камни - более 3 мм;
гравий - от 1 до 3 мм;
песок - от 0,25 до 1 мм;
пыль - от 0,001 до 0,25 мм;
ил (глина) - менее 0,001 мм.
Почвы и грунты большей частью по гранулометрическому составу представляют собой смеси различных частиц. По соотношению содержания частиц различной величины почвы и грунты классифицируются на ряд разновидностей. Наиболее крупные группы этих разновидностей - пески, супеси, суглинки и глины.
Почвенный профиль нашего разреза имеет высокую степень дифференциации, поскольку гранулометрический состав почвы сильно меняется в разных горизонтах, и некоторые виды фракций колеблются в большом интервале (27,6% для иловатой фракции). В подзолистом горизонте преобладает физической песок (89%), затем его содержание падает до 41% в горизонте В, и затем опять растет до 62%. Связано это непосредственно с иловатой фракцией. В данном почвенном разрезе можно наблюдать типичную для процесса оподзоливания ситуацию: в результате промывного водного режима и действия кислых соединений из верхних горизонтов лесной почвы удаляются все легкорастворимые вещества. При дальнейшем воздействии кислот разрушаются и более устойчивые соединения первичных и вторичных минералов. Прежде всего, разрушаются илистые минеральные частицы, поэтому при подзолообразовании верхний горизонт постепенно обедняется илом. Частицы иловатой фракции вымываются в иллювиальный горизонт B, где их содержание максимально.
Частицы более 1 мм называют скелетом почвы, менее 1 мм - мелкоземом. В мелкозем входят: физический песок (частицы более 0,01 мм) и физическая глина (частицы менее 0,01 мм). В разных почвах содержание мелких и крупных фракций сильно варьирует.
Камни - это обломки горных пород. Наличие камней в почвах затрудняет работу сельскохозяйственной техники, препятствует появлению всходов, росту и развитию растений. На каменистых почвах ускоряется износ плугов и других почвообрабатывающих орудий. При значительном содержании камней в почве проводят мелиоративные работы по их удалению.
По содержанию агрегатов размером более 3 мм (в % от массы почвы) выделяют почвы: некаменистые - 0,5 и менее, среднекаменистые - 5... 10 и сильнокаменистые - более 10.
Гравий представляет собой обломки первичных минералов. При высоком содержании гравия ухудшаются свойства почвы, снижается ее способность удерживать влагу, что неблагоприятно влияет на развитие сельскохозяйственных культур.
Песок - состоит из обломков кварца и полевых шпатов, обладает высокой водопроницаемостью и низкой влагоемкостью, не набухает, не пластичен. Песчаные фракции имеют низкое содержание элементов питания.
Пыль крупная характеризуется некоторыми свойствами песка: не пластична, имеет низкую влагоемкость, не набухает.
Пыль средняя - более дисперсная система по сравнению с крупной пылью, лучше удерживает влагу, имеет повышенную пластичность и связность.
Пыль мелкая - обладает рядом свойств, не присущих более крупным фракциям: содержит повышенное количество гумусовых веществ, способна образовывать структурные агрегаты, обладает поглотительной способностью. Однако при высоком содержании мелкой пыли в неагригированном дисперсном состоянии почва имеет следующие отрицательные свойства: низкую водопроницаемость, высокую набухаемость, липкость, плотное сложение.
Ил оказывает положительное влияние на все свойства почвы. Илистая фракция имеет высокую физико-химическую поглотительную способность, содержит много гумуса и элементов питания. Эта фракция благодаря своей способности коагулировать склеивает механические элементы в агрегаты, создавая ценную структуру почвы. Структурная почва даже при высоком содержании ила имеет благоприятные физические свойства. Однако илистая фракция, находясь в дисперсном распыленном состоянии, характеризуется отрицательными физическими свойствами.
Химический и минералогический составы также зависят от размера фракций. Песчаные и пылеватые фракции в основном состоят из первичных минералов и отличаются высоким содержанием оксида кремния и низким содержанием оксидов алюминия, железа, кальция, магния, калия, фосфора и др. В илистой фракции, наоборот, содержание оксида кремния снижается и значительно повышается содержание всех элементов питания.
Илистая фракция состоит в основном из вторичных минералов с высокой степенью дисперсности: монтмориллонита, нонтронита, галлуазита и др. Она характеризуется повышенным содержанием оксидов железа и алюминия, а также калия, фосфора, серы и других макро- и микроэлементов питания растений. Кроме того, в состав илистой фракции входят органические коллоиды (гумус), поэтому она является самой плодородной частью почвы с высокой поглотительной способностью.
Гранулометрический состав оказывает существенное влияние на водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление в почве гумуса, зольных элементов и азота. Поскольку исследуемый разрез содержит больше физического песка, то и почва более бедная, не насыщена минеральными частицами, бесструктурна, развиты анаэробные процессы, плохо проходит процесс гумусообразования, однако она обладает хорошей водопроницаемостью и способностью к дренажу, хорошо прогревается и оттаивает.
