Почвенные разрезы бывают трех типов: основные (полные) разрезы, контрольные (проверочные или полуямы), поверхностные (прикопки).
Основные (полные) разрезы закладывают до такой глубины, чтобы вскрыть верхние горизонты неизменной материнской породы. Обычно эта глубина в среднем составляет 1,0 – 2,0 м. Такие разрезы служат для специального детального изучения морфологических свойств почв и взятия образцов для физических и химических анализов.
Контрольные разрезы (проверочные или полуямы) закладываются на меньшую глубину - от 0,75 до 1, 5 м (до начала материнской породы). Они служат для изучения мощности гумусовых горизонтов, глубины вскипания от соляной кислоты и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцеватости и других признаков, а также для определения площади распространения почв, охарактеризованных полными разрезами. Если при описании полуямы обнаружились новые признаки, не отмеченные ранее, то на этом месте необходимо закладывать полный разрез.
Поверхностные разрезы (прикопки) служат прежде всего для определения границ почвенных группировок, выявленных основными разрезами и полуямами. Обычно они закладываются в местах предположительной смены одной почвы другой. Глубина прикопок на различных почвах колеблется от 0,40 до 0,70 м.
Места заложения разрезов фиксируются на картографической основе номерами и знаками: квадрат со стороной 3 мм – основной разрез ( или х); кружок диаметром 3 мм – полуяма, равносторонний треугольник со стороной 3 мм (вершиной вниз) – прикопка (). Все почвенные разрезы, полуямы, прикопки имеют единую нумерацию (в порядке заложения).
Прежде чем приступить к заложению разреза, находят его местоположение на местности и наносят на карту (план местности, планшет) под соответствующим номером, а затем фиксируют в специальный бланк описания почвенного разреза. На выбранном для разреза участке очерчивается прямоугольник длиной в 130-180 см и шириною в 70-75 см. Три стенки разреза должны быть вертикальными, четвертая со ступеньками; передняя (лицевая) стенка, по которой ведется морфологическое описание почвенного разреза, должна быть обращена к моменту окончания копки разреза к солнцу.
Приемы и техника заложения почвенных разрезов . Разрез обычно ориентируют так, чтобы его передняя, самая глубокая стенка, предназначенная для описания, была обращена к солнцу. Однако в яркий день под пологом леса поступают наоборот, чтобы избежать солнечных бликов, мешающих правильной оценке цвета почвы и других морфологических особенностей.
Поверхность почвы прокапывают в границах намеченного прямоугольника на штык лопаты. Вслед за этим зачищают яму, т. е. полностью выбирают из неё всю разрыхленную почву и выравнивают стенки и дно. После этого прокапывают на глубину второго штыка и снова производят зачистку и т.д. Первую ступеньку следует оставлять после 3 или 4 штыка. Почву из разреза необходимо выбрасывать на боковые, а не лицевую стороны. Верхний (гумусовый) горизонт выбрасывают на одну сторону, а нижние слои – на другую сторону разреза, чтобы не смешивать с верхним плодородным слоем (рис. 2). Нельзя вставать на поверхность у лицевой стенки во избежание вытаптывания растительности и уплотнения верхнего горизонта. Когда разрез выкопан до нужной глубины, следует взять лопатой со дна разреза кусок грунта примерно объемом 10 см 3 и выложить его на поверхность для последующего полевого исследования и описания, а также для использования в качестве образца, так как в дальнейшем дно разреза будет засорено осыпающейся почвой.
Рис. 2. Общий вид почвенного разреза
Основное правило работы в поле – аккуратно засыпать разрез сразу же после его описания и отбора образцов. После выкопки разреза необходимо точно нанести место его расположения на топографическую основу, то есть выполнить привязку разреза.
Привязка разрезов
После закладки разреза его местоположение как можно точнее наносят на топографическую основу. Основные разрезы обозначают квадратами □ или кругами ○, полуямы – треугольниками Δ, прикопки – крестиками ×. Обязательно ведется порядковая нумерация всех видов разрезов.
В полевых условиях изучают и определяют почвы и дают им названия по морфологическим признакам. По морфологическим (внешним) признакам почву можно определить так же, как определяется минерал, растение или животное.
Типы почвенных разрезов
Для изучения и определения почв в природе, установления границ между различными почвами, взятия образцов 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.
