К главным морфологическим признакам почвы относятся: строение почвенного профиля, мощность почвы и отдельных ее генетических горизонтов; окраска; гранулометрический состав; структура; сложение; новообразования и включения.

 Строение почвенного профиля — это его внешний облик, обусловленный определенной сменой  генетических горизонтов в вертикальном направлении.  Горизонты отличаются один от другого цветом, структурой, сложением и другими морфологическими признаками. Они имеют различный  химический, а нередко и гранулометрический состав, в них по - разному протекают биологические процессы. То или иное строение почва приобретает под влиянием природных процессов почвообразования или производственного использования.

 В профиле почвы различают несколько горизонтов. Каждый горизонт имеет свое название и буквенное обозначение (индекс). Для более точной характеристики используют дополнительные буквенные и цифровые индексы. Генетические горизонты, находящиеся в верхней части почвенного профиля, как правило, обозначаются заглавной буквой А с дополнительными   буквенными и цифровыми индексами. Это органогенные и гумусоаккумулятивные горизонты. Например, следующие генетические горизонты, которые являются диагностическими.

Поверхностные органогенные и гумусовые горизонты

Органогенные

Т — торфяный горизонт, формирующийся на поверхности в условиях постоянного избыточного увлажнения и характеризующийся специфической консервацией органического вещества растительных остатков без превращения его в гумус или сгорания. Торф по составу может быть древесным, травяным (тростниковый, осоковый), моховым (зеленомоховой, сфагновый), лиственным, лишайниковым либо смешанным. Содержание органического вещества в торфе более 35% по массе (более 70% по объему):

То — олиготрофный (верховой) торф,

ТЕ -эутрофный (низинный) торф.

АО – грубогумусовый горизонт. Может состоять либо из гомогенной механической смеси органического материала с минеральными компонентами, либо из слоев органического материала разной степени трансформации, т.е. это лесная подстилка или степной войлок.

Гумусовые

AY- серогумусовый (дерновый). Мощность горизонта более 5см, но не превышает 30 см в суглинистых и глинистых почвах и 50 см в песчаных почвах. По цвету буровато-серый или серый по шкале Манселла. Состоит из мелкозема комковатой структуры с элементами зернистости, часто за счет капролитов дождевых червей. Может присутствовать примесь слаборазложившихся растительных остатков. Обычно присутствуют зерна минералов, отмытые от красящих пленок.

АН – перегнойно-темногумусовый. Темно-серый до черного, иногда с буроватым оттенком по шкале Манселла. Содержит незначительную примесь растительных остатков разной степени разложения. Мощность горизонта, как правило, не превышает 30см.

W – гумусово-слаборазвитый. Горизонт начальных стадий аккумуляции гумуса, мощностью менее 5 см. Горизонт легкого гранулометрического состава, насыщенного живыми корнями, слабо окрашен органическим веществом.

Под верхними органогенными или гумусо-аккумулятивными горизонтами выделяются подповерхностные горизонты. Это элювиальные горизонты. Но эти горизонты почвенного профиля имеется не во всех почвах, а только в тех, в которых протекают процессы иллювиирования. Эти горизонты обозначаются индексом Е.  Элювиальные горизонты (подповерхностные горизонты) образуются в процессе интенсивного разрушения минеральной части почвы и вымывания продуктов разрушения в нижележащие горизонты. Они окрашены в наиболее светлые тона и в различных почвах получают различные названия, например,

Е – Подзолистый. Характерен для подзолистых почв. Белесый до белого по шкале Манселла, контрастно выделяется по цвету. Бесструктурный, или со слоистой структурой мелкозема легкого гранулометрического состава.

EL – Является результатом избирательного разрушения наименее устойчивых минералов илистой фракции и выноса ила без разрушения (лессиваж). Наиболее светлый в профиле, часто с сероватым, палевым или буроватым оттенком по Шкале Манселла. Гранулометрический состав всегда более легкий по сравнению с нижележащей толщей, что отличает его от подзолистого горизонта. Для него характерны марганцево-железистые конкреции.

