Морфология почв

Морфологические признаки почв позволяют распознавать почвы и определять их свойства по внешним признакам, сформировавшимся в ре­зультате интенсивности и выраженности почвообразовательных процес­сов. Рассмотрим эти основные морфологические (внешние) признаки почв.

Строение почвы связано с ее генезисом (происхождением) и характе­ризуется закономерным расчленением ее в вертикальном направлении на ряд слоев или генетических горизонтов. Строение почвы хорошо про­является на вертикальной стенке почвенного разреза глубиной обычно не менее 1-1,5 м. Выделяют следующие горизонты, обозначаемые буква­ми латинского алфавита.

Ап - пахотный;

Ао - лесная подстилка, или лесной опад, формируется под лесной ра­стительностью;

Ад - дернина, или степной войлок, образуется под травянистой рас­тительностью;

А₁ - гумусово-элювиальный, темноокрашенный, с признакам выще­лачивания ряда подвижных соединений;

А - гумусово-аккумулятивный, темноокрашен, содержит наибольшее количество гумуса и минеральных элементов питания, занимает вер­хнюю часть профиля почвы;

А₂ - элювиальный, или подзолистый, обычно светлоокрашен, богат кремнеземом, обеднен легко выщелачиваемыми из него минеральными и органическими соединениями;

В - иллювиальный, в нем накапливаются вымываемые из вышележа­щих горизонтов гумус, минеральные вещества, коллоиды и т.п.;

В₁ - переходный, темноокрашен, выщелачивание слабо выражено, совмещает признаки гумусово-аккумулятивного горизонта и материнс­кой породы. Иногда выделяют горизонты В7 и Вк, последний содержит отложения карбонатов.

С - материнская порода, которая не затронута почвообразователь­ным процессом.

Т - торфяной, формируется из разной степени разложения раститель-иых остатков, часто на болотных почвах.

G - глеевый, голубовато-сизого цвета из-за накопления закисных соединений алюминия и железа на переувлажненных почвах.

Каждому типу почвы свойственны только ему присущие из перечис­ленных горизонты.

Мощность почвы и ее горизонтов характеризу­ется ее глубиной от поверхности до материнской (С) породы. Она колеблется от 20-30 см (тундровые) до 100-150 см (черноземные). Мощ­ность отдельных горизонтов определяется с указанием их верхних и ниж­них пределов: А₁ - 0-8 см, А₂ - 8-19 см и т.п.

Окраска почвы определяется сочетанием обычно трех цветов, варьирующих по интенсивности: черный (гумус), красноватый (со­единения железа, марганца и др.) и белый (аморфный кремнезем, карбо­наты и др.)

Механический состав почв характеризуется соотно­шением в ней механических элементов (частиц, гранул) разных по вели­чине. Он и его агрономическое значение рассмотрены выше. Механи­ческий состав почвы в разных горизонтах может быть неодинаков, что нередко связано с процессом почвообразования.

Структура почвы характеризуется не только водопрочностью и величиной агрегатов, но и их формой. Различают типы кубовид­ной (агрегаты равномерно развиты по трем осям трехмерного простран­ства), призмовидной (наибольшее развитие по вертикальной оси) и плитовидной (более развиты по двум горизонтальным осям) структуры. Наибольшее агрономическое значение имеет структура кубовидного типа (глыбистая, комковатая, ореховатая и зернистая). Подробнее аг­рономическая роль структуры почвы рассмотрена ранее.

Сложение почвы характеризуется состоянием связи между ее частицами и агрегатами и зависит от механического состава, структуры и других свойств. Различают обычно очень плотное, плотное, рыхлое и рассыпчатое сложение. В агрономическом аспекте сложение пахотного слоя сравнительно полно характеризуется его плотностью и строением.

Новообразования представлены отложениями различных веществ, которые имеют или химическое происхождение (потеки гуму­са, выцветы солей, прожилки извести и гипса и т.п.) или биологическое (капролиты дождевых червей, кротовины, корневины как следы отмер­ших корней растений и т.п.)