Заложение почвенных разрезов
Разрез необходимо закладывать в наиболее характерном ном месте обследуемой территории. Почвенные разрезы не должны
закладываться вблизи дорог, рядом с канавами, свалками, отстойниками на нетипичных для данной территории элементах микрорельефа (понижения, кочки).
На выбранном для почвенного разреза месте копают яму размером 0,8x1,5x2,0 м так, чтобы три стенки ее были отвесны те вертикальны, а четвертая - со ступеньками. Передняя «лицевая» стенка, которая предназначается для изучения почвенного разреза должна быть обращена к солнцу. Почву из ямы необходимо выбрасывать на длинные боковые стороны, но ни в коем случае не в сторону «лицевой» стенки, так как это приводит к ее «загрязнению» и даже к разрушению верхней части стенки почвенного разреза. Когда яма готова, необходимо, в первую очередь, определить характер почвообразующей породы, ее гранулометрический состав, засоление степень увлажнения и взять образец материнской породы для последующего изучения или анализа, так как в дальнейшем при препарировании нижняя часть «лицевой» стенки и дно ямы будут засорены осыпающейся почвенной массой из верхних горизонтов. После этого «лицевую»- стенку гладко очищают лопатой и одну (правую) половину стенки препарируют стамеской или маленькой лопаткой, для того чтобы лучше рассмотреть морфолого-генетические признаки почв, а вторую (левую) половину стенки оставляют в гладко зачищенном виде для сравнения и контроля. Затем необходимо приступить к изучению морфолого-генетических признаков почв и описанию почвенного разреза.
Почвенные горизонты различаются по цвету, структуре, плотности, гранулометрическому составу, новообразованиям и включениям, т. е. по признакам, которые могут быть определены непосредственно при изучении разреза.
Для горизонта А 0 указывается только его мощность (в см) и состав (листья, хвоя, мхи, дерн и т. п.). Для всех остальных горизонтов,включая горизонт С, описание проводится в следующем порядке и по следующим признакам:
1. Мощность в см. «от и до», считая от поверхности (4 - 20 см, 20 - 25 см, 25 - 70 см и т. д).
2. Цвет в сухом состоянии, для чего надо сделать мазок почвы на листке белой бумаги и подождать, когда он высохнет.
Определение цвета в поле всегда носит субъективный характер, так как зависит от способности исследователя воспринимать цветовые оттенки и разбираться в их тональности.
Цвет почвенной массы в горизонте почти никогда не бывает чистым, он всегда сопровождается рядом сопутствующих тонов, придающих горизонту тот или иной оттенок.
Цвет (окраску) определяют в естественном состоянии почвы или горизонта, не допуская возможных изменений, которые происходят за счет высушивания.
В нормативных документах приведена стандартная шкала цветовых оттенков, которая позволяет объективно определить цвет почвенной массы.
Все разнообразие окрасок в почве создается черным, белым и красным цветом.
Их смешение в той или иной пропорции дает многообразную цветовую гамму оттенков и промежуточных тонов – серого, каштанового и др.
Окраска позволяет судить не только о минералогическом и химическом составе почвенной массы, но и о направлении почвообразовательного процесса.
Черная окраска почвы обусловлена содержанием гумуса и его качественным составом, так как не всякий гумус придает почвенным горизонтам темную окраску.
Изменение темной окраски может наблюдаться в диапазоне от интенсивно-черной до белой. Белая окраска почвы обусловлена в основном минералогическим составом почвы и содержанием в ее массе кварца, карбонатов кальция, каолинита, глинозема, а также аморфной кремниевой кислоты, светлоокрашенных полевых шпатов и легкорастворимых солей. Чистые белые цвета в окраске генетических горизонтов практически не встречаются. Более светлая окраска присуща подзолистому горизонту А 2 , но, как правило, она изменяется от белесой до белесовато-светло-серой или белесовато-палевой.
Чистый цвет дают белоснежные корочки и налеты солей на поверхности солончаков.
Красная окраска почвы возникает при высоком содержании в её составе оксидов железа.
Различие в цвете позволяет произвести первичное разделение профиля почвы на соответствующие горизонты
Окраска является характерным диагностическим признаком, позволяющим косвенно судить и о других свойствах почвы.
По цвету верхнего почвенного горизонта или одного из горизонтов получили типовое название многие почвы мира – подзолистые, лесные, черноземы, каштановые, бурые, красноземы, желтоземы и т. д.
3. Влажность, определяется по табл. 2.13.
