представлен очень слабо гумусированным поверхностным горизонтом, постепенно переходящим в почвообразующую породу, обычно водно-аккумулятивного происхождения. Этот тип профиля характерен также для молодых и слаборазвитых почв разных типов: некоторые пойменные почвы, пустынные и полупустынные почвы, солончаки. Гумусово-глеевый профиль (AG, TG, TAG, ATG, ABG) представлен сочетанием гумусового (или торфяного) горизонта в верхней части и глеевого и нижней. Он характерен для различных типов болотных и полуболотных почв: луговые почвы, дерново-глеевые почвы, торфяно-глеевые почвы и т. д. Гумусово-карбонатный профиль (АВкС, АА/ВВкС, АВСк, АкВкСк, АВкСк) представлен сочетанием 1умусо- вого горизонта в верхней части и карбонатно-аккуму- лятивного в нижней; в некоторых случаях вторичные карбонаты Moiyr пропитывать и верхний гумусовый горизонт при максимуме аккумуляции все же в ниж-
I Глава VIII ней части профиля. Этот тип строения имеют черноземы, каштановые почвы, сероземы, вертисоли, брюни- земы, черноземовидные почвы. Буроземный профиль (ABC, ABCk, ABBkCk) характеризуется постепенным изменением свойств почвы от поверхности к почвообразующей породе при интенсивном процессе глинообразования; иногда может быть выражена некоторая текстурная дифференциация с преимущественной аккумуляцией глины в средней части профиля. Такой тип профиля имеют очень многие типы почв самых разных природных зон: буроземы, подбуры, красноземы, фераллитные почвы, коричневые почвы, бурые и красные суглинки, терра- росса, терра-фуска и др. Подзолистый профиль (AqA^C, A0A]A2BC, AjA^BC, A,A2 ВС, AjA^BGC, AjA2BG) характеризуется сочетанием элювиального горизонта в верхней части и иллювиального в нижней. Это наиболее сильно дифференцированный профиль, которым также характеризуются многие типы почв: подзолы, подзолистые и дерново-подзолистые почвы, лессивированные почвы, псевдоподзолистые почвы, нсевдоглеевые почвы, солоди, планосоли. Солонцовый профиль (А,А2ВВкС3) имеет сочетание осолоделого горизонта в верхней части, солонцового в средней и солевого в нижней. Это один из наиболее специализированных типов строения почвенного профиля, специфичный для солонцов. Практически все известные типы почв могут быть охарактеризованы тем или иным типом строения профиля из перечисленных выше семи. Даже, казалось бы, самые резко дифференцированные и сложные профили с плинтитом, железистыми, карбонатными, гипсовыми, кремневыми или солевыми корами просто выводятся из данной схемы: это всего лишь наложение элементарного почвенного процесса гидрогенной аккумуляции, может быть, и очень сильно выраженного, на какой-либо основной тип профиля, например на буроземный (фераллитные почвы с латеритом) или на без1умусный недифференцированный (пустынные почвы). В приведенной схеме учтено не все разнообразие типов почв мира, и главных типов строения почвенного профиля можно было бы выделить не семь, а боль-
Морфппогия почвооОразования ше, но это не меняет общего принципиального положения о выделении генетических типов профилей. При генетическом анализе почвенного профиля разложение его по схеме Б. Б. Полынова или иным приемом на основной и налагающиеся позволит дать исчерпывающую генетическую характеристику почвы, выделить ряд элементарных почвенных процессов и в конечном итоге дать правильную генетическую интерпретацию морфологического облика почвы и ее внутренних свойств. Почва — очень сложная система, и генетический анализ ее — не менее сложная операция, требующая привлечения всего научного арсенала современного почвоведения, и прежде всего — морфологического и микроморфологического анализов, которые всегда начинаются в поле непосредственно в почвенном разрезе.
Глава IX МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВЫ [методические основы] Предлагая вниманию читателя общие методические основы морфологического анализа почвы, оговоримся, что они даются здесь в аспекте содержания данной книги, т. е. с точки зрения исследования генезиса почв и диагностики процессов почвообразования. Важно подчеркнуть, что предлагаемые методические подходы не призваны заменить существующие пособия и указания по почвенной съемке и полевым почвенным исследованиям, а, наоборот, должны дополнить их в аспекте проведения глубоких почвенно- генетических исследований на базе морфологического анализа почвы. Морфологический анализ почвы, как и всякий научный анализ, должен быть всегда целенаправленным и соответствовать общей задаче каждого конкретного исследования с тем, чтобы сосредоточить внимание исследователя на наиболее существенных в данной задаче вопросах. Этот анализ требует, прежде всего, непредвзятого творческого подхода, привлечения профессиональных знаний специалиста, а часто и изобретательности. Внимание должно быть обращено на мельчайшие детали морфологии, которые так много могут сказать о генезисе почвы и ее особенностях при достаточно тщательном исследовании. Рутинный подход, схематичность, шаблон здесь совершенно недопустимы. Исходя из общих концепций, изложенных в предыдущих главах, в частности из концепции уровней структурной организации почвы, концепции сопряженного макро-, мезо- и микроанализа, концепции элементарных почвенных процессов, морфологичес-
Морфологический анализ почвы [методические основы] кий анализ должен строиться с целью выяснения значения и генетического смысла тех или иных морфологических признаков. Особое внимание должно быть обращено на новые для исследователя признаки, значение которых неизвестно. Анализ должен строиться с учетом разных структурных уровней организации почвы, с применением разных подходов и методов в иерархии уровней структурной организации. Целесообразно выделить ряд этапов морфологического анализа, последовательное проведение которых позволит вскрыть и детально описать всю картину почвенной морфологии. ■ Выбор места заложения разреза Казалось бы, этот этап не входит в программу собственно морфологического анализа почвы, а больше относится к географии почв на уровне исследования почвенного покрова. Это не так. Выбор места разреза имеет самое непосредственное отношение к изучению морфологии почвы, имея в виду соотношение размеров и положений почвенных индивидуумов и соответствующих элементарных почвенных ареалов. При очень малых размерах элементарных почвенных ареалов, при малых размерах почвенных индивидуумов, при сложном строении почвенного профиля тщательный выбор места разреза и его достаточная ширина служат гарантией обнаружения полного и репрезентативного профиля исследуемой почвы (см. гл. I, рис. 7). Идеалом в подобных трудных случаях была бы достаточно длинная траншея, а не обычный разрез, поскольку в траншее можно очень точно определить размеры и положение почвенного индивидуума для каждой входящей в комплекс почвы. Однако это не всегда возможно вследствие большой трудоемкости глубоких траншей. Разрез является главной формой исследования почвенного профиля. Правильному выбору места разреза способствует изучение почвенной поверхности. Все ее формы в пределах элементарного ареала должны быть пересечены разрезом, что особенно существенно в случае сложных почвенных поверхностей (см. гл. IV, рис. 26, 27, 28). Имеются в виду регулярные формы повсрхнос-
Глава IX ти, а не случайные микроповышения, понижения или иные формы, которые характеризуются специфическим почвообразованием по сравнению с основной поверхностью. При ровной трещиноватой (рис. 26 — 3, 8, 9, 10, 11) или волнистой поверхности (рис. 27) передняя стенка должна пересекать как минимум два полных элемента неоднородности, а лучше — двойной их набор, имея в виду природную вариабельность признаков и необходимость изучения их полного цикла в профиле. При рассмотрении и анализе почвенной поверхности и микро- или нанорельефа, выбирая место для разреза, необходимо убедиться в том, что разрез будет пересекать элементы неоднородности одного почвенного индивидуума, а не разные почвы микрокомплекса. Особую осторожность необходимо соблюдать в этом отношении в тундрах, полупустынях, сухих степях, в условиях заиадинного рельефа, когда разные почвы сменяют друг друга на незначительных расстояниях, а линейная протяженность по горизонтали почвенных индивидуумов измеряется всего несколькими десятками сантиметров. В этом случае, конечно, почвенный разрез может вскрыть и комплекс разных почв, но исследователь должен ясно сознавать и учитывать данное обстоятельство, исследуя в одном разрезе ряд сопряженных в едином комплексе почв и выделив соответствующие почвенные индивидуумы. Естественно, при таком исследовании каждый из сопряженных почвенных индивидуумов комплекса должен быть подвергнут самостоятельному морфологическому анализу. Анализ границ почвенных индивидуумов в микрокомплексе будет представлять особый интерес, как с точки зрения исследования почвенного покрова и его структуры, так и с точки зрения изучения каждой входящей в комплекс почвы и генезиса данного комплекса в целом. Обычно в руководствах по почвенной съемке и полевым исследованиям рекомендуют разрез закладывать так, чтобы его передняя стенка, предназначенная для описания, была обращена к солнцу. Эта рекомендация хороша не для всех случаев; в частности, в яркий солнечный день иод пологом леса целесообразно сде- 00U лать наоборот, чтобы избежать солнечных бликов, ме-
Морфологические анализ почвы [методические основы) тающих правильной оценке цвета почвы и исследованию деталей морфологического строения, особенно мелких новообразований. Выбрав место разреза и приступив к его заложению, почвовед заполняет первую страницу полевого дневника. В целях детального генетического анализа почвы мы не советуем при этом использовать существующие стандартные формы, рекомендуемые в почвенной съемке, поскольку они слишком схематичны. Лучше использовать простую общую тетрадь (в клеточку) или иной подходящий материал для записей. Важно не упустить из описания все существенные детали окружающей среды, так или иначе влияющие на почву и являющиеся факторами ее генетической специфики. Однако какая-то форма записи необходима как методический способ унификации описаний и гарантии их достаточной полноты. С этой целью можно предложить следующую форму первой страницы полевого описания почвы, или вернее, последовательность описания: Разрез Л6 Дата Административное положение (область, район, колхоз И Т. II.) Географическое положение (географическая область, район, зона, ландшафт и т. п.) Пункт (координаты разреза в отношении определенных ориентиров: город, село, дорога и т. д., либо точные координаты по карте) Характер рельефа геоморфологический район (плато, терраса, пойма и т. д.) общий характер рельефа (особенности формы поверхности в данных геоморфологических условиях) микрорельеф (формы, размеры, характер) положение разреза (в отношении части склона, его крутизны, протяженности и экспозиции; в отношении микрорельефа) Характер угодья (лес, степь, болото, пастбище, пашня, сад, плантация и т. п.; характеристика состояния угодья и его использования)
Глава IX Растительность (для природной растительности дается ее детальное описание с указанием тина, густоты, продуктивности, обилия видов и других характеристик; для культурной — тип культуры, возраст, состояние, положение в севообороте и т. д.) Особенности географической среды (отношение к гидрографии — каналы, ручьи, дрены, водотоки; отношение к окружающим ландшафтам; выявленная история местности, ее специфические особенности) Общий характер условий среды (степень гидроморф- ности, дренированное™, эродированное™, опус- тыненности, остепненности, поемности, окультуренное™, нарушенное™, влияния разных форм человеческой деятельности) Иные замечания (любые иные сопутствующие наблюдения, имеющие, по мнению исследователя, отношение к почвообразованию в данных условиях) ■ Заложение разреза Глубина разреза определяется мощностью исследуемой почвы, особенностями почвообразующих и подстилающих пород, наличием грунтовых вод, целью исследования, физическими возможностями и вооруженностью исследователя. Мечта каждого почвоведа — иметь как можно более глубокий при данных условиях разрез, вскрывающий не только всю почву, но и подпочву на возможно большую глубину. Второй момент, на который надо обратить внимание при заложении разреза, — это достаточное рабочее пространство в его нижней части. Опыт показывает, что это обстоятельство очень существенно для правильной характеристики мощности почвы, ее нижней границы, определения горизонта С, вскрытия горизонта D, определения глубины проникновения отдельных процессов почвообразования, особенностей поч- вообразующей и подстилающей пород. Множество ошибочных суждений и выводов известно в истории почвоведения из-за пренебрежения детальным исследованием нижней части почвенного профиля вследствие «экономии сил» в нижней части разреза, когда почвовед физически не может исследовать почву в стенке разреза, а вынужден довольствоваться ма-
Морфологический анализ почвы [методические основы! леньким образцом, добытым лопатой или ножом со дна небольшого углубления внизу. В исследовании генезиса почв нижняя часть профиля столь же важна, как и его верхние горизонты. Третье обстоятельство — это постоянное исследование морфологических признаков в процессе заложения разреза, когда он еще копается, а не только после скончания копки. Эта работа валена в двух отношениях. Во- первых, необходимо внимательно отмечать особенности сложения почвы при выбрасывании ее лопатой из разреза и в самом процессе копания (затраты усилий в тех или иных горизонтах). Это особенно существенно для правильного определения структуры, когда можно рассмотреть большую массу почвы непосредственно с лопаты, а не небольшой участок в стенке разреза. Кроме того, важно следить за появлением и характером новообразований, которые тоже хорошо прослеживаются в большой массе вынутого материала. Естественно, все эти наблюдения ведутся с учетом глубины и соответствующих горизонтов профиля. Опытный почвовед к моменту окончания копки разреза отметит и зафиксирует главные морфологические признаки и особенности почвы, которые затем нужно будет только сопоставить с соответствующими горизонтами и глубинами и дополнить выявленными признаками при детальном исследовании стенки разреза. Так что стандартная рекомендация «После того, как разрез готов, приступают к описанию почвы в разрезе» является не вполне точной. Во-вторых, в процессе копки разреза целесообразно на свободной поверхности близ разреза постепенно, по мере выбрасывания материала выкладывать полный профиль почвы с тем, чтобы к моменту окончания копки иметь уже несколько подсушенный материал для его описания в соответствующих горизонтах, что имеет существенное значение для характеристики некоторых морфологических признаков (окраска, новообразования, особенно присыпка и соли и т. д.). Такой выложенный из достаточно большой массы почвы профиль на поверхности помогает, в частности, в ряде почв контролировать правильность выделения горизонтов при постепенных переходах между ними, особенно в нижней части профиля, где условия освещенности всегда хуже.
