Полевая морфология почвенного профиля

Почему цвет так важен?

Цвет служит для нас своеобразным диагностическим индикатором. Сам по себе цвет не влияет на плодородие напрямую, но он даёт нам ключи к пониманию:

1. Содержания и качества органического вещества: Чем темнее почва, тем выше в ней, как правило, содержание гумуса. Это одно из главных правил для верхних горизонтов. Однако, как и из любого правила, бывают исключения (например, черный цвет может быть обусловлен оксидами марганца или сульфидами железа в заболоченных почвах).

2. Водно-воздушного режима и степени дренированности: Благодаря цвету мы можем судить о том, как долго почва находится в условиях избыточного увлажнения. Красные, ярко-желтые и бурые тона говорят о хорошей аэрации и окисленной форме железа. Серые, сизые или голубоватые цвета — «крик о помощи» почвы, сигнал о том, что железо находится в восстановленной закисной форме из-за длительного переувлажнения и недостатка кислорода (Weil & Brady, 2017).

3. Характера протекающих почвообразовательных процессов: Например, осветление («выбеливание») верхних горизонтов часто связано с выносом (элювиированием) железа и глинистых частиц — признак подзолистого или лессиважного процесса. Интенсивный красный цвет глубоких горизонтов в тропиках — свидетельство мощного процесса ферраллитизации (White, 2006).

Система Munsell: Точный язык цвета

Субъективные описания вроде «коричневато-бурый» или «серовато-палевый» хороши для бытового общения, но в науке они абсолютно неприемлемы. Один человек может назвать цвет «буровато-серым», а другой — «серовато-бурым». Чтобы обеспечить точность, повторяемость и единообразие описаний, почвоведы всего мира используют объективную колориметрическую систему Munsell (Munsell, 1912; Buol et al., 2011).

В этой системе цвет раскладывается на три независимые характеристики, каждая из которых имеет числовое значение:

• Hue (Цветовой тон): Это доминирующая длина световой волны. Иными словами, это сам цвет: красный, жёлтый, синий и т.д. В почвенном атласе Манселла (Munsell Soil Color Book) цветовые тоны обозначаются буквами и цифрами, например, 10YR — это желто-красный, 5YR — красновато-желтый, 5Y — жёлтый.
• Value (Светлота/Значение): Это относительная яркость цвета, его положение на шкале от абсолютно чёрного (0) до идеально белого (10). Она показывает, насколько темным или светлым является цвет. Например, value 3 — это темный цвет, а value 7 — светлый. Светлота сильно зависит от влажности почвы: влажная почва всегда темнее (Foth, 1990).
• Chroma (Насыщенность/Интенсивность): Это мера чистоты цвета, его интенсивность, его отличие от серого тона той же светлоты (value). Шкала хромы начинается от 0 (нейтрально-серый) и может доходить до 8 или более. Чем выше число, тем чище и ярче цвет.

Формула записи цвета по Манселлу выглядит так: Hue Value/Chroma. Например, 10YR 6/3 — это цвет с тоном 10YR, светлотой 6 и насыщенностью 3. По таблице цветов мы видим, что это «бледно-коричневый» (pale brown). А 10YR 3/2 — это уже гораздо более темный и менее интенсивный цвет — «очень тёмно-серовато-коричневый» (Weil & Brady, 2017).

Важное практическое замечание: Цвет всегда описывается для двух состояний влажности: влажного (moist) и сухого (air-dry) (Buol et al., 2011). Влажность понижает значение светлоты (value), делая цвет темнее, и может влиять на насыщенность. Стандарт — описывать цвет свежего скола агрегата в его естественном влажном состоянии и, отдельно, на воздушно-сухой пробе.

Связь цвета с почвенными процессами

Давайте теперь расшифруем, о чём говорят нам эти цветовые коды.

Органическое вещество (гумус)

Гумус — главный «затемнитель» почвы. Чем его больше, тем ниже показатель Value (темнее) и часто, тем менее насыщенным (ниже Chroma) становится цвет, так как органика маскирует яркость минералов. Богатые чернозёмы имеют очень низкое Value (2–3) и низкое Chroma (1–2) при влажном состоянии.

Железо — главный «художник» почв

Именно соединения железа придают почвам их знаменитые красные, жёлтые, оранжевые и бурые оттенки. Здесь ключевую роль играет окислительно-восстановительный статус почвы (Scheffer et al., 2018).

• Окисленное железо (Fe³⁺): В хорошо дренированных, аэрируемых почвах железо присутствует в форме нерастворимых оксидов и гидроксидов. Гематит (Fe₂O₃) придаёт яркие красные тона (Hue 5YR и краснее). Гётит (FeOOH) отвечает за желто-бурые и желтые тона (Hue 7.5YR и 10YR). Сочетание этих минералов создаёт богатую палитру бурых и коричневых цветов. Яркие, насыщенные цвета (высокое Chroma) говорят о стабильных окислительных условиях.
• Восстановленное железо (Fe²⁺): При длительном переувлажнении (анаэробные условия) железо восстанавливается до подвижной закисной формы Fe²⁺. Оно либо выносится из профиля, либо образует серые, зеленовато-серые и сизые (глеевые) цвета с очень низким Chroma (≤2). Если в почве при этом присутствует органическое вещество, могут образовываться чёрные сульфиды железа (FeS), что придаёт горизонту почти чёрный цвет, но это уже не гумус, а результат глеевого процесса (White, 2006).

Именно глеевые (низкохромные) цвета являются диагностическим признаком гидроморфизма и используются для выделения таких почв, как глеезёмы и для определения класса водного режима (Weil & Brady, 2017).

