Сложение почвы.

Сложение почвы – взаимное расположение в пространстве и соотношение механических элементов, структурных отдельностей и связанных с ними пор в почве. Это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Сложение почвы зависит от ее структуры, гранулометрического и химического состава, от влажности почвенных горизонтов, а также от деятельности почвенной фауны и корней растений.

Сложение почвы характеризует состояние между частицами и агрегатами в почвенной массе, степень ее уплотнения.

Сложение определяют по степени плотности в сухом состоянии и характеру пор и трещин между твердыми частицами и структурными агрегатами.

По степени плотности различают: слитное (очень плотное), плотное, рыхлое и рассыпчатое сложение.

При слитном сложении почва образует плотную цементную массу, куски которой в сухом состоянии не разламываются руками. На такой почве нож оставляет узкую блестящую черту. Слитное сложение характерно для столбчатых отдельностей солонцов, встречается часто в бесструктурных глинистых почвах.

Плотное сложение также характеризуется плотным прилеганием твердых частиц друг к другу. сухой образец с трудом разламывается руками, черта от ножа шероховатая с изорванными краями, нож при большом усилии входит в почву на 4-5 см. Плотное сложение типично для иллювиальных и нижних горизонтов суглинистых и глинистых почв.

При рыхлом сложении между структурными отдельностями хорошо заметны поры трещины, почва при высыхании распадается на отдельные агрегаты. Этот тип сложения характерен для почв с ореховатой, зернистой или комковатой структурой суглинистого и глинистого механического состава.

При рассыпчатом сложении отдельные частицы почвы не связаны между собой; масса почвы состоит из отдельных песчинок, хорошо видимых невооруженным глазом; при высыхании масса почвы сыпуча. Рассыпчатое сложение характерно для песчаных и супесчаных по механическому составу почв.

По характеру пор внутри структурных отдельностей различают следующие виды сложения:

тонкопористое – почвенная масса пронизана порами менее 1 мм,

пористое – почвенная масса пронизана порами в 1-3 мм,

губчатое – в почве много пустот от 3 до 5 мм,

ноздреватое – почвенная масса содержит полости от 5 до 10 мм,

ячеистое – пустоты крупнее 10 мм,

трубчатое – почва пронизана каналами, прорытыми крупными землероями. Рыхлая упаковка комков, структурных отдельностей обеспечивает почвенной массе высокую некапиллярную пористость.

По характеру пор между структурными отдельностями в сухом состоянии выделяют следующие виды сложения:

тонкотрещиноватое – полости шириной менее 3 мм,

трещиноватое – полости размером 3-10 мм,

щелеватое – полости ширенной более 10 мм.

Структурная, комковатая или зернистая почва характеризуется высокой общей порозностью (капиллярной и некапиллярной). Уплотненные иллювиальные горизонты обладают наименьшей пористостью. Во влажном состоянии происходит набухание агрегатов и сближение их граней, а при высыхании агрегаты разделяются вертикально и горизонтально, образуя трещины, особенно они велики в сухих солонцовых горизонтах (более 10 мм).

При полевом морфологическом описании почв обычно ограничиваются визуальным сравнительным определением сложения, которое определяют с помощью ножа или лопаты.

4.4. Новообразования.

В результате процессов почвообразования происходит образование и закономерное перераспределение новых химических соединений по почвенному профилю. При этом часть химических соединений распределяется сравнительно равномерно в почвенной массе каждого генетического горизонта; другая часть образует соединения, имеющие тенденцию к накоплению и обособлению. Морфологически хорошо сформированные, четко обособленные от почвенной массы скопления минералов, возникших в процессе гипергенеза (выветривание) и почвообразования, носят название новообразований. Как правило, конкретные новообразования приурочены к определенным типам почв.

По происхождению различают новообразования химического и биологического генезиса.

Новообразованиями называют скопления разнообразных веществ, выделившихся в результате почвообразовательного процесса на поверхности твердых частиц почвы или в порах и пустотах между ними. Они резко отличаются от массы почвы по цвету и химическому составу.

По форме новообразования разделяют на следующие группы:

1) выцветы и налеты – химические вещества, которые выступают на поверхности почвы или на стенке разреза в виде тончайшей пленочки (например, растворимые соли);

2) корочки, примазки, потеки – вещества, которые выступая на поверхности почвы или по стенкам трещин, образуют слой небольшой толщины;

3) прожилки и трубочки – вещества, заполняющие ходы червей или корней, поры и трещины почвы;

4) конкреции и стяжения – скопление различных веществ более или менее округлой формы;

5) изолированные кристаллы и их сростки – скопление кристаллических конкреций самых различных форм и размеров. (Друзы – группа сросшихся друг с другом нескольких кристаллов);

6) прослойки – вещества, накапливающиеся в больших количествах, пропитывая отдельные слои почвы.