Глава IX ■ Общий анализ почвенного профиля Когда разрез готов и в процессе его копки отмечены главные морфологические особенности почвы в ее разных слоях, приступают к анализу строения почвенного профиля и его общей характеристике. Внимательно обследовав стенки разреза, выделяют и маркируют (ножом) почвенные горизонты, сменяющие друг друга в вертикальном направлении. При мозаичном профиле (гл. II, рис. 13, тип 10) горизонты выделяются в соответствии с их мозаикой. Критерием для выделения горизонтов служит изменение одного или нескольких (как правило, именно последнее характерно для подавляющего числа случаев в природе) морфологических признаков: окраски, гранулометрического состава, структуры, плотности сложения, по- розности, характера новообразований и т. д. Для правильного выделения горизонтов и анализа их морфологии, особенно для установления границ и характера переходов между горизонтами, целесообразно часть передней стенки разреза отпрепарировать на всю глубину ножом для обнаружения естественной поверхности почвенных агрегатов. Вторую часть стенки полезно гладко срезать острым ножом (без заглаживания), что дает очень четкий профиль трещин, корней, новообразований, внутренних частей агрегатов, корочек, границ между горизонтами. При анализе морфологии почв полезно использовать оба приема препарирования стенки разреза. В полевых условиях при первом знакомстве с новой почвой не всегда можно правильно определить генетический тип того или иного горизонта. Поэтому не нужно стремиться поставить тому или иному горизонту сразу окончательный диагноз, т. е. определить его тип и соответствующий символ. Главное — это четко определить глубины (мощности) всех горизонтов, не пропустив ни одного горизонта или подгоризонта, включая переходные. Можно поставить обобщенный, предварительный индекс, например Е, а не более точный El, Е2 или ЕЗ. Окончательная индексировка может быть сделана позднее, иногда лишь после тщательного лабораторного анализа. Не надо торопиться с индекси- ровкой горизонтов до окончания тщательного морфо-
Морфологическим анализ почвы [методические основы) логического анализа; достаточно для начала отметить их последовательные глубины. Можно ограничиться примерным, полевым предварительным индексом, который будет уточнен позднее. Почвоведы в полевых исследованиях часто после выделения горизонтов в профиле сразу приступают к их детальной морфологической характеристике, упуская важные особенности строения профиля в целом, характерные для того или иного типа почвы. Этому, кстати, способствует и общепринятая форма полевых дневников, где главное внимание уделено описанию горизонтов и нет места для характеристики профиля в целом. Это ошибочный подход. Почвовед на основании своего опыта и профессиональных знаний должен сначала дать общую характеристику профиля, а затем уже переходить к детальной характеристике горизонтов. При этом важно отметить не только само строение профиля, т. е. деление его на горизонты, но и наличие и особенности тех или иных внегоризонтных морфологических признаков (трещины, корни, включения и т. д.) либо специфику распределения тех или иных морфологических признаков по горизонтам профиля (соли, вскипание, оглеение, конкреции, коры и т. д.). Для общей характеристики почвенного профиля можно предложить следующую схему описания, которая должна составить вторую страницу полевого дневника (первая страница описана выше). Характер поверхности (тип поверхности по схеме гл. IV, рис. 26, 27, 28 и ее детальное описание) Почвообразующая порода (петрографический характер с указанием типа строения по схеме гл. I, рис. 1) Характер грунтовых вод (вскрытый и установившийся уровень, напорность и другие особенности) Наличие многолетней мерзлоты и мерзлотных явлений (глубина, мощность, характер) Мощность почвы общая (А + АС, А+В, А + В+ВС и т. д. до С или D) гумусированной части (A, AI, А + АС, А + АВит. Д. до В или др.) Наличие плотной породы или внутрипочвенных кор (глубина, положение, характер, строение, мощность, если в пределах профиля) 25 Морфология почЕ!
Глава IX Трещиноватость (наличие, характер, глубина и ширина крупных внегоризонтных трещин, характер их поверхности, заполненность материалом) Корневая система (глубина, особенности строения) Перерытость животными (наличие ходов и экскрементов, нор, глубина распространения, характер, обилие, влияние на перемешивание горизонтов) Распределение в профиле оглеения (общий характер, распределение, глубина, интенсивность) карбонатов (характер и глубина вскипания, видимых новообразований, наличие обломков карбонатных пород, коры) солей (характер, глубина, обилие, распределение в профиле) конкреций (распределение в профиле, их общий характер, обилие, изменение по профилю) Тип сложения почвы в целом (рыхлое, плотное, слитное, каменное) Общий характер переходов (границы между горизонтами, наличие переходных горизонтов) Тип строения профиля (по схеме гл. II, рис. 13) Генетический тип профиля (по схемам гл. II и гл. VIII: гумусовый недифференцированный, безгумусовый недифференцированный, гумусо- глеевый, изогумусовый (гумусо-карбонатный), метаморфический (буроземный), элювиально-ил- лювиально-дифференцированный (подзолистый, лессивированный, солонцовый), гидрогенно- дифференцированный, криогенно-дифференци- рованный) Иные особенности профиля (каменистость, особая на- рушенность и др.) ■ Морфологический анализ горизонтов профиля В пределах каждого из выделенных горизонтов профиля проводится детальный макро- и мезоморфо- логический анализ. При этом необходимыми инструментами служат: линейка с миллиметровыми делениями, лупа B,5х —5х), капельница с дистиллированной водой, капельница с 10-процентной соляной кислотой,
Морфологический анализ яочвы |нетпдические основы] острый нож или скальпель, препаровальная игла, запас чистых часовых стекол. Целесообразно иметь шкалу почвенных окрасок Мансела и номограмму для определения степени пятнистости. Для более полной полевой характеристики почвы целесообразно, конечно, иметь простые, но достаточно точные весы, набор сит для сухого просеивания почвы, прибор для определения объемного веса почвы, пружинный твердомер, элементарную полевую химическую лабораторию на опробывание некоторых важных характеристик (за- кисное железо, рН, соли и т. п.). Форма записи также должна соответствовать цели исследования. В этом отношении вместо традиционной формы полевого почвенного дневника, вполне достаточной и целесообразной для почвенно-съемоч- ных работ, можно предложить иной подход: после описанных выше первой и второй страниц полевого дневника иметь в нем чистые страницы для последовательного подробного описания морфологических особенностей всех выделенных в профиле горизонтов. Ни одна стандартная форма не может вместить всех деталей морфологического описания, отражающих нюансы того или иного горизонта разных почв. В то же время необходимо, чтобы описание было достаточно стандартизованным и методически целесообразным, т. е. было бы проведено по определенной схеме. Можно, например, следовать следующей схеме морфологического анализа-описания для каждого последовательного (сверху вниз) горизонта почвенного профиля: /. Индекс горизонта Индекс, как уже говорилось, ставится либо окончательный и точный, либо обобщенный полевой, либо приближенный, в зависимости от обстоятельств. 2. Глубина горизонта (в см) Глубина указывается от верхней до нижней границы, с указанием ее варьирования, например: 20 — 24 — 47 — 52. 3. Строение горизонта Начинать описание каждого горизонта следует с его общих характеристик и особенностей, переходя затем к деталям морфологии.
Глава IX В зависимости от типа почвы и особенностей почвообразующей породы это общее описание строения горизонта может быть различным: очень кратким (горизонт однородный; горизонт однородный, но с постепенным изменением морфологических признаков сверху вниз: например, постепенно светлеющий, твердеющий, укрупняющейся структуры и т. п.) либо, наоборот, очень подробным при неоднородном или специфическом строении. В последнем случае целесообразно провести подробный анализ его строения и дать соответствующее описание. Подход при этом также может быть различным. С одной стороны, можно дать общую характеристику горизонта, например: горизонт состоит из отдельных глыб, разделяемых вертикальными трещинами между ними; далее раздельно характеризуются глыбы и трещины. С другой стороны, можно выделить отдельные структурные элементы горизонта (еще не структура per se), в понимании мор- фонов Э. А. Корнблюма. При этом важно иметь в виду, что отнюдь не каждое новое пятно на стенке разреза — это новый морфон. Здравый смысл и профессиональные знания должны помочь в этом отношении, имея в виду, что и морфоны могут быть сложными или составными. В любом случае должна быть дана детальная и четкая характеристика неоднородности горизонта, если таковая имеет место: характер неоднородности (окраска, структура, гранулометрический состав, новообразования, сложение), степень выраженности, количественные параметры неоднородности (линейные размеры, процентное соотношение разных форм). Горизонт может быть неоднородным по какому-либо одному признаку, например по структуре при однородной окраске, либо по окраске при однородной структуре; может быть отмечена неоднородность и по ряду признаков, разная для каждого из них, что особенно характерно для переходных горизонтов в профиле, таких как А/Е или Е/В. Общее строение горизонта, его габитус и характер могут быть описаны в разных терминах, важно лишь подчеркнуть необходимость такого описания и харак- 000 теристики горизонта в целом.
Морфплогичвсш анализ почвы [методические основы] ■ Влажность при описании Указание на влажность почвы при ее описании весьма существенно для правильной интерпретации многах морфологических признаков, определяемых в полевых условиях, особенно окраски, сложения, твердости. Естественно, в полевых условиях можно дать лишь каче- ствешгую, приближенную характеристику влажности, но это вполне достаточно для целей морфологаческого анализа. При полевом определении влажности можно пользоваться следующими критериями: Сухая почва — песчаная почва рассыпается свободно отдельными зернами; не холодит руку; — суглинистая и глинистая почва пылит или свободно рассыпается твердыми комками разного размера; не холодит руку; Свежая (влажноватая) почва — песчаная почва рассыпается как зернами, так и непрочными агрегатами, обладающими некоторой связностью; холодит руку на ощупь; — суглинистая и глинистая почва рассыпается мягкими комками; холодит руку на ощупь; при быстром подсыхании на воздухе немного светлеет; Влажная почва — песчаная почва связная, не рассыпается свободно на отдельные зерна; сильно холодит руку на ощупь; сильно увлажняет фильтровальную бумагу; при сжатии в руке не сохраняет приданную форму; — суглинистая и глинистая почва сильно холодит руку на ощупь; немного увлажняет фильтровальную бумагу; при подсыхании заметно светлеет; при сжатии в руке сохраняет приданную форму; Сырая почва — песчаная почва связная, не рассыпается; при сжатии в руке сохраняет приданную форму; при сжатии в руке вода смачивает руку и сочится между пальцами; — суглинистая и глинистая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу и хорошо формуется, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; Мокрая почва — песчаная почва течет; это — плывун; — суглинистая и глинистая почва сохраняет свою форму, но при сжатии в руке вода сочится между пальцами.