Включения не связаны с почвообразовательным процессом (ко­сти животных, куски угля, черепки посуды и т.п.)

На основе рассмотренных морфологических признаков почвоведы проводят предварительное изучение почв. Более глубокое изучение почв сопровождается сбором естественно-исторических сведений на конкрет­ном участке, отбором почвенных образцов, аналитическими и другими детальными исследованиями.

Морфологическое описание проводят по почвенному разрезу глуби­ной около 1-2 метров, но так чтобы он охватывал и материнскую поро­ду. Обращенную к солнцу вертикальную стенку тщательно зачищают и, наблюдая по указанным признакам состояние каждого горизонта по­чвенного профиля, замеряют их мощность и детально описывают. От­бирают почвенные образцы, а местоположение разреза фиксируют на крупномасштабной почвенной карте.

Рассмотрим описание профиля почвы на отдельном примере

По представленному описанию почва может быть охарактеризована так: дерново-подзолистая, антропогенная (освоенная), среднеподзолистая и среднесуглинистая на моренном суглинке. В агрономическом от­ношении почва неэродированная, слабоокультуренная, с плужной подошвой, структура неводопрочная.

Аналогичным образом ведут описание и других типов почв. Одна­ко следует подчеркнуть, что наиболее квалифицированные рекомен­дации по состоянию и целевому агрономическому использованию почв на конкретных полях и участках получают на основе согласованных работ специалистов почвоведческого, агрохимического и агрономичес­кого профилей.

Основные сельскохозяйственные почвы страны

Почвы тундровой зоны расположены преимущественно вдоль побере­жья Северного Ледовитого океана. Они формируются в условиях корот­кого лета (40-50 дней), слоя вечной мерзлоты и скудного растительного покрова (лишайники, мхи, кустарники). Поэтому почвы бедны гумусом (1 -2%), органогенный горизонт маломощный (5-7 см), переувлажнены, с выраженным оглеением, имеют кислую реакцию.

В сельском хозяйстве они используются преимущественно в качестве оленьих пастбищ. Незначительные площади почв и преимуществен­но с естественным дренажом (песчаные и супесчаные) и на склонах с южной экспозицией используются для возделывания скороспелых и холодостойких культур с внесением больших норм органических и мине­ральных удобрений.

Почвы таежно-лесной зоны расположены южнее тундры и простира­ются с запада на восток на обширной территории России. Южная гра­ница этой зоны проходит условно по линии Тула-Рязань-Нижний Нов­город-Казань-Тагил-Новосибирск-Томск-Иркутск-Владивосток. Поэто­му с запада на восток уменьшается среднегодовое количество осадков с 700-600 мм до 300-200 мм, сокращается продолжительность вегетаци­онного периода со 180 до 120 дней, снижается среднегодовая температу­ра с +4 °С до -16 °С. С запада на восток климат становится более суровым и резко континентальным с формированием в Сибири вечной мерзлоты на обширной территории. Растительность представлена преимущественно лесами, болотами и изредка лугами. Неполное испаре­ние (70-90%) выпадающих осадков формирует внутрипочвенный ток воды (промывной тип водного режима), с которым вымываются за пределы корнеобитаемого слоя многие растворимые органические и минеральные со­единения. Поэтому формирование почв происходит под влиянием трех почвообразовательных процессов: подзолистого, дернового и болотно­го, протекающих в чистом виде или при их наложении друг на друга.

