7

Новообразования — скопления веществ различной формы и химического состава, которые образуются и откладываются в горизонтах почвы в результате почвообразовательных процессов. По происхождению различают новообразования химического и биологического происхождения.

Новообразования химического происхождения делят по форме и по химическому составу.

По форме химические новообразования разделяют на следующие группы: 1) выцветы и налеты — химические вещества, которые выступают на поверхности почвы или на стенке разреза в виде тончайшей пленки (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 — скопления различных веществ более или менее округлой формы; 5) прослойки — вещества, накапливающиеся в больших количествах, пропитывая отдельные слои почвы.

По составу химические новообразования подразделяют на следующие группы:

1. Скопления легкорастворимых солей (NaCl, CaCl₂, MgCl₂, Na₂SO₄ и т. п.). Белого цвета. Встречаются в засоленных почвах и породах, чаще в условиях сухой полупустынной и пустынной степи. Наиболее характерные формы скопления — налеты и выцветы, корочки и примазки, крупинки и отдельные кристаллы солей.

2. Скопления гипса (CaSO₄). Белого цвета. Отмечаются в тех же почвах, что и легкорастворимые соли в форме выцветов, налетов, прожилок. А также в глубоких горизонтах черноземов южных и каштановых почв в виде особых сростков, называемых «земляными сердцами», которые чаще всего располагаются в подпочвенных горизонтах в лессовидных породах.

3. Скопления карбоната кальция (СаСОз). Белого и грязно-белого цвета. Залегают в форме карбонатной плесени, карбонатных трубочек, «белоглазки» и др. Новообразования углекислой извести встречаются в почвах почти всех зон, но наиболее типичные формы образуются в черноземах и каштановых почвах, где повсеместно можно встретить в горизонте С «белоглазку» — бесформенные белые плотные пятна извести величиной 1—2 см.

4. Скопления окислов и гидратов окислов железа, марганца и фосфорной кислоты. Красно-бурые, ржаво охристые, розовые, желтые и др. Образуют налеты, пленки, выцветы, примазки, пятна, трубочки, конкреции и т. д. Эти образования наиболее характерны для почв дерново-подзолистой зоны и влажных субтропиков, а в условиях избыточного увлажнения нередко встречаются и в почвах других зон.

5. Закисные соединения железа. Встречаются в виде сизоватых или сизовато-серых пленок, пятен, корочек Они образуются в условиях избыточного увлажнения почв при анаэробных процессах, поэтому встречаются главным образом в болотных и заболоченных почвах.

6. Скопления кремнекислоты. Встречаются в виде кремнеземистой присыпки (белесый налет), прожилок и пятен (скопления кремнезема округлой формы). Эти образования характерны главным образом для почв подзолистого типа почвообразования и солодей.

7. Выделения и скопления органических веществ. Черного или тесно-серого цвета. Образуют гумусовые потеки и корочки, которые покрывают поверхность структурных отдельностей и стенки трещин, или гумусовые пятна, карманы, языки, связанные с проникновением перегнойных веществ по трещинам в нижележащие горизонты.

Вещества различного химического состава, по преимуществу высокодисперсные, способные формировать тонкие поверхностные образования на структурных и текстурных элементах, стенках пор и полостей, Это относительно плотные, четко отграниченные от массы пэотвенного элемента новообразования.

Разделение по цвету (вещественному составу):

• белые, кремовые, поблескивающие, снимаются водой (солевые;

• белые матовые, снимаются соляной кислотой (карбонатные);

• палевые, белесые, не снимаются водой и кислотой (кремнеземистая присыпка);

• желтые, охристые, красновато-желтые, коричнево-красные (железистые, гидраты оксидов железа);

• бурые глянцевые (гидраты оксидов железа, органо-минеральные);

• бурые матовые (глины в соединении с гумусом);

• коричневые, темно-коричневые, красновато-коричневые (ил, гумус, оксиды металлов)

• темно-серые, почти черные (преимущественно гумусовые, минерально-органические).

