V. География, генезис и классификация почв. О почвообразовании. • Все явления, происходящие в почве как природного тела, образуют слагаемые процесса почвообразования. • Почвообразование - процесс формирования почв и их развития под воздействием комплекса различных факторов. • Почвообразование - совокупность явлений превращения и перемещения веществ и энергии в пределах биогеосферы Земли. • Почвообразовательный процесс является почвенным звеном в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. • Почва, являясь одним из компонентов биогеоценоза, в котором эти компоненты взаимосвязаны, изменяется, как правило, сопряжено с изменением того биогеоценоза, в состав которого она входит. • Последовательную смену стадий развития во времени и пространстве новых качественных признаков у почв, или их генезис, называют эволюцией почв. 1 V. География, генезис и классификация почв. Факторы почвообразования. В.В. Докучаев и Н.М. Сибирцев в сложном процессе образования почв выделяли 2 группы взаимосвязанных явлений: факторы почвообразования → свойства почв. Факторы почвообразования: климат, горная порода, рельеф, живые организмы и время. Последующие исследования привели к более сложным схемам, раскрывающим образование почв. Неуструев, Герасимов: факторы→процессы почвообразования →свойства. Высоцкий, Прасолов, Раменский: факторы-режимы-процессысвойства-продуктивность. Розов, Булгаков: факторы-режимы-первичное плодородие (естественное)-процессы-свойства почвы-общее плодородие (естественно-антропогенное). Добровольский, Никитин: факторы-экологические функциипочва 2 V. География, генезис и классификация почв. Эволюция почв. • • • • • • • • • • Примеры эволюционных рядов почв (по Роде). Засолённая почва → солонец → солодь. Перегнойно-карбонатная → подзолистая почва. Оподзоленная почва → серая лесная почва. Чернозём → выщелоченный → оподзоленный. Бурая лесная → оподзоленная бурая лесная → бурая лесная почва. К этим рядам можно добавить. Дерново-подзолистая → глеевая дерново-подзолистая. Каштановая → солонцеватая каштановая Серая лесная → тёмно-серая лесная почва и т. д. 3 V. География, генезис и классификация почв. Разнообразие почв. • Изменчивость факторов и условий почвообразования во времени и пространстве обусловливает формирование различных почв, или в современной терминологии – педоразнообразие. • При этом разнообразие почв соответствует определённому сочетанию и количественному соотношению факторов почвообразования, и прежде всего, тепла и влаги. В результате распространение почв на территории нашей страны подчиняется закону широтной зональности на равнинных территориях (с севера на юг), и вертикальной – в горах. 4 • • • • V. География, генезис и классификация почв. Районирование почвенного покрова. В 1962 году сотрудниками Почвенного института им. В.В. Докучаева, МГУ им. М.В. Ломоносова и др. учреждений было опубликовано «Почвенно-географическое районирование СССР», в котором принята и актуальна в настоящее время система таксономических единиц дифференциации территории. Почвенно-биоклиматический пояс – это совокупность почвенных зон и горных почвенных провинций, объединённых общностью радиационных и термических условий (полярный, бореальный, суббореальный, субтропический, тропический). Почвенно-биоклиматическая область – выделяется в пределах пояса по условиям увлажнения и континентальности. Для равнинных территорий: почвенная зона (подзона), провинция, округ, район. 5 • • • • • V. География, генезис и классификация почв. Районирование почвенного покрова. Почвенная зона представляет собой ареал характерного зонального типа и сопутствующих ему интразональных почв (в границах биоклиматической области). Почвенная провинция – часть почвенной зоны, отражающая фациальные особенности почвенного покрова, связанные с изменением континентальности климата, суровости и снежности зим, показателями тепло- и влагообеспеченности. Почвенный округ – часть провинции, характеризующаяся определённым типом почвенных комбинаций, отражающими особенности рельефа и почвообразующих пород, чередование мезоструктур почвенного покрова. Почвенный район – более однородная часть округа, характеризующаяся одним типом мезоструктуры. И здесь возникает вопрос: а как разобраться и осмыслить процессы развития и эволюции почв? Для этих целей учёные используют методы классифицирования и систематизации объекта исследования. Это известно ещё со времён К. Линнея (ХVIII век), создавшего классификацию и систематизацию растений. Начинаются они с понятий номенклатура, диагностика и таксономия в применении к почвам. 