Другие цветообразующие агенты

• Карбонаты кальция (CaCO₃) и соли: Высокое содержание этих веществ, особенно в виде выцветов и корочек на поверхности, придаёт почвам белесый, палевый или почти белый цвет. Это характерно для почв аридных и семиаридных областей (Scheffer et al., 2018).
• Марганец (Mn): Оксиды марганца имеют черную, бурую или тёмно-фиолетовую окраску. Они часто образуют точечные чёрные конкреции или корочки, которые могут заметно влиять на общий фон горизонта.
• Кварц и другие светлые минералы: Элювиальные горизонты, из которых вымыто железо и глина, часто имеют светло-серый или почти белый цвет (Hue 10YR или 2.5Y, высокое Value, низкое Chroma), являясь цветом самих песчано-пылеватых зерен кварца и полевых шпатов.

Практический вывод: Цвет — это «паспорт» почвы. Используя шкалу Манселла, мы можем точно определить его параметры, а зная связь цвета с компонентами (гумус, железо) и процессами (окисление, восстановление), мы «читаем» историю формирования и текущие условия почвы. В следующей части мы перейдём от «внешности» почвы к её «скелету» — к структуре почвенных агрегатов.

Почему структура — это «здоровье» почвы?

Значение структуры для сельского хозяйства и экосистемных функций трудно переоценить. По сути, хорошая структура — это и есть хорошее физическое состояние почвы (Foth, 1990).

1. Регулирует водно-воздушный режим: Агрегаты создают две системы пор:

• Межагрегатные поры — крупные, «макропоры». По ним вода быстро просачивается вглубь во время дождя, а в сухую погоду здесь циркулирует воздух. Это «дороги» для воды и корней.
• Внутриагрегатные поры — мелкие, «микропоры». В них вода удерживается против силы тяжести, создавая запас влаги для растений.
• з структуры, в бесструктурной глинистой почве, вода практически не проникает внутрь, образуя корку и лужи на поверхности, а в бесструктурной песчаной — наоборот, вода и питательные вещества стремительно уходят вглубь. Хорошая структура создает оптимальное сочетание водоудерживающей и дренирующей способности (Scheffer et al., 2018).

2. Обеспечивает корневое дыхание: Корням растений, как и нам, нужен кислород. Хорошо оструктуренная почва содержит достаточное количество крупных пор, заполненных воздухом, что позволяет корням дышать и активно поглощать питательные вещества. Недаром говорят: «В рыхлой почве корни растут как бешеные».

3. Снижает эрозионную опасность: Агрегаты устойчивы к размыву водой и выдуванию ветром. Если почва имеет хорошую структуру, то даже сильный ливень не смоет её поверхность, так как крупные агрегаты хорошо противостоят ударам капель дождя.

Типы структуры: «Азбука агрегатов»

В полевых условиях структуру описывают по трём основным параметрам: тип (форма агрегата), размер (диаметр) и степень выраженности (или класс) (Foth, 1990; Buol et al., 2011).

I. Тип (форма агрегатов): Это главная характеристика. Выделяют четыре основных типа (Scheffer et al., 2018; Weil & Brady, 2017):

1. Плитчатая структура (Platy): Агрегаты имеют форму плоских пластин, ориентированных преимущественно горизонтально. Они напоминают стопку тонких тарелок или листы книги. Часто возникает в результате уплотнения или в элювиальных горизонтах, где частицы выравниваются под действием гравитации. Признак возможного ухудшения водопроницаемости.

2. Призмовидная структура (Prismatic & Columnar): Агрегаты вытянуты по вертикали. Если верхушки призм ровные, это призматическая структура. Если же верхушки призм закруглены, как купола, это столбчатая структура. Столбчатая структура является диагностическим признаком солонцовых горизонтов с высоким содержанием обменного натрия.

3. Блоковидная структура (Blocky): Агрегаты имеют более или менее кубическую форму. Если грани углов и рёбра агрегатов чёткие, структура называется угловато-блоковидной. Если грани и рёбра сглажены, округлены — округло-блоковидной. Это очень распространённый тип структуры в иллювиальных (B) горизонтах, где глина накапливается и скрепляет частицы.

4. Ореховатая и зернистая структура (Granular & Crumb): Это самые ценные для земледелия типы. Агрегаты имеют округлую, неправильную форму, напоминающую орехи (ореховатая) или дробинки, зёрна, крупинки (зернистая). Зернистая структура — это «золотой стандарт» для пахотных горизонтов. Она обеспечивает идеальный водно-воздушный режим. Формируется под действием корней растений, деятельности дождевых червей и накопления гумуса, который склеивает частицы в водопрочные агрегаты.

II. Размер структурных отдельностей: В зависимости от типа структуры выделяют несколько размерных классов. Обычно в полевом описании используют слова: «мелкая», «средняя», «крупная», «очень крупная» и «глыбистая». Например, для зернистой структуры мелкой считается размер 1–2 мм, крупной — 5–10 мм. Для блоковидной — размеры уже другие: мелкая — <5 мм, средняя — 5–10 мм, крупная — 10–20 мм. Глыбистая структура (размер >10 см) — это всегда признак деградации, например, после обработки слишком влажной или слишком сухой почвы (Weil & Brady, 2017).

III. Степень выраженности (класс): Этот параметр показывает, насколько хорошо агрегаты сформированы и видны в разрезе.

• Слабая (Weak): Агрегаты едва заметны, почва при извлечении из разреза в основном распадается на комья бесформенной массы.
• Умеренная (Moderate): Агрегаты хорошо заметны, но не очень прочные. При сжатии в руке большинство агрегатов сохраняют форму.
• Сильная (Strong): Агрегаты четко выражены, хорошо различимы, прочные. Почва при извлечении из разреза легко распадается по плоскостям слабости на отдельные агрегаты, которые трудно разрушить пальцами.

Запись структуры в полевом дневнике всегда делается в строгом порядке: степень выраженности, размер, тип. Например: «умеренная средняя ореховатая» или «сильная мелкая зернистая».

Почему структура возникает? Связь с процессами

Формирование агрегатов — это сложный процесс, результат взаимодействия физических, химических и биологических факторов.