Не менее разнообразны новообразования по химическому и минералогическому составу. Среди почвенных новообразований есть представители почти всех классов минералов: сульфиды, хлориды, оксиды, нитраты, карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты и другие.

Химические новообразования.

Легкорастворимые соли (NaCl, Na₂SO₄ ∙ 10H₂O, MgCl₂, CaCl₂) - белого цвета, встречаются в виде выцветов и корочки на поверхности почвы или в форме налетов, прожилок, крупинок и отдельных кристаллов в толще профиля, характерны для группы засоленных почв (солончаков и солонцов).

Гипс (CaSO₄ ∙ 2Н₂О) – белого и желтоватого цвета, встречается в виде отдельных прожилок, псевдомицелия (густой сети очень тонких прожилок), конкреций (т.е. скопления кристаллов) в тонких или более крупных порах в пустотах почвенной толщи. Иногда гипс образует корочку или выцветы на поверхности почвы. Характерен для глубоких горизонтов черноземов южных, каштановых и бурых почв, а также засоленных почв.

Углекислая известь (СаСО₃) – белого цвета, встречается в очень разнообразных формах в толще профиля, где заполняет как тонкие поры, так и более крупные пустоты. Различают следующие наиболее распространенные формы новообразований углекислого кальция:

1) пятна и выцветы неопределенных, расплывчатых очертаний;

2) плесень из скоплений очень тонких игольчатых кристаллов;

3) белоглазку – яркие, компактные, резко очерченные пятна;

4) прожилки и псевдомицелий по тонким порам почвы;

5) трубочки из массы кристаллической или мучнистой извести по ходам корней;

6) конкреции из плотных стяжений СаСО₃ различной величины и формы, заполняющие пустоты между твердой массой почвы (размеры конкреций колеблются от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров, форма очень разнообразна, а иногда причудлива, вследствие чего их называют куколками, погремками, журавчиками, дутиками и т.д.);

7) прослойки лугового мергеля, достигающие нескольких десятков сантиметров в толщину.

Рис. 10. Карбонатные стяжения (журавчики) и гипсовая конкреция

(по В.В. Добровольскому)

Распознаются по реакции с разбавленным раствором соляной кислоты (реакция «вскипания»). Характерны для черноземов, каштановых, бурых и засоленных почв, сероземов.

Гидроокиси железа, алюминия, марганца в комплексе с органическими соединениями и соединениями фосфора бывают ржаво-бурого, охристого, кофейного или черного цвета. Они образуют:

1) натеки (пленки, примазки) – тонкие глянцевитые пленки по трещинам и ходам, а также на поверхности структурных отдельностей;

2) пятна расплывчатой формы, которые неравномерно пропитывают почву;

3) конкреции, бобовины, округлые твердые стяжения от нескольких миллиметров до 1-2 сантиметров, часто обнаруживаются только при растирании массы почвы между пальцами, внутри такая отдельность окрашена в темно-бурый или черный цвет;

4) трубочки (рыхлые или твердые) ржавого цвета по ходам корней;

5) ортзанды – тонкие нитевидные или более мощные прослойки, пропитывающие горизонт, характерны для песчаных почв;

6) ортштейны - железистые новообразования в глинистых почвах обычно имеют вид мелких конкреций округлой формы.

рис. 11. типичные формы железистых новообразований (по В.В. Добровольскому)

а – округлые стяжения – ортштейны; б – трубчатые стяжения – роренштейны.

Менее распространенны в почвах чисто марганцевые новообразовании, имеющие вид черных пятен и мелких дробовидных конкреций.

Соединения закиси железа [FeCO₃, Fe (PO₄)₂∙8H₂O] голубоватого, сизоватого или зеленоватого цвета, образуют расплывчатые пятна и выцветы в профиле болотных и заболоченных почв. Для гидроморфных почв Полесской зоны характерны своеобразны трубчатые конкреции, образовавшиеся вокруг отмерших корней – роренштейны и скопления фосфатов железа. На свежих образцах соединения закиси железа распознаются легко. В сухих образцах исчезают, т.к. закисные соединения на воздухе окисляются.

Кремнезем (SiO₂) имеет беловатую или белесую окраску, образует присыпку (налет) на поверхность структурных агрегатов. Характерен для почв подзолистого типа, серых лесных почв, солодей (для определения рекомендуется разломать структурный агрегат и сравнить окраску его поверхности с внутренней частью).