Таблица 2.13
Экспресс-метод определения влажности почвы
4. Механический состав горизонта, определяется по табл. 2.14.
Таблица 2.14
Экспресс-метод определения механического состава почвы
Первые три вида часто объединяют под названием легкие почвы, а последние три именуются тяжелыми почвами.
5. Структура почвы – способность почвы рассыпаться на комочки.
По этому признаку выделяют:
– зернистую структуру (типична для многих пойменных почв);
– комковатую структуру ((крупно-, средне-, мелко-) наиболее распространенную;
– глыбистую структуру (сплошная слитная масса);
– ореховатую структуру (остроугольные комочки);
– призматическую структуру;
– листоватую структуру;
– бесструктурные почвы (сплошная сыпучая масса, лишенная комков);
6. Плотность почвы – степень связности почвенной массы.
Горизонт может быть:
– рассыпчатым (пыль, песок);
– рыхлым (нож или лопата втыкаются без труда);
– уплотненным (лопата входит с усилием);
–плотным (лопата входит с большим трудом);
– очень плотным (лопата не входит, «звенит»).
7. Новообразования – вещества, которые образуются и накапливаются в почве в процессе ее развития.
К ним относятся:
–гумус(обычно в горизонте А 1 или А n);
– аморфный кремнезем в виде белесой присыпки (типичен для горизонта А 2);
– гидроксиды железа в различных модификациях (ортштейн – зерна и шарики; ортзанд – плотные железистые прослойки и плитки; рассеянный гидроксид железа, подчас окрашивающий все горизонты в желтовато-бурые тона);
– гидроксид марганца (черные пятна, обычно в горизонте В);
– карбонат кальция в виде мелких желваков и прожилок (если горизонт С представлен карбонатной породой в условиях сухого климата).
8. Включения – инородные тела, не связанные с процессом почвообразования.
Это могут быть: корни растений, угольки, черепки, кости, обломки кирпича, щебень, галька, валуны и т. д.
9. Характер перехода в следующий горизонт оценивается визуально:
– резкий переход;
– постепенный переход;
– ровный переход;
– извилистый переход;
– языковатый переход;
– незаметный переход.
10. Для агроценозов и на склонах очень важна оценка разрушения верхних, наиболее плодородных слоев почвы талыми и дождевыми водами (водная эрозия)или ветром (ветровая эрозия).
В этом аспекте могут встретиться:
– слабоэродированные почвы(гумусовый горизонт разрушен частично, не более половины);
– средне-эродированные почвы(верхние горизонты разрушены, подпахивается верхняя часть горизонта В);
– сильноэродированные почвы (распахан горизонт В);
– очень сильно эродированные почвы (полностью разрушен горизонт В, распахивается горизонт С – бесплодная почвообразующая порода).
Результатами изучения почвенного разреза являются описание почвенных горизонтов и отбор проб почвы
1. После описания почвенного разреза необходимо по совокупности признаков составить полное название почвы.
В него входят:
Тип или подтип почвы, которые определяются по наличию и соотношению мощностей почвенных горизонтов;
Механический состав, т. е. вид почвы (по механическому составу гумусового горизонта А 1 или А n);
Почвообразующая порода (по описанию горизонта С).
Пример названия: дерново-среднеподзолистая легко суглинистая почва на тяжелом суглинке.
Если в почвенном разрезе на контрольном участке будут обнаружены признаки эрозии, следует установить ее причины, определить степень повреждения и включить ее в название почвы.
Пример: дерново-среднеподзолистая легкосуглинистая слабоэродированная почва на тяжелом суглинке
В качестве почвенных разрезов может быть использовано большинство свежих искусственных выемок (открытых выработок для добычи различных ископаемых, строительных траншей, карьеров, котлованов и т. д.), если места их расположения являются типичными и важными для изучения почв данной территории.
Естественные обнажения, часто встречающиеся на стенках свежих промоин оврагов, по берегам рек и в других местах, не могут заменить собой почвенные разрезы, так как они обычно привязаны к специфическим условиям рельефа и поэтому характеризуют только весьма ограниченные участки площади. Однако обнажения представляют собой очень ценный объект для почвенно-геологических наблюдений, так как позволяют видеть глубокие горизонты пород.
Наиболее полно и точно изучают почву в лаборатории, проводя различные анализы, требующие специального оборудования.
