Диагностические горизонты в классификации почв России
Анализ результатов применения субстантивно-генетической классификации почв России выявил ряд трудностей, возникающих у пользователей при работе с генетическими (диагностическими) горизонтами. Необходимость обращения к горизонтам связана с тем, что диагностика почв в субстантивных классификациях основывается на идентификации горизонтов и их сочетаниях в профиле. В классификации почв России выделено много горизонтов, в различиях между которыми не всегда легко ориентироваться. Задачей данного обзора является попытка показать основные элементы и генетическую сущность горизонтов и причины выбора для них тех или иных диагностических показателей.
Горизонты сгруппированы в генетические общности, подчеркнута специфика отдельных горизонтов, различия между ними и целесообразность выделения “новых” горизонтов. Проведенное в общем виде сравнение диагностических горизонтов отечественной и международной (WRB) классификаций показало значительное сходство таксонов — отделов и реферативных почвенных групп, критерием выделения которых служат диагностические горизонты.
Введение
Большинство современных представлений о почве как природном или природно-антропогенном образовании включает наличие в профиле горизонтов — слоев с различными комплексами свойств. В классификации почв России горизонты определены как суб-горизонтальные слои, сформированные многолетним взаимодействием процессов, приводящих к дифференциации исходного минерального и органического материала”. Понимание сущности горизонтов, их значение в диагностике и классификации, их количество и принципы индексации, с течением времени претерпевают существенные изменения. Эти изменения связаны со многими причинами: выявлением не изученных ранее объектов — “новых почв”, модификациями географо-генетических и классификационных концепций, методов исследований.
История вопроса
Горизонты были введены В.В. Докучаевым как непременные атрибуты почвы, отличающие ее от геологических образований, и в наше время наличие природных и измененных человеком горизонтов служит основным критерием отделения почв от техногенных поверхностных образований. Как известно, при полевых описаниях черноземов Докучаев применил систему горизонтов ABC — слоев, отражающих в основном убывание с глубиной количества гумуса [14]. Предложенная индексация была принята при описании других почв, ее использовали для отражения общего ослабления признаков почвообразования от дневной поверхности к почвообразующей породе. Так, у Сибирцева профиль подзолистой почвы включал следующие горизонты: А — верхний дерновый, В — подзолистый, О — ортштейновый, С — подпочва (материнская порода) [34]. Иными словами, система ABC отражала лишь последовательность слоев и почти не несла генетической нагрузки. По мере развития почвоведения и попадания в сферу интересов исследователей почв с более сложным и контрастным строением профиля слои — горизонты получали порядковые номера — A1, А2, АЗ... B1, В2, ВЗ...
Углубление представлений о почвах, выявление связей почв с условиями почвообразования и накопление сведений о почвообразовательных процессах вызвали необходимость придать ряду ABC генетический смысл. Долгое время отсутствовало единообразие в подходах к определению горизонтов и их индексации. Даже в первой официально принятой классификации почв страны [45] вопросы, касающиеся почвенных горизонтов, специально не обсуждались, индексация и описания горизонтов в характеристиках профилей почв неоднозначны и упоминаются в классификации как результат обобщения эмпирического опыта. Например, в подзолистых и серых лесных почвах горизонт В определяется как иллювиальный, в лугово-лесных и серых лесных глеевых — как переходный, в коричневых — метаморфический, в солонцах — иллювиально-солонцовый. При описании черноземов горизонт В назван переходным, но отмечается, что “...в некоторых черноземах переходный горизонт оглинен (текстурный Вт) или содержит карбонаты (карбонатный). Заметим, что малый индекс “т — текстурный” для горизонта В использовался при описании оподзоленных черноземов, но отсутствовал в случае подзолистых и серых лесных почв, в которых текстурная дифференциация профиля выражена несравнимо сильнее.