Гумусовые соединения – образуют гумусовые натеки и корочки черного или темно-бурого цвета, которые покрывают поверхность структурных агрегатов, стенки трещин, или гумусовые пятна, карманы, языки, связанные с проникновением гумусовых соединений в нижележащие горизонты. Встречаются в иллювиальных горизонтах подзолистых и солонцеватых почв.

При изучении новообразований необходимо определить их форму и химический состав. Для определения химического состава новообразований белого цвета (легкорастворимые соли, гипс углекислая известь) проводят качественные реакции. Для этого аккуратно переносят на часовое стекло найденное новообразование и приливают немного воды, после чего проводят реакции на С1^- и на SO₄^2-. Если новообразование не растворяются в воде, их обрабатывают 5% раствором НС1. при этом все формы новообразований углекислой извести «вскипают», гипс в растворяется в соляной кислоте без «вскипания», но его можно обнаружить качественной реакцией на SO₄². (лабораторное занятие 5)

Состав новообразований обусловлен характером почвообразовательного процесса и является одним из характерных признаков при определении типа почвы.

Наличие легкорастворимых солей на поверхности почвы свидетельствует об интенсивном развитии процессов засоления почвы. По глубине залегания новообразований углекислого кальция можно судить о степени выщелоченности и глубине промачивания почвы атмосферными водами. Железомарганцевые новообразования являются признаком выщелачивания минералов фульвокислотами и передвижению продуктов их разрушения по профилю, что характерно для подзолистого типа почвообразования. Темноокрашенные потеки гумусовых веществ свидетельствуют о передвижении органических веществ в толще почвы. Наличие сизоватых пятен указывает на заболоченность почвы.

Биологические новообразования.

Копролиты – экскременты червей и личинок насекомых, состоящие из частиц почвы, прошедших через пищеварительный тракт и пропитанных секреторными выделениями стенок кишечника. В почве встречаются в виде хорошо склеенных водопрочных структурных отдельностей в проделанных ими ходах, а также на поверхности почвы. Характерны для всех типов почв с богатой фауной.

Кротовины – ходы землероев (кротов, сусликов, сурков, хомяков), засыпанные массой почвы. В вертикальном разрезе почвы они представлены крупными пятнами округлой, овальной или вытянутой формы, по цвету и сложению отличающимися от остальной массы почв. Типичны для черноземов.

Корневины – следы крупных древесных корней. Характерны для лесных почв.

Червоточины – извилистые ходы – канальцы червей. Встречаются во многих почвах.

Дендриты – отпечатки мелких корешков на поверхности структурных агрегатов в виде узора. Отпечатки часто окрашены в темный цвет за счет гумусовых соединений, образовавшихся при разложении корешков. Встречаются в различных почвах.

Своеобразные новообразования представляют собойфитолитарии–минеральные соединения, возникающие в растениях и после разложения органических остатков остающиеся в почве, например, щавелевокислый кальций – минерал вевеллит.

Конкретные новообразования приурочены к определенным типам почвы (рис 12). Это обстоятельство было впервые обнаружено В.В.Докучаевым (1899) как проявление зональности в «минеральном царстве»

Л А Н Д Ш А Ф Т Н Ы Е З О Н Ы

Рис.12. распределение почвенных новообразований по основным ландшафтным зонам умеренного пояса (в. В.Добровольский, 1982)

Для почвообразования подзолистого типа почв наиболее типично возникновение таких новообразований, как гидроксиды железа и марганца, а также железистые силикаты.

В почвах лесостепной зоны уменьшается распространение железомарганцевых новообразований, их место постепенно с севера на юг занимают карбонатные новообразования. Они образуют налеты, напоминающие плесень или грибной мицелий (карбонатный псевдомицелий), рыхлые скопления и пятна (белоглазка) и разнообразные стяжения.

С продвижением на юг С.А.Захаров проследил развитие карбонатных отложений. Мучнистая белоглазка постепенно переходит в плотное образование – журавчик. С течением времени в центральной части журавчика образуется полость, такое карбонатное образование называется дутиком, а при наличии в центральной полости обломка – погремок. В дальнейшем в результате роста полости образование разрывается трещиной, подобное образование называется желваком.

При почвообразовании в условиях степной зоны железо-марганцевые новообразования и железистые силикаты формируются лишь в гидроморфных почвах. В автоморфных почвах широко представлены карбонатные новообразования и в значительном количестве появляются гипсовые мелкокристаллические друзочки и конкреции.

В условиях сухих степей умеренного климата к карбонатным и гипсовым новообразованиям добавляются водорастворимые минералы (хлориды и сульфаты), образующие тонкие налёты и скопления.

В пустынных условиях субтропической и тропической зон преобладают гипсовые и водорастворимые хлоридно-сульфатные новообразования.

Таким образом, перечисленные новообразования химического и биологического происхождения дают возможность судить о генезисе почв.