Почвоведение Уч пос_Николаева Т.Н. 2005

ляется в почвенном профиле более темной окраской и большей плотностью. Он обозначается символом В. Этот же символ присваивается всему переходному горизонту в тех почвах, в которых горизонты вымывания и иллювиальный не выделяются.

Ниже переходной части профиля залегает почвообразующая порода. Следует отметить, что верхняя часть горизонта (его символ С) несет следы почвообразования в виде соединений, привнесенных сюда из верхней части почвенного профиля.

В том случае, когда почвообразующая порода имеет небольшую мощность и в обнажении или в шурфе вскрывается порода, подстилающая почвообразующую, то ее называют почвоподстилающей и обозначают символом D.

Н, см

4

20

35

65

110

Рис.10. Строение профиля подзолистой почвы

(по С.А.Захарову). На рисунке хорошо виден белесый горизонт А2 с неровной, языковатой нижней границей

Гидроморфные почвы. Процесс почвообразования протекает под воздействием близко расположенных грунтовых вод, которые периодически или постоянно обогащают почвенную толщу определенными химическими элементами и создают специфическую геохимическую обстановку. Режим почвенной влаги в этих условиях соответствует выпотному или застойному.

При восходящем движении грунтовых вод и их капиллярном поднятии более растворимые соединения выпадают в осадок близко к поверхности или располагаются непосредственно на ней. Поэтому почвенный профиль гидроморфных почв состоит, во-первых, из более или менее выраженной перегнойно-аккумулятивной части и, вовторых, из системы минерально-аккумулятивных горизонтов, каждый из которых называется по слагающему его соединению. На рис.11 выделяются (снизу вверх) карбонатный, гипсовый и сульфат- но-натриевый горизонты.

81

А

Na2SO4

Помимо двух основных

типов строения

почвенного

профиля (автоморфного и гид-

CaSO4

роморфного), в природе встре-

чаются многочисленные случаи

переходного

строения профиля

CaCO3

почвы. Это объясняется сменой

условий автоморфного и гидро-

морфного почвообразования.

При

более

детальном

Уровень

изучении строения

почвенного

грунтовых

профиля внутри основных гене-

вод

тических горизонтов выделяют

Рис.11. Схема формирования

характерные подгоризонты. На-

генетических горизонтов профиля

пример, в горизонте вмывания

гидроморфных почв

подзолистой

почвы

выделяют

подгоризонты B1, B2, В3. Сумма мощностей всех горизонтов составляет мощность

почвы, или почвенного профиля.

Интересен характер смены генетических горизонтов. Обычно переход между ними очень постепенный, поэтому граница между горизонтами в известной мере условна и представлена не линией, а некоторой переходной полосой. Иногда переход между горизонтами чрезвычайно четкий, но граница при этом бывает не обязательно ровной, а языковатой, когда масса верхнего горизонта в виде языков и потеков заходит в пределы нижерасположенного генетического горизонта.

Чем мощнее почва, тем выше ее агрономические и лесорастительные свойства, так как такая почва способна запасать больше воды, лучше обеспечивать растения питательными веществами, она благоприятнее для развития глубокой корневой системы. Особенно важна мощность гумусового горизонта А1, где сосредотачивается наибольшая масса корней растений.

82

10. СТРУКТУРА ПОЧВЫ

Морфология почвы. Механические элементы почвы могут быть разъединены друг с другом или объединены в структурные отдельности (агрегаты, комки) различной формы и размера. Способность почвы распадаться на отдельности или агрегаты называется структурностью. Необходимо различать понятие о структуре как характерном морфологическом признаке почвы от понятия структуры в агрономическом смысле.

В морфолого-генетическом плане понятие структуры включает размеры, форму и организацию твердых компонентов почвы и пор между ними. Поскольку структура почвы зависит от характера почвообразования, отдельным типам и генетическим горизонтам почвы соответствует определенная структура. Структурные отдельности подразделяются на три основных типа: кубо-, призмо- и плитовидный. Важное значение для характеристики структуры имеет также размер отдельностей. Классификация структурных элементов почвы, согласно С.А. Захарову, представлена в табл.12 и на рис.12.