6 V. География, генезис и классификация почв. Номенклатура и диагностика почв. • Номенклатура почв – это перечень названий различных почв в соответствии с их свойствами и классификационным положением, объединяемых в систему. • В русской школе почвоведения были приняты лаконичные, во многом символические названия, отражающие определенные понятия и основные свойства почв: «подзол», «серозем», «чернозем», «солонец», «солончак» и т.д. При этом основным критерием был цвет почвы, который дополнялся другими терминологическими особенностями почвы, отражавшими ее географию – «чернозем южный», положение в ландшафте – «серая лесная почва», «болотная почва» и т.д. • Диагностика почв: описание совокупности признаков почв по определённой системе или заданным правилам для точного определения места исследуемой почвы в классификационной системе единиц называется диагностической характеристикой почв (или диагностикой). 7 • • • • • V. География, генезис и классификация почв. Диагностика почв. В отечественную систему диагностики положено несколько принципов, ведущих начало от Докучаева: 1) детальное морфологическое описание почвенного профиля; 2) комплексное описание морфологических, физических, химических, физико-химических, биологических и др. свойств почв, определяемых как визуальными, так и инструментальными методами; 3) сравнительно-географический анализ в описании почв основывается на учёте ареала их распространения, типа растительности, климата, географических ландшафтов и др. факторов почвообразования; 4) при генетическом подходе к описанию почв используются свойства и признаки, непосредственно связанные с генезисом почв, степенью развитости их, эволюции. 8 • • • • V. География, генезис и классификация почв. Таксономия почв. Таксономия почв в отличие от номенклатуры представляет собой систему единиц групповых подразделений почв различного ранга (типы, подтипы, роды, виды и др.) в их взаимном соподчинении для классификации и систематизации. Отечественная система таксономических единиц включает 8 рангов, каждый из которых отражает различные свойства почв, обусловленные их природным разнообразием. Тип - большая группа почв, развивающаяся в однотипных биоклиматических и гидрологических условиях, объединяемая единством происхождения (генезиса). Например, подзолистые почвы, черноземы, каштановые и другие типы. В американской классификации типу почв примерно соответствует таксон «большая группа почв». Подтип – группы почв, выделяющиеся внутри типа и отличающиеся от него признаками качественного характера. 9 V. География, генезис и классификация почв. Таксономия почв. • Возникновение этих новых признаков качественного характера происходит в результате наложения, каких-либо дополнительных процессов на основной ведущий процесс почвообразования. Примером может служить «типичный», «южный» или «выщелоченный» чернозем; «темно-серая лесная» или «светлокаштановая почва». • Род - представляет группы почв в пределах подтипа, выделение которой связано с составом и реликтовыми признаками почвообразующих пород, химизмом и уровнем грунтовых вод. Например, среди подтипа выщелоченных черноземов выделяются «глубоковскипающие», а среди подтипа южных черноземов – «солонцеватые». • Вид – группы почв, выделяемые в пределах рода, определяющие степень выраженности основного почвообразовательного процесса. Проявляется, прежде всего, в строении почвенного профиля, в изменении мощности основных генетических горизонтов данного типа почв, их морфологической выраженности. В качестве примера можно назвать «среднемощные» и «мощные» черноземы, «слабоподзолистые» почвы. 10 V. География, генезис и классификация почв. Таксономия почв. • Подвид – группы почв в пределах вида, различающиеся по степени развития сопутствующего процесса почвообразования. Например, «слабо дерново-подзолистые» почвы. • Разновидность – определяется гранулометрическим составом верхнего горизонта почвы (среднесуглинистые, песчаные и т.