В средней части почвенного профиля находятся так называемые срединные горизонты. Срединные горизонты в различных почвах образуются под воздействием разных причин. Это иллювиирование, вынесенных из верхней части почвенного профиля, т.е. из элювиальных горизонтов. Это могут быть горизонты внутрипочвенного выветривания (метаморфические горизонты), горизонты накопления различных солей. Срединные горизонты индексируются буквой В, которая имеет дополнительные индексы. Например, BHF – альфегумусовый. Горизонт является результатом иллювиирования комплексных соединений железа, алюминия и органического вещества. Характерен для таежных и тундровых ландшафтов. Окрашен в яркие желто-охристые или кофейно-коричневые тона по шкале Манселла. Цвет определяют оксиды железа и органического вещества в составе пленок, осажденных на поверхности щебня, минеральных зерен и почвенных агрегатов.

BFM – железисто-метаморфический горизонт является результатом внутрипочвенного выветривания железосодержащих минералов и локального перераспределения продуктов выветривания. Наиболее характерен для почв южной и средней тайги, формирующихся на щебнистом и супесчано-суглинистом элюво-делювии массивно-кристаллических пород преимущественно средне-основного состава.

BT – Текстурный. Является результатом педогенного переоструктуривания материала почвообразующей породы. Наиболее характерен для почв умеренно теплого климата с периодом достаточного увлажнения разной продолжительности. Бурый или коричневато-бурый (по шкале Манселла). Гранулометрический состав от средних суглинков до средних глин. Горизонт всегда тяжелее по гранулометрическому составу, чем вышележащий.

BI – Глинисто-иллювиальный. Является результатом иллювиирования ила и пылеватых частиц на поверхности структурных отдельностей и стенках трещин. Характерен для почв лесостепных ландшафтов. Бурый или коричневато-бурый (по шкале Манселла). В отличие от текстурного горизонта, характеризуется слабым накоплением илистой фракции по сравнению с вышележащими горизонтами.

BM – Структурно-метаморфический. Является результатом педогенного переоструктуривания минеральной массы в условиях длительной сезонной и многолетней мерзлоты. Характерен для почв тундры, северной и средней тайги. Выделяется в почвах суглинисто-глинистого гранулометрического состава. Горизонт, несмотря на длительное переувлажнение, не оглеен или имеет слабые признаки оглеения в виде редких сизых и ржавых пятен и разводов. От структурно-метаморфического горизонта отличается характером структуры и тусклой окраской.

Среди срединных горизонтов особое место занимают гидрогенные горизонты. Образуются в гидроморфных почвах, вследствие длительного или постоянного избыточного увлажнения и недостатка свободного кислорода в почве идут анаэробно-восстановительные процессы, что приводит к возникновению закисных соединений железа и марганца, подвижных форм алюминия, дезагрегированию почвы и формированию глеевого горизонта. Обозначается глеевый горизонт индексом G.  Если признаки глеевого процесса проявляются и в других горизонтах, то к их буквенному обозначению добавляют g. Например.

G – Глеевый. Окрашен в сизые, зеленоватые или голубые цвета (по шкале Манселла). Присутствуют локальные ржавые и охристые пятна, тяготеющие к периферии горизонта, корневым ходам, трещинам и прочим зонам. Наиболее характерен для переувлажненных почв тундровых и лесных ландшафтов, но может формироваться в широком спектре лесостепных и степных почв, имеющих дополнительное грунтовое увлажнение. Бесструктурный, слабопористый, имеет компактное сложение. Длительное время или постоянно переувлажнен.

Нижняя часть почвенного профиля представляет собой материнскую породу, которая представляет собой породу, слабозатронутую почвообразовательными процессами. Обозначают эту часть индексом С.

Иногда появляется необходимость выделять дополнительный горизонт в нижней части почвенного профиля, в том случае, когда почвенные горизонты образовались на одной породе, а ниже лежит порода с другими свойствами. Тогда выделяют подстилающую породу  и обозначают индексом Д.

Каждому почвенному типу свойственно свое сочетание горизонтов. Поэтому некоторые из них могут в том или ином профиле отсутствовать. 

Типы строения почвенного профиля

В соответствии с характером соотношения различных горизонтов в большом разнообразии строения почвенного профиля можно выделить несколько типов, которые, вообще говоря, связаны с определенными типами почвообразования, возрастом почв и их нарушенностью природными или техногенными педотурбациями.