Глава IX Как правило, влажность верхних горизонтов почвы однородная. В нижних же горизонтах почвы могут быть случаи наличия линз, гнезд, других форм разных степеней увлажнения, что должно быть соответственно описано; в стенке разреза могут быть и микророднички, из которых сочится вода, особенно по некоторым трещинам, крупным порам, ходам корней. ■ Механический состав Естественно, полевое определение гранулометрического состава ни в коей мере не заменяет его аналитическое определение в лаборатории, но всегда должно быть проведено в целях морфологического анализа почвы в поле. Все теоретические и классификационные соображения в отношении гранулометрического состава почвы и его влияния на морфологию даны выше (гл. IV). Поэтому здесь мы опишем лишь простейшие методические приемы полевого определения гранулометрического состава. Механический состав почвы в полевых условиях определяется некоторыми приемами опробывания почвы как в сухом, так и в увлажненном до «влажной» (см. выше) состоянии почвы. При этом используются следующие стандартные критерии: Песок — почва бесструктурная, несвязная, в сухом состоянии свободно рассыпается; состоит из отдельных зерен, хорошо различимых невооруженным глазом, иногда с небольшой примесью более тонких частиц; при увлажнении и раскатывании на ладони не дает шнура; Супесь — почва легко растирается в сухом состоянии между пальцами до смеси песчаных и более тонких частиц, при преобладании первых на ощупь; при увлажнении и раскатывании на ладони образуются фрагменты шнура, но шнур скатать не удается; Суглинок легкий — почва при растирании в сухом состоянии между пальцами дает тонкий порошок, в котором чувствуются на ощупь песчаные зерна; при увлажнении и раскатывании на ладони дает шнур, растрескивающийся и дробящийся на фрагменты при раскатывании; шнур нельзя свернуть в кольцо; Суглинок средний — почва при растирании в сухом состоянии между пальцами дает тонкий порошок, в ко-
Морфологический анализ почвы [методические основы) тором могут прощупываться лишь отдельные песчаные зерна; при увлажнении и раскатывании на ладони дает сплошной шнур, но он разламывается на дольки при попытке свертывания в кольцо; Суглинок тяжелый — в сухом состоянии агрегаты растираются в порошок с помощью ножа, но не пальцами; порошок тонкий на ощупь, но могут встречаться и отдельные песчаные зерна; в увлажненном состоянии на ладони можно раскатать гладкий шнур, дающий при сгибании ясное кольцо с трещинами по внешней поверхности; Глина — в сухом состоянии агрегаты с трудом растираются ножом до тонкого однородного порошка; в увлажненном состоянии на ладони скатывается гладкий шнур, который можно легко свернуть в кольцо без трещин. Стандартная степень увлажнения почвы имеет важнейшее значение для правильного полевого определения гранулометрического состава. Важно добиться однородного увлажнения почвенной массы и однородного разрушения всех агрегатов. Переувлажнение почвы приведет к утяжелению гранулометрического состава, и, наоборот, недостаточное увлажнение даст более легкий гранулометрический состав. То же относится и к степени растертости почвы, разрушенности ее агрегатов, особенно для глинистых почв: при определении гранулометрического состава все агрегаты должны быть полностью разрушены тщательным растиранием ножом на ладони. ■ Окраска Окраска (цвет) почвы описывается как в состоянии естественной влажности, так и при ее подсыхании на воздухе. Если описание окраски ведется без использования стандартных шкал, то целесообразно употреблять различные сложные описательные термины, используя словосочетания. При этом необходимо установить основной цвет (красный, бурый, желтый, серый, черный), насыщенность этого цвета (темный, светлый), оттенки этого цвета (серо-бурый, красно-бурый, желто-бурый, черно-бурый).
Глава IX При описании окраски почвы в данном горизонте надо следовать определенной процедуре, давая ее детальную характеристику (см. гл. V): тип окраски однородная равномерная неравномерная неоднородная пятнистая крапчатая полосчатая мраморовидная пятнистость обилие пятен размер пятен и их форма контрастность пятен резкость границ пятен цвет общий фона пятен Характеризуя окраску почвы, необходимо раздельно описывать ее для общего естественного состояния горизонта, внешних и внутренних частей структурных от- дельностей, в естественном состоянии влажности и при высыхании, в агрегированном состоянии и в порошке. Естественно, окраска почвы должна определяться при хорошем освещении, для чего целесообразно сравнивать цвет всех горизонтов почвы в одинаковых условиях, рассматривая, например, вынутые образцы на поверхности. ■ Структура При описании структуры почвенного горизонта в целом или его отдельных частей (морфонов) также рекомендуется определенная последовательность. Прежде всего, на стенке разреза необходимо установить наличие или отсутствие горизонтальной слоистости (последняя характерна для многих молодых наносных почв — эоловых, флювиальных, а также многих иочвообразующих пород) в пределах горизонта.
Морфологический анализ почвы [методические основы] Затем необходимо выяснить наличие или отсутствие pei-улярной крупной трещиноватости, ответственной за разделение горизонта на большие блоки. Далее дается описание структуры горизонта в целом или его отдельных блоков (см. гл. IV). Во-первых, устанавливается качество структуры (бесструктурность, слабая, умеренная, прочная структура). Затем определяется вид структуры в соответствии с установленными градациями (см. рис. 37, табл. 10). Далее характеризуется степень выраженности структуры (неясная, четкая, резко выраженная). Отмечаются особые характеристики структуры, связанные со спецификой почвообразования: поверхности скольжения, криогенные явления, тиксотропность и т. п. Описывая структуру почвы, необходимо отметить отдельности разных порядков в их естественном залегании, начиная с наиболее высокого порядка и постепенно анализируя крупные агрегаты с выделением отдельнос- тей более низкого порядка вплоть до мельчайших. После этого описывается строение отдельных агрегатов на основе их массового рассмотрения. Особое внимание должно быть обращено на различия их поверхностных и внутренних частей: окраска, нороз- ность, плотность, состав, наличие тех или иных особенностей и новообразований. В этих целях острым ножом или скальпелем агрегаты должны быть рассечены в вертикальном и горизонтальном направлениях (в отношении профиля почвы). Особо описывается характер поверхности агрегатов: форма, наличие корочек, натеков, присыпки, налетов, их характер и положение на поверхности агрегата по отношению к вертикали. Лупа, игла, скальпель необходимы при таком анализе. ■ Порозность Характеристика порозности должна быть подробной, с использованием установленных терминов и градаций (см. гл. IV). Раздельно описывается межафегатная и агрегатная порозность. Дается подробная характеристика пор (трещины, нерегулярные, камерные, пузырьковые, трубчатые поры), их размеров, обилия и характера распределения в горизонте. В заключение дается обобщенная характеристика трещиноватости и порозности горизонта в целом.
Глава IX ■ Особенности сложения С помощью простых полевых приемов определяются особенности сложения почвенной массы и некоторые ее физико-механические свойства (см. гл. IV). Целесообразно определить следующие параметры. Липкость — нелипкая, слаболипкая, умеренно липкая, очень липкая почва; Пластичность — непластичная, очень слабопластичная, слабопластичная, умеренно пластичная (пластичная), сильнопластичная почва; Плотность сложения (во влажном состоянии) — рассыпчатая, очень рыхлая, рыхлая, стойкая, очень стойкая, исключительно стойкая, слитая (компактная) почва; Твердость (в сухом состоянии) — рассыпчатая, мягкая, слаботвердая, твердая, очень твердая, исключительно твердая почва; Плотность почвы в целом — очень рыхлая, рыхлая, несколько уплотненная, твердая (плотная), очень твердая (очень плотная) почва; Тип сложения (см. гл. IV). ■ Новообразования При анализе новообразований в почвенных горизонтах важно отметить их следующие параметры: положение (внутри агрегатов, между агрегатами, на поверхности агрегатов, по стенкам трещин, сплошной массой), морфологический тип и форму (см. табл. 15), обилие, приуроченность к определенной части горизонта, морфологическое строение (определяется с помощью скальпеля, иглы, лупы), особенности сложения, состав, окраска, твердость. Анализируя новообразования, особенно важно проявлять творческую инициативу, наблюдательность и изобретательность и избегать шаблонных подходов. Скажем, такие стандартные характеристики, как «много мелких железистых конкреций» или «встречается редкая белоглазка», ничего не дают для детального генетического анализа почвенного профиля. Нужно тщательно проанализировать все аспекты появления в горизонте тех или иных новообразований и их морфологические особенности. Должны быть выделены новообразования,
Морфологической анализ почвы [методические основы] связанные с элювиальными, иллювиальными, гидроген- ными, биогенными, педотурбационными процессами. ■ Живая фаза почвы Детально описывается характер распределения корневых систем растений, причем отмечается размер корней и их обилие (см. гл. VII). Особое внимание должно быть обращено на отношение корневой системы к сложению почвы, ее агрегатам и порозности. Полезно отметить соотношение корней разного размера внутри агрегатов и на их поверхности, приуроченность к трещинам разного порядка. Необходимо обратить внимание на почвенную фауну, выделяя главные группы (см. рис. 63) и отмечая их обилие. ■ Включения Характеризуя включения в том или ином горизонте, необходимо не просто сказать, что встречено, а как и во всех ступенях морфологического анализа, отметить характер включений, их положение, обилие, соотношение с остальной массой почвы и ее сложением. ■ Характер перехода к последующему горизонту Этот морфологический признак имеет важное генетическое и диагностическое значение и должен быть соответственно внимательно исследован (см. гл. II). Описывается как форма нижней границы горизонта (ровная, волнистая, карманная, языковатая, затечная, размытая, пильчатая, полисадная), так и характер перехода на границе (резкий, ясный, заметный, постепенный). Естественно, могут и должны быть отмечены и друте формы перехода, не укладывающиеся в стандартную терминологию. ■ Внегоризпнтные признаки Ряд морфологических признаков почвы могут иметь внегоризонтный характер, т. е. пересекать все горизонты или их какую-то часть в профиле. Такие признаки описываются в деталях отдельно после
Глава IX описания всех горизонтов. Некоторые из них описываются при общей характеристике профиля (см. выше), другие — особо, если есть необходимость их детального описания в связи с задачами исследования. ■ Отбор образцов на анализ Для целей подробного генетического анализа почвы полевое исследование макро- и мезоморфологии должно быть дополнено лабораторным исследованием микроморфологии. Особенности отбора образцов почвы для микроморфологического анализа, как и сама методика микроморфологического анализа, прекрасно оцисаны в существующих руководствах (Добровольский, 1974; Добровольский, Шоба, 1978; Парфенова, Ярилова, 1977) и нет необходимости повторять их в этой книге. Отметим лишь, что, отбирая образцы на микроморфологический анализ, необходимо постоянно помнить о соотношении макро- и микроморфологического строения почв, т. е. четко сознавать, что микроморфологическому анализу подвергается не почва в целом в пределах какого-то горизонта, а ее определенные макроморфологические элементы, о чем микроморфологи часто забывают, полагая, что вертикальная ориентация образца в горизонте полностью решает проблему, и говоря, например, о микроморфологическом строении такого-то горизонта в целом. Отдельные морфоны, структурные отдельности разных порядков, межагрегатные образования имеют разную микроморфологию и соответственно должны характеризоваться раздельно, т. е. специально отобранными и четко ориентированными в отношении общего строения и сложения того или иного горизонта образцами. Отбирая образцы различных новообразований для лабораторного анализа, необходимо по возможности оценить их массу в отношении вмещающей почвы, что можно сделать либо морфометрически на стенке разреза, либо весовым способом. ■ Общая характеристика почвы Заключая морфологический анализ почвы, необходимо дать ее полевую генетическую оценку на основе полученных фактов и их научной интерпретации не-
Морфологической анализ почвы [методические основы] посредственно у разреза. Такая оценка дается, прежде всего, правильно выбранным названием почвы на самом низком таксономическом уровне, т. е. относящимся к данному почвенному индивидууму. Полевое название почвы может быть впоследствии уточнено или даже существенно изменено после получения результатов лабораторных анализов. Целесообразно дополнить оценку почвы соображениями об ее биологической продуктивности, мелиоративных особенностях, характере возможного использования на основании полевых наблюдений и проведенного морфологического анализа, что опять-таки может быть уточнено впоследствии. В заключение необходимо подчеркнуть, что, поскольку в почвенно-генетических исследованиях нас больше всего интересует не морфология каждого отдельно взятого горизонта, хотя это может представлять вполне определенный самостоятельный интерес, а изменение тех или иных морфологических признаков по профилю почвы от поверхности до почвообра- зующей или подстилающей породы, морфологический анализ целесообразно завершить составлением ряда таблиц, показывающих изменение тех или иных морфологических признаков по глубине (по горизонтам) почвенного профиля. Такие таблицы строятся для каждого исследованного разреза отдельно; затем их можно сопоставить разными способами и для серии разрезов в зависимости от задач исследования. Автор сердечно благодарит всех коллег, взявших на себя труд помочь ему своими советами и замечаниями, особенно А. Д. Воронина, Ф. Я. Гаврилюка, И. С. Кау- ричева, Н. К. Крупского и возглавляемый им коллектив украинских почвоведов, С. Ф. Неговелова, В. О. Tapiy- льяна, сделавших ценные замечания по книге.
ТИПОДИДГНРСТИЧЕСКИЕ ГОРИЗОНТЫ В «Классификации почв России» (М., 1997) использована концепция диагностических горизонтов. Реализация этой концепции в отечественной классификации почв существенно отличается от американской (отказ от жестких количественных критериев, генетическая сущность диагностических горизонтов, введение группы агрогенно-преобразованных горизонтов) и, возможно, снимает ряд сделанных Б.Г. Розановым негативных замечаний в адрес концепции диагностических горизонтов. Ниже приведена система типодиагностических горизонтов, используемая в «Классификации почв России» A997). Естественные горизонты: О Подстилка. Поверхностный органогенный горизонт мощностью до 10 см, состоящий из растительных и животных остатков, полностью или частично сохранивших анатомическое строение. Допускаются присутствие аморфного органического и примесь минерального материала. Содержание органического вещества >35% от массы горизонта. Является типодиагностичес- ким в случае отсутствия в профиле другого органогенного или органо-минерального горизонта. Т Торфяный. Состоит из органического материала разной степени разложения (но не выше 45%) и разного ботанического состава; имеет мощность от 10 до 50 см, подстилается минеральным или органо-минеральным горизонтом. Содержание органического вещества >35% от массы горизонта. В течение значительной части вегетационного периода насыщен водой.