При подзолистом процессе, протекающем в чистом виде под хвойно-моховыми лесами, образующиеся при разложении лесного опада (Ао) гумусовые кислоты (преимущественно весьма агрессивные креновые) растворяют многие минеральные соединения и вместе с ними и коллоидами выносятся вниз нисходящим потоком воды и концентри­руются в иллювиальном горизонте (В). Так формируются подзолистые почвы с подзолистым (А₂) элювиальным горизонтом, состоящим из бе­лесого цвета практически аморфной кремниевой кислоты (SiO₂ n H₂O) и начинающимся непосредственно под лесной подстилкой. Образовавши­еся подзолистые почвы имеют кислые реакцию, обеднены питательны- i ми веществами и илисто-коллоидной фракцией, бесструктурны, содер­жат гумуса в слое 4-10 см не более 0,8-1,2%. Ввиду их низкого естествен­ного плодородия при необходимости вовлечения в пашню нуждаются в коренном и длительном окультирования с привлечением крупных зат­рат.

Вследствие дернового почвообразовательного процесса, протекающего в чистом виде под луговой травянистой растительностью, непосредственно под дерниной (Ад) формируется гумусово-аккумулятивный горизонт (А). В виду разложения накапливающихся травянистых остатков и их отмерших корней в верхней части про­филя, закрепления темноокрашенных гуматов кальция и магния, формирующих водопрочную структуру, концентрируются элементы минерального питания и увеличивается содержание илистой и коллоид­ной фракции. Так, вследствие биологической концентрации мощной корневой системой травянистых луговых растений в верхней части про­филя карбонатов кальция и магния (слабокислая и нейтральная реакция почвы), а так же зольных элементов и азота, накопления гумуса (4-7% и более) и формируются на карбонатных породах весьма ценные в агро­номическом отношении дерновые почвы.

Преобладающими почвами в таежно-лесной зоне являются дерново-подзолистые почвы, формирующиеся под совместным влиянием подзоли­стого и дернового процессов почвообразования. И чем ярче выражен дер­новой процесс и слабее подзолистый, тем плодороднее оказывается обра­зовавшаяся почва. Для повышения агрономических свойств этих почв, значительные площади которых находится под пашней, необходимо уве­личивать мощность пахотного слоя (Ап > 20-22 см), повысить содержание гумуса (более 2-2,5%) внесением больших норм органических удоб­рений, а также минеральных, снизить кислотность периодическим извест­кованием, усилить аэрацию путем удаления излишней влаги из пахотного слоя, расширить посевы многолетних бобовых и злаковых трав и т.п.

В таежно-лесной зоне значительное распространение получили болотные почвы. Их формирование происходит в условиях избыточного увлажнения, когда на поверхности почвы вследствие неполного разложения растений ежегодно накапливается возрастающее количество орга­нических остатков. Так, под болотными растениями (Ао - очес) форми­руется разной мощности торфяной горизонт (Т), а под ним с ярко выра­женным анаэробным процессом минеральный глеевый горизонт (G). Важнейшей особенностью болотообразовательного процесса является накопление на поверхности почвы слоя торфа, усиливающееся обедне­ние его верхних слоев элементами минерального питания и формирова­ние под ним внизу минерального глеевого горизонта.

Болотные почвы встречаются в других зонах страны. Они формируются как при заторфовывании водоемов и водораздельных участков (са­мые бедные и кислые торфяные почвы верховых болот), так и в пони­женных элементах рельефа, в том числе и в поймах рек (торфяные почвы низинных болот). Последние почвы наиболее пригодны к освоению. При этом необходима система дорогостоящих мелиоративных и агротехнических мероприятий: осушение дренажем (лучше закрытым с двусторон­ней системой регулирования водного режима); проведение культуртехнических работ (уничтожение кочек, древесной растительности и т.п.); интенсивная обработка почвы; освоение пропашных севооборотов; при­менение минеральных удобрений и т.п.

Почвы лесостепной зоны занимают около 7% территории и узкой полосой простираются с запада на восток страны южнее таежно-лесной зоны. Они формируется под сообществами травянистых растений луговых степей в чередовании с небольшими массивами осветленных широ­колиственных лесов. В таких условиях дерновый почвообразовательный процесс господствует над подзолистым, что и обуславливает формиро­вание серых лесных почв. Для них характерно наличие под горизонтом отмерших частей растений (Ао) темно-серого цвета гумусово-аккумулятивного (А₁) горизонта с комковато ореховатой структурой мощностью 15-20 см и гумусово-элювиального (А₁А₂) горизонта (10-15 см и более) со следами оподзоливания в виде кремнеземистой присыпки по граням структурных отдельностей ореховатой формы.