Своеобразную систему выделения и индексации генетических горизонтов для классификации почв Украины предложил Соколовский [39]. Система изначально была ориентирована на черноземы, преобладающие в почвенном покрове республики. Горизонты в профиле различались соотношением степени гумусности (Н) и признаков почвообразующей породы (Р), обозначаемых в зависимости от проявления этих свойств прописными или строчными буквами. Например, горизонты А—АВ—В1— В2—С обозначаются как Н— Нр— PH—Ph—Р. Индексами наложенных процессов, осложняющих почвенный профиль (элювиирования, иллювиирования, присутствия карбонатов и других солей), служат строчные буквы е, i, k, s. Если эти процессы приводят к дифференциации профиля и формированию соответствующих горизонтов, то их индексация проводится этими же буквами, но прописными. Система Соколовского позволяет индексировать горизонты и способствует организованному описанию почвенных профилей. Однако она не предусматривает диагностики горизонтов, а потому не может быть инструментом идентификации почв.
В середине 70-х гг. расширенный и логически обоснованный список горизонтов был предложен Герасимовым для “диагностики почв на основе элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП)” [5,6]. Профильные спектры горизонтов, названные “формулой профиля” и дополненные перечнем сформировавших их ЭПП, были впервые представлены как характеристики генетических типов почв. В соответствии с имевшейся в те годы информацией, рассматривалось ограниченное число типов почв, преимущественно зональных, и по своему содержанию и объему они отличались от современных типов. Однако сама идея формулы профиля, позволяющая с известной определенностью идентифицировать типы почв, явилась важным событием в генетическом почвоведении и в дальнейшем трансформировалась в один из базовых принципов субстантивно-генетической классификации почв России.
Формула профиля в диагностических описаниях типов (иногда подтипов) почв была введена как обязательный элемент в “Классификацию и диагностику почв СССР” 1977 г. [18]. Диагностика почвенных профилей в ней складывается из описания генетических горизонтов, однако отсутствуют их определения и систематизация. В результате, как и в “Указаниях...” [45], в разных типах почв выделяются одноименные горизонты с разными характеристиками и, напротив, под разными названиями описываются образования (слои), сходные по свойствам и процессам. Так, в подзолистых суглинистых почвах и подзолах на легких породах имеется осветленный горизонт, обозначаемый и называемый одинаково (А2 — подзолистый), но сформированный разными процессами и обладающий существенно разными свойствами, о чем свидетельствует огромное количество публикаций. То же можно сказать и о нижележащих горизонтах, которым в обоих случаях даны индексы В1 В2, В3... без какой-либо дифференциации по свойствам. При этом, если горизонт В почв на легких породах (подзолов в современном понимании), с аккумуляцией железо- и алюмо-органических соединений, имеет малый индекс, то горизонт В глинистых и суглинистых подзолистых почв, обогащенный илом и характеризующийся очевидными признаками лессиважа, не имеет каких-либо уточняющих индексов. В то же время в коричневых почвах, где признаки иллювиирования тонких частиц выражены гораздо слабее, чем в суглинистых подзолистых почвах, используется индекс Bt, обычно применяемый почвоведами для обозначения “текстурных” горизонтов. Столь же неопределенно, что и в подзолистых почвах, обозначены солонцовый и подсолонцовый горизонты в солонцах (Вь В2), хотя для описания нижней части профиля этих почв предусмотрены малые индексы, обозначающие присутствие карбонатов, легкорастворимых солей и гипса (соответственно к, с и г — буквы русского алфавита). Те же индексы свидетельствуют о наличии карбонатов и растворимых солей вместе с гипсом в черноземах, каштановых и других почвах засушливых территорий. Одновременно для обозначения оглеения используется латиница: независимо от степени его проявления индекс g дается глееватым и глеевым горизонтам, включая глеевые толщи таких переувлажненных почв, как глееподзолистые и болотно-подзолистые; в тоже время, индексом G не вполне логично обозначается глеевая порода в лугово-болотных почвах.