TunoguazHGcmu4ECKUE горизонты TJ Сухоторфяный. Состоит из остатков мезофиль- ных растений разной степени разложения, не превышающей 45%, при содержании органического вещества >35% от массы горизонта. Мощность менее 50 см, подстилается неглеевым минеральным горизонтом. TR Торфяно-минеральный. Состоит из растительных остатков преимущественно высокой (но не более 45%) степени разложения, заилен и/или включает минеральные прослойки разного генезиса и гранулометрического состава. Характеризуется темной окраской и высокой зольностью (более 30%). Содержание органического вещества >35% от массы горизонта, мощность менее 50 см. ТО Торф олиготрофный. Состоит преимущественно из остатков сфагновых мхов разной степени разложения, не превышающей 45%, при содержании органического вещества >35% от массы горизонта. Имеет мощность свыше 50 см. Характеризуется светлой окраской, низкой (менее 10%) зольностью и сильнокислой или кислой реакцией. В течение значительной части вегетационного периода насыщен водой. ТЕ Торф эутрофный. Состоит из остатков гигрофильной растительности любого ботанического состава, в которой сфагновые мхи не доминируют. Степень разложения не превышает 45%, но, как правило, большая, чем в торфе олиготрофном. Содержание органического вещества >35% от массы горизонта. Имеет мощность более 50 см. Характеризуется темной окраской и высокой (более 10%) зольностью, реакция от кислой до нейтральной. В течение значительной части вегетационного периода насыщен водой. TJT Торф «сухой». Состоит из остатков мезофиль- ных растений разной степени разложения, не превышающей 45%, при содержании органического вещества >35% от массы горизонта. Имеет мощность более 50 см, подстилается неглеевой минеральной толщей. Н Перегнойный. Темно-коричневый до черного, мажущейся консистенции (пачкает пальцы). Состоит из сильноразложившихся, утративших исходное строение растительных остатков (степень разложения >45%). Содержание органического вещества 20 — 35% от массы горизонта. На протяжении большей части вегетационного периода находится во влажном состоянии.
Приложение 1 AT Грубогумусовый. Темно-бурый или темно-коричневый до черного. Гетерогенный по составу и сложению; состоит преимущественно из механической смеси остатков растений и животных разной степени разложения с минеральными компонентами почвы, минеральные зерна обычно не имеют кутан. Присутствуют все стадии преобразования органического материала: от сохранивших анатомическое строение тканей до гумусовых веществ. Преимущественно бесструктурный, иногда непрочнокомковатый или с тенденцией к горизонтальной делимости. Общее количество органического вещества <35%; реакция колеблется от кислой до нейтральной. AY Светлогумусовый. Светло-серый или буровато- серый, имеет непрочную комковатую или порошис- тую структуру, содержит в верхних 10 см до 4 —6% гумуса фульватного или гуматно-фульватного состава. Может быть насыщен или ненасыщен основаниями. Реакция может быть как кислой, так и щелочной. AU Темногумусовый. Серый до черного с бурым или коричневым оттенком и хорошо оформленной водопрочной комковатой или зернистой структурой, часто копрогенной. Содержание гумуса превышает 4 — 6% в верхних 10 см, состав фульватно-гуматный или гуматный. Насыщен основаниями, имеет близкую к нейтральной реакцию. W Органогенный слаборазвитый (гумусовый, грубогумусовый и др.), мощностью менее 5 см. Насыщен живыми корнями. Является типодиагностическим при отсутствии в профиле другого органогенного или орга- но-минерального горизонта. Е Подзолистый. Белесый до белого, бесструктурный или со слабовыраженной структурой. Контрастно выделяется в профиле и имеет резкую нижнюю границу. Характерно обеднение всех механических фракций массы горизонта полуторными оксидами (или только оксидами железа) без существенного изменения его гранулометрического состава (в том числе и содержания ила) по сравнению с нижележащими горизонтами и породой. Допустима мощность менее 5 см. EL Элювиальный. Наиболее осветленный в профиле, часто с сероватым, палевым или буроватым оттенка- Hull ми. Почвенная масса организована в субгоризонталь-
Тноодиагношочесш горизонты ные отдельности (плитчатая, слоеватая, чешуйчатая, листоватая структура) или бесструктурна. Обычна дифференциация окраски субгоризонтальных структурных отдельностей (нижние поверхности педов темнее верхних), а также морфохроматические признаки вну- тригоризонтного перераспределения оксидов железа (мелкие охристые, белесые, сизоватые пятна, Mn-Fe примазки и конкреции). Характерно обеднение илом и полуторными оксидами по сравнению с нижележащим горизонтом. Допускается содержание гумуса до 1% (редко до 1,5%), в составе которого преобладают фульвокислоты, а гуминовые кислоты, связанные с кальцием, представлены в минимуме или отсутствуют. AEL Гумусово-элювиальный. Светло-серый или серый, наиболее осветленный в профиле. Структура ореховато-комковатая с тенденцией к горизонтальной делимости. Обеднен илом и полуторными оксидами по сравнению с нижележащим горизонтом; содержит 1 —2% гумуса, в составе которого относительно много гуминовых кислот, в том числе и гуматов кальция (отношение С -СА„ близко к 1). Является типодиагности- ГК фК / ческим при отсутствии элювиального горизонта bL. BHF Иллювиально-гумусово-железистый (альфе- гумусовый). Характеризуется наличием ясно выраженных гумусово-железистых пленок на поверхности минеральных зерен или агрегатов и обогащен несиликатными формами полуторных оксидов и/или гумусом по сравнению с почвообразующей породой. В зависимости от преобладания соединений гумуса или железа в составе кроющих пленок горизонт окрашен соответственно в кофейно-коричневые (иллювиально- гумусовый горизонт ВН) или желто-охристые (иллю- виально-железистый горизонт BF) тона. Эти модификации горизонта BHF служат основанием для выделения соответствующих подтипов аль- фегумусовых почв. ВТ Текстурный. Бурый или коричневато-бурый. Имеет ореховато-призматическую многопорядковую структуру и обильные аккумулятивные многослойные кутаны разного состава (глинистые, пылевато-глинис- тые, гумусово-глинистые, железисто-глинистые) на гранях структурных отдельностей, в связи с чем поверхности педов темнее внутрипедной массы. Кутаны 26 Морфология почв
■I Принижение 1 часто перекрываются светлыми песчано-пылеватыми скелетанами («белесая присыпка»). Характерно существенное обогащение илом (более чем в 1,4 раза) и, как следствие, полуторными оксидами по сравнению с вышележащим горизонтом. BI Иллювиально-глинистый. Бурый или коричневато-бурый, имеет хорошо выраженную ореховато-приз- мовидную структуру, часто многопорядковую, с дифференцированной окраской структурных отдельнос- тей: поверхность педов темнее внутрипедной массы. При морфологическом сходстве с горизонтом ВТ характерно отсутствие или слабое накопление илистой фракции — менее чем в 1,4 раза по сравнению с вышележащим горизонтом. Иллювиирование тонкодисперсного материала проявляется в наличии ясно выраженных аккумулятивных глинистых или гумусово-глинистых кутан по граням структурных отдельностей. Допускается присутствие скелетан («белесая присыпка»). ВМ Метаморфический. Бурый, охристо- или палево-бурый, серовато-бурый. Отличается от почвообра- зующей породы более насыщенным цветом, увеличенным содержанием ила, оксидов железа и/или наличием педогенной структуры — комковатой, ореховатой, творожистой, гранулированной и др. Поверхности отдельностей лишены аккумулятивных кутан. Не имеет выраженных признаков альфегумусового, иллювиаль- но-глинистого и текстурного горизонтов. ВМК Каштановый метаморфический. Рыжевато- коричневый, самый яркий в профиле. Имеет специфическую хорошо оформленную структуру: тонкие, вытянутые по вертикали («карандашевидные») призмы легко рассыпаются на прочные мелкоореховатые отдельности. Поверхности педов не имеют аккумулятивных кутан. Обычно карбонатный, но без морфологически выраженных новообразований (вскипание от НС1, карбонатно-глинистая плазма). Залегает под гумусовым горизонтом и содержит 1,5 — 2% гумуса с соотношением гуминовых и фульвокислот около 1. BMF Охристый иллювиально-метаморфический. Ярко-охристый, со своеобразной икряной структурой в виде однопорядковых водопрочных, округлых отдельностей размером 1 — 5 мм, покрытых органо-желе- 4Ut зистыми оболочками. Специфика горизонта определя-
Типодиагношичесш горизонты HI ется пирокластическим составом субстрата и подчеркивается явлением псевдотиксотропии — выделением влаги при разминании структурных отдельностей, а также низкими значениями объемной массы (<1.0 г/см3). Содержит аномально высокое количество несиликатных (в основном аморфных) форм оксидов железа B — 6%), алюминия A0—15%), кремнезема D — 7%), а также свыше 10% фульватного гумуса. ВСА Аккумулятивно-карбонатный. Преимущественно палевый или буровато-палевый, наследующий цвет почвообразующей породы. Структура варьирует от слабооформленной глыбисто-комковатой до ясной ореховато-призмовидной. Содержит максимальное в профиле количество карбонатов за счет аккумуляции педогенно-преобразованных форм. Морфологически карбонатные новообразования представлены прожилками (псевдомицелий), небольшими (до 3 см в диаметре) округлыми мучнистыми скоплениями («белоглазка»), светлыми пропиточными пятнами. BSN Солонцовый. Коричневато-бурый или темно- серый. Плотный, имеет хорошо выраженную многопорядковую столбчатую или ореховато-призматическую структуру, прочную в сухом состоянии и неустойчивую при намокании. Структурные отдельности покрыты обильными темными глянцевыми гумусово-глинис- тыми или глинистыми кутанами, в верхней части столбчатых отдельностей перекрытыми белесой ске- летаной. Обогащен илом по сравнению с вышележащим горизонтом. Характеризуется пептизацией глинистого материала и особой кинетикой набухания («ступенькообразная задержка набухания»). Имеет щелочную реакцию. Содержание обменного натрия колеблется в очень широких пределах и не является диагностическим показателем. S Солончаковый. Характеризуется наличием в верхнем (в пределах 20 см) слое почвенного профиля легкорастворимых (токсичных) солей в количестве более 1%, исключающем развитие большинства растений, кроме галофитов. Выражен в виде солевой корочки или обильных выцветов солей. V Слитой. Вязкий и пластичный во влажном состоянии, очень плотный (плотность 1,3— 1,6 г/см3) и трещиноватый в сухом. Разбит трещинами на глыбистые 4ии 26"
I Прошение 1 или тумбовидные отдельности. Имеет поверхности скольжения протяженностью более 30 см при угле наклона 10° —60°, создающие клиновидную структуру. В зависимости от содержания гумуса окрашен в широком диапазоне цветов — от оливково-бурого до черного цвета, содержит более 30% ила, имеет высокую D0 мг-экв и более) емкость поглощения, нейтральную или слабощелочную реакцию. G Глеевый. Морфохроматические признаки оглее- ния проявляются практически на всей площади (более 80%) вертикального среза горизонта. Преобладают холодные тона окраски: сизые, зеленоватые или голубые с локальными ржавыми и охристыми пятнами, имеющими подчиненное значение. Бесструктурный, слабопористый. Характерно длительное существование восстановительных условий, обусловливающих мобилизацию и частичный вынос соединений железа. Пятнистость окраски отражает их внутригоризонтное перераспределение. Реакция от кислой до нейтральной. В течение значительной части вегетационного периода насыщен водой. Q Криптоглеевый. Характеризуется оливковыми, грязно-серыми или стальными тонами окраски, морфохроматические признаки оглеения отсутствуют. Обычно имеет творожистую или крупитчатую структуру и содержит карбонаты; возможно присутствие легкорастворимых солей и гипса. Сопутствующие признаки: потечный гумус и своеобразные формы карбонатных новообразований в виде затвердевших натеков СаСОэ по магистральным трещинам и пустотам, твердых конкреций и мергелистых пропиточных пятен. Реакция от нейтральной до слабощелочной. В течение значительной части вегетационного периода насыщен водой. F Рудяковый. Имеет охристый или кофейно-корич- невый цвет. Твердый, сцементированный оксидами железа (с участием гумусовых соединений, Мп и др.). Представлен в виде сплошной плиты, конгломератов или скоплений конкреций, занимающих более 50% объема горизонта. ML Мергелистый («луговой мергель»). Характеризуется сплошной карбонатной пропиткой с содержанием С02 карбонатов более 30%. Палево-белый или
Твподоагносяшчесш горизонты грязно-белый с сероватым или буроватым оттенками. При высыхании твердеет. Является результатом гидрогенных аккумуляций. KR Криотурбированный. Грязно-бурой или серовато-бурой окраски, бесструктурный, имеет ясные признаки мерзлотных нарушений: внутри- и межгоризонтное перемещение крупных блоков минерального и органического материала, неровные карманистые или флексу- роподобные границы. Содержит рассеянные фрагменты органогенных горизонтов и/или углистые растительные остатки. Имеет реакцию, близкую к нейтральной. Переувлажнен, обычно тиксотропныи, часть вегетационного периода находится в мерзлом состоянии. RU Стратифицированный темный. Серый или темно-серый, сложен из сортированного, часто агрегированного материала. Характерна горизонтальная делимость визуально однородного материала, который не имеет ясно выраженной структурной организации; в ряде случаев допускается слоистость. Представляет собой педогенно слабопреобразованную монотонную толщу привнесенного гумусированного материала мощностью более 40 см и по существу лишь условно может рассматриваться как генетический горизонт. Содержание гумуса превышает 3 — 4%, в пределах горизонта не меняется или незакономерно меняется по слоям; постепенного уменьшения с глубиной не прослеживается. RY Стратифицированный светлый. Светло-серый или серый, часто с оттенками бурого, коричневого или палевого цветов. Отличается от стратифицированного темного горизонта низким (менее 3%) содержанием гумуса и, как правило, меньшей однородностью материала, слоистостью. Агрогенно-преобразованные горизонты: Эти горизонты сформировались в результате регулярного распахивания и иных искусственных механических турбаций одного или нескольких естественных горизонтов, внесения органических и минеральных удобрений, мелиорантов и др. Отличаются от исходных естественных аналогов организацией почвенной массы и рядом физических и химических параметров.