Таблица 12

Морфологическая классификация структур почв (по С.А. Захарову)

	Структура		Характеристика				Поперечный размер
	Тип	Наименование					отдельностей, см
	Кубовидный	Глыбистая	Грани и ребра плохо выра-				> 5
		Комковатая	жены				0,05-5,0
		Ореховатая	Грани и ребра хорошо выра-				0,7-2,0
		Зернистая	жены				0,05-0,7
		Пылеватая					0,005
	Призмовидный	Столбчатая	Гладкие	боковые		грани,	3-5 иболее
			округлая	верхняя		поверх-
			ность
		Призматическая	Гладкие,	часто глянцеватые			1-5
			грании острые ребра
	Плитовидный	Плитчатая	Отдельности		представлены		3-5
			тонкими	плиточками раз-
			личной плотности и окраски
		Пластинчатая	Тонкие, не выдержанные по				1-3
		Листоватая	простиранию		пластиночки,		< 0,1
			более тонкие к краям
							83

	а				С	агрономиче-
					ской точки зрения, со-
					гласно Н.А. Качинскому,
	1	2	3	4	почвенная		структура
					представляет собой сово-
	б		в		купность агрегатов раз-
					личной величины, фор-
					мы, порозности, механи-
			7	8	ческой прочности, водо-
					прочности	и	качествен-
	5	6			ного состава. Механиче-
	Рис.12. Структурные отдельности почвы: а, б и в				ские элементы, взаимо-
					удерживающиеся в силу
	– кубовидного, призмовидного и плитовидного				коагуляции	коллоидов,
		типов соответственно
	1 – комковатая структура; 2 – ореховатая; 3 – зернистая;				склеивания,	слипания их
					в результате сил Ван-дер-
	4 – пылеватая; 5 – столбчатая; 6 – призматическая;
		7 – пластинчатая; 8 – листовая			Ваальса, остаточных ва-
					лентностей	и	водород-

ных связей, адсорбционных и капиллярных явлений в жидкой фазе, а также с помощью корневых тяжей и гифов грибов рассматриваются как агрегаты или структурные отдельности. По И.С. Кауричеву, почва считается структурной, если в ее составе доля комковато-зернистых агрегатов размером от 10 до 0,25 мм составляет более 55 %.

Агрономическое значение структуры. Агрономически наиболее ценными считаются микроагрегаты размером 0,25-10 мм, обладающие высокой пористостью (более 45 %), механической прочностью и водопрочностью. Структура почвы может быть хорошо или слабо выраженной в зависимости от механического состава, возраста и интенсивности почвообразования. В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельночастичном состоянии; суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными.

В структурных почвах благоприятно сочетаются капиллярная (внутри комка) и некапиллярная (между и внутри агрегатов) пористость (рис.13). Воздух содержится между агрегатами и в порах аэрации внутри комка. Наличие некапиллярных пор предохраняет

84

	почву от испарения влаги с по-
	верхности. Хороший воздухооб-
	мен способствует развитию окис-					1
	лительных и микробиологических
						2
	процессов, благоприятному пита-
	тельному режиму. Рыхлое сложе-					3
	ние почвы облегчает прорастание
	семян и распространение корней
	растений.		Кроме того, энергети-			4
	ческие затраты на механическую
	обработку такой почвы сущест-
	венно ниже.
		В бесструктурных почвах
	механические			элементы лежат
	плотно, поэтому в них основную
	роль играют капиллярные поры.
	Вода поглощается медленно, зна-					Рис.13. Пористость культурной
	чительная часть ее может терять-					структурной почвы
	ся вследствие			поверхностного		по Н.А. Качинскому
						1 – тонкие, преимущественно капиллярные
	стока и испарения. При избыточ-
	ном увлажнении все промежутки					поры в комках, при смачивании почвы
						заполняются водой; 2 – средние поры
	заполнены водой, воздух отсутст-					в комках (ячейки, канальцы), при
	вует,	развиваются			анаэробные	смачивании на короткий срок заполняются
						сначала водой, потом (после рассасывания
	процессы и неблагоприятный пи-
						ее) воздухом; 3 – крупные поры между
	тательный		режим,		ухудшается	комками, обычно заполненные воздухом;
	развитие корней растений. Повы-					4 – капиллярные поры на стыке комков,
						в сырой почве большей частью заполненные
	шается	удельное сопротивление				водой

при обработке.

Структура почв оказывает существенное влияние на физикомеханические свойства (пористость, плотность, связность, удельное сопротивление при обработке) и режимы (водный, воздушный, тепловой, окислительно-восстановительный, микробиологический и питательный) и противоэрозионную устойчивость почв.

Образование структуры почвы. При формировании мак-

роструктуры почвы под совокупным воздействием физикомеханических, физико-химических, химических и биологических

85

факторов происходит механическое разделение ее на агрегаты (комки) и образование прочных, не размываемых водой отдельностей.