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И МЕТОДИКИ
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЧВ
Классификация почвенных разрезов 1 -2 м 75 -125 см
Полевое снаряжение почвоведа 1. 2. 3. 4. a) b) Лопаты (совковая, штыковая, малая саперная); HCl Почвенный бур; Лом, кирка – для работы на каменистых и плотных почвах Полевая сумка: Нож, стамеска –препарирования стенки почвенного разреза и отбора образцов; Мерная лента – измерение мощностей почвенных горизонтов. Устанавливают таким образом, чтобы 0 отметка ленты совпадала с поверхностью почвы; c) 10% соляная кислота в капельнице – определение глубины вскипания (наличие в почве карбонатов) ; d) Геологический молоток (если исследуются почвы в горных районах); e) вода, ; f) Напильники и бруски для заточки инструмента; g) Упаковочные материалы для отбора почвенных образцов; h) Фотоаппарат; i) Канцелярские принадлежности; j) Компас, GPS - навигатор измерительная лента, пакеты для взятия образцов.
Способы ориентации в поле Глазомер – способность человека оценивать на глаз, без помощи приборов, расстояние до окружающих предметов и размеры предметов. На дистанции 1 км погрешность составляет 50 %, но на менее дальних расстояниях может не превышать 10 % Установленные глазомерным способам расстояния проверяются по карте или непосредственно измерениями шагами или с помощью систем глобального позиционирования GPS, ГЛОНАС.
Измерение расстояний шагами Обыкновенно длинна шага рана половине человеческого роста, считая до уровня глаз т. е. в среднем 0, 7 -0, 8 м. Чтобы повысить точность измерения необходимо знать длину шага в метрах. Для этого шагами двукратно измеряется заранее известное расстояние (не менее 250 -500 м). Определив таким образом длину своего шага умножают на количество шагов и получают расстояние до объекта
Точность глазомерного определения расстояний во многом зависит от погоды, рельефа местности, характера поверхности, величины и окраски местных предметов
Выбор места заложения разреза Полнопрофильный разрез необходимо закладывать в наиболее характерном месте При заложении разреза необходимо учитывать: 1. Места разрезов следует согласовывать с рельефом и состоянием растительности; 2. На неоднородность почвенного покрова влияет хозяйственное использование территории. В выбранном месте лопатой очерчивают прямоугольник со сторонами приблизительно 150 -200 см в длину и 70 -80 см в ширину. Одна из стенок разреза должна быть обращена к солнцу. Эта стенка носит название «лицевой» . Предназначена она для изучения почвенного разреза.
Заложение и описание почвенных разрезов Боковая стенка Лицевая стенка Ступени Размеры приблизительно 150 -200× 70 -80× 200 см
Подготовка лицевой стенки I II 1. Лицевая стенка выравнивается саперной или штыковой лопатой; 2. препарируется часть лицевой стенки от поверхности до дна разреза
Выделение почвенных горизонтов А В С Ознакомившись с общим изменением морфологических признаков по разрезу почвы выделяют генетические горизонты Строение почвенного профиля отражает основные процессы, происходящие в почвах, и определяет классификационное положение почвы
Определение мощности почвенных горизонтов 0 -37 37 А 10 см 37 -81 44 81 -130 49 В С 10 см
Определение влажности 1. Сухая почва – пылит; 2. Свежая – не пылит, слегка холодит руку; 3. Влажная – сжимается рукою в комки, бумага приложенная к почве быстро сыреет; 4. Сырая – увлажняет руку и прилипает к ней; 5. Мокрая – из стенок разреза сочиться вода; Влажность не является устойчивым признаком той или иной почвы или отдельного горизонта и зависит: üметеорологический условий; üфизических свойств почв; üрастительности;
Определение окраски почв Цвет самый доступный морфологический признак почв, в природной обстановке окраска почв сильно меняется в зависимости от влажности и характера освещения. Нельзя описывать почву рано утром и вечером при низком положении солнца, а также в сыром и влажном состоянии
Определение гранулометрического состава почв Определение гранулометрического состава является важным этапом в описании почвенного разреза. На основании гранулометрического состава устанавливаются низшие таксономические единицы почв – разновидности. Наиболее точное определение ГМС производиться посредством лабораторных методов (методом Качинского с пирофосфатом натрия), ситовой метод. В полевых условиях используют методы: 1. сухого растирания; 2. мокрого растирания; 3. раскатывания (метод шнура);