Приношение 1 РТ Агроторфяный. Темный, преимущественно темно-коричневый, слабосвязный, гомогенизированный. Имеет в основном высокую (но не более 45%) степень разложенности органического материала. Содержание органического вещества >35% от массы горизонта. Имеет низкую влагоемкость; подвержен сработке, скорость которой зависит от характера использования. Образован из материала естественных торфяных горизонтов в результате искусственного осушения и освоения соответствующих почв. PAT Агроторфяно-минеральный. Темный, гомогенный с примесью минерального материала, связный, с элементами комковатой структуры. Содержание органического вещества <35% от массы горизонта. Образован из материала естественных торфяных или агро- торфяного горизонтов в результате земледельческого освоения соответствующих почв с использованием приемов глинования, пескования, внесения минеральных удобрений, известкования. Формирование горизонта также возможно за счет постепенного припахи- вания нижележащих минеральных горизонтов. PY Агросветлогумусовый. Светло-серый до серого, гомогенный. Непрочно оструктурен, содержит элементы комковатой, порошистой (пылеватои), глыбистой структур в разных соотношениях. Обычной составляющей частью горизонта является «плужная подошва», плотная, слабоводопроницаемая, с горизонтальной делимостью, часто с Mn-Fe стяжениями. Горизонт содержит до 3 — 3,5% гумуса фульватного или гуматно-фуль- ватного состава. Реакция может быть как кислой, так и щелочной. Возможно подразделение горизонта на слои по сложению и плотности. Может формироваться из светлогумусового или стратифицированного светлого горизонтов, а также образовываться в результате перемешивания (с последующей гомогенизацией) различных органогенных горизонтов с материалом подзолистого или элювиального горизонтов. Возможно участие материала срединных горизонтов. PU Агротемногумусовый. Темно-серый, гомогенный. Структура грубая, жесткая, порошисто-комкова- то-глыбистая. Признаки копрогенности выражены слабо. Характерна «плужная подошва», переуплотнен- 40Ь ная и разбитая трещинами на угловатые отдельности.
Типпдиагноыпические горизонты Горизонт содержит более 3% гумуса, состав гумуса преимущественно гуматный. Реакция от слабокислой до щелочной. Формируется преимущественно при распахивании темногумусового горизонта, но может образовываться на месте перегнойного, темного стратифицированного горизонтов, редко в результате про- градации светлогумусового горизонта. РВ (PC) Постабразионный. В окраске преобладают бурые, коричневато- или красновато-бурые и палевые тона, гомогенный. Бесструктурный или глыбистый. При увлажнении легко «заплывает» с последующим образованием плотной поверхностной корки. Содержит менее 1,5% гумуса. Сформирован за счет преобразования срединных горизонтов или почвообразующей породы в абрадированных (эродированных, дефлиро- ванных и др.) почвах. X Химически-загрязненный. Любой горизонт (горизонты) в пределах верхнего 30-сантиметрового слоя, содержащий любые химические загрязнители в количестве, соответствующем чрезвычайно опасному уровню по принятым нормативам.
НОВЫЕ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ГОРИЗОНТЫ Система диагностических горизонтов периодически модифицируется. В последнем издании Почвенной таксономии (Soil Taxonomy. A Basic System of Soil Classification for Making and Interpreting Soil Surveys. Second Edition, 1999) приведена последняя версия системы диагностических горизонтов. В ней отсутствуют горизонты глеевый (Gleyic), серный (Sulfuric) и плин- тит (Plintite). Одновременно в эту систему добавлены 6 новых диагностических горизонтов, краткое описание которых приведено ниже. Фолистиковый (Folistic) горизонт — горизонт, состоящий из частично гумифицированного органического вещества (часто из остатков сфагнума), обычно поверхностный, но может быть погребенным. Имеет мощность более 15 см или более 20 см при содержании более 75 % по объему остатков сфагнума. При перемешивании с материалом пахотного горизонта содержит органического углерода не менее 16% в глинистых почвах и не менее 8% в почвах, не содержащих глины. Формируется обычно в холодных влажных районах мира. От торфяного (Hystic) горизонта отличается меньшей (не более 30 дней) насыщенностью водой. Встречается только в минеральных почвах. Меланиковый (Melanic) горизонт — мощный темно окрашенный (обычно черный) поверхностный (или залегающий близко к поверхности) горизонт с содержанием органического углерода более 6%, обычно связанного в органо-минеральные комплексы и являюще-
Новые диагностические горизонты гося следствием обильного поступления в почву остатков злаковой растительности. Глоссовый (Glossic) горизонт образован в результате деградации аргиллового (argillic), кандикового (kandic) или натриевого (natric) горизонтов, из которых удалены глина и свободные оксиды железа. Имеет мощность не менее 5 см и состоит из элювиальной части, сложенной белесым материалом (следствие элю- виирования указанных компонентов), и иллювиальной, являющейся остатками аргиллового, кандикового или натриевого горизонтов. Глоссовый горизонт располагается между белесым горизонтом (albic), залегающим сверху, и аргилловым (argillic), кандиковым (kandic) или натриевым (natric) горизонтами, залегающими снизу. Кандиковый (Kandic) горизонт — подповерхностный горизонт, имеющий значительно более высокое содержание глины, нежели вышележащий горизонт или горизонты и имеющий емкость катионного обмена, определенную ацетатно-аммонийным методом, не более 16 смоль( + )/кг. Глинистая фракция сложена преимущественно 1:1 алюмосиликатами, преимущественно каолинитом, с различным содержанием оксидов и гидроксидов железа и алюминия. Присутствие глинистых кутан не является обязательным признаком. Гранулометрический состав — суглинистый очень тонкий песок или тяжелее. Ортштейн (Ortstein) — сцементированный горизонт, имеющий мощность не менее 25 мм и не менее 50% сцементированной массы. Сомбровый (Sombric) горизонт — подповерхностный горизонт минеральных почв, сформировавшийся в условиях свободного дренажа. Содержит иллювии- рованный гумус, не связанный с алюминием и не диспергированный натрием. Имеет невысокую емкость катионного обмена и насыщенность основаниями, определенную ацетатно-аммонийным методом, менее 50%. Встречается в холодных влажных почвах высоких плато и гор тропиков и субтропиков.
ЛИТЕРАТУРА Агрохимическое картографирование почв. М.: АН СССР, 1962. Айдинян Р. X. Состав золы лугово-степной растительности Каменной степи и его влияние на образование почвенных минеральных коллоидов // Почвоведение. 1954. № 3. Андрианов П. И. Об изменениях объема почвы и измерении вертикальных размеров почвенных слоев // Научно-агроном. журнал. 1928. № 1. Антипов-Каратаев И. Н., Прасолов Л. И. Почвы Крымского государственного лесного заповедника и прилегающих местностей // Тр. Почв, ин-та им. Докучаева. 1932. Т. 7. Аристовская Т. В. Микробиология подзолистых почв. М.: Наука, 1965. Архангельская Н. А. Опыт классификации цветов почв // Тр. Почв, ин-та им. Докучаева. 1932. Т. 6. Афанасьева Е. А. Происхождение, состав и свойства мощных черноземов Стрелецкой степи // Тр. Почв, ин-та им. Докучаева. 1946. Т. 25. Афанасьева Т. В., Василенко В. И., Терешина Т. В., Шеремет Б. В. Почвы СССР. М., 1979. Базилевич Н. И. Лесостепные солоди. М., Наука, 1967. Бдльшаков А. Ф. Водный режим черноземов Среднерусской возвышенности. М., 1961. Болышев Н. К, Тюрденева С. А. Сущность процессов осолодения и его роль в образовании почв Западного При- каспия //Вести. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 1953. № 9. Вадюнина А. Ф. Агрофизическая и мелиоративная характеристика каштановых почв юго-востока евро- 410 пейской части СССР. М., 1970.
Литература HJ Вершинин П. В. Почвенная структура и условия ее формирования. М.; Л., 1959. Виленский Д. Г. Русская почвенно-картографичес- кая школа. М.; Л., 1945. Виленский Д. Г. Почвоведение. М., 1950. Вильяме В. Р. Почвоведение. М., 1947. Вильяме В. Р. Почвоведение: Избр. соч. Т. 1. М., 1949. Воронин А. Д. Методологические принципы и методическое значение концепции иерархии уровней структурной организации почвы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 1979. № 1. Высоцкий Г. Н. Глей // Почвоведение. 1905. № 4. Высоцкий Г. Н. О глубокопочвенном (полнопочвенном) почвоведении // Почвоведение. 1934. № 6. Гаврилюк Ф. Я. Полевое исследование и картирование почв. М., 1963. Газиева Т. М., Мирзоев Э. М., Неговелов С. Ф. Учет изменения объемного веса почвы рисового поля для оценки рассоляющего действия затопления // Почвоведение. 1971. № 12. Гедройц К. К. Осолодение почв. Изд. Носовской с.-х. оп. ст., 1926. Гельцер Ю. Г. К вопросу о методах биологической диагностики почв // Московский университет — сельскому хозяйству: Тез. докл. М., 1971. Герасимов И. П. Почвы Центральной Европы и связанные с ними вопросы физической географии. М., 1960. Герасимов И. П. Проект международной системы обозначений почвенных генетических горизонтов // Почвоведение. 1968. № 7. Герасимов И. П. Природа и сущность древних почв //Почвоведение. 1971. № 1. Герасимов И. П. Международная конференция по глеевым почвам и полевая экскурсия по территории ФРГ // Почвоведение. 1972. № 5. Герасимов И. П. Элементарные почвенные процессы как основа для генетической диагностики почв // Почвоведение. 1973. № 5. Герасимов И. П. Опыт генетической диагностики почв СССР на основе элементарных почвенных процессов//Почвоведение. 1975. № 5. 411
■i Штератдра Герасимов И. П. Мировые почвенные единицы ФАО—ЮНЕСКО в свете концепции элементарных почвенных процессов (ЭПП) // Почвоведение. 1980. № 4. Герасимов И. П., Глазовская М. А. Основы почвоведения и география почв. М., 1960. Герасимов И. П., Зонн С. В. Подзол и глей, лессиве, псевдоглей и псевдоподзол // Почвоведение. 1971. № 8. Герасимова М. И. Некоторые особенности глеевых явлений в кислых лесных почвах и их номенклатура (на примере почв Предкарпатья) // Почвоведение. 1970. № 7. Гиляров М. С. Зоологический метод диагностики почв. М., 1965. Гильманов Т. Г. Интерпретация формул Докучаева и Йенни в терминах системного анализа // Вестн. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 1977. № 3. Гинзбург И. И. Типы древних кор выветривания, формы их проявления и классификация // Кора выветривания. 1963. Вып. 6. Глазовская М. А. Принципы классификации почв мира // Почвоведение. 1966. № 8. Глазовская М. А. Почвы мира. Ч. 1. М., 1972. Глинка К. Д. Почва и подпочв // Полная энциклопедия русск. сельск. хоз-ва. СПб., 1902. Т. 7. Вып. 1. Глинка К. Д. Почвоведение или петрография? // Русск. почвовед. 1915. № 13—14. Глинка К. Д. Деградация и подзолообразовательный процесс // Почвоведение. 1924. № 3 — 4. Глинка К. Д. Почвоведение. Изд. 3-е, доп. М., 1927. Годельман Я. М. Пространственные единицы и внутренняя неоднородность понвенно-географичес- ких структур // Тез. докл. V делегатск. съезда ВОН. Минск, 1977. Т. 4. Горшенин К. П. Почвы южной части Сибири. М., 1955. Грабовская О. А., Роде А. А. Почвы центральной части Валдайской возвышенности // Тр. Почв, ин-та им. Докучаева. 1934. Т. 10. Вып. 1. Гришина Л. А., Орлов Д. С. Система показателей гу- мусного состояния почв // Проблемы почвоведения. 412 М., 1978.