д.) в пределах вида или подвида. В американской классификации разновидности в полной мере соответствует таксон «серия почв». • Разряд – определяется характером литологии и генезиса почвообразующих пород. на которых формируется почва (на лессах, морене, известняке и т.д.). • Подразряд – определяется степенью хозяйственного освоения почв или эродированности (сильносмытая или слабоокультуренная почва). 11 V. География, генезис и классификация почв. Систематика почв. • Систематика почв – система таксономических единиц различного ранга (класс, тип, подтип, род и т. д.), создаваемая в целях классификации почв. • Нередко, в литературе употребляется как синоним термина «классификация», что неверно. • Почвенный покров является сложным объектом и имеет большое количество свойств и признаков, т.е. характеризуется различной почвенной информацией, которая может повторяться или учитываться в разных группировках почвенных данных. В этом случае почвенная информация не суммируется, а объединяется (группируется), т.е. формируется совокупная информация, имеющая соответствующее математическое выражение: N = n1Un2Un3U... Unk = Uni(1...k) • Например, при работах по бонитировке почв собирается и объединяется информация: 1 – об агрохимических свойствах почв; 2 – о механических свойствах почв и т. д. 12 V. География, генезис и классификация почв. Систематизация объектов. • ОБЪЕКТЫ СИСТЕМАТИЗАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ Объект в лесной систематизации и в структуре лесного покрова во многом аналогична таковой в почвоведении: • • • ЛЕС лесной покров структура лесного покрова • • тип лесорастительных Условий тип леса • ассоциация ПОЧВА почвенный покров структура почвенного покрова почвенная комбинация элементарный почвенный ареал предельный структурный ареал(Фридланд,1984) 13 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • • • • Классификации объектов подчиняются определённым правилам логики и теории множеств: Классификация - это разделение множества объектов на классы, такие, что каждый из них включает хотя бы один объект и выполняется определённая логика их выделения (об этом писал ещё греческий учёный в III в. до н. э. Аристотель). - Объект принадлежит только одному классу; - сумма выделенных видов равна сумме понятия класса; ∑Ni = N1+N2+N3+...+Ni; - в пределах одного уровня классификации должно быть одно основание деления. Понятие классификации в современных философских определениях. Д.Поспелов: Наука начинается не с числа и измерений, как утверждают физики, а с классификации. 14 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • В.В. Докучаев: Только та классификация, которая в состоянии разгруппировать все русские почвы, имеет право на определение научной. • Афанасьев Я.Н., ФридландВ.М.: Классификация в любой науке представляет ее идейное ядро, ее философию, общий язык науки, а вместе с тем и синтез всего накопленного ею фактического материала. • Кауричев И.С. и др.: Классификацией почв называется объединение почв в группы по их важнейшим свойствам, происхождению и особенностям плодородия. • Якушкин: Классификация - это средство хранения и поиска информации. 15 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • ГОСТ 27593-88: Классификация - система разделения почв по происхождению. • Толковый словарь: Классификация почв – отнесение почв к различным систематическим единицам и установление соподчинённости этих единиц. • Задачи классификации. • Д.Г.Виленский (1954): Классификация должна объединять в таксономические подразделения почвы по признакам происхождения, строения, состава и плодородия. Она должна: • 1) установить основные стадии возникновения и развития почв; 16 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • 2) вскрыть основные противоречия движущего процесса развития почв; • 3) показать развитие естественного плодородия; • 4) отразить роль общественного производства. • Б.Г.Розанов (1976): добавляет к этому: • 5) указать пути к открытию новых типов почв; • 6) ориентировать практику в методах рационального использования почв в земледелии, мелиорации, лесоводстве, инженерном деле и др. 17 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Таким образом, классификация почв является основой почвенной картографии, позволяющей решать как теоретические фундаментальные почвенные проблемы, так и определять оптимальное практическое использование почв в различных хозяйственных отраслях. • Именно, решая практические вопросы В.