Различают подтипы: светло-серые (1,5-3% гумуса и мощность А₁ ме­нее 20 см), серые и темно серые (свыше 4-5% гумуса и A₁ более 25 см) лесные почвы. Наиболее плодородны темно-серые почвы, которые при­годны для возделывания зерновых, технических, зернобобовых, крупя­ных, овощных и других культур. Для повышения плодородия серых лес­ных почв необходимо систематически вносить органические и минераль­ные удобрения, углублять пахотный слой, проводить периодически известкование, осуществлять систему противоэрозионных мероприятий, возделывать многолетние травы и т.п.

В лесостепной и степной зонах, южнее серых лесных почв, расположе­ны черноземные почвы, которые широкой полосой простираются от запада страны к востоку и пятнами доходят до Забайкалья. Эти почвы сформировались преимущественно на лессовидных карбонатных породах тя­желосуглинистых под лугово-степной растительностью. Отмирая осенью, она оставляет в почве и главным образом в виде корневых остатков до 10-15 т на 1 га сухих органических остатков. Неглубокое промачивание почвы осадками (непромывной тип водного режима) способствует на­коплению в слое 50-80 см и более темноокрашенных гумусовых веществ (5-11 % и более), которые взаимодействуя с соединениями кальция и магния в условиях чередующихся аэробных и анаэробных процессов способствуют образованию водопрочной зернистой структуры почвы и с реак­цией близкой к нейтральной. В зависимости от особенностей почвообразования выделяют подтипы черноземов: оподзоленные (содержание гумуса 5-7% и мощностью гумусового горизонта А + АВ около 40-50 см), выщелоченные, типичные (гумуса 9-11% и А + АВ > 80-100 см), обыкновенные и южные (гумуса 4-6% и А + АВ около 40-50 см).

Черноземные почвы наиболее плодородны и потому в некоторых регионах распаханность их достигает 70-90% территории. С запада на восток среднегодовое количество осадков изменяется от 500 мм до 300 мм, а продолжительность вегетационного периода соответственно от 180 до 140 I дней. Здесь возделывают различные зерновые, технические, крупяные и I многие другие культуры. Однако для повышения их эффективного плодородия и сохранения агрономически ценных свойств необходимо вносить умеренные нормы минеральных и, прежде всего, фосфорных и органических удобрений, ограничить интенсивность обработок, разрушающих структуру почвы, вводить в севообороты посевы многолетних трав и промежуточных культур, использовать приемы по улучшению водного режима (чистые пары, меняющаяся глубина обработки, снежная мелиорация и т.п.), а также осуществлять почвозащитные мероприятия по борьбе с водной и ветровой эрозией почв.

В зоне сухих степей, расположенной южней черноземных почв, преобладают каштановые почвы. Почвообразующие породы разнообразны, но многие их них, кроме лессов, содержат большое количество водорастворимых солей. Травянистая растительность изреженная и весьма скудная, а ее опад содержит большое количество минеральных соедине­ний, обуславливающий образование засоленных почв. Климат этой зоны резко континентальный, суровый. С запада на восток продолжительность вегетационного периода изменяется с 220 до 170 дней, а среднегодовое количество осадков от 400 до 200 мм при преобладании испарения вла­ги над осадками в 3—4 раза. Здесь развито зерновое хозяйство и паст­бищное животноводство.