Литература Дарвин Ч. Образование растительного слоя деятельностью дождевых червей. М., 1882. Демкина Л. И. По поводу измерения цвета почв // Бюл. почвоведа. 1929. № 1—3. Димо Н. А. К вопросу об окраске почв и их номенклатуре // Русск. почвовед. 1916. Вып. 1 —4. Дмитриев Е. А. К изучению пространственного распределения некоторых подвижных соединений в профиле почв // Почвоведение. 1971. № 7. Дмитриев Е. А. Математическая статистика в почвоведении. М., 1972. Добровольский В. В. Типоморфные новообразования в четвертичных отложениях пустынной зоны СССР // Почвоведение. 1961. № 10. Добровольский В. В. География и палеогеография кор выветривания СССР. М., 1969. Добровольский В. В. Введение в микроморфологию почв (практическое руководство). М., 1974. Добровольский Г. В. Микроморфология почв как особый раздел почвоведения // Почвоведение. 1977. № 3. Добровольский Г. В. О некоторых проблемах генетического почвоведения // Почвоведение. 1979. № 7. Добровольский Г. В., Терешина Т. В. Марганцовис- то-железистые новообразования в почвах южной тайги // Почвоведение. 1970. № 12. Добровольский Г. В., Терешина Т. В. О генезисе, составе и структуре марганцовисто-железистых новообразований в почвах южной тайги // Тез. докл. IV делег. съезда почвоведов. Алма-Ата, 1970а. Т. 3. Добровольский Г. В., Федоров К. Н., Балабко П. Н., Стасюк И. В., Шоба С. А. Микроморфологическая диагностика процессов оглеения и иллювиирования // Проблемы почвоведения. М., 1978. Добровольский Г. В., Шоба С. А. Растровая электронная микроскопия почв. М., 1978. Докучаев В. В. Доклад о принципах естественной классификации почв // Избр. соч. Т. 3. М., 1948. Докучаев В. В. Ход и главнейшие результаты предпринятого ИВЭО исследования русского чернозема. СПб., 1881. Докучаев В. В. Разбор главнейших почвенных классификаций // Избр. соч. Т. 3. М., 1948.
■I Литература Докучаев В. В. К вопросу о репетекских гипсах.— Зап. Санкт-Петербургского минер, об-ва, сер. 2, ч. 37, 1899. Докучаев В. В. Место и роль современного почвоведения в науке и жизни // Избр. соч. Т. 3. М., 1948. Докучаев В. В. Лекции о почвоведении // Избр. соч. Т. 3. М., 1948. Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. Перевод с франц. М., 1968. Дюдаль Р. Девяносто лет от введения названия «подзолистые» почвы // Селкостопанска Академия «Георги Димитров». Първи Национален Конгрес по Почвознанию. София, 1972. Забоева И. В., Русанова Г. В., Слобода А. В., Кузнецова Е. П. Структурная организация и генезис почв на пы- леватых суглинках таежной зоны Европейского Северо- Востока // Проблемы почвоведения. М., 1978. Завалишин А. А. Почвы Кузнецкой лесостепи: Материалы Кузнецко-Барнаульской эксп. АН СССР. М.: АН СССР, 1936. Ч. 3. Зашпов И. Р., Нидиченко И. Г. О спектральной отражательной способности некоторых типов почв // Изв. Высш. уч. зав. Мин-ва высш. образ. СССР. Геодезия и аэрофотосъемка. 1958. № 1. Зайдельман Ф. Р. Минеральные гидроморфные почвы лесной зоны // Почвоведение. 1965. № 12. Зайдельман Ф. Р. Диагностика, общность и различия подзолистых и лессивированных почв, оглеенных подзолов, псевдоподзолов и псевдоглеев // Почвоведение. 1970. № 12. Зайдельман Ф. Р. Режим и условия мелиорации заболоченных почв. М., 1975. Зайдельман Ф. Р., Оглезнев А. К. Диагностическое значение морфологических признаков оглеенных почв // Почвоведение. 1969. № 11. Зайдельман Ф. Р., Оглезнев А. К. Определение степени заболоченности почв по свойствам конкреций // Почвоведение. 1971. № 10. Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно-статистические методы их изучения. М., 1970. Заславский М. Н. Что понимать под эрозией почв // 414 Почвоведение. 1973. № 9.
Jlamepamgpa Захаров С. А. По поводу «Петрографического понятия о почве» Б. Б. Полынова // Русск. почвовед. 1915. № 13-14. Захаров С. А. «Морфология почв» и агрономия // Почвоведение. 1924. № 1—2. Захаров С. А. Успехи русской науки в области морфологии почв // Успехи почвоведения. М., 1927. Захаров С. А. Краткий курс практических занятий по почвоведению. 4-е изд. М.; Л., 1930. Захаров С. А. Курс почвоведения. 2-е изд. М.; Л., 1931. Звягинцев Д. Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями. М., 1973. Зонн С. В. Введение в изучение почв субтропиков и тропиков, ч. 1. Основы почвообразования. М., 1969. Зонн С. В. О процессах подзоло- и псевдоподзолообразования и проявления последнего в почвах СССР // Почвоведение. 1969. № 3. Зонн С. В., Бенфреха А., Гулям М., Джаем С. О генезисе, географии и сельскохозяйственном освоении почв Алжира // Почвоведение. 1973. № 6. Зырин Н. Г., Орлов Д. С. Физико-химические методы исследования почв. М., 1966. Казицын Ю. В., Рудник В. А. Руководство к расчету баланса вещества и внутренней энергии при формировании метасоматических пород. М., 1968. Карманов И. И. О применении спектрофотометри- ческих коэффициентов к изучению почвообразовательного процесса // Почвоведение. 1968. № 2. Карманов И. И. Изучение почв по спектральному составу отраженных излучений // Почвоведение. 1970. № 4. Карманов И. И., Рожков В. А. Опыт установления количественных связей между цветовыми свойствами почв и их вещественным составом // Почвоведение, 1972. № 12. Карпачевский Л. О. Пестрота почвенного покрова и понятие «почвенный индивидуум» // Тез. докл. на III Всесоюзн. съезде почвоведов. Тарту, 1966. Карпачевский Л. О. Изменчивость свойств почв в зависимости от структуры биогеоценоза // Почвенные комбинации и их генезис. М., 1972. Карпачевский Л. О. Пестрота почвенного покрова в лесном биогеоценозе. М., 1977.
^| Литература Карпачевский Л. О., Воронин А. Д., Дмитриев Е. А., Строганова М. П., Шоба С. А. Почвенно-биогеоцено- тические исследования в лесных биогеоценозах. М., 1980. Карпачевский Л. О., Киселева Н. К. Пестрота почвенного покрова и почвенный индивидуум «педон» // Лес и почва. Красноярск, 1968. Карпачевский Л. О., Киселева Н. К., Попова С. И. Пестрота почвенного покрова под широколиственно-еловыми лесами//Почвоведение, 1968, № 1. Карпачевский Л. О., Холопова Л. Б., Просвирина А. П. О динамике строения почвенного покрова в лесных биогеоценозах // Почвоведение. 1980. № 5. Качинский Н. А. О структуре почвы, некоторых водных ее свойствах и дифференциальной порозности // Почвоведение. 1947. № 6. Качинский Н. А. Структура почвы. М., 1963. Качинский Н. А. Физика почвы. М, 1965. Ч. I. Кирица К., Рапопорт К., Васх Ал., Занелли С. К вопросу о диагностике и генезисе горных почв Румынии // Почвоведение. 1970. № 10. Классификация и диагностика почв СССР. М., 1977. Ковда В. А. К вопросу о движении и накоплении кремнезема в засоленных почвах // Тр. Почв, ин-та им. Докучаева, 1940, т. 22, вып. 1. Ковда В. А. Основы учения о почвах. М., 1973. Ковда В. А., Волобуев В. Р., Глазовская М. А. и др. Опыт построения легенды к почвенной карте мира масштаба 1 : 5 000 000. М., 1966. Ковда В. А., Лобова Е. В., Розанов Б. Г. Проблема классификации почв мира // Почвоведение, 1967, № 4, 7. Козловский Ф. И. К вопросу о почвенном индивидууме и методах его определения // Тез. докл. на III Всесоюзн. съезде почвоведов. Тарту, 1966. Козловский Ф. И., Сорокина Н. П. Проблема почвенного индивидуума в связи с детальным изучением почвенного покрова // Бюл. Почв, ин-та им. Докучаева, 1968, вып. 2. Козловский Ф. И. Почвенный индивидуум и методы его определения // Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно- 41В статистические методы их изучения. М., 1970.
Литерагадра Козловский Ф. К, Сорокина Н. П. Почвенный индивидуум и элементарный анализ структуры почвенного покрова // Почвенные комбинации и их генезис. М., 1972. Колоскова А. В. Агрофизические свойства типичных черноземов Татарской АССР // Почвоведение. 1970. № 12. Корнблюм Э. А. Автономия почвенных горизонтов // Тез. докл. IV Всес. съезда почвоведов, т. 3. Алма-Ата, 1970а. Корнблюм Э. А. Горизонт, стратон, ячейка стратона // Тез. докл. IV Всес. делег. съезда почвоведов, т. 3. Алма-Ата, 19706. Корнблюм Э. А. Горизонт, стратон и вопросы их структурного анализа // Закономерности пространственного варьирования свойств почв и информационно-статистические методы их изучения. М., 1970в. Корнблюм Э. А. Оливизация почв и ее минералогические типы // Тез. докл. IV Всесоюзн. делег. съезда почвоведов, т. 3. Алма-Ата, 1970 г. Корнблюм Э. А. Основные уровни организации почвенной массы // Почвоведение, 1975, № 9. Корнблюм Э. А. Прогноз изменений глинистых минералов почв сухих и пустынных степей СССР при длительной культуре риса // Проблемы почвоведения. М., 1978. Корнблюм Э. А., Любимова И. Н., Турсина Т. В. Мозаичные почвенные профили и способ их описания //Почвоведение. 1972. № 8. Коссович П. С. Краткий курс общего почвоведения. М., 1916. Костычев П. А. Почвоведение. М., 1940. Красильников Н. А. Микроорганизмы почвы и высшие растения. М., 1958. Красюк А. А. Почвы и их исследование в природе. М.;Л., 1926. Крипов Е. Л. Спектральная отражательная способность природных образований. М., 1947. Крупский Н. К., Кисель В. Д., Ковалишин Д. И. и др. Символика генетических горизонтов почв, применяемая в Украинской ССР // Почвоведение. 1979. № 10. Кундлер П. Консистенция почвы // Методическое руководство по изучению почвенной структуры. Л., 1969. 27 Морфология почв
Литература Либерот И. Определение твердости почвы // Методическое руководство по изучению почвенной структуры. Л., 1969. Лисицына Н. А., Глаголева М. А. К геохимии коры выветривания основных пород Батумского побережья Кавказа // Геология и геохимия кор выветривания. М, 1968. Лобова Е. В. Почвы пустынной зоны СССР. М., 1960. Македонов А. В. Современные конкреции в осадках и почвах // Тр. МОИП, т. 19. М., 1966. Макеев О. В. Мерзлота как фактор почвообразования // Проблемы почвоведения. М.г 1978. Методическое руководство по изучению почвенной структуры / Под ред. И. Б. Ревут и А. А. Роде. Л., 1969. Методы минералогического и микроморфологического изучения почв. М., 1971. Микроморфологический метод в исследовании генезиса почв. М., 1966. Микроморфология почв и рыхлых отложений. М., 1973. Морозова Т. Д. Микростроение оптически ориентированных глин в почвах и рыхлых отложениях // Изв. АН СССР. Сер. геогр., 1965, № 5. Нерпин С. В., Чудновский А. Ф. Физика почвы. М., 1967. Неуструев С. С. Элементы географии почв. М.; Л., 1930. Никитина А. П., Витовская И. В., Никитин К. К. Минералого-геохимические закономерности формирования профилей и полезных ископаемых коры выветривания. М., 1971. Новик П. Б. О моделировании жизненных процессов // О сущности жизни. М., 1964. Оглезнев А. К. Новообразования тяжелых гидро- морфных дерново-подзолистых почв и их значение для диагностики // Почвоведение. 1968. № 8. Оглезнев А. К. Диагностическое значение ила корочек и почвы в связи с оценкой подзоло- и глееобразо- вания // Почвоведение. 1971. № 12. Оглезнев А. К. Диагностика степени оглеения тяжелых дерново-подзолистых почв. Автореф. канд. дис. М., 1973а.