В. Докучаев и Н.М. Сибирцев сформулировали основные положения генетической (географо-генетической) классификации почв России. • В 1886 году В.В. Докучаев опубликовал первую классификацию почв. В ней он разделил почвы (по способу залегания) на нормальные, переходные и анормальные. 18 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Нормальные почвы (по способу происхождения) делятся на классы: сухопутно-растительные, сухопутно-болотные и болотные типичные. Сухопутно-растительные почвы по взаимодействию почвообразователей формируют основной зональный тип почв. • Каждый генетический тип класса нормальных почв соответствует природной географической зоне (соответственно сочетанию факторов почвообразования). • Эта классификация была дополнена в 1895 году Н.М. Сибирцевым, который выделил три крупных отдела почв: А – почвы полные или зональные; В – интразональные (или полузональные) и С – неполные (переходные к горным породам). 19 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Географо-генетические или, на современном языке, эколого-генетические классификации отражают реальные природные закономерности: свойства почв, режимы почвообразования и связь их с окружающей средой, позволяют решать различные хозяйственные вопросы, в том числе проводить учёт качества земельных ресурсов. • Кроме названных, разрабатывались и другие классификации. • Факторно-генетические классификации строились на одном из факторов почвообразования (климат, рельеф, растительность, почвообразующие породы), принимаемых за ведущий и влияние которых рассматривается независимо друг от друга. При этом допускается, что ведущий фактор ослабляет или исключает влияние других. 20 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • К ним можно отнести классификации К.Д. Глинки, Г.Н. Высоцкого, С.А. Захарова. • К.Д. Глинка разделил все почвы на два отдела: 1) развивающиеся под влиянием внешних факторов почвообразования (экзодинамоморфные), 2) развивающиеся под влиянием состава почвообразующих пород (эндодинамоморфные). В 1) отделе выделяются 6 классов по увлажнению (от недостаточного до избыточного). • Г.Н. Высоцкий делил почвы на классы зональных, интразональных и неразвитых с дальнейшим подразделением по факторно-генетическим признакам – рельефу и почвообразующим породам. 21 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Генетические классификации строились на основных свойствах почв, в меньшей степени учитывая условия почвообразования. • П.С. Коссович делил почвы на два класса: 1) генетически самостоятельные (выделяются по типам почвообразования – от пустынного до подзолистого) и 2) генетически подчинённые (выделяются по грунтовому увлажнению). • К.К. Гедройц классифицировал почвы по физикохимическим процессам (по присутствию Ca, Mg чернозёмный, Na - солонцовый, H - подзолистый). • Эволюционно-генетические классификации отражают развитие почвообразовательного процесса от щелочного к кислому (Коссович, Полынов) или от гидроморфной фазы почвообразования к автоморфной (Полынов, Ковда). 22 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Историко-генетические классификации основаны на идее единого исторического процесса воздействия биологических элементов природы на поверхностные минеральные горизонты суши (Вильямс, Герасимов). • Таким образом, классифицировать почвы, значит, расставить их по местам – ячейкам или таксонам, руководствуясь теми номенклатурными, диагностическими и таксономическими принципами, о которых говорилось выше. 23 V. География, генезис и классификация почв. Классификация и таксономия почв. • В настоящее время в России действует экологогенетическая классификация, разработанная под руководством проф. Е.Н. Ивановой и Н.Н. Розова (утверждена НТС МСХ СССР, 1977 г.). Существующая почвенно-картографическая информация основана на этой классификации. • В этой классификации выделены 79 типов почв, каждый из которых классифицирован и диагностирован на том таксономическом уровне, который к тому моменту достаточно подробно был изучен и четко установлен. 