Формирование каштановых почв происходит под изреженной полынно-ковыльно-типчаковой растительностью. Малое количество поступающих в почву растительных остатков, преобладание контрасных аэробных процессов над гумификацией обуславливает малое накопление в почве гумусовых веществ. При небольшом количестве осадков раство­римые соли и карбонаты часто остаются в пределах гумусового гори­зонта. Поэтому содержание в этих почвах гумуса невелико (2,5-4,0%), а мощность гумусового слоя (А + В₁) с преобладанием каштанового цвета (отсюда их название) и комковато-пылеватой структуры обычно не пре­вышает 30-40 см. Наличие водорастворимых солей и внедрение в по­чвенный поглощающий комплекс иона натрия ухудшает свойства этих почв (неводопрочная комковато-призматическая структура, скопление солей, солонцеватость и т.п.). Ниже, в горизонте (В₂) гумусовых зате­ков и в материнской породе (С), обнаруживается большое содержание карбонатов кальция и гипса. Реакция почвенного раствора слабоще­лочная (рН = 7,2-7,5).

По содержанию гумуса эти почвы подразделяют на подтипы: темно-каштановые (4-5%), каштановые (3-4%) и светло-каштановые (2-3%). В этом же ряду ухудшаются их свойства: уменьшается мощность гумусо­вого горизонта, ухудшается оструктуренность, повышается щелочность, приближается к поверхности соленосносный горизонт и т.п.

При общих положительных агрономических свойствах земледелие в зоне каштановых почв обычно неустойчиво и низкопродуктивно из-за частых воздушных и почвенных засух (рискованное земледелие). Поэто­му система агрономических мероприятий должна быть направлена на улучшение водного режима (чистые и кулисные пары, снегонакопление, орошение и т.п.), улучшение агрофизических свойств почвы (специальная обработка, химическая мелиорация и т.п.), борьба с ветровой эрозией (по­сев кулис, плоскорезная обработка почвы, полосное земледелие, освоение противоэрозионных севооборотов), использование удобрений и др.

В зоне распространения каштановых и черноземных почв нередко наблюдается значительное накопление в них различных водорастворимых солей, что приводит к формированию солончаков и солонцов.

Солончаки - почвы, содержащие в своем составе водорастворимых солей 0,6% и более по всему профилю почвы и с большей концентрацией в верхнем горизонте (иногда до 15-25%). Среди солей преобладают хлориды и сульфаты натрия, кальция и магния, которые при концентрации I свыше 0,3-0,6% приводят к изреживанию и даже полной гибели посевов. I

На слабозасоленных почвах (менее 0,3-0,6%) могут возделываться солеустойчивые культуры: пырей бескорневищный, волоснец сибирский, I райграс однолетний, рис, донник белый, люцерна, свекла сахарная и I кормовая, ячмень. Обычно же сельскохозяйственное использование солончаков возможно только при их коренной мелиорации (понижение уровня грунтовых вод, глубокое рыхление, соблюдение норм орошения, промывка с устройством дренажа и т.п.).

Солонцы характеризуются повышенным содержанием в почвенном поглощающем комплексе катионов натрия и магния, щелочной реакцией (рН = 8-9 и более), а солевой горизонт обычно опущен до уровня материнской (С) породы. Гумусово-элювиальный (А₁ горизонт (надсолонцеватый) комковато-пылеватый, обеднен гумусом и коллоидами, которые вымываются в иллювиальный (B₁) горизонт (солонцовый). Последний содержит много поглощенного натрия (более 15-20% от емкости поглощения), обогащен коллоидами, имеет прочную столбчатую и призматическую структуру, которая при увлажнении набухает и становится вязкой и неводопроницаемой. По мощности надсолонцеватого горизонта (А₁) различают солонцы: корковые (менее 5 см), мелкие (5-10 см), средние (10-18 см) и глубокие (более 18 см). Для вовлечения в культуру солонцы нуждаются в специальных мелиоративных мероприятиях: внесение гипса для вытеснения поглощенного натрия, нейтрализация щелочной реакции, улучшение водного режима и структуры почвы, глубокая и трехъярусная вспашка, внесение органических и минеральных удобрений, посевы устойчивых культур и т.п.