Простое строение профиля включает в себя следующие пять типов: 1) примитивный профиль с маломощным горизонтом А либо АС, лежащим непосредственно на материнской породе; 2) неполноразвитый профиль, имеющий полный набор всех генетических горизонтов, характерных для данного типа почвы, но укороченных, с малой мощностью каждого горизонта; 3) нормальный профиль, имеющий ПОЛНЫЙ набор всех генетических горизонтов, характерных для данного типа почвы, с мощностью, типичной для неэродированных почв плакоров; 4) слабодиффе ренцированный профиль, в котором генетические горизонты выделяются с трудом и очень постепенно сменяют друг друга; 5) нарушенный (эродированный) профиль, в котором часть верхних горизонтов уничтожена эрозией.

Сложное строение почвенного профиля также характеризуется пятью типами; 1) реликтовый профиль, в котором присутствуют погребенные горизонты или погребенные профили палеопочв; с другой стороны, в профиле могут присутствовать не погребенные, а реликтовые горизонты, являющиеся следами древнего почвообразования, идущего сейчас по иному типу; 2) многочленный профиль формируется в случае литологических смен в пределах почвенной толщи; 3) полициклический профиль образуется в условиях периодического отложения почвообразующего материала (речной аллювий, вулканический пепел, эоловый нанос); 4) нарушенный (перевернутый) профиль с искусственно (деятельностью человека) или природно (например, при ветровалах в лесу) перемещенными на поверхность нижележащими горизонтами; 5) мозаичный профиль, в котором генетические горизонты образуют не последовательную по глубине серию горизонтальных слоев, а прихотливую мозаику, сменяя друг друга пятнами на небольшом протяжении.

Мощность почвы и отдельных ее горизонтов. Мощностью почвы называется толщина от ее поверхности вглубь до слабо  затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. У различных почв мощность различна, с колебаниями от 40—50 до 100—150 см.

Переходы между горизонтами в профиле

Характер перехода между почвенными горизонтами в профиле имеет диагностическое значение и может служить в ряде случаев критерием интенсивности почвообразования, его направления и даже возраста. При этом необходимо обратить внимание как на форму границ между горизонтами, так и на их выраженность в профиле.

По своей форме граница между двумя горизонтами может быть ровной, волнистой, карманной, языковатой, затечной, размытой, пильчатой, полисадной. По степени выраженности, ясности границ переход между горизонтами может быть резким, ясным, заметным или постепенным.

Границы между горизонтами в профиле обычно выделяются по ряду морфологических признаков, но наиболее часто и в первую очередь по окраске, изменения которой всегда отражают изменения состава почвы. Однако переход к другому горизонту или подгоризонту не всегда сопровождается изменением окраски; иногда его можно определить лишь по структуре, сложению, плотности, характеру и обилию новообразований, наличию тех или иных включений.

Окраска почвы — наиболее доступный и прежде всего бросающийся в глаза морфологический признак. Это существенный показатель процессов, происходящих в почве, и принадлежности ее к тому или иному типу. Недаром многие почвы получили название в соответствии со своей окраской подзол, краснозем, чернозем и т. д.

 В окраске почвы, в ее оттенках и переходах ярко отражаются особенности почвообразовательного процесса

Поэтому наблюдения за окраской, за изменением цветовых оттенков в различных почвах, а также в одной и той же

почве, но в разных ее горизонтах могут дать много для понимания сущности происходящих в почве процессов и для раскрытия происхождения почв.  Окраска почв имеет и большое агрономическое значение. Практики-земледельцы всех континентов с давних времен судили о качестве, плодородии почв по их окраске. При этом плодородие почв чаще всего ставилось в зависимость от содержания гумуса, а следовательно, было связано с черной или темно-серой окраской. Цвет почвы определяется окраской тех веществ, из которых она слагается, а также физическим ее состоянием и степенью увлажнения.  Наиболее важны для окраски почв следующие группы веществ: 1) гумус; 2) соединения железа; 3) кремнекислота, углекислая известь.

 Гумусовые вещества  обусловливают черную, темно-серую и серую окраски.

 Соединения оксидов железа окрашивают почву в красный, оранжевый и желтый цвета, закиси железа всю почву или индивидуальные ее горизонты и участки в сизые и голубоватые тона. 