24 V. География, генезис и классификация почв. Общая схема классификации почв России (фрагмент). Зона Тип почвы Степная Чернозём Подтип Род Обыкновенный Глубоковскипающий Генетическая часть Вид Разновидность СреднеМощный Тяжелосуглинистый Разряд На лёссовидных суглинках Грануло- Материнметричес- ская порода кий состав 25 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. В 1997 году вышла в свет книга «Классификация почв России», которую авторы - Л.Л. Шишов, В.Д. Тонконогов и И.И. Лебедева относят к субстантивно-генетической. Теоретической основной классификации является учение о генезисе почв и классическая докучаевская триада «факторы-процессы-свойства». Диагностика осуществляется на базе качественных признаков строения профиля и на основании унифицированных количественных критериев (для таксонов низкого уровня), что обеспечивает объективность классифицирования и идентификации таксонов. В ней выделено также как и в прежней классификации 1977 года 8 таксонов, но при этом два из них определяют надтиповую характеристику почв. Субстантивно-генетическая классификация почв России 1997 года первый и еще далеко не законченный труд. • Новая классификация основывается на оценке морфологических особенностей профиля как системы генетических горизонтов. • 26 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Классификация нуждается в более широкой апробации, привлечении дополнительных данных, расширении списка почв до мирового уровня, но вместе с тем представляет собой новый шаг в разработке национальных и мировых классификаций почв. • С названными выше целями авторами был разработан «Полевой определитель почв России» (2008 г.), который представляет собой краткий вариант «Классификации и диагностики почв России» (2004 г.), рассчитанный на использование при определении почв в полевых условиях. Дополнительной информацией в этом документе являются ключи-определители диагностических горизонтов, стволов и отделов, разработанные Н.Б. Хитровым. 27 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Также важным дополнением к «Классификации…» является таблица корреляции почвенной номенклатуры 1977 и 2004 гг. и экологическая группировка типов почв. • Ствол – высшая таксономическая единица, отражающая разделение почв по соотношению процессов почвообразования и литогенеза (торфогенеза). • Выделено три ствола: постлитогенные и синлитогенные (органо-минеральные) и органогенные почвы. Постлитогенными являются такие почвы, в которых почвообразование протекает на уже сформировавшейся почвообразующей породе и не нарушается отложением свежего материала. В синлитогенных почвах почвообразование протекает одновременно с литогенезом, что находит отражение в профиле почв (аллювиальные и вулканические почвы). К стволу органогенных почв относятся торфяные почвы разной степени освоенности. 28 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. Отдел – группа почв, характеризующихся сходством основных элементов строения профилей и единством, однонаправленностью, создающих их главных процессов почвообразования. Отделы объединяют почвы по основным чертам строения и свойств. В большинстве случаев это проявляется в специфике срединных горизонтов, имеющих свойства (например, оглеенность), которые определяют весь облик профиля (диагностические горизонты). Всего выделено среди постлитогенных почв 16 отделов, синлитогенных – 5 отделов и органогенных - 2 отдела. • Тип – основная таксономическая единица в пределах отделов, характеризующаяся единой системой основных генетических горизонтов и общностью свойств, обусловленных сходством режимов и процессов почвообразования. При диагностике типа как правило не учитываются почвообразующая порода и горизонты, переходные к ней. 29 • V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. Подтип – таксономическая единица в пределах типа, отличающаяся качественными модификациями основных генетических горизонтов, которые отражают наиболее существенные особенности почвообразовательных процессов и эволюции почв. Род - таксономическая единица в пределах подтипа, определяемая степенью насыщенности почвенного поглощающего комплекса, присутствием в профиле карбонатов, гипса и химизмом засоления. Вид таксономическая единица, отражающая количественные показатели степени выраженности признаков, определяющих тип, подтип, а иногда и род почв. 30 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Виды – выделяются по мощности гумусовых горизонтов, торфяного горизонта, агропреобразованного (пахотного) горизонта, турбированного горизонта, содержанию гумуса в гумусовом горизонте, по степени разложения торфа и ряду других показателей. • Разновидность – таксономическая единица, отражающая разделение почв по гранулометрическому составу, каменистости и скелетности почвенного профиля (до почвообразующей породы). • Разряд - таксономическая единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород, а также мощности мелкозёмистого почвенного профиля. • Разновидности и разряды не входят в иерархическую систему таксономических единиц. 