1. Биологический фактор: Это самый мощный агент оструктуривания. Корни растений пронизывают почву, разделяя её на комочки. Корневые выделения и продукты разложения органики (полисахариды, гуматы) действуют как «клей», скрепляя песчинки и частицы глины. Особенно важна роль микоризных грибов и дождевых червей. Черви, пропуская почву через свой кишечник, создают очень прочные, водопрочные агрегаты (капролиты) (Weil & Brady, 2017; Foth, 1990).

2. Физико-химический фактор: Циклы увлажнения-высыхания и замерзания-оттаивания создают микронапряжения в почвенной массе, приводя к образованию трещин и раскалыванию её на отдельности. Особенно активно этот процесс идет в почвах с высоким содержанием набухающих глин (смектитов) (Scheffer et al., 2018).

3. Химический фактор: Склеивающую роль играют оксиды железа (Fe₂O₃) и алюминия (Al₂O₃). В тропических краснозёмах именно они цементируют частицы в прочные микрoагрегаты — псевдопесок, придавая почве физические свойства песка, несмотря на высокое содержание глины.

Практический вывод: В полевом дневнике обязательно описывайте структуру, даже если она слабая или отсутствует. «Слабая мелкая плитчатая» или «структура отсутствует — бесструктурная песчаная» — это тоже диагностические признаки. Структура — это не просто форма, это показатель биологической активности, содержания органического вещества и стабильности почвы против эрозии и уплотнения. Это то, как почва «организована» для жизни растения.

В следующей части нашей лекции мы рассмотрим не менее важный признак — сложение, которое включает в себя оценку плотности, пористости и наличия трещин. Если структура — это «скелет», то сложение — это «осанка» этого скелета.

Как оценить сложение в поле?

В полевых условиях сложение оценивают субъективно, через ощущение сопротивления при копке и вдавливании.

1. По сопротивлению лопате (для всего профиля):

• Очень рыхлое (рассыпчатое): Лопата входит легко, почти без усилия. Почва сыпучая, как песок.
• Рыхлое: Лопата входит с небольшим усилием. Почва легко крошится.
• Плотное: Лопата входит с заметным усилием. Почва трудно поддается вскапыванию.
• Очень плотное (слитое): Лопата входит с большим трудом, часто только на глубину нескольких сантиметров. При сильном нажатии она с трудом проникает в почву.

2. По сопротивлению при раздавливании агрегата (для отдельных горизонтов): Ножом или пальцами пытаются сжать или раскрошить комочек почвы в руке.

• Очень рыхлое: Комочек рассыпается при малейшем прикосновении.
• Рыхлое: Комочек легко крошится при небольшом усилии.
• Плотное: Комочек трудно раздавить пальцами, но возможно.
• Очень плотное: Комочек не поддается давлению пальцев, его можно разбить только ударом.

Пористость: «Дыхательная система» почвы

Сложение напрямую связано с пористостью — общим объемом пор в почве (Foth, 1990; Weil & Brady, 2017). В хорошей почве поры занимают около 50% объема. Но не менее важно, как эти поры распределены по размерам:

• Макропоры (крупные): Размер > 0.08 мм (примерно). Это пространства между агрегатами, ходы червей, трещины, старые корневые каналы. Они обеспечивают быструю инфильтрацию воды, аэрацию, и служат путями для роста корней. В них вода не задерживается (гравитационная вода стекает вниз).
• Мезопоры (средние): 0.03–0.08 мм. Это наиболее ценные для растений поры. Они удерживают капиллярную влагу, доступную корням.
• Микропоры (мелкие): < 0.03 мм. Это поры внутри агрегатов, между глинистыми частицами. Они удерживают воду очень прочно, но часто эта влага недоступна для большинства растений (влагозапас «мертвого» запаса). Однако именно эти микропоры определяют способность почвы сохранять влагу.

Оценка пористости в поле:

• Мелкопористая: Пор очень много, но они мелкие (как в губке). Характерна для плотных, бесструктурных глин.
• Среднепористая: Поры среднего размера, видны глазом, но не очень крупные. Характерна для хорошо оструктуренных суглинков.
• Крупнопористая: Поры видны невооруженным глазом, имеют диаметр несколько миллиметров (например, в рыхлых супесях).
• Весьма крупнопористая: Поры больше 5-10 мм, например, старые корневые ходы.

Форма пор также имеет значение:

• Округлые поры: Характерны для хорошо оструктуренных почв.
• Плоские (щелевидные): Свидетельствуют о процессе уплотнения, плитчатой структуре.
• Трубчатые (канальцы): Следы деятельности корней и червей (биопоры).

Трещины: особый случай пор

Особого внимания заслуживают трещины — крупные, часто вертикальные разрывы почвенной массы, видимые невооруженным глазом. Они возникают в результате высыхания и усадки глинистых почв. Эти трещины:

• Имеют диагностическое значение: Широкие и глубокие трещины (более 0.5 см шириной и более 25 см глубиной) — это диагностический признак вертисолей (почв с высоким содержанием набухающих глин) (Weil & Brady, 2017; White, 2006).
• Играют важную экологическую роль: С одной стороны, они служат «аварийными» путями для быстрого проникновения воды в сухую почву, что позволяет семенам быстрее прорастать. С другой стороны, слишком сильное растрескивание может приводить к разрыву корней, оголению корневой шейки и эрозии по трещинам.

Практический вывод: Сложение — это «осанка» почвы. Рыхлое, пористое сложение — признак здоровой, хорошо аэрируемой почвы, пригодной для земледелия. Плотное, слитое сложение, напротив, сигнализирует о деградации, уплотнении, нарушении водно-воздушного режима. В полевом дневнике обязательно фиксируйте сложение, например: «рыхлое, среднепористое» или «плотное, мелкопористое, с вертикальными трещинами до 5 мм шириной».