 Различное сочетание указанных трех групп веществ определяет большое разнообразие почвенных цветов и оттенков.

Современными почвоведами используется цветовая шкала Манселла (Mansell), позволяющая объективно характеризовать окраску почвы. При этом цвет почвы кодируется определенным буквенным и цифровым индексом.

Гранулометрический состав. В  полевых условиях и при камеральной обработке его определяют визуально и органолептически, т. е. по внешним признакам и на ощупь. Для точного установления гранулометрического состава применяют лабораторные методы.

 Структура. Структурой называют отдельности (агрегаты), на которые способна распадаться почва. Они состоят из соединенных между собой механических элементов.  Форма, размер и качественный состав структурных  отдельностей в разных почвах, а также в одной почве, но в разных ее горизонтах неодинаковы.

 Различают три основных типа структуры кубовидная - структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям; призмовидная - отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси; плитовидная - отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении. Каждый из перечисленных типов в зависимости от характера ребер, граней и размера подразделяется на более мелкие единицы классы.

Почва может  быть структурной и бесструктурной. При структурном состоянии масса почвы или породы разделена на отдельности той или иной формы и размеров. Бесструктурное, или раздельночастичное, состояние бывает тогда, когда механические элементы, слагающие почву, не соединены между собой в более крупные агрегаты, а существуют раздельно или залегают сплошной сцементированной массой. Типичный пример бесструктурного состояния - рыхлый песок. Между структурными и бесструктурными почвами встречаются переходные, у которых структура выражена слабо.

 В любом из почвенных горизонтов структурные отдельности не бывают одного размера  и формы. Чаще всего структура в них смешанная: комковато-зернистая, комковато-пылеватая, комковато-пластинчато-пылеватая и т. д.

 Различным генетическим горизонтам почв присущи определенные формы структуры. Так, комковатая и зернистая структура свойственна дерновым горизонтам, пластинчато-листовая - элювиальным, ореховатая - иллювиальным (особенно серым лесным почвам).

Надо заметить, что с агрофизической и морфолого-генетической точек зрения почвенная структура  - это разные понятия. С агрономической точки зрения структурной почвой называется лишь та, в которой преобладают мезоагрегаты — «агрономически ценные агрегаты», т. е. отдельности размером от 0,25 до 7 (10) мм. Все иные почвы при этом считаются бесструктурными.

Соответственно введено представление о коэффициенте структурности почвы К:

К = а/b,

где а — количество мезоагрегатов; b — сумма макро- и микро­

агрегатов в почве.

Сложение — это внешнее  выражение плотности и пористости почвы. По платности различают почвы:

 1) очень плотные - копать яму лопатой почти невозможно, приходится применять лом или кирку;

 2) плотные — чтобы выкопать яму, требуется значительное усилие, но можно обойтись и без лома. Характерно для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых почв;

 3) рыхлые — яму копать легко, а почва, сброшенная с лопаты, легко рассыпается на мелкие отдельности. Такое сложение наблюдается в суглинистых и глинистых почвах о хорошо выраженной комковато-зернистой структурой и в верхних горизонтах песчаных и супесчаных почв. Отмечается также в пахотных горизонтах после их обработки.

4) рассыпчатые - это сложение характерно для пахотных горизонтов песчаных и супесчаных почв, поскольку у них механические элементы обычно не сцементированы и в сухом состоянии представляют сыпучую массу.

 Пористость характеризуется формой и размерами пор внутри структурных отдельностей или между ними.  В зависимости от размера и расположения пор внутри структурных отдельностей различают следующие типы сложения: тонкопористое - почва пронизана порами диаметром менее 1 мм;  пористое - диаметр пор колеблется от 1 до 3 мм; примером подобного сложения может служить лёсс;  губчатое — в почве встречаются пустоты от 3 до 5 мм;  ноздреватое (дырчатое) — в почве имеются пустоты) от 5 до 10 мм. Подобное сложение, обусловленное деятельностью многочисленных землероев, характерно для сероземных почв, а также для известковых туфов;  ячеистое — пустоты превышают 10 мм; встречаются в субтропических и тропических почвах;  трубчатое — пустоты в виде каналов, прорытых землероями.