Лнтерашдра Ц Оглезнев А. К., Зайдельман Ф. Р. Исследование процессов глееобразования в пойменных почвах нечерноземной зоны // Почвоведение. 1963. № 1. Оглезнев А. К., Зайдельман Ф. Р. Изменение химических свойств дерново-подзолистых почв под влиянием заболачивания // Почвоведение. 1965. № 5. Оглезнев А. К., Зайдельман Ф. Р. Диагностическое значение морфологических признаков оглеенных почв // Почвоведение, 1969, № 11. Обухов А. И., Орлов Д. С. Спектральная отражательная способность главных типов почв и возможность использования диффузного отражения при почвенном исследовании // Почвоведение. 1964. №2. Орлов Д. С, Глебова Г. И., Мидакова К. Е. Анализ распределения в почвенном профиле соединений окисного железа и гумуса по кривым спектральной яркости // Почвоведение. 1966. № 1. Орлов Д. С, Обухов А. И., Ведина О. Т. Количественные закономерности отражения света почвами // Би- ол. науки. 1978. № 2. Орлов Д. С, Обухов А. И., Садовников Ю. Н. Определение окраски почв визуальным способом и спект- рофотометрическим методом // Вестн. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 1980. № 3. Орлов Д. С, Розанов Б. Г., Саакян С. Г. К вопросу об образовании железистых аккумуляций в долинах малых рек южной тайги // Почвоведение. 1970. № 7. Охотин В. В. Гранулометрическая классификация грунтов на основе их физических и механических свойств. Л., 1933. Парфенова Е. И., Ярилова Е. А. Минералогические исследования почвоведения. М., 1962. Парфенова Е. И., Ярилова Е. А. Руководство к микроморфологическим исследованиям в почвоведении. М., 1977. Перельман А. И. Очерки геохимии ландшафта. М., 1955. Перельман А. И. Геохимия ландшафта. М., 1966. Покровский Г. И. Об измерении цвета почв // Почвоведение. 1928. № 1,2. Покровский Г. И. По поводу измерения цвета почв // Бюлпочвоведа. 1929. №1-3. 418 27"
^В Двшврашдра Полузеров Н. А. Результаты количественной оценки процесса почвообразования методом химического анализа // Вести. АН КазССР. 1968. № 4 B76). Полузеров Н. А. К методике количественной оценки процесса почвообразования на основе химического анализа // Почвоведение. 1970. № 9. Полынов Б. Б. Петрографическое понятие в почве и породах выветривания // Почвоведение. 1915. Т. 17. № 1. Полынов Б. Б. Кора выветривания и почва // Природа. 1917. № 5в. Полынов Б. Б. Почвы и их образование. Петроград, 1923. Полынов Б. Б. О генетических почвенных горизонтах // Бюл. почвоведа. 1929. № 1 — 3. Полынов Б. Б. Генетический анализ морфологии почвенного профиля // Тр. Почв, ин-та им. Докучаева. 1930. Вып. 3-4. Полынов Б. Б. Валовой анализ и его толкование // Избр. тр. М., 1956. Пономарева В. В. Теория подзолообразовательного процесса. М., 1964. Почва. Энциклопедический словарь географических терминов. М., 1968. Программа почвенной карты СССР масштаба 1 : 2 500 000 / Почвенный ин-т им. Докучаева, М., 1972. Почвенная съемка / Почвенный ин-т им. Докучаева. М., 1959. Почвоведение. М., 1982. Процеров А. В. Справочник агрогидрологических свойств почв Союза ССР. Л., 1953. Прасолов Л. И. Картография почв // Успехи почвоведения. Докл. делегатов СССР на I Конгрессе межд. об-ва почвоведов в Вашингтоне. М., 1927. Рац М. В. Исследование неоднородности горных пород при инженерно-геологических изысканиях: Ав- тореф. докт. дис. М., 1971. Ревут И. Б. Физика почв. Л., 1964. Роговой П. П. О солончаковых и солонцовых процессах в зоне подзолистых почв БССР // Тр. Агропочв. ин-та АН БССР. 1933. Т. 2. Роде А. А. К вопросу о степени подзолистости // Тр. 4'В Почв, ин-та им. Докучаева. 1936. Т. 13.
Лишерашдра Роде А. А. Подзолообразовательный процесс. М.; Л., 1937. Роде А. А. К вопросу об оподзоливании и лессиваже // Почвоведение. 1964. № 7. Роде А. А. Основы учения о почвенной влаге. Л., 1965. Роде А. А. «Псевдоподзолы» и неточное использование аналитических данных при решении почвенно- генетических вопросов // Почвоведение. 1970. № 11. Роде А. А. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск, 1971. Роде А. А. О «почве-памяти», «почве-моменте» и двуединстве почвы // Почвоведение. 1980. № 3. Розанов Б. Г. Лесорастительные свойства почв дубрав и елово-широколиственных лесов Белоруссии. Ав- тореф. канд. дис. М., 1955. Розанов Б. Г. Бурые лесные почвы Западной Белоруссии // Вести. Моск. ун-та. Сер. биол. 1961. № 2. Розанов Б. Г. Советское генетическое почвоведение. Достижения и проблемы // Научн. докл. высш. шк. Биол. науки. 1967. № 8. Розанов Б. Г., Розанова И. М. К вопросу о генезисе «деградированных» почв рисовых полей тропиков // География и классификация почв Азии. М., 1965. Романова Т. А., Смеян Н. И., Балахонова К. Н., Тихонов С. А. Бурые лесные почвы Белоруссии // Почвоведение. 1973. № 5. Ромашкевич А. И., Герасимова М. И., Турсина Т. В. Формирование микростроения почв гумидного ряда // Проблемы почвоведения. М., 1978. Садовников Ю. Н. Изменение спектральной отражательной способности по профилю главных генетических типов почв // Вестн. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 1980. № 1. Самойлова Е. М., Типгкова Н. Ф. Дерново-подзолистые почвы западной части Смоленской области // Почвы дерново-подзолистой зоны и их рациональное использование. М., 1969. Сибирцев Н. М. Об естественноисторическом изучении почв в России // Зап. Ново-Александрийского ин-та с.-х. и лесоводства, 1898, т. 11, вып. 2. Сибирцев Н. М. Почвоведение // Избр. соч. Т. 1. М., 1951.
■I Литература Соколов И. А. О разнообразном проявлении гидро- морфного неглеевого почвообразования // Почвоведение. 1980а. № 2. Соколов И. А., Быстряков Г. М. Палевые почвы Северной тайги Восточной Сибири и Дальнего Востока // Вестн. Моск. ун-та. Сер. почвовед. 19806. № 1. Соколов И. А., Турсина Т. В., Смирнова Г. Я., Тяпки- на Н. А. О происхождении поверхностного осветленного горизонта в мерзлотных почвах Центральной Якутии // Почвоведение. 1973. № 6. Соколов С. И. Краткий курс почвоведения. М.г 1940. Соколов С. И. Цвет почвы // Тр. Ин-та почвоведения АН КазССР. Алма-Ата, 1961. Т. 12. Соколова Т. А., Таргульян В. О. Разрушение и передвижение глинистого материала в дерново-подзолистой почве // Проблемы почвоведения. М., 1978. Соколовский А. Н. Сельскохозяйственное почвоведение. М., 1956. Сорокина Н. П. Количественная оценка окраски типичного чернозема // Бюл. Почв, ин-та им. Докучаева, 1967. Вып. 1. Стебут И. А. Истощение и удобрение почвы // Русск. сельск. хоз-во. М., 1869. Т. 2. Таргульян В. О., Соколов И. А. Структурный и функциональный подход к почве: «почва-память» и «почва- момент» // Математическое-моделирование в экологии. М., 1978. Терешина Т. В. Марганцовисто-железистые новообразования в суглинистых подзолистых и пойменных почвах центральных районов Русской равнины: Авто- реф. канд. дис. М., 1972. Толчельников Ю. С. Об отражательной способности основных типов почв // Тр. лаб. аэрометодов. Т. 7. М., 1959. Тумин Г. Обзор общего характера морфологии почв и ее изменений по зонам // Журн. по агрономии. 1912. № 3. Турсина Т. В., Ямнова И. А., Шоба С. А. Опыт сопряженного поэтапного морфо-минералогического и химического изучения состава и организации засоленных почв // Почвоведение. 1980. № 2. Тюремнов С. И. Об окраске почв (опыт построения 4tt шкалы почвенных окрасок и применение ее для изуче-
Литература ния почв) // Тр. Кубанского с.-х. ин-та, т. 5. Краснодар, 1927а. Тюремнов С. И. Об окраске почв // Почвоведение. 19276. № 2. Указания по классификации и диагностике почв, вып. I—V. М., 1967. Фридланд В. М. О роли выветривания в создании почвенного профиля и в разделении почвенной массы //Почвоведение. 1955. № 12. Фридланд В. М. Оподзоливание и иллимеризация. // ДАН СССР. 1957. Т. 115. № 5. Фридланд В. М. О структуре (строении) почвенного покрова // Почвоведение. 1965. № 4. Фридланд В. М. Влияние степени выветрелости почвообразующих пород на процессы формирования почв в различных биоклиматических зонах // Почвоведение. 1970. № 12. Фридланд В. М. Структура почвенного покрова. М., 1972. Чижиков П. Н. О понятиях «почвообразующая порода» и «подпочва» // Почвоведение. 1968а. № 3. Чижиков П. Н. О нижней границе почвы // Почвоведение. 19686. № 11. Чижиков П. Н. Порода и почва // Бюл. МОИП. Сер. геогр. 1968в. № 6. Чижиков П. Н. О признаках, отличающих почву от породы // Почвоведение. 1969. № 12. Шершукова Г. А. Чаепригодные почвы Апшеронско- го района // Почвы предгорных районов Краснодарского края и освоение их под культуру чая. М., 1960. Шмидт А. Химико-физиологические основания земледелия и скотоводства. СПб., 1867. Энгельс Ф. Диалектика природы. М., 1955. Эшби У. Росс. Введение в кибернетику. М.: ИЛ, 1959. Ярилов А. А. «Совсем непохожее» почвоведение // Русск. почвовед. 1915. № 13— 14. Ярилова Е. А. Работы из области микроморфологии почв // Почвоведение. 1963. № 11. Ярилова Е. А. Микроморфометрический анализ // Почвоведение. 1968. № 9. Ярилова Е. А. Микроморфология почв, ее методы, области применения и перспективы развития // Тез.
HI Пцшерашура докл. Всес. делег. съезда почвоведов, т. 1. Алма-Ата, 1970. Ярилова Е. А. Методика микроморфологического описания почвенных плоскопараллельных шлифов ненарушенного строения // Методы минералогического и микроморфологического изучения почв. М., 1971. Ярков С. П. Образование подзолистых почв. М., 1947. Altemuller Н. 1. Neue Moglichkeiten zur Herstellung von Bodendunnschliffen.— Zsf. Pflanzernernahr., Dung, u. Bodenk., 1956, H. 72. Altemuller H. I., Frese H. Arbeiten aus dem Gebiet der Mikromorphciogie des Bodens, Beitr Erst Int. Arbeitstagung fur Mikromorphologie des Bo-dens. Verlag Chemie, Weinheim, 1962. Bachelier G. Influence du climat sur les processes pedobiologiques de I'hu-mification et de la deshumifica- tion.— Pedobiologia, 1963, Bd 2, H. 2. Barshad I. Soil development.— In: Chemistry of the soils. Ed F E Bear Remolds Publ. Соф. N. Y., 1955. Barshad I. Factors affecting clay formation.— Proc. Sixth. Nat. Conf Clay and Clay Minerals, Berkeley, 1957, vol. 2, Ind. N. Y., 1959. Brewer R. Mineralogical examination of a yellow pod- zolic soil formed on granodiorite.— C. S. I. R. O. (Austr.) Soil Publ., 1955, No. 5. Brewer R. Cutans. Their definition, recognition and interpretation.-—J. Soil. Sci., 1960, vol. 11, No. 2. Brewer R. The petrographic approach to the study of soils.—Trans. Seventh Int. Congr. Soil Sci. Madison, 1960a, vol. 1. Brewer R. Fabric and mineral analysis of soils.— J.Wiley and Sons., Inc. N. Y.—London—Sydney, 1964a. Brewer R. Classification of plasmic fabrics of soil materials.— In: Soil Micromorphology, ed. by A. Jongerius, Elsevier Publ. Co. Amsterdam, 1964b. Brewer R., Sleeman J. R. Soil structure and fabric: their definition and description.—J. Soil Sci., 1960, vol. 11. Boulaine J. Sol, Pedonet Genon.— Bull. L'Associt. Francaise pour l'Etude du Sol, 1969, No. 2. Chernescu N. Facteurs de climat et zones de sol, en 424 Roumanie.— Publ. Inst. Geol. Rom. Bucuresti, 1934, t. 2.
Ливерашдра ClineM. G. Basic principles of soil classification.— Soil Sci., 1949, vol. 67, No. 2. Cline M. G. Logic of new system of soil classification.— Soil. Sci., 1963, vol. 96, No. 1. Demolon A. Principes d'agronomie, 5-e ed. t. 1. Paris. Dunod, 1960. di Gleria J. H., Klimes-Szmik A., Dvoracsek M. Bodenphysik und Bodenkolloidik. Deutsche Ausgabe, 1962; Jena, VEB Fischer Verlag. 1962. Die Mikromorphometrische Bodenanalyse (Heraus- gegebenvon W. L. Kubiena). Enke, Stuttgart, 1967. Dobrovolsky V. V. Micromorphological effects of meta- somatic and colloidal phenomena during hypergenesis.— In: Soil Micromorphology, ed. A. Jongerius. Elsevier. Amsterdam, 1964. Duchaufour Ph. Recerches ecologiques sur la Chenaic atlantique franc.aise.—Ann. Econ. Nat. des Eaux et Forests, 1948, t. 11, No. 1. Duchaufour Ph. Precis de Pedologie. Paris, Masson, 1960. Duchaufour Ph. Precis de pedologie. Deuxiime ed. Paris, 1965. Duchaufour Ph., Souchier B. Note sur la migration selective de 1'aluminium dans les sols cryptopod- zoliques.— C. r. Acad. Sci. Paris, 1968, t. 266. Ehrenberg P. Allgemeine und besondere Bodenkunde. Hannover, 1949. Ehwald E. Ober einige Probleme der forstlichen Humusforschung insbesondere die Enstehung und die Einteilung der Waldhumusformen. Sitz. deutsch. Akad. Landwirt Wissensch. Berlin, 1956, Bd 12. Ehwald E. Leitende Gesichtspunkte einer Systematik der Boden der DDR als Grundlage der land und forstwirtschaftlichen Standortkartierung Sitz. deutsch. Akad. Landwirt. Wissensch. Berlin, 1966, Bd 15, H. 18. Emilani F., Forns A. M. Relaciones del color del suelo con el contenido de materia organica.— Agrochemica, 1968, t. 12, No. 4. FAO. Guidelines for soil profile description. Multigraphica. Roma, 1967. Fiedler H. J., Reissig H. Lehrbuch der Bodenkunde. Jena, 1964. Fitzpatrick E. A. An indurated soil horizon formed by permafrost. — Soil Sci., 1956, vol. 7, No. 2.