Расположение относительно других элементов:

• пустотные — приурочены к поверхностям крупных пор, трещин;

• прикорневые — располагающиеся по периферии корневого хода;

• внутриструктурные — отмечаются в порах агрегата (педа);

• структурные — выделяются на гранях педов;

• текстурные — формируются на гранях крупнозема (натеки, бородки).

Количественная оценка по площади:

единичные (островные) — занимают изолированные участки менее чем на 1/10 поверхности морфологических элементов; средние (связные) — заполняют от 1/10 до половины поверхности; обильные (сплошные) — покрывают более половины поверхности.

Новообразованиям биологического происхождения делят по происхождению на следующие группы: 1) червороины (червоточины) — извилистые ходы и канальцы червей; 2) капролиты — зернистые клубочки экскрементов червей, представляющие собой кусочки земли, прошедшие через пищеварительный аппарат червей и пропитанные их выделениями; 3) кротовины — пустые или заполненные ходы роющих животных (сусликов, сурков, кротов и др.); 4) корневины — полости, образующиеся после перегнивания крупных корней растений; 5) дендриты — «узоры» от перегнивания мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

Перечисленные новообразования химического и биологического происхождения дают возможность судить о генезисе и плодородии почв.

Корни

Корни и другие живые фитогенные элементы. Биомассу корневых систем, ее распределение по глубине в почвах травянистых и древесных фитоценозов подробно изучают методами, разработанными для исследования биологического круговорота в системе почва - растение (Родин, Базилсвич, 1968). Морфологическое исследование почвы предусматривает иной аспект изучения корневых систем в прямой связи с морфологией почвенного профиля. В первую очередь необходимо отмечать особенности фитогенных объектов.

Группы объектов: водорослевые пленки; мицелии (грибницы) и талломы лишайников; ризоиды мхов; корневища, клубни, луковицы травяных растений; корни травяных растений; корни деревьев и кустарников.

Включения

Включения — присутствующие в почве тела органического и не­органического происхождения, образование которых не связано с почвообразовательным процессом.

По происхождению включения можно разделить на четыре груп­пы. Литоморфы - обломки почвообразующей породы, рассеянные в почве (камни, валуны, галька). Криоморфы — различные формы льда, связанные с сезонной или вечной мерзлотой (конкреции, линзы, прожилки). Биоморфы — включения, образование которых связано с деятельностью живых организмов: 1) остатки корней, стеблей, стволов растений; 2) кости животных; 3) раковины моллюсков; 4) окаменелости — окремнелые, обызвесткованные, загипсованные или ожелезненные остатки растений. Антропоморфы — предметы, связанные с деятельность человека (фрагменты кирпича, стекла, металлические предметы, черепки и т. п.). К последним относятся археологические находки, позволяющие судить о возрасте почв.

Типы почвенных разрезов

Для изучения и определения почв в природе, установления границ между различными почвами, взятия образцов почвы для анализов закладывают специальные ямы, которые принято называть почвенными разрезами. Они бывают трех типов: полные (основные) разрезы, полуямы (контрольные), прикопки (поверхностные).

Полные, или основные разрезы делают с таким расчетом, чтобы были видны все почвенные горизонты и частично верхняя часть неизмененной или малоизмененной материнской породы. Их закладывают в наиболее типичных, характерных местах. Они служат для детального изучения морфолого-генетических признаков почв и отбора образцов по генетическим горизонтам для физико-химических, биологических и других анализов, определения окраски, структуры и т. д. Глубина основных почвенных разрезов сильно варьирует в зависимости от мощности почв и целей исследований. Обычно в практике полевых почвенных исследований и картирования почв почвенные разрезы закладывают на глубину 1,5—2 м.

Полуямы, или контрольные разрезы, закладывают на меньшую глубину — от 75 до 125 см, обычно до начала материнской породы. Они служат для дополнительного (контрольного) изучения основной части почвенного профиля — мощности гумусовых и других горизонтов, глубины вскипания и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцеватости, солончаковости и др.

Прикопки, или мелкие поверхностные разрезы глубиною менее 75 см служат главным образом для уточнения почвенных границ, выявленных полными разрезами и полуямами.

