Введение

Морфология почв – это раздел почвоведения, посвященный детальному описанию почвы, в особенности ее физическим свойствам, таким как текстура, цвет, структура и консистенция. Морфологическая оценка почвы обычно проводится в полевых условиях по почвенному профилю, состоящему из нескольких горизонтов. Наряду с почвообразованием и классификацией почв, морфология почв рассматривается как часть педологии – одной из основных дисциплин науки о почвах.

Предыстория

С момента зарождения сельского хозяйства люди понимали, что почвы обладают различными свойствами, влияющими на их способность выращивать сельскохозяйственные культуры. Однако почвоведение не оформилось как самостоятельная научная дисциплина до XIX века, и даже тогда первые почвоведы в основном объединялись в группы "агрохимиков" или "агрогеологов" из-за неразрывной связи почвы с сельским хозяйством. Эти агрогеологи изучали почвы в естественной среде и впервые начали научно исследовать морфологию почв. Группа ранних российских почвоведов во главе с В.В. Докучаевым наблюдала почвенные профили с аналогичными горизонтами в областях с похожим климатом и растительностью, даже если они находились на расстоянии сотен километров друг от друга. Работа Докучаева, а также последующие достижения К.Д. Глинки, К.Ф. Марбута и Ганса Дженни, закрепили за почвой статус независимого природного тела с уникальными свойствами, обусловленными уникальным сочетанием климата, биологической активности, рельефа, материнской породы и времени. Ранее свойства почвы определялись исключительно на основе геологических или экологических условий, но с новым пониманием морфологические характеристики почвы стали использоваться для оценки комплексного влияния этих факторов. Морфология почв стала основой для интерпретации наблюдений, экспериментов, поведения и практического применения различных типов почв. Почвенный профиль представляет собой одну грань педона – воображаемой трехмерной единицы почвы, демонстрирующей полный спектр свойств, характерных для конкретной почвы. Педоны обычно занимают от 1 до 10 м² площади поверхности и являются фундаментальной единицей полевых почвенных исследований. Многие почвоведы в Соединенных Штатах документируют морфологические описания почв, используя стандартный бланк описания педона, опубликованный USDA NRCS. Помимо информации о местоположении, ландшафте, растительности, топографии и других характеристиках участка, описания морфологии почвы обычно включают следующие свойства:

Полевые методы

Для приблизительной оценки в полевые условия почвоведы берут горсть просеянной почвы и увлажняют ее водой до тех пор, пока она не станет комковатой. Затем из почвы формируют шарик диаметром около 2,5-3 см и сжимают его между большим и указательным пальцами. Из полученной массы стараются вытянуть ленту максимальной длины, пока она не разорвется под собственным весом. Чем длиннее лента, тем выше содержание глины. Относительная гладкость или зернистость указывает на процентное содержание песка, и при достаточной практике этот метод позволяет достаточно точно определять гранулометрический состав почвы. Далее почву можно классифицировать с помощью текстурного треугольника, который определяет тип почвы на основе процентного содержания каждой фракции в образце.

Структура

Частицы почвы естественным образом агрегируют в более крупные единицы или образования, называемые "педами". Педы имеют плоскости ослабления между собой и обычно идентифицируются путем зондирования открытых почвенных профилей ножом, чтобы извлечь и аккуратно разломить объемы почвы. Пористость почвы сложна. Традиционные модели рассматривают пористость как непрерывную среду. Это не учитывает аномальные особенности и дает лишь приблизительные результаты. Более того, это не позволяет моделировать влияние факторов окружающей среды, которые влияют на геометрию пор. Было предложено несколько более сложных моделей, включая фракталы, теорию пузырьков, теорию растрескивания, булевский зерновой процесс, модель плотно упакованных сфер и множество других моделей.

Микроморфология

Микроморфология почвы — это описание, измерение и интерпретация признаков почвы, которые слишком малы для наблюдения невооружённым глазом.

Форма

Почвы формируются из соответствующего материнского материала, который может совпадать, а может и не совпадать по составу с коренной породой, на которой они залегают. Материнский материал разрушается под воздействием биологических и химических процессов, а также естественных процессов, таких как ветровая и водная эрозия. Химические и физические свойства этого материнского материала определяют характеристики формирующейся почвы. Климат, рельеф и живые организмы оказывают влияние на образование почв в различных географических регионах.

Топография

На крутом рельефе наблюдается больший сток воды по сравнению с равнинным. Увеличенный сток может замедлять образование почвы, так как верхние слои постоянно смываются, не успевая достаточно развиться для поддержания роста корней. Рост корней способствует предотвращению эрозии, удерживая почву. В результате этого почвы на склонах оказываются тоньше и менее развитыми, чем почвы на равнинах или плато.

Климат

Различные уровни осадков и ветра влияют на формирование почв. Увеличение количества осадков может привести к усилению стока, как было описано ранее, но умеренные и регулярные осадки способствуют росту корней растений, которые препятствуют стоку. Рост растительности в определенной области также может способствовать увеличению глубины и улучшению питательного состава верхнего слоя почвы, поскольку разложение органических веществ укрепляет органические горизонты почвы.

Биологические процессы

Различные уровни микробной активности могут оказывать разнообразное влияние на образование почвы. Чаще всего биологические процессы способствуют разрушению существующей структуры почвы, что приводит к химической транслокации. Перемещение этих химических веществ может высвобождать питательные элементы, что, в свою очередь, стимулирует рост корней растений.