Классификация механических элементов по размеру (по Н. А. Качинскому) Каменистая часть почвы Гравий Песок: крупный средний мелкий Пыль: крупная средняя мелкая Ил: грубый тонкий Коллоиды Диаметр ЭПЧ, мм Группы ЭПЧ* >3 Скелет (хрящ) 3 -1 1 -0, 5 -0, 25 -0, 05 -0, 01 -0, 005 -0, 001 -0, 0005 -0, 0001 0, 01 Физическая глина
Определение гранулометрического состава методом раскатывания Гранулометрический состав Результат раскатывания в шнур Песок не скатывается в шар Супесь образуются зачатки шнура Легкий суглинок шнур образуется, но распадается на части Средний суглинок сплошной шнур, но при свертывании в кольцо он разламывается на части Тяжелый суглинок шнур сплошной, но при свертывании в кольцо на его внешней поверхности образуются трещинки Глины сплошной шнур, который свертывается в кольцо без трещин. Вид образца после раскатывания
Определение структуры почв Структура – способность почвы распадаться на структурные отдельности, различные по величине, форме, плотности, водо– и механической прочности. При определении структуры используют классификацию разработанную С. А. Захаровым. Структура обычно сильно меняется по профилю. В сырой и мокрой почве определение структуры затруднено, в этом случае структуру определяют в подсушенных образцах
Определение сложения почв Сложение – внешние выражение плотности и пористости почв 1. 2. 3. 4. 5. Рыхлое сложение; Слабоуплотненное сложение; Уплотненное сложение; Плотное сложение; Очень плотное сложение.
Порозность почв 1. тонкопористое – почва пронизана порами диаметром менее 1 мм; 2. пористое – диаметр пор колеблется от 1 до 3 мм; 3. губчатое – в почве имеются пустоты от 3 до 5 мм; 4. ноздреватое, или дырчатое – диаметр пустот колеблемся от 5 до 10 мм; 5. ячеистое – диаметр превышает 10 мм; 6. канальчатое или трубчатое – пустоты в виде каналов, прорытых землероями: слепышами, сусликами, кротами и т
Морфологические признаки почв являются для почвоведа главными диагностическими показателями, по которым он относит почву к определенной классификационной единице. «Внешние свойства почвы настолько характерны, что в громадном большинстве случаев по ним можно узнавать или определять почвы», - писал Н. М. Сибирцев еще в конце прошлого столетия.
Основы учения о почвенной морфологии разработал крупнейший русский почвовед С. А. Захаров. В настоящее время учение о морфологии почв наиболее полно и на современном уровне изложено в учебном пособии Б. Г. Розанова.
Описание разреза начинается с разделения профиля почвы на генетические горизонты и их обозначения соответствующими индексами. Для лучшего выявления границ генетических горизонтов, их переходов и характерных особенностей морфологического строения, с помощью ножа производят препарировку половины стенки разреза. На шероховатой стенке разреза более отчетливо выделяются и тональность окраски, и структура почвы, и характер новообразований. При описании разреза необходимо тщательно осмотреть все три стенки разреза и сопоставить их по типичности выраженности морфологических признаков. Весьма часто «боковые» стенки разреза и «лицевая» стенка значительно отличаются друг от друга и по мощности генетических горизонтов, и по характеру их переходов. С подобной неоднородностью строения почвенного профиля наиболее часто приходится встречаться в зоне подзолистых почв и особенно на лесопокрытых территориях. В этом случае для описания нужно взять ту стенку, которая имеет наименее нарушенное строение почвенного профиля.
Понятие о почвенном профиле было введено в науку о почве и практику полевых почвенных исследований основоположником генетического почвоведения В. В. Докучаевым.
Формирование почвенного профиля идет одновременно с развитием почвообразовательного процесса и под его воздействием. Система почвенных горизонтов, образующая профиль почвы, всегда генетически соподчинена в своем развитии и становлении. На эту важнейшую сторону генетической связи между отдельными горизонтами указывали К. Д. Глинка, С. А. Захаров, А. А. Роде, И. П. Герасимов, М. А. Глазовская и др. Глубокую трактовку генетического анализа почвенного профиля дал Б. Б. Полынов.
В «Курсе почвоведения» С. А. Захаров писал: «Строение почвы представляет результат ее генезиса, постепенного развития ее из материнской породы, которая дифференцируется на горизонты в процессе почвообразования...». И далее: «Почвенные горизонты находятся между собой в генетической связи, поэтому их можно назвать генетическими горизонтами. Почвообразование выражается в дифференцировке почвенной массы на генетические горизонты».