Химический состав почв

Неорганическое вещество. Химия почв — особый раздел почвоведения, который через изучение содержания химических элементов в почвах раскрывает сущность химических процессов, протекающих в ней.

Почва состоит из минеральных, органических и органо-минеральных веществ. Источником минеральных соединений почвы являются горные породы, из которых слагается твердая оболочка земной коры литосфера. Органические вещества поступают в почву в результате деятельности живых организмов, ее населяющих. Взаимодействие минеральных и органических веществ создает сложный комплекс органо-минеральных соединений почв. Минеральная часть составляет 80—90% и более массы почв и только в органогенных по чвах снижается до 10% и менее.

Средние значения содержания химических элементов показывают называют кларками. Изучение почв с геохимической точки зрения было впервые начато академиком ' В.И. Вернадским.

Содержание отдельных химических элементов в литосфере и почве колеблется в широких пределах (табл. 6).

Поскольку минеральная часть почвы в значительной степени обусловлена химическим составом горных пород литосферы, имеется сходство в распределении химических элементов в литосфере и почвах в весовых процентах (по А.П. Виноградову) (табл. 6.1).

Таблица 6.1 – Распределении химических элементов в литосфере и почвах в весовых процентах (по А.П. Виноградову)

Элемент	Литосфера	Почва	Элемент	Литосфера	Почва
0	47,2	49,0	Мg	2,10	0,63
Si	27,6	33,0	С	0,10	2,00
Al	8,80	7,13	S	0,09	0,085
Fe	5,10	3,80	Р	0,08	0,08
Са	3,60	1,37	Cl	0,045	0,01
Na	2,64	0,63	Мn	0,09	0,085
К	2,60	1,36	N	0,01	0,10

Как в литосфере, так и в почве на первом месте стоит кислород, на втором — кремний, затем алюминий, железо и т. д. Однако, в почве по сравнению с литосферой в 20 раз больше углерода и в 10 раз больше азота. Накопление этих элементов в почве связано с жизнедеятельностью организмов.

В почвоведении состав почв принято выражать в условных гипотетических оксидах химических элементов: SiO₂, A1₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O и т. д. Это практически отражает всю почвенную массу (табл. 6.2).

Таблица 6.2 – Валовой химический состав дерново-подзолистой почвы (% на прокаленную навеску)

Горизонты	H см	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	FeO	MnO	MgO	CaO	Na2O	K2O	P2O5
Ad	2	72,1	1,01	12,3	1,29	3,63	0,19	1,55	2,14	1,63	1,95	0,19
A1	9	72,9	1,05	12,6	2,86	1,97	0,18	1,33	2,20	1,70	1,84	0,15
A2	16	74,6	1,07	11,8	2,97	1,68	0,15	1,40	1,59	1,84	2,20	0,15
A2B1	33	69,8	1,02	15,2	4,37	1,52	0,11	1,84	1,52	1,69	2,19	0,11
B1	57	67,5	0,96	16,2	5,49	1,08	0,10	2,03	1,73	1,54	2,27	0,12
D	125	75,3	0,82	12,9	3,69	1,76	0,05	1,22	1,23	0,98	1,32	0,06

Формы химических элементов в почвах.

Кислород входит в состав первичных и вторичных минералов, является элементом органических веществ и воды.

Кремний. Наиболее распространенное соединение кремния — кварц (SiO₂). Он относится к веществам, очень инертным химически и биологически. Кремний входит в состав силикатов и алюмосиликатов как первичных, так и вторичных минералов. Анионы орто (SiO₄)^4- и мета- (SiO₃)^2- кремниевых кислот могут находиться в состоянии золей или гелей и быть активными компонентами почвенных коллоидов.

Алюминий находится в почвах в составе первичных и вторичных минералов в форме органо-минеральных комплексов и в поглощенном состоянии (в кислых почвах). При разрушении первичных и вторичных минералов, содержащих алюминий, освобождается его гидроокись, значительная часть которой при выветривании остается на месте (как малоподвижная) и лишь частично переходит в раствор в виде золя. Коллоидная гидроокись алюминия, взаимодействуя с органическими кислотами, образует подвижные комплексные соединения, в форме которых может перемещаться по профилю почвы.