В следующей части мы перейдем к описанию элементарных частиц, из которых состоит почва, — к её гранулометрическому составу. Если структура и сложение — это то, как частицы организованы, то гранулометрический состав — это то, из каких именно частиц (песок, пыль, глина) почва состоит.

Почему гранулометрический состав так важен?

1. Определяет водно-физические свойства: Именно от соотношения песка, пыли и глины зависят водоудерживающая способность, водопроницаемость, влагоёмкость и воздухообмен. Песчаные почвы — «водопроницаемые, но беспамятные»: вода проходит сквозь них быстро, но они плохо её удерживают. Глинистые — наоборот, «памятливые, но тугодумы»: они хорошо удерживают воду и питательные вещества, но плохо пропускают воздух и воду.

2. Влияет на плодородие: Глинистые частицы обладают огромной удельной поверхностью и высоким отрицательным зарядом, что позволяет им удерживать на своей поверхности катионы питательных элементов (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺). Песчаные же частицы почти не имеют заряда, поэтому песчаные почвы бедны элементами питания и требуют постоянного внесения удобрений.

3. Определяет технологию обработки: Глинистые почвы «прилипчивы», их трудно обрабатывать, они требуют особого подхода к срокам и способам обработки, чтобы не создавать глыб и плужной подошвы. Песчаные почвы легко обрабатываются, но быстро пересыхают и требуют частых поливов.

4. Влияет на эрозионную устойчивость: Пылеватые (суглинистые) и мелкопесчаные почвы наиболее подвержены ветровой и водной эрозии, так как их частицы легко поднимаются ветром и смываются водой.

Почвенные отдельности (Размерные фракции)

В мировой практике, в том числе в России, принята классификация почвенных частиц по размеру, разработанная USDA (U.S. Department of Agriculture). Она выделяет три основные фракции (Weil & Brady, 2017; Foth, 1990):

1. Песок (Sand): Размер частиц от 2,0 до 0,05 мм. Частицы видны невооружённым глазом, ощущаются на ощупь как шероховатые, «наждачные» (Foth, 1990). Они состоят в основном из кварца и других первичных минералов. Песок не обладает пластичностью и липкостью. Почва, содержащая много песка, называется песчаной.

2. Пыль (Silt): Размер частиц от 0,05 до 0,002 мм (2 микрона). Частицы не видны глазом, на ощупь они напоминают муку или тальк — гладкие, «шёлковые» (Foth, 1990; Weil & Brady, 2017). Пыль часто состоит из кварца и других минералов, но из-за малого размера они имеют большую удельную поверхность и могут быть химически активнее песка. Почва, богатая пылью, называется суглинистой или пылеватой.

3. Глина (Clay): Размер частиц < 0,002 мм. Это коллоидные частицы, не видимые глазом. На ощупь глина — «мажущаяся», очень пластичная, при высыхании образует твёрдые, плотные комки (Foth, 1990). Именно глинистые частицы имеют огромную удельную поверхность (до 800 м²/г) и высокий отрицательный заряд. Они способны к набуханию при увлажнении и усадке при высыхании. Почва, богатая глиной, называется глинистой.

Полевое определение гранулометрического состава («Метод раскатывания»)

В лаборатории гранулометрический состав определяют точно, с помощью ареометров и сит. Но в поле, когда вам нужно быстро оценить тип почвы, используют простой и надёжный «метод раскатывания» (ribbon test) (Foth, 1990; Ганжара и др., 2002; Муха и др., 2003).

Суть метода: увлажнить небольшой комочек почвы до тестообразного состояния (как для лепки) и попытаться скатать из него шнур или ленту (ribbon) между большим и указательным пальцами. По тому, как ведёт себя этот шнур, мы судим о содержании глины.

Пошаговая инструкция:

1. Возьмите небольшой (с лесной орех) комочек почвы из середины горизонта.

2. Постепенно добавляйте воду и месите почву, пока она не станет пластичной, как глина для лепки. Она не должна быть слишком сухой (рассыпается) и слишком мокрой (прилипает к пальцам).

3. Скатайте из этой массы шнур толщиной примерно с карандаш (3–5 мм) и длиной 5–7 см.

4. Попробуйте согнуть этот шнур в кольцо вокруг пальца. По тому, как он ведёт себя, вы определяете тип почвы (Муха и др., 2003):

• Песок: Шнур не скатывается. Почва рассыпается в руке. Очень высокая песчаность.
• Супесь: Шнур скатывается, но при попытке согнуть его в кольцо он немедленно распадается на мелкие кусочки. Мало глины, много песка.
• Лёгкий суглинок: Шнур скатывается, но при сгибании в кольцо он растрескивается и ломается на 2–3 части. Среднее содержание глины.
• Средний суглинок: Шнур скатывается, при сгибании образует кольцо, но оно имеет много трещин по краям. Глины уже достаточно.
• Тяжёлый суглинок: Шнур скатывается, при сгибании образует кольцо с небольшими трещинами.
• Глина: Шнур скатывается, при сгибании образует гладкое, без трещин, кольцо. Очень высокая пластичность.

Уточняющие признаки:

• Песчанистость: Если при растирании влажного комочка между пальцами вы отчётливо чувствуете шероховатость, «хруст» песчинок, значит, в почве много песка. Даже если шнур скатывается, но песок сильно ощущается, это будет «песчанистый суглинок».
• Пылеватость: Если при растирании почва ощущается как мука, гладкая, «шёлковая», без шероховатости, значит, много пыли. Это «пылеватый суглинок» или «супесь».

Влияние органического вещества и типа глины

Важно помнить о двух нюансах:

1. Органическое вещество: Высокое содержание гумуса (например, в чернозёмах) «смягчает» тактильные ощущения. Глинистая почва с высоким гумусом может казаться на ощупь более лёгкой и менее пластичной, чем её бедный гумусом аналог. Это может привести к занижению оценки глинистости (Foth, 1990).