 При расположении пор  между структурными отдельностями различают следующие типы сложения почв в сухом состоянии: тонкотрещиноватое — ширина полостей меньше 3 мм; трещиноватое — ширина полостей от 3 до 10 мм; щелеватое -  ширина полостей больше 10 мм.

 Сложение — важный показатель в агрономической оценке почвы.

Новообразования и включения. Новообразованиями называют скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы. В результате физических, химических и биологических процессов, происходящих в почвах, а также вследствие непосредственного воздействия на почву растений и животных различают новообразования химического и биологического происхождения.

 Химические новообразования в почве - результат химических процессов, которые приводят к возникновению различного рода соединений. Эти соединения могут или осаждаться на месте образования, или, перемещаясь с почвенным раствором в горизонтальном и вертикальном направлениях, выпадать на некотором (иногда значительном) расстоянии  от места своего возникновения.

 По форме химические новообразования разделяют на выцветы и налеты, корочки, примазки и потеки; прожилки

и трубочки, конкреции.

 Химические новообразования представлены легкорастворимыми солями, гипсом, углекислой известью, оксидами железа, алюминия и марганца, закисными соединениями железа, кремнекислотой, гумусовыми и другими веществами.

 Новообразования биологического происхождения (животного и растительного) встречаются в следующих формах: червоточины - извилистые ходы - канальцы червей; капролиты - экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков; кротовины - пустые или заполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.); корневины - сгнившие крупные корни  растений, дендриты - узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

 По новообразованиям в почве можно судить о ее генезисе и агрономических свойствах. Так, наличие в верхних горизонтах почв сизоватых и ржаво-охристых пятен говорит о том, что данные почвы сформировались в условиях некоторого заболачивания. И если эти новообразования являются результатом современного, а не ранее протекавшего почвообразовательного процесса, то они указывают на явно неблагоприятные для сельскохозяйственных культур агрономические свойства этих почв.

 Включениями  называют находящиеся в почве тела органического или минерального происхождения, возникновение которых не связано с почвообразовательным процессом.

 К включениям относятся, например валуны и другие обломки горных пород; раковины и кости животных; кусочки кирпича, стекла, угля.

 Микроморфологические признаки почвенного профиля.

Наряду с макроморфологическими признаками, легко различимыми в профиле невооруженным глазом, почва  характеризуется микроморфологическими признаками, исследование которых возможно только при помощи микроморфологического метода, разработанного немецким почвоведом В. Кубиеной и детализированного многими почвоведами (Мюкенхаузен, Ярилова, Парфенова, Добровольский).

В основе этого метода лежит исследование почвенных шлифов под поляризационным микроскопом, приготовленных из образцов почвы ненарушенного сложения.

Микроморфологический метод позволяет выявить особенности микростроения и микросложения почвы - характер пористости, состав отдельных компонентов почвы.  В шлифах выделяют скелет и плазму почвы. Скелет состоит из минералов крупнее 2 мкм - в основном это различные первичные  минералы почвы, плазма представлена тонкими частицами менее 2 мкм в диаметре. Она состоит из глинистых минералов, вторичных несиликатных оксидов железа и алюминия, гумуса и в зависимости от состава делится на глинистую, гумусно-глинистую, карбонатно-глинистую, железисто-глинистую. В шлифах хорошо заметны характер пористости, агрегироваиности и различные новообразования, свидетельствующие о характере почвообразовательного процесса.

Темы для обсуждения на семинарское занятие:

1. Фазовый состав почв.

2.Уровни структурной организации почв.

3. Морфологические признаки почв

4. Типы почвенных профилей

Вопросы на контрольную работу:

1.Чем представлена твердая и живая фазы почв ?

2. Каковы уровни структурной организации почв? 

3. Какие главные морфологические признаки характеризуют почву?

4. Как определяется нижняя граница почвенного профиля?

5. Чем обусловлено выделение подповерхностных (элювиальных ) горизонтов.

6. Что такое материнская порода, каков ее индекс при описании морфологии.

7. Какие типы структуры существуют?

8. Что такое новообразования, какие новообразования по вещественному составу можно встретить в заболоченных почвах?

 ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