Структурная организация [1989 Розанов Б.Г.

Всякая природная почва - это система генетических горизонтов, т. е. вертикальная колонка слоев, последовательно сменяющих друг друга сверху вниз и образующих вместе почвенный профиль.

Различают два типа строения почвенного профиля: недифференцированный и дифференцированный (см. рис. на с. 23).

В недифференцированном (обычном) профиле генетические горизонты постепенно сменяют друг друга сверху вниз: А - темный, часто черный или темно-серый горизонт накопления гумуса; В - переходный по свойствам горизонт изменения материнской породы; С - слабо затронутая почвообразованием материнская горная порода. Таким образом, это профиль типа А-В-С.

Схемы строения почвенного профиля: 1 - недифференциро ванный профиль, 2 - дифференцированный профиль

Дифференцированный почвенный профиль построен более сложно: под гумусовым горизонтом А имеется осветленный горизонт выноса веществ Е, а еще ниже лежит горизонт В накопления вынесенных сверху веществ; соответственно, это профиль типа А-Е-В-С.

Описанные два типа строения почвы - это схемы. В природе все значительно сложнее: имеются множество видов горизонтов А, Е, В и С и их разнообразные сочетания, некоторые особые типы почвенных горизонтов, например горизонты ожелезнения, отложения солей, гипса, извести, кремнезема, горизонты постоянного переувлажнения в заболоченных почвах, горизонты цементации, переходные по своим свойствам, и т. д.

Схема структуры почвы в разных горизонтах профиля: 1 - в горизонте А, 2 - в горизонте Е, 3 - в горизонте В,

При образовании почвы из горной породы горизонты формируются сразу, и профиль развивается как единое целое. Поэтому плодородие почвы определяется свойствами не одного какого-то горизонта, например гумусового, а профилем почвы в целом. Часто может быть так, что на поверхности лежит хороший, богатый гумусовый горизонт, а в нижних горизонтах накапливаются водорастворимые соли, ядовитые для растений.

Мощность (глубина) почвенного профиля колеблется в широких пределах: от нескольких сантиметров у примитивных горных или пустынных почв до 1-2 м у большинства почв равнин, а у некоторых почв (тропических) она достигает нескольких метров.

Рассматривая внимательно почвенную массу в пределах какого-то горизонта, можно заметить, что она не сплошная, а состоит из отдельных комочков разной формы - структурных отдельностей, агрегатов. Почва обладает структурой (см. рис. на с. 24). Каждый агрегат состоит из элементарных песчаных, пылеватых, глинистых почвенных частиц, склеенных между собой гумусом, оксидами железа или известью.

В горизонте А структура обычно округлая, комковатая или зернистая; в горизонте Е - плитчатая или пластинчатая, а в горизонте В - призмовидная я иногда столбчатая или карандашная.

Агрегаты в почве могут быть упакованы рыхло или плотно прилегать друг к другу, но всегда между ними есть свободные промежутки, заполненные водой или воздухом. Внутри агрегатов много различных замкнутых или сообщающихся между собой каналов и трещин, которые составляют 30-50% общего объема почвы.

Профиль, горизонты, структура - это макростроение почвы, видимое невооруженным глазом. Но, как всякое природное тело, почва имеет и микростроение. Если образец природной почвы ненарушенного строения проварить в каком-то способном к застыванию прозрачном веществе, можно в канифоли, а потом из полученного таким путем твердого образца на шлифовальном станке изготовить тонкую пластинку, то, поместив ее под микроскоп, можно увидеть все детали микростроения почвы (см. рис. на с. 26). Под микроскопом хорошо различимы: скелет - отдельные зерна первичных и вторичных минералов; сгустки или натеки почвенного гумуса; неразложившиеся или полуразложившиеся растительные остатки; клетки или колонии микроорганизмов; плазма - тонкодисперсное (состоящее из частиц мельче 0,001 мм) органо-минеральное, органическое или минеральное (глинистое) вещество; поры между твердыми частицами самой разнообразной конфигурации; натечные новообразования по стенкам пор, например микроскопические кристаллы кальцита или слоистые глинистые пленки. Каждая почва имеет свое, специфическое микростроение, характерное для тех или иных условий ее образования.

Фазовый состав почвы, в процентах от объема: 1 - живая фаза, 2 - твердая фаза, 3 - жидкая фаза, 4 - газовая фаза

Микростроение 'белоглазки' в поле ненарушенного образца сканирующего электронного чернозема с включением микроскопа мелкозернистого при увеличении: а) Х100, кальцитового б) Х200, в) Х1000, новообразования г) Х5000

Различаются почвы между собой и по составу, может быть, даже больше, чем по строению.

Состав почвы может быть фазовым, гранулометрическим (механическим), химическим, минералогическим и агрегатным.

Фазовый состав почв зависит от соотношения между твердыми частицами, их структурными агрегатами и порами между ними: чем структурнее почва, тем больше в ней пор, а следовательно, и содержание воды или воздуха. Вспаханная почва более рыхлая и пористая. Фазовый состав почвы изменяется в зависимости от ее состояния в тот или иной момент (см. рис. на с. 28): разрыхлена она, например, вспашкой или культивацией, либо уплотнена, влажная либо сухая. Меняется он и с глубиной: больше всего пор в верхнем, гумусовом горизонте, поры здесь наиболее крупные, воздухоносные, создающие хорошее проветривание почвы.

Гранулометрический состав твердой фазы разных типов почв

Гранулометрический состав почвы - это соотношение в ней твердых частиц разного размера. Почва - это всегда смесь разных частиц, среди которых по величине различают камни (крупнее 3 мм), гравий (1-3 мм), песок (0,05-1 мм), пыль (0,001-0,05 мм), ил (мельче 0,001 мм). Все частицы крупнее 1 мм составляют скелет почвы, а мельче 1 мм - мелкозем. По соотношению частиц разного размера почвы делятся на песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые (см. рис. на с. 29). Песчаные и супесчаные почвы называются легкими, так как их легко обрабатывать, а суглинистые и глинистые - тяжелыми.

Химический состав почв различается в разных природных условиях. Во влажных тропиках и субтропиках почвы обогащены оксидами железа и алюминия и содержат очень мало калия, натрия, кальция, магния. В пустынях и полупустынях они обогащены карбонатами кальция, сульфатами кальция и натрия, хлоридом натрия. Песчаные почвы очень богаты кремнеземом, поскольку песок в значительной мере представлен зернами кварца. Химический состав почвы существенно изменяется по горизонтам почвенного профиля (см. рис. на с. 31).

Элементы присутствуют в почве в форме большого числа разнообразных химических соединений, а также в виде свободных ионов в почвенном растворе или в виде адсорбированных ионов на поверхности твердых почвенных частиц. Главная масса элементов входит в состав различных почвенных минералов, как первичных (кварц, полевые шпаты, слюды), так и вторичных (глинистые минералы, соли, оксиды железа, алюминия, марганца).

Распределение по глубине некоторых компонентов химического состава твердой фазы подзолистой почвы и чернозема

Минералогический состав зависит от той исходной горной породы, из которой почва образовалась. Но в почве есть и новообразованные минералы, характер и состав которых зависит от условий почвообразования. В песчаной почве 90-95% составляет кварц, а в глинистой 50-70% могут составлять вторичные почвенные минералы. В почвах с накоплением извести, скажем где-нибудь в пустыне, значительную долю будет составлять кальцит.

Агрегатный состав характеризует соотношение в почвенной массе связанных между собой в агрегаты твердых частиц почвы, комков, на которые она распадается в естественном состоянии. Это так называемая структура почвы, определяющая ее аэрацию и водный режим.