^| Литература Fitzpatrick Е. A. Soil nomenclature and classification. Geoderma, 1967, No. 1. Glossary of soil micromorphology. Editors A. Jongerius and G. K. Rutherford. Wageningen, Centre for Agricultural Publishing and Documentation, 1979. Haase G. Pedon und Pedotop. Landsschaftsforschung. Beitrage zur Theorie und Anwendung. Herman Haack, Gotha—Leipzig, 1968. Harrassowitz H. Latent.— Fortschr. Geolog. und Palaont, 1926. Haseman J. F., Marschall С. E. The use of heavy minerals in studies of the origin and development of soils. Mo Agr. Exp. Sta., Res. Bull. 1945. No. 387. Hilgard E. W. Soils. N. Y., 1914. Hutton J. G. Soil colors, their nomenclature and description.— Proc. and Papers 1st Int. Congr. Soil Sci., 1928, vol. 4. Jacob A. Der Boden. Kurzes Lehrbuch der Bodenkunde. 3e erw. Aufl. Berlin Akademie, 1953. Janert H. Bodenkundliches Praktikum. Berlin, Technik., 1953. Jenny H. Behavior of potassium and sodium during the process of soil formation. Missouri Agric. Exp. Sta. Res. Bull., 1931, No. 162. Jenny H. Factors of soil formation. N. Y. McGraw— Hill, 1941. Jenny H. Role of the factor in the pedogenic functions.— Ecology, 1958,. vol. 39. JoffeJ. S. Pedology. N. Y., 1936. Johnson W. M. The Pedon and Polypedon.—Soil Sci. Soc. Am. Proc, 1963 vol. 27. No. 2. Jongerius A. Morphologic investigations of soil structure. Bodemkundige Studies No. 2. Mededelingen van de Strickting voor Bodemkartering. Wageningen, 1957. Jongerius A. (ed.). Soil Micromoprhology. Elsevier. Amsterdam, 1964. Khan D. H. Studies on translocation of chemical constituents in some redbrown soils, terra rossas, and rendzi- nas, using zirconium as a weathering Jndex.-— J. Soil Sci., 1959, vol. 88. Klinge H. Report en tropical podzols. FAO Reports. Rome, 1968. Knox E. G. Soil individuals and soil classification.— 42B Soil Sci. Soc. Proc, 1965, vol. 29, No. 1.
Литература Krishna Murti С. S. R., Satyanarayana K. V. S. Influence of chemical characteristics in the development of soil colour.— Geoderma, 1971, vol. 5, No. 3. Kubiena W. L. Micropedology. Collegiate Press, Ames. Iowa, 1938. Kubinea W. L. Entwicklungslehre des Bodens. Springer, Vienna, 1948. Kubiena W. L. The soils of Europe. Thomas Murby. London, 1953. Kubiena W. L. Die Micromorphometrische Bodenanalyse. F. Enke. Stutgart, 1967. Kubiena W. L. Micromorphological features of soil geography, Rutgers Univ. Press, New Brunswick, New Jersey, 1970. Kullmann A. Ober die Wasserbestandigkeit der Bidenkrumel, besonders in Abhangigkeit von Zeit und Bodenfeuchtigkeit. Humboldt Universitat Habi-litationss- chrift. Berlin, 1962. Kuhnelt W. A brief introduction to the major group of soil animals and their biology.— In: Soil zoology. Butterworth Sci. Publ. London, 1955. Lafond A. La conservation de 1'humus. C. R. de l'Assoc. canadienne de Conservation, 1952.; Lieberoth I. Richtlinie zur genormten Beschreibung landwirtschaftlich genutzter Standorte under Verwendung eines Karteikartenformulas, 4. Entwurf, Eberwalde, als Manuskrip vervielfaltigt, 1965. Munsell Soil Coor Charts. «Munsell Color Co.». Baltimore, 1954. Muckenhausen E. Die wichtgsten Beden der Bundesrepublik Deutschiand. Frankfurt a. M., 1957. Muckenhausen E. Die wichtigsten Boden der Bundesrepublik Deutschiand. Kommentator, Frankfurt a. M., 1959. Muckenhausen E. Form, Entstehung und Eunktion des Bodengefuges.— Kulturtechnik, 1963, Nr. 4. Nickerson D., Kelly K. L., Stultz K. F. Color of soils.— J. Opt. Soc. Amer., 1945, vol. 35. Nikiforoff S. S. Morphological classification of soil structure. — Soil Sci., 1941, vol. 52, No. 2. Nikiforoff S. S., Drosdoff M. Genesis of a clay-pan soil.— Soil Sci.,. 1943, vol. 55. Oertel A. C. Pedogenesis of some red-brown soils based on trace element profiles.—J. Soil Sci., 1961, No. 12.
■1 Литература Оуата М., Takehara H. Standard soil color charts. Tokyo, 1967. Parfenova E. I., Mochalova E. E., Titova N. A. Micromorphology and chemism of humus-clay new formations in grey forest soils.— In: Soil Micromorphology, ed. A. Jongerius. Elsevier, Amsterdam, 1964. Parfenova E. I., Yarilova E. A. Humus microform's in the soils of the USSR. — Geoderma, 1967, vol. 1, No. 3/4. Pendleton R. E., Nickerson D. Soil colors and special soil color charts.—Soil Sci., 1951, vol. 71, No. 1. Pethica B. A. The physical chemistry of cell adhesion. Exp. Cell Research, Suppl., 1961, vol. 8. Prager W. Bearb. Bodenkunde, 3e Aufl. Leipzig, 1956, Bd 1. Ramann E. Bodenkunde. Berlin, 1911. Robinson G. W. Mother Earth. London, Murby, 1947. Rutherford G. K. Observations on the origin of a cutan in the yellow-brown soils of the highland of New Guinea.— In: Soil Micromorphology. Ed. J. Jongerius, Elsevier Publ. Compl., 1964. Shields J. A., St. Arnaud R. J., Paul E. A., Clayton J. S. Measurement of soil colour.—Canad. J. Soil Sci., 1966, vol. 46, No. 1. Simonson R. W., Gardner D. R. Concept and functions of the pedon.— Trans. 7-th Int. Congr. Soil Sci. Madison, 1960, vol. 4. Sinclair A. G. Applications of anion exchange paper in soil phosphorus studies.—Soil Sci., 1971, vol. 112, No. 3. Singh S. A study of the black cotton soils with special reference to their coloration.—J. Soil Sci., 1954, vol. 5, No. 2. Soilan J. M., Mc Cracken R. J. Free iron and coloration in certain welldrained coastal plain soils in relation to their other properties and classification.—Soil Sci. Soc. Am. Proc, 1967, vol. 31, No. 2. Stephens C. G. Silcretes of Central Australia. — Nature, 1964, vol 203. Stephens C. G. Origin of silcretes in Central Australia.—- Nature, 1966, vol. 209. Stephens C. G. Laterite and silcrete in Australia.— Geoderma, 1971, vol. 5. Tamm O. Markstudier i det nordsvenska barrskogsorn- radet. Medd. f. St. Skogs-f5rs. Anst. Stockholm, 1920, H. 17. U. S. Department of Agriculture. Soil Survey Staff.— 428 Soil Survey Mannual. Handbook, 1951, No. 18.
Литература U. S. Dept. of agriculture. Soil classification. A comprehensive system. 7-th approximation, 1960. Van Wambeke A. Soil bodies and soil classification.— Soils and Pert., 1966, vol. 29, No. 6. Walker T. W., Adams A. F. R. Studies on soil organic matter, 1. Soil Sci., 1958, vol. 85. Walker T. W., Adams A. F. R. Studies on soil organic matter, 2.—Soil Sci., 1959, vol. 87, 1. Walker T. W. The significance of phosphorus in pedogenesis.— In: Experimental Pedology. Butterworths. London, 1965. Wild A. A pedological study of phosphorus in 12 soils derived from granite.— Austr. J. Agric. Res., 1961a, vol. 12. Wild A. Loss of zirconium from 12 soils derived from granite.—Austr. J. Agric. Res., 1961b, vol. 12. 'Wilde S. A. Forest humus: its genetic classification. Contrib Soil Dept. Univ. of Wisconsin, 1964. Winters E. The measurement of soil color.— Amer. Soil. Surv. Assoc. Bull., 1930, vol. 11.
СОДЕРЖАНИЕ А.С. Владыченский. Предисловие 5 Введение 7 Глава I. ПОЧВА Определение понятия 13 Структурные уровни организации почвы 30 Почва и горная порода 44 Почвенный индивидуум 64 Пространственная неоднородность почвы 75 Глава II. ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ Определение понятия 83 Типы строения профиля 92 Характер переходов в профиле 100 Мощность почвенного профиля 107 Степень дифференциации профиля 110 Глава III. ПОЧВЕННЫЙ ГОРИЗОНТ Определение понятия 130 Номенклатура и символы генетических горизонтов почв .... 134 Типы генетических горизонтов почв 149 Глава IV. СЛОЖЕНИЕ ПВЧВ Состав почвенной массы 174 Гранулометрический состав почв 179 Характер поверхности почв 188 Структура почвы 198 Микросложение почвы 222 Порозность почвы 235 Внутренняя поверхность 249 Некоторые свойства почвенной массы, определяющие ее сложение 253 Типы сложения почв 258 Глава V. ОКРАСКА ПОЧВ Характер окраски в почвах 262 Связь окраски с составом почв и почвообразованием 266 Оценка почвенной окраски 273 Глава VI. НВВ00БРА30ВАНИЯ И ВКЛЮЧЕНИЯ В ПОЧВАХ Определение понятий 281 Систематика новообразований и включений 284
Литература IJU Новообразования легкорастворимых солей 300 Новообразования гипса 301 Новообразования карбонатов 303 Новообразования кремнезема 306 Новообразования железа и марганца 310 Новообразования глин и гумуса 314 География почвенных новообразований 315 Глава VII. ЖИВАЯ ФАЗА ПОЧВ Корневые системы в почвах 319 Почвенная фауна 322 Микроорганизмы в почвах 324 Глава VIII. МОРФОЛОГИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ Элементарные почвенные процессы 328 Биогенно-аккумулятивные процессы 335 Иллювиалыю-аккумулятивные процессы 338 Гидрогешю-аккумулятивные процессы 341 Элювиальные процессы 346 Процессы метаморфизации почв 355 Криогенные процессы 361 Антропогенные процессы 363 Педотурбационные процессы (педотурбации) 367 Деструкционныо (деструктивные) процессы 369 Генетический анализ почвенного профиля 371 Глава IX. МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЧВЫ (методические основы] Выбор места заложения разреза 379 Заложение разреза 382 Общий анализ почвенного профиля 384 Морфологический анализ горизонтов профиля 386 Влажность при описании 389 Механический состав 390 Окраска 391 Структура 392 Порозность 393 Особенности сложения 394 Новообразования .-... 394 Живая фаза почвы 395 Включения 395 Характер перехода к последующему горизонту 395 Внегоризонтные признаки 395 Отбор образцов на анализ 396 Общая характеристика почвы 396 Приложение 1. Типодиагностические горизонты 398 Приложение 2. Новые диагностические горизонты 408 Литература 410 431
Учебное издание Розанов Борис Георгиевич МОРФОЛОГИЯ ПОЧВ Редактор: С Л. Аветян Художественное оформление серии выполнено Издательством Московского университета и издательством «Проспект» по заказу Московского университета Художники: В.А. Чернецов, Н.С. Шувалова Компьютерная верстка: К.Ф. Федоров Корректор: Н.Ю. Липкина ООО «Академический Проект» Изд. лиц. № 04050 от 20.02.01 111399, Москва, ул. Мартеновская, 3, стр. 4 Санитарно-эпидемиологическое заключение Департамента государственного эпидемиологического надзора № 77.99.02.953.Д.0086.63.11.03 от 28.11.2003 г. По вопросам приобретения книги просим обращаться в ООО «Трикста»: 111399, Москва, ул. Мартеновская, 3, стр. 4 Тел.: @95) 305 3702, 305 6092; факс: 305 6088. E-mail: aproject@ropnet. ru www.ropnet.ru/aprogect Подписано в печать с готовых диапозитивов 12.05.04. Формат 84x108/32. Гарнитура Балтика. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 22,68. Тираж 3000 экз. Заказ № 2549. Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленных диапозитивов в ОАО «Дом печати — ВЯТКА» 610033, г. Киров, ул. Московская, 122. 1SEN 5-8291-0451-2 9785829»104511