2. Тип глины: В тропических и субтропических регионах преобладает каолинит, который обладает гораздо меньшей пластичностью и липкостью, чем смектиты (монтмориллонит) в почвах умеренного пояса. Поэтому полевое определение «на ощупь» требует калибровки с учётом региона (Weil & Brady, 2017).

Практический вывод: Гранулометрический состав — это «паспортная» характеристика почвы. Её можно быстро оценить в поле методом раскатывания, но нужно быть внимательным к состоянию почвы (влажность) и содержанию органического вещества. В полевом дневнике запись гранулометрического состава выглядит просто, например: «Средний суглинок, песчанистый» или «Глина, пылеватая».

В следующей части лекции мы обратимся к «следам» почвенных процессов — к новообразованиям. Это специфические скопления веществ, которые рассказывают нам о химических реакциях и миграции элементов в профиле.

Почему новообразования важны?

1. Диагностика процессов: Они указывают на конкретные химические реакции, протекающие в почве. Например, карбонатные новообразования говорят об аккумуляции кальция, гипсовые — о накоплении сульфатов, а железистые конкреции — о процессах окисления-восстановления.

2. Индикация режима увлажнения: По характеру и глубине залегания новообразований можно судить о типе водного режима (промывной, непромывной, выпотной) и уровне грунтовых вод.

3. Оценка плодородия: Некоторые новообразования (например, карбонаты) могут влиять на доступность элементов питания, а другие (например, гипс) — на физические свойства почвы.

Формы новообразований

В поле новообразования могут иметь самую разную морфологию (Scheffer et al., 2018; Муха и др., 2003):

• Выцветы и налёты: Тонкие порошковатые скопления на поверхности агрегатов или в порах. Часто встречаются у карбонатов и солей.
• Прожилки и трубочки: Заполнение трещин или корневых каналов новообразованным веществом.
• Конкреции (стяжения): Округлые, плотные образования разных размеров — от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Они формируются вокруг центра (песчинки, органического остатка) и могут быть рыхлыми или очень твёрдыми.
• Прослойки: Горизонтальные или наклонные слои новообразованного вещества.
• Корочки: Твёрдые поверхностные образования на стенках разреза или на поверхности почвы.
• Псевдомицелий: Тонкие, ветвящиеся, белые нитевидные скопления карбонатов, напоминающие грибницу.

Основные типы новообразований

1. Карбонатные новообразования (CaCO₃)

Карбонаты — одни из самых распространённых новообразований в почвах аридных и семиаридных регионов, а также в карбонатных породах (Buol et al., 2011). В поле их легко диагностировать по реакции с 10% соляной кислотой (HCl): при попадании кислоты карбонаты «вскипают» (выделяют пузырьки CO₂).

Формы:

• Псевдомицелий: Тонкие белые нити, пронизывающие горизонт. Признак активной миграции CaCO₃ в капиллярах (Scheffer et al., 2018).
• Мучнистые выцветы и белоглазка: Рыхлые, белые скопления на поверхности агрегатов или в порах. Иногда имеют вид круглых белых пятен («белоглазка»). Это характерно для чернозёмов и каштановых почв.
• Журавчики (конкреции): Плотные, округлые образования, часто неправильной формы, размером от горошины до куриного яйца. Они формируются в результате цементации карбонатами песчано-глинистого материала.
• Прослойки и горизонты: Сплошные карбонатные горизонты (например, горизонт Cca, или calcic horizon), часто сцементированные до состояния твёрдой плиты — калькрета (petrocalcic horizon). Такие горизонты могут быть непроницаемы для корней.

Диагностическое значение: Глубина залегания карбонатов является важным показателем степени промытости почвы. Чем глубже они залегают, тем более влажный климат и интенсивнее выщелачивание. Наличие карбонатов указывает на нейтральную или щелочную реакцию среды.

2. Железистые и марганцевые новообразования

Железо (Fe) и марганец (Mn) — главные индикаторы окислительно-восстановительных условий в почве (Weil & Brady, 2017; Scheffer et al., 2018).

Оксиды и гидроксиды железа (Fe³⁺): Образуются в окислительных условиях (хорошо дренированные почвы).

• Формы: Ржаво-бурые, красноватые или жёлто-бурые конкреции, налёты, корочки на агрегатах, трубочки по ходу корней, плёнки.
• Пример: Ортштейн — твёрдые, часто сцементированные конкреции или прослойки, встречающиеся в подзолистых и болотных почвах. Они являются результатом концентрации железа.

Оксиды марганца (Mn⁴⁺): Часто встречаются вместе с железом, но могут образовывать и самостоятельные новообразования.

• Формы: Чёрные, тёмно-бурые, почти чёрные налёты, точки, мелкие (1–5 мм) конкреции. Напоминают сажу или угольную пыль.
• Диагностическое значение: Марганцевые конкреции часто указывают на периодическое переувлажнение и последующее высыхание.

Закисные соединения железа (Fe²⁺): Образуются в восстановительных (анаэробных) условиях при длительном переувлажнении.

• Формы: Почва приобретает сизоватые, голубовато-серые или зеленовато-серые оттенки (глеевые тона). Это не отдельные новообразования, а общий цвет горизонта (матрицы).
• Диагностическое значение: Глеевые цвета указывают на постоянное или длительное переувлажнение и недостаток кислорода. Это важный признак гидроморфных почв (глеезёмы, болотные почвы).

Ортштейн и псевдофибры: Это твёрдые, сцементированные прослойки, часто с ржавой окраской, которые образуются в результате концентрации железа и марганца в зоне колебания уровня грунтовых вод. Они могут служить «почвенным экраном», препятствующим проникновению корней.

3. Гипсовые новообразования (CaSO₄·2H₂O)

Гипс — характерное новообразование почв аридных и семиаридных областей, особенно в условиях выпотного водного режима (Buol et al., 2011).