Физико-механические (и физические) факторы обуслов-

ливают процесс крошения почвенной массы под влиянием давления или механического воздействия (переменное высушивание и увлажнение, замерзание и оттаивание воды в почве, нагревание и охлаждение, набухание и усыхание, давление корней растений, деятельность роющих животных и человека).

Промораживание способствует разрыхлению почвы, образованию агрегатов, но не создает водопрочности. Разрыхляющее воздействие промораживания на почву проявляется только при оптимально влажном состоянии (не более 90 % полной влагоемкости). При замерзании воды в переувлажненной почве структурные отдельности разрываются, и такая почва при оттаивании приобретает текучую консистенцию и обесструктуривается.

Благоприятно сказывается на структурообразовании обработка почвы в состоянии ее физической спелости. При обработке почвы

впересохшем состоянии она сильно распыляется, а при обработке

впереувлажненном состоянии образуется глыбистая поверхность.

Физико-химические факторы (коагуляция и цементирую-

щее воздействие почвенных коллоидов) способствуют скреплению механических элементов и микроагрегатов почвы коллоидными веществами, повышая водопрочность агрегатов. Необратимо коагулирующими элементами в почве являются двух- и трехвалентные катионы Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, которые могут образовывать прочные не размываемые водой структурные отдельности. При наличии одновалентных катионов (например, Na+) необратимой коагуляции не происходит и прочной структуры не образуется. Наиболее прочно скрепляющими веществами являются органические коллоиды, в частности гуматы кальция, которые в присутствии минералов глин (групп монтмориллонита и гидрослюды) и минералов гидрооксидов железа и алюминия образуют водопрочную структуру. Чем больше почва содержит глинистых частиц, тем прочнее ее структурные отдельности. Однако почвенные агрегаты, образующиеся при участии только минеральных коллоидов (без гумусовых веществ) не обладают водопрочностью. Образование водопрочных микроагрегатов может быть

86

связано с различными причинами: в почвах степного и аридного почвообразования – с наличием гуматов кальция, карбонатностью почв; в более гумидных почвах – с присутствием полуторных оксидов.

Химические факторы способствуют образованию труднорастворимых химических соединений (углекислого кальция, гидроокиси железа, силикатов магния и др.), которые при пропитывании агрегатов почвы цементируют их, а также могут агрегировать и раздельно частичные механические элементы. Так, при временном избыточном увлажнении, когда в почве протекают восстановительные процессы, образуются водорастворимые формы закисного железа, пропитывающие почвенные агрегаты. Последующее подсыхание почвы вызывает развитие окислительных процессов, при которых подвижные формы закисного железа переходят в нерастворимые соединения окисного железа, цементируя и оструктуривая почвенные агрегаты. Однако при высокой водопрочности такие почвы имеют малую пористость (менее 40 %), так как часть объема пор постепенно заполняется гидратом оксида железа.

Биологические факторы – растительность и почвенные организмы играют основную роль в структурообразовании почв. Наиболее сильное оструктуривающее влияние оказывают многолетняя травянистая растительность, деятельность дождевых червей и микроорганизмов.

Многолетняя травянистая растительность обладает сильно разветвленной корневой системой, которая при разложении образует большое количество связанного с кальцием гумуса и при благоприятных условиях формирует хорошо оструктуренные почвы (луговые, лугово-черноземные, черноземы и др.).

Частички почвы, проходя через кишечный тракт дождевых червей, уплотняются и обогащаются биогенным кальцитом, приобретая высокую водопрочность. Коллоидные продукты жизнедеятельности и автолиза микроорганизмов являются цементирующими веществами в почве и способствуют структурообразованию.

С воздействием биологических факторов связана определенная сезонная возобновляемость структуры в почвах.

Структура почвы динамична, она разрушается и восстанавливается. Управление структурообразующими факторами позволяет поддерживать почву в состоянии, способствующем ее плодородию.

87

11. Плодородие почвы

От бесплодной горной породы почву отличает и выделяет в самостоятельное природное тело ее плодородие, т.е. способность обеспечивать нормальный рост и развитие естественных и культурных растений. Плодородие – это природное свойство всякой почвы в той или иной степени обеспечивать растения в течение их роста и развития пищей, водой, воздухом и другими условиями.

Плодородие бывает естественным (природным) и искусственным. Плодородие естественное складывается в процессе формирования почв под влиянием факторов почвообразования и оценивается продуктивностью естественной растительности. Естественное плодородие встречается лишь у целинных почв и у почв, освобожденных из-под леса.