Железо в почвах встречается в составе первичных и вторичных минералов-силикатов, в виде гидроокисей и окисей, простых солей, в поглощенном состоянии, а также в составе органо-минеральных комплексов. Гидроокись железа, как и гидроокись алюминия, может образовывать с органическими кислотами подвижные формы комплексных соединений, способных перемещаться по профилю почвы.

Азот находится в органическом веществе. Количество азота находится в прямой зависимости от содержания в почве органического вещества, и прежде всего гумуса. В большинстве почв этот элемент составляет 1/12—1/20 гумуса. Накопление азота в почве обусловлено биологической аккумуляцией его из атмосферы. В почвообразующнх породах азота очень мало. Азот доступен растениям главным образом в форме ионов аммония и нитрат-ионов, которые образуются при разложении азотсодержащих органических веществ. Ион NH₄ легко поглощается почвой с частичным переходом в необменное (фиксированное) состояние. Ион NO₃~ не поглощается почвой ни химически, ни физико-химически, находится преимущественно в почвенном растворе и легко используется растениями.

Фосфор. Поглощаясь в больших количествах растениями, фосфор аккумулируется в верхних горизонтах почвы. Фосфор в почвах содержится в органических и минеральных соединениях. Органические представлены нуклеиновыми кислотами, нуклеопротеидами, сахарофосфатами и др., минеральные — солями кальция, магния, же­леза и алюминия ортофосфорной кислоты. Фосфор в почве входит в состав апатита, фосфорита и вивианита. Апатит встречается во многих магматических породах и составляет 95% соединений фосфора в земной коре.

Калий. Присутствует калий чаще в глинистых минералах тонкодисперсных фракций, особенно в гидрослюдах, а также в составе таких первичных минералов крупной фракции, как биотит, мусковит, калиевые полевые шпаты. Калий относится к числу органогенов, необходимых для развития растений; в ряде случаев калий может быть в дефиците.

Натрий. В почве натрий главным образом присутствует в составе первичных минералов, преимущественно в натрийсодержащих полевых шпатах. В засоленных почвах сухостепной и аридных зон в значительных количествах может присутствовать в виде хлоридов или входить в поглощающий комплекс. В почве дефицита этого элемента обычно не наблюдается; присутствие натрия в повышенных количествах в составе подвижных соединений обусловливает наличие у почв неблагоприятных физических и химических свойств.

Титан присутствует в почве в составе первичных устойчивых к выветриванию титансодержащих минералов (ильменита, рутила, сфена), в связи с чем при выветривании наблюдается его относительное накопление.

Сера присутствует в почве главным образом в составе различных органических соединений как растительного, так и животного происхождения; в засоленных почвах при наличии значительных количеств сульфатов валовое содержание SO₃ может возрастать. При наличии резко восстановительных условий образуются сульфиды металлов, образующихся при болотном процессе. Повышенное содержание серы в виде подвижных соединений мо­жет наблюдаться при загрязнении почв промышленными отходами (выпадение с осадками газообразных выбросов соединений серы). В крупных фракциях почвы сера присутствует в составе сульфидов (пирит), гипса, вторичных соединений железа.

Кальций и магний находятся в кристаллической решетке минералов, а также в обменно-поглощенном состоянии и в форме простых солей разной степени растворимости. Среди обменных катионов кальций в большинстве почв занимает первое место, а магний — второе. Карбонаты кальция и магния, а также бикарбонагные формы (СаСО₃, MgCO₃, Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂) всегда присутствуют в почвах степей, саванн и пустынь, во многом определяя направление почвообразования.

Наряду с перечисленными макроэлементами в почве в очень небольших количествах присутствуют рассеянные элементы и микроэлементы, чрезвычайно, однако, важные для жизнедеятельно­сти растений. Валовое содержание этих элементов в основном связано с содержанием в почве первичных минералов, отчасти глинистых минералов и органического вещества.