• Формы: Бесцветные или белые, игольчатые кристаллы, сростки, друзы, рыхлые мучнистые скопления, конкреции («гипсовые розы»).
• Диагностическое значение: Вскипания с HCl не дают (в отличие от карбонатов). Гипсовые горизонты указывают на очень сухой климат и близкое залегание гипсоносных пород или грунтовых вод. Гипс способствует оструктуриванию почвы, но его избыток может быть токсичен для некоторых культур. В почвах России гипс часто встречается в солончаках, солонцах и каштановых почвах.

4. Легкорастворимые соли (NaCl, Na₂SO₄ и др.)

Это белые, сероватые или желтоватые выцветы, корочки, налёты на поверхности почвы или в верхних горизонтах. Появляются в условиях сильного испарения и подъёма солёных грунтовых вод. Они легко распознаются по солёному вкусу (что, конечно, не рекомендуется пробовать в полевых условиях). Это признак солончаков и солонцов.

5. Кремнезём (SiO₂)

В виде опаловых конкреций или прослоек («кремнистые панцири») встречается реже, в основном в почвах сухих субтропиков. Он образуется в результате аккумуляции кремниевой кислоты, высвобождающейся при выветривании силикатов.

6. Гумусовые новообразования

Это плёнки, затеки, гумусовые языки, проникающие из гумусового горизонта вниз по трещинам и корневым ходам. Они указывают на активную миграцию органического вещества и его взаимодействие с минеральной частью (White, 2006).

Практический вывод: Новообразования — это «химические записи» в почвенном профиле. Их тип, форма, цвет и глубина залегания дают ключ к пониманию процессов почвообразования, особенно миграции и аккумуляции элементов. В полевом дневнике обязательно фиксируйте все новообразования, описывая их цвет, форму, размер и характер распространения (например: «обильные карбонатные псевдомицелии, белые, с глубины 80 см»).

В следующей части мы рассмотрим включения — объекты, которые попали в почву извне и не связаны с почвообразовательными процессами. Это «посторонние предметы» в почвенном профиле.

Почему включения важны для диагноза?

1. Они дают информацию о генезисе и возрасте почвы: Например, наличие гальки и валунов свидетельствует о флювиогляциальном или ледниковом происхождении материнской породы. Артефакты (керамика, угли) указывают на антропогенное воздействие и позволяют датировать почву.

2. Они влияют на агрономические свойства: Каменистость определяет пригодность почвы к обработке, глубину корнеобитаемого слоя, эрозионную устойчивость. Корни растений — индикатор биологической активности и плодородия.

3. Они помогают интерпретировать результаты анализа: Включения (например, крупные камни) могут искажать результаты лабораторного анализа, если их не удалить перед исследованием.

Основные типы включений

1. Корни растений

Корни — это живые или отмершие части растений, пронизывающие почвенный профиль. Они являются важнейшим показателем биологической активности и плодородия (Weil & Brady, 2017). В полевом описании корни характеризуют по трём параметрам:

• Количество: Оценивают глазомерно в процентах от площади стенки разреза, или по шкале: мало (менее 2%), обычно (2–20%), много (более 20%). В некоторых методиках используют шкалу «редкие», «частые», «обильные» или «очень редкие», «редкие», «частые», «обильные».
• Размер (диаметр): Различают очень тонкие (< 1 мм), тонкие (1–2 мм), средние (2–5 мм), толстые (5–10 мм) и очень толстые (> 10 мм) корни.
• Распределение по профилю: Отмечают, в каких горизонтах корни сосредоточены, проникают ли они вглубь, есть ли вертикальные корневые ходы.

Диагностическое значение: Глубина проникновения корней — важный показатель мощности корнеобитаемого слоя и доступности влаги и питательных веществ. Обилие корней в верхнем горизонте говорит о высокой биологической активности. Отсутствие корней в плотных, слитых горизонтах свидетельствует о физической или химической (например, засоление) деградации.

2. Камни и обломки горных пород

Это фрагменты пород различного размера, встречающиеся в профиле. Классификация по размеру (в соответствии с системой USDA):

• Галька (gravel): 2–75 мм.
• Щебень (channers): плоские обломки 2–150 мм.
• Глыбы (cobbles): 75–250 мм (округлые).
• Валуны (stones): 250–600 мм.
• Крупные валуны (boulders): > 600 мм.

Если содержание частиц крупнее 2 мм превышает 15% объема, то в название текстуры добавляют соответствующий модификатор (например, «галечниковый суглинок» или «щебнистая супесь») (Buol et al., 2011).

Диагностическое значение: Каменистость — это не только ограничение для обработки, но и источник информации о происхождении породы. Например, окатанная галька указывает на водную седиментацию, а угловатый щебень — на элювий коренных пород или продукты выветривания.

3. Антропогенные включения (артефакты)

Это объекты, созданные или изменённые человеком и попавшие в почву: керамика, стекло, кирпичи, угли, шлаки, строительный мусор, и т.д. Их наличие указывает на техногенное воздействие, часто связанное с застройкой, древними поселениями, свалками (Scheffer et al., 2018).

Диагностическое значение: Артефакты могут служить маркерами возраста почвы (например, культурный слой в городе), свидетельствовать о мелиоративных мероприятиях (например, внесение песка или торфа) или о загрязнении.

4. Другие включения

• Раковины моллюсков: Указывают на морское или пресноводное происхождение материнской породы.
• Кости животных: Могут быть как естественными (останки животных, обитавших в почве), так и антропогенными (захоронения).
• Погребенные горизонты: Это части старого почвенного профиля, перекрытые более молодыми наносами (например, лёссом, песком). Они обозначаются как погребенные горизонты (b) и имеют большое значение для реконструкции истории ландшафта (White, 2006).

Как описывать включения в полевом дневнике?

В описании горизонта всегда указывают:

• Тип включений (корни, камни, артефакты).
• Их количество (мало, обычно, много или в %).
• Размер (для камней — в мм).
• Характер распределения (равномерно, пятнами, по корневым ходам, в виде прослоек и т.д.).