31 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Принципиальным отличием настоящей классификации 19972004 гг., кроме надтиповой характеристики почв, является разработка и выделение антропогенно-преобразованных почв. • Данные почвы рассматриваются в классификации, которая учитывает все стадии антропогенных трансформаций, как определенный этап естественно-антропогенной эволюции почв, сопровождающийся генетически обусловленным изменением режимов, процессов, строения и свойств на всех стадиях почвообразования. Наряду с типами естественных почв в классификации впервые выделены типы антропогеннопреобразованных почв, а на уровне отдела агроземы, абраземы и торфоземы, преобразованные по существу в новые почвы, не имеющие аналогов среди естественных почв. 32 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. Американская «Soil taxonomy», напротив, относится к морфолого-диагностическому типу классификаций, по существу не имеет аналогов в мире, но достаточно широко используется, поскольку не «привязана» к какой-либо территории и может использоваться везде. Эта классификация за последние 30 лет неоднократно дополнялась новыми данными, которые публиковались в виде очередного «приближения». Многие диагностические параметры американской классификации не вытекают из сути самой почвы, а просто приняты «a priori». Они часто не несут генетической «нагрузки» присущей для данной почвы, но фиксируют современные морфолого-аналитические показатели почв, как диагностические критерии. • Американская номенклатура использовала два критерия для определения почвы: гранулометрический состав и географическое название местности, где она впервые встретилась – «глина Норфолк», «суглинок Сан-Франциско» и т.д. • 33 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Эти два критерия стали основой для выделения низшего таксономического ранга, названного «серия почв». В 50-х годах американские почвоведы создали совершенно новую номенклатуру, которую в течение десятков лет постепенно совершенствовали, не меняя основного принципа. За основу были взяты в основном латинские и греческие корни какихлибо слов, отражавших тот или иной существенный признак почв. • Например, aridisol – аридные слабогумусированные почвы; корень arid – аридный, sol – почва. Вместе они символизируют высший таксономический уровень - порядок почв. Различное сочетание корней, характеризующих низшие таксономические уровни, дает полное название почв. 34 V. География, генезис и классификация почв. Классификация почв. • Важным этапом в развитии номенклатуры почв мира явилась международная номенклатура почв ФАО/ЮНЕСКО, которая была утверждена в 1968 году в связи с подготовкой почвенной карты мира в масштабе 1:5 млн. В ней были использованы традиционные для почв названия с добавлением латинских, греческих или русских корней типа «zem» или «sol». В нее вошли традиционные русские термины «солончак», «солонец», «чернозем», «подзол», а так же такие как «каштанозем», «флювисоль» и др. • Таким образом, в мире используются как национальные номенклатуры, так и международная, что создает известные сложности в идентификации почв. Каждая из них имеет свои достоинства, которые международному сообществу почвоведов необходимо использовать для создания в будущем единой интернациональной номенклатуры почв по типу ботанической или зоологической. 35 Контрольные вопросы. • 1. Факторы почвообразования и эволюция почв. • 2. Разнообразие почв и районирование почвенного покрова. • 3. Понятие о классификации почв. • 4. Классификации В.В. Докучаева и Н.М. Сибирцева. • 5. Типы классификаций. • 6. Классификация Е.Н. Ивановой Н.Н. Розова. • 7. О номенклатуре почв. • 8. О диагностике почв. • 9. Новая классификация России. • 10. Американская и международная классификации. 36