6) Валовой состав почвы
Поскольку основная масса почвы за исключением гумуса и органических остатков представлена минеральными частицами, валовой химический состав почвы в основном определяется составом и количественным соотношением формирующих ее минералов.
Валовой состав почв, т.е. совокупность всех химических элементов, составляющих почву на 90% и более, определяется почвообразующей породой. Сходство и различие валового состава отдельных горизонтов почвы и почвообразующей породы позволяют оценить направленность почвенных процессов.
Валовой анализ предусматривает определение валового состава почв, т.е. буквально всех элементов, слагающих почву, но характеризует в основном ее минеральную часть. С помощью валового анализа обычно определяют химический состав твердой фазы почв: SiО2, Fe2О3, А12О3, MnO, CaO, MgO, Na2О, К2О, Р2О5. По результатам валового анализа судят об относительном перераспределении элементов по профилю почв.
Характерные особенности процесса оподзоливания проявляются и при изучении валового анализа почвенного разреза. Подзолистый горизонт A2 содержит большое количество (93%) оксида кремния (а это и есть песок), который распространен по всему профилю, из него вымываются оксиды железа и алюминия (что делает его цвет серовато-белесым). В следующем горизонте уже 10% оксида железа и 5% оксида алюминия по сравнению с 2% того и того соответственно. Затем их количество уменьшается, поскольку процесс вымывания продолжается, а закрепляются они примерно на одном уровне в эллювиальном горизонте Вt. Низкое содержание остальных элементов питания также является свойством процесса оподзоливания, особенно это касается оксидов кальция и магния, которые хорошо минерализуют почву (их содержание менее 1%).
Содержание оксида кремния SiО2 сначала уменьшается от 93% до 82% в горизонте A2B, затем растет до 89% в горизонте C. Содержание оксида железа Fe2О3 минимально в горизонте А2 (1,63), затем резко возрастает до максимального значения 9,94 в горизонте А2В, а затем плавно снижается до горизонта С. График содержания оксида алюминия А12О3 повторяет график содержания оксида железа, однако скачок от горизонта А2 к A2B не такой большой и затем содержание А12О3 плавно снижается с малой амплитудой (от 4,59 к 4,22). Это связано с увеличением содержания иловатой фракции в почве.
Содержание оксидов марганца, кальция, магния, натрия, калия и фосфора, как видно по графикам, колеблются в пределах единицы. Отметим, что колебания содержания оксида марганца минимальны (0,02) и вообще содержание MnO близко к 0; содержание СаO падает с глубиной, однако при переходе из горизонта A2B в Bt практически не изменяется (0,64→0,63), а затем резко падает почти до 0 в горизонте C (0,03); примерно схожий характер у графика оксида натрия, однако его содержание в горизонте С не падает до 0, а наоборот увеличивается с 0,39 до 0,54; графики содержания K2O и P2O5 похожи: сначала растут, затем при переходе из горизонта A2B в Bt остается практически неизменным, а затем падает.
О происхождении подзолистых почв высказаны и разработаны различные гипотезы и теории.
. В.В. Докучаев, П. А. Костычев и Н.М. Сибирцев считали, что эти почвы сформировались при участии лесной растительности под влиянием перегнойных кислот.
. В основу теории К.К. Гедройца положено представление об изменении подвижности коллоидов и минералов почвы под влиянием Н2О, диссоциирующей на ионы Н+ и ОН-. Причём агрессивные действия воды в почве усиливаются под влиянием углекислоты, образующейся при разложении органических остатков. Основное участие в подзолообразовании, по К.К. Гедройцу, принимает ион Н+, который вытесняет из почвы другие обменные ионы. Не насыщенная основаниями часть поглощающего комплекса усиленно разрушается водой на окиси кремния, Al и Fe.
Возникшие при разрушении ППК гидрозоли перемещаются нисходящим током воды в нижние горизонты почвы. Встречаясь на некоторой глубине с электролитами, гидрозоли коагулируют и выпадают в виде гидрогелей, образуя иллювиальный горизонт.
. По В.Р. Вильямсу, подзолистый процесс протекает под влиянием деревянистой растительной формации и связан с определённой группой специфических органических кислот (фульвокислот), вызывающих разложение почвенных минералов. Передвижение продуктов разрушения почвенных минералов осуществляется преимущественно в форме устойчивых органо-минеральных соединений.
Подзолистый процесс, в наиболее чистом виде, протекает под пологом хвойного таёжного леса с бедной травянистой растительностью или без неё.
На поверхности почвы под такой растительностью образуется лесная подстилка, которая содержит мало Ca, N и много трудноразлагаемых соединений (воск, смола и т.д.). Крупнейший русский лесовод Г.Ф. Морозов писал, что лесная подстилка «играет доминирующую роль в вопросе о влиянии леса на почву; весь химизм лесных почв, насколько он обусловлен лесом, весь подзолообразовательный процесс коренится, главным образом, в свойствах этой подстилки и условиях её перегнивания…».