Пример: «Горизонт А1: корни многочисленные, тонкие, пронизывают всю массу; единичные валуны размером 20–30 см; встречаются угли и фрагменты керамики на глубине 40–50 см».

Практический вывод: Включения — это важный элемент морфологического портрета почвы. Они помогают восстановить историю формирования профиля, оценить его агрономический потенциал и диагностировать антропогенное влияние. В полевом дневнике они фиксируются наряду с другими признаками.

В следующей, заключительной части лекции мы рассмотрим, как взаимодействуют между собой горизонты — как описать границы между ними. Границы, как и все предыдущие признаки, несут важную диагностическую информацию о темпах и интенсивности почвообразования.

Почему границы так важны?

1. Они отражают интенсивность процессов: Резкие границы часто свидетельствуют о резкой смене условий (например, о тектоническом нарушении, о резкой смене материнской породы или о процессах иллювиирования, когда вещества откладываются на чётком геохимическом барьере). Постепенные границы, напротив, указывают на плавное, непрерывное течение процессов, на постепенное изменение интенсивности выветривания или гумусонакопления с глубиной.

2. Они помогают диагностировать процессы: Например, языковатые, «затечные» границы характерны для процессов подзолообразования, когда органические кислоты «проедают» ходы в нижележащих горизонтах. Волнистые границы часто возникают в результате деятельности корней и почвенных животных (биотурбации).

3. Они необходимы для точного отбора проб: При лабораторном анализе мы должны точно знать, где заканчивается один горизонт и начинается другой, чтобы получить репрезентативные данные.

Параметры описания границ

Границу описывают по двум основным параметрам: чёткости (степени выраженности) и форме (топографии) (Buol et al., 2011; Weil & Brady, 2017).

1. Чёткость границы (Transition distinctness)

Это толщина переходного слоя, в котором свойства смешиваются. Чем толще этот слой, тем менее чёткой считается граница.

• Очень резкая (Very abrupt): Переход происходит на протяжении менее 0,5 см. Это как «резаная» граница. Часто встречается на контакте пахотного горизонта с подпахотным, на границе торфа с минеральным грунтом, или на границе с погребённым горизонтом.
• Резкая (Abrupt): Переход происходит на протяжении 0,5–2 см. Характерна для многих иллювиальных горизонтов, где четко видна смена цвета и структуры.
• Ясная (Clear): Переход занимает 2–5 см. Это наиболее распространённый тип границ в хорошо развитых почвах. Например, переход от гумусового горизонта А к переходному АВ или от элювиального А2 к иллювиальному В.
• Постепенная (Gradual): Переход происходит на протяжении 5–15 см. Свойства меняются медленно, постепенно. Такие границы характерны для почв с плавным изменением гумусированности с глубиной, например, для чернозёмов.
• Диффузная (Diffuse): Переходный слой более 15 см. Свойства меняются настолько незаметно, что границы между горизонтами практически неразличимы. Часто встречается в однородных по составу материнских породах или в почвах с очень медленными процессами.

2. Форма границы (Topography of boundary)

Это конфигурация границы в вертикальном сечении, которая отражает неравномерность процессов и влияние биотурбации.

• Ровная (Smooth): Граница представляет собой почти прямую горизонтальную линию. Характерна для равномерно протекающих процессов без локальных аномалий.
• Волнистая (Wavy): Граница имеет плавные, волнообразные изгибы, где вертикальные отклонения меньше горизонтальных. Возникает в результате неравномерного распределения влаги, влияния корневых систем или микрорельефа.
• Извилистая (Irregular): Граница сильно изрезана, вертикальные отклонения больше горизонтальных. Имеет «заливы» и «языки» одного горизонта в другой. Это диагностический признак процессов подзолообразования (языки белесого элювиального горизонта врезаются в иллювиальный) или лессиважа (языки осветленного материала в глинистый горизонт) (Scheffer et al., 2018).
• Прерывистая (Broken): Граница прерывается, т.е. горизонт не является сплошным и встречается в виде отдельных «линз» или «карманов» в нижележащем горизонте. Характерна для сложных, полициклических профилей, для почв, подвергшихся эрозии или криотурбации.

Связь с процессами:

• Ровные, постепенные границы чаще встречаются в почвах с преобладанием процессов трансформации in situ (например, выветривание, гумусонакопление) без существенной миграции веществ.
• Резкие, извилистые или волнистые границы указывают на активные процессы миграции (элювиирование, иллювиирование) или на резкую смену материнской породы (литологический контакт). Например, резкий контакт между осветлённым элювиальным горизонтом (А2) и тёмным иллювиальным (Bh или Bt) — один из ключевых диагностических признаков подзолистого процесса (White, 2006).

Как описывать границу в полевом дневнике?

В описании горизонта нижняя граница фиксируется как сочетание чёткости и формы. Например:

• «Граница резкая, ровная» — характерно для подзолистого горизонта.
• «Граница ясная, волнистая» — для хорошо развитых дерново-подзолистых почв.
• «Граница постепенная, ровная» — для чернозёмов.
• «Граница извилистая, с языками осветлённого материала» — для подзолов или фахлердов.

Практический вывод: Границы горизонтов — это «линии раздела» между разными страницами истории почвы. Правильное описание их чёткости и формы позволяет восстановить последовательность событий, диагностировать процессы миграции и правильно интерпретировать данные лабораторных анализов.

В следующей, заключительной части нашей лекции мы соединим все эти знания в единое целое — составим полное, комплексное описание почвенного профиля на конкретном примере. Это будет практическая демонстрация того, как теория превращается в профессиональное мастерство.

Реальный пример описания профиля

Для наглядности я приведу пример описания типичного профиля дерново-подзолистой почвы (типичной для таёжно-лесной зоны Европейской части России). Это описание синтезировано из реальных полевых материалов и хорошо иллюстрирует все рассмотренные нами признаки (Ганжара и др., 2002; Муха и др., 2003).