Плодородие обрабатываемых почв измеряется урожаем сельскохозяйственных растений и в значительной мере определяется уровнем сельскохозяйственного производства:

умением нейтрализовать вредные химические свойства данной почвы и создать оптимальный водный и воздушный режим;

возможностью использовать минеральные, органические и бактериальные удобрения;

степенью механизации сельскохозяйственногопроизводства. Окультуренная почва обладает естественным плодородием,

которое обусловливается природными свойствами почвы, и в большей мере искусственным, поддерживаемым специальными мероприятиями.

Совместное проявление естественного и искусственного плодородия определяет эффективное (экономическое) плодородие. В составе экономического плодородия различают его эффективную (возможности естественного и искусственного плодородия, которые реализуются в урожае данного года) и потенциальную (то, что остается для последующих урожаев) части. Приемы окультуривания почв направлены, с одной стороны, на повышение урожаев, а с другой, – на улучшение агрономических свойств самих почв. Поэтому в условиях интенсивного земледелия важнейшая задача рационального использования почвы – повышение урожайности не только в дан-

88

ном году (эффективное плодородие), но и сохранение плодородия почвы на будущее (потенциальное плодородие).

В обыденной жизни под плодородием обычно понимают почву, благоприятную для определенных культурных растений. В природе неплодородных почв нет, так как плодородие является неотъемлемым свойством почвы. Любая почва плодородна по отношению к тем растениям, которые на ней хорошо развиваются. Например, сероземы весьма плодородны для хлопчатника, но неплодородны для картофеля; дерново-подзолистые почвы плодородны для картофеля и неблагоприятны для пшеницы и т.д.

Нормальное развитие растений возможно в условиях обеспеченности их элементами питания и водой в доступной форме, необходимым для жизнедеятельности количеством кислорода, благоприятной структурой почвенной массы и при отсутствии вредных соединений.

В качестве основных элементов питания растения поглощают из почвы азот, фосфор, калий, магний, железо, серу. При этом для растений имеет значение не все количество химических элементов, содержащихся в почве, но лишь те их формы, которые становятся доступными в результате микробиологической деятельности и растворения их водой.

Для обеспечения нормального развития культурных растений и, следовательно, получения достаточных урожаев следует некоторые элементы питания в усваиваемой форме вносить в почву дополнительно в виде органических, минеральных и бактериальных удобрений. Эта необходимость связана еще и с тем, что ежегодно с урожаем из почвы удаляется часть химических элементов, необходимых для нормального развития растений. Применяя удобрения, человек активно влияет на биологический круговорот веществ, направляя и корректируя его в своих целях. Опыт показал, что в районах с достаточно активным атмосферным увлажнением применение химических удобрений в сочетании с другими приемами позволяет увеличивать продуктивность почв в несколько раз.

С развитием науки и технологии земледелия искусственное плодородие будет прогрессивно повышаться. Таким образом, эффективное плодородие обусловлено развитием человеческого обще-

89

ства, развитием его производительных сил и производственных отношений. По этой причине плодородие почв и продуктивность земледелия возрастали на протяжении исторического времени.

12. ЭРОЗИЯ ПОЧВ

Под эрозией (от латинского слова erosio – разъедание) понимают многообразные процессы разрушения и сноса почв и рыхлых пород потоками воды и ветром. Разрушение почв и пород водами, дождевыми, талыми и поливными, называют водной эрозией, а ветром – ветровой эрозией, или дефляцией.

Водная эрозия. Различают нормальную (естественную) и ускоренную водные эрозии. Нормальная эрозия – это медленный и в минимальных размерах смыв механических частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью, не исключающий восстановления почвы в результате природного процесса. Ускоренная эрозия – значительный смыв верхних, наиболее плодородных, почвенных слоев и глубокий размыв почв, материнских и коренных пород с образованием промоин и оврагов.

По интенсивности развития ускоренную эрозию подразделяют на плоскостную (поверхностную) и линейную (овражную). При плоскостной водной эрозии под влиянием стекающих по склону талых и дождевых вод на поверхности пашни образуются мелкие струйчатые размывы, которые легко разравниваются обработкой. Однако мощность пахотного слоя при этом уменьшается, и для ее восстановления последующими обработками припахивают нижележащие, менее плодородные слои почв. Линейная водная эрозия развивается под действием мощных концентрированных стоков воды. Сначала образуются глубокие размывы (до 20-35 см), потом промоины глубиной до 1 м и более. При дальнейшем размыве образуется овраг. Склоны (стенки) оврага со временем осыпаются, становятся более пологими, зарастают травой, древесной и кустарниковой растительностью; овраги перестают расти и превращаются в балки. Глубина оврагов и балок регулируется базисом эрозии. Базисом эрозии, по С.С. Соболеву, называется горизонтальная поверхность, на

90