При разложении лесной подстилки образуются различные водорастворимые органические соединения, кислоты (фульвокислоты) и низкомолекулярные органические кислоты (уксусная, лимонная и др.). К кислым продуктам лесной подстилки добавляются органические кислоты, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов непосредственно в самой почве, а также выделяемые корнями растений. Однако, несмотря на бесспорную прижизненную роль растений и микроорганизмов в разрушении минералов, наибольшая роль в оподзоливании принадлежит кислым продуктам, образующимся в процессе превращения органических остатков лесной подстилки.
В результате промывного водного режима и действия кислых соединений из верхних горизонтов лесной почвы удаляются все легкорастворимые вещества. При дальнейшем воздействии кислот разрушаются и более устойчивые соединения первичных и вторичных минералов. Прежде всего, разрушаются илистые минеральные частицы, поэтому при подзолообразовании верхний горизонт постепенно обедняется илом.
Продукты разрушения минералов переходят в раствор и в форме минеральных и органо-минеральных соединений перемещаются из верхних горизонтов в нижние.
В результате подзолистого процесса под лесной подстилкой обособляется подзолистый горизонт, обладающий следующими основными показателями и свойствами: вследствие выноса Fe и Mn и накопления остаточного кремнезёма цвет горизонта светло-серый или белёсый, напоминающий цвет печной золы; горизонт обеднен элементами питания, полуторными окислами и илистыми частицами; имеет кислую реакцию и сильную ненасыщенность основаниями, бесструктурен или пластинчато-листоватой структуры.
Часть веществ, вынесенных из лесной подстилки и подзолистого горизонта, закрепляется ниже подзолистого горизонта, образуя вмывной или иллювиальный горизонт, обогащённый илистыми частицами, полуторными окислами Fe+++и Al+++ и другими соединениями. Другая часть вымываемых веществ с нисходящим током воды достигает почвенно-грунтовых вод.
Таким образом, подзолистый процесс сопровождается разрушением минеральной части почвы и выносом некоторых продуктов разрушения за пределы почвенного профиля. Часть продуктов закрепляется в иллювиальном горизонте, образуя новые минералы. Однако элювиальному процессу, развивающемуся при оподзоливании, противостоит другой противоположный по своей сущности процесс, связанный с биологической аккумуляцией веществ. Интенсивность подзолистого процесса зависит от сочетания факторов почвообразования. Одно из условий его проявления - нисходящий ток воды. Чем меньше промачивается почва, тем слабее протекает этот процесс.
Временное избыточное увлажнение почвы под лесом усиливает подзолистый процесс. Изменения режима увлажнения почвы, происходящие под влиянием рельефа, также будут усиливать или ослаблять развитие подзолистого процесса.
Течение подзолистого процесса в большой степени зависит от материнской породы, в частности от её химсостава. На карбонатных породах этот процесс значительно ослабевает, что обусловлено нейтрализацией кислых продуктов свободным углекислым кальцием (СаСО3) породы и кальцием опада. На выраженность подзолистого процесса большое влияние оказывает также состав древесных пород. В одних и тех же условиях оподзоливание под широколиственными лесами происходит слабее, чем под хвойными. Оподзоливание под пологом леса усиливают кукушкин лён и сфагновые мхи.
Тип - таксономическая единица почв, которые развиваются в однотипно-сопряжённых биологических, климатических и гидрологических условиях и характеризуются ярким проявлением основного процесса почвообразования (подзолистый процесс, накопление гумуса, солончаковый процесс и т.д.) при возможном сочетании с другими процессами. Для типа почв характерна однотипность поступления органических веществ и процессов их превращения и разложения, однотипный характер миграции и аккумуляции веществ, однотипное строение почвенного профиля.
Подтип - это группа почв в пределах типа, качественно отличающихся по проявлению основного и налагающегося процесса почвообразования и являющихся переходными ступенями между типами.
Род выделяют в пределах подтипа почв, где качественные генетические различия определяются влиянием местных условий почвообразования (состав почвообразующих пород, химический состав грунтовых вод и прочее).
Вид выделяется в пределах рода почв, где различия проявляются в степени развития почвообразовательного процесса и их взаимной сопряжённости (среднемощная, низковскипаемая и так далее).
Разновидность определяется по гранулометрическому составу верхнего горизонта почвенной разности.
Разряд выделяется на основе генетических свойств почвообразующих пород.
Я предполагаю, что почва относится к типу подзолистых. Все характерные черты процесса оподзоливания были перечислены в описании свойств почвенного разреза по тем или иным признакам, как то: отсутствие гумусного горизонта и малое содержание гумуса в почве, отсутствие карбонатов и иных минерализующих веществ, малое присутствие иловатой фракции, однако ее большое количество в элювиальном горизонте, высокое содержание песка, хороший дренаж, промывной тип водного режима.