Общая информация:

• Номер разреза: 1-2023
• Дата: 15 июня 2023 г.
• Местоположение: Московская область, Сергиево-Посадский район, квартал 17, в 200 м к северо-востоку от д. Луговая.
• Рельеф: Склон северной экспозиции, крутизна 3-5°, средняя часть.
• Растительность: Смешанный лес (ель, берёза, осина) с густым мохово-травянистым покровом.
• Материнская порода: Покровный суглинок, лёссовидный.
• Глубина разреза: 150 см.
• Уровень грунтовых вод: не обнаружен (глубже 2 м).

Послойное описание горизонтов:

A0 (0–5 см) — Лесная подстилка

• Цвет: Буровато-коричневый (влажный: 7.5YR 3/4; сухой: 7.5YR 5/6).
• Состав: Слаборазложившийся опад хвои, листьев, веточек. Много грибницы.
• Сложение: Рыхлое, очень пористое (воздух).
• Включения: Много мелких корней.
• Граница (нижняя): Резкая, ровная.

A1 (5–15 см) — Гумусово-элювиальный горизонт

• Цвет: Серый (влажный: 10YR 5/2; сухой: 10YR 6/3).
• Гранулометрический состав: Суглинок средний, пылеватый (при растирании ощущается как мука, но с небольшой песчанистостью).
• Структура: Слабая, мелкая комковато-порошистая. Агрегаты непрочные, легко крошатся.
• Сложение: Рыхлое, мелкопористое.
• Влажность: Свежая.
• Новообразования: Единичные мелкие (1–2 мм) железисто-марганцевые конкреции.
• Включения: Корни многочисленные, тонкие (1–2 мм), пронизывают весь горизонт.
• Граница (нижняя): Ясная, волнистая.

A2 (15–28 см) — Подзолистый (элювиальный) горизонт

• Цвет: Белесый, палевый (влажный: 10YR 6/3; сухой: 10YR 7/2).
• Гранулометрический состав: Супесь (ощущается сильная песчанистость, шнур не скатывается).
• Структура: Слабая, тонко-плитчатая (листоватая). Почва раскалывается на тонкие пластинки.
• Сложение: Плотноватое, мелкопористое.
• Влажность: Свежая.
• Новообразования: Обильная белесая кремнезёмистая присыпка, характерная для подзолистого горизонта.
• Включения: Корни единичные, очень тонкие. Наблюдаются редкие угли (следы древнего пожара).
• Граница (нижняя): Резкая, извилистая. Граница имеет языки и карманы, проникающие в нижележащий горизонт (признак подзолистого процесса).

A2B (28–45 см) — Переходный элювиально-иллювиальный

• Цвет: Пятнистый, буровато-белесый (влажный: 10YR 5/4 с белесыми пятнами 10YR 7/2).
• Гранулометрический состав: Суглинок средний.
• Структура: Умеренная, средняя ореховатая.
• Сложение: Плотное, среднепористое.
• Влажность: Свежая.
• Новообразования: Единичные железистые плёнки по граням агрегатов.
• Включения: Корни редкие, тонкие.
• Граница (нижняя): Ясная, волнистая.

B (45–100 см) — Иллювиальный горизонт

• Цвет: Коричневато-бурый (влажный: 7.5YR 4/4; сухой: 7.5YR 6/4).
• Гранулометрический состав: Тяжёлый суглинок (шнур скатывается, при сгибании трещины).
• Структура: Умеренная, средне-блоковидная (угловато-блоковидная). Агрегаты прочные, с чёткими гранями.
• Сложение: Плотное, мелкопористое, пористые ходы по корневым каналам (биопоры).
• Влажность: Сыроватая (чуть влажная).
• Новообразования: Встречаются глянцевые плёнки (кутаны) на поверхности агрегатов — следы иллювиирования глины.
• Включения: Корни единичные, тонкие, только по ходам.
• Граница (нижняя): Постепенная (переход к породе), ровная.

C (100–150 см) — Материнская порода

• Цвет: Палево-бурый (влажный: 10YR 6/4; сухой: 10YR 7/4).
• Гранулометрический состав: Суглинок средний, однородный.
• Структура: Бесструктурная (массивная). Почва при извлечении ломается на бесформенные глыбы.
• Сложение: Плотное, мелкопористое.
• Влажность: Свежая.
• Новообразования: Единичные карбонатные конкреции («журавчики») на глубине 120 см.
• Включения: Корней нет.
• Граница (нижняя): Не достигнута (вскрыто 150 см).

Общее заключение по разрезу

• Название почвы (по российской классификации): Дерново-подзолистая среднеподзолистая среднесуглинистая почва на покровном суглинке.
• Генезис: Почва сформировалась под смешанным лесом. В профиле чётко выражены два процесса: дерновый (накопление гумуса в горизонте А1) и подзолистый (вынос железа и глины из горизонта А2 в горизонт В). Иллювиальный горизонт В обогащён глиной и оксидами железа, что подтверждается цветом, структурой и наличием кутан.
• Агрономическая оценка: Почва бедна питательными элементами, имеет кислую реакцию, требует известкования и внесения органических и минеральных удобрений. Верхние горизонты (А1, А2) имеют низкую связность, что может способствовать ветровой эрозии при распашке. Иллювиальный горизонт плотный, что может ограничивать глубокое проникновение корней. В целом, при окультуривании может быть использована под сельскохозяйственные культуры, но требует соблюдения специальных агротехнических приёмов.

Практический вывод: Полное описание разреза — это итог всей нашей полевой работы. Оно позволяет не только классифицировать почву, но и дать научно обоснованную рекомендацию по её использованию и улучшению. Это искусство, которое требует внимательности, системности и знания теории. Надеюсь, что наша сегодняшняя лекция, от подготовки разреза до полного описания, заложила в вас прочный фундамент для овладения этим искусством.