Приведенные примеры показывают, что генетические горизонты в классификации 1977 г. недостаточно выполняют диагностические функции и слабо отражают специфику процессов в разных почвах; в их названиях и индексах трудно проследить какой-либо принцип, и они служат лишь описательным элементом характеристики почвы. Попытка упорядочивания системы горизонтов и придания им диагностического значения была предпринята в Программе к почвенной карте РСФСР м-ба 1: 2.5 млн [31] и в проекте базовой классификации почв Фридланда [47]. В этих документах даны краткие описания горизонтов с некоторыми количественными параметрами.
Объекты рассмотрения
Большая часть почвенных (генетических) горизонтов является диагностическими, поскольку они адекватно отражают свойства, генезис и эволюцию центральных единиц классификации — типов почв. Горизонты могут быть как естественными, природными (45)1, так и антропогенно-преобразованными (6), сочетающими в своих свойствах результаты природных процессов и деятельности человека в тех или иных соотношениях. Природные горизонты представляют собой предмет нашего обзора. Это ограничение было принято из соображений объема статьи, с одной стороны, и достаточности природных почв для решения задачи анализа подходов к выделению диагностических горизонтов. Для удобства изложения горизонты сгруппированы по их положению в почвенном профиле.
Обсуждение
Диагностические горизонты в классификации почв России. В субстантивно-генетической классификации почв России идентификация горизонтов проводится по качественным морфологическим, реже — по химическим показателям, причем количественные рубежи в основном “плавающие” и имеют ориентировочный характер, что во многом обусловлено континуальной природой почвенных тел.
Для горизонтов принята строгая система обозначений: названия отражают процессную сущность, которая по возможности учитывалась при подборе индексов. Горизонты индексируются прописными буквами латинского алфавита, которых может быть несколько. Для большинства верхних горизонтов используются сочетания с буквой “A” (AY, AU, AJ), срединных — с буквой “В” (ВМ, ВТ, BI), что позволяет сохранить преемственность в индексации горизонтов. Для “новых” горизонтов введены новые индексы (Q, F, CR, CRM и другие), по возможности, набор букв соответствует процессному содержанию горизонтов. Сохранены некоторые из прежних индексов, они в основном относятся к почвообразующей или подстилающей породе (С — для рыхлых отложений; R — для плотных пород и щебнистых продуктов их выветривания; G — для глеевой толщи; Т — для торфов).
Горизонты верхней части профиля наиболее адекватно отражают современное состояние и пространственные изменения климата и биоты. В прежних классификациях в описаниях почв выделялся один гумусовый горизонт А1, а источником информации о его специфике в данной почве служили ее местоположение в определенной зоне, на определенном элементе рельефа, сведения о дополнительном увлажнении, что в сумме позволяло судить о количестве и качестве гумуса. При отсутствии экологической информации в субстантивной классификации сформулированы определения для широкого спектра верхних горизонтов, позволяющие учесть особенности гумусообразования в разных условиях. Количество горизонтов в последовательных версиях классификации увеличивалось (гумусовых и органоминеральных горизонтов в варианте 1997 г. было 5, в 2008 г. — 12), так как верификация классификационных разработок показала, что выделенных в первом издании гумусовых горизонтов было недостаточно для адекватного отражения разнообразия почв. В первую очередь, это относилось к неполно-профильным почвам, где гумусовые горизонты — единственные источники информации о генезисе, свойствах и экологии почв. Например, тип темно-гумусовых почв (отдел органо-аккумулятивных почв) включал различные неполно-профильные почвы лесостепи и степи, высокогорных лугов, а также почвы на карбонатных породах под травянистой растительностью в южной тайге. В последнем издании представлена серия гумусовых горизонтов, соответствующих изменению процессов гумусообразования в системе зон и под-зон от южной тайги до полупустыни. В этом направлении последовательно сменяют друг друга горизонты: серо-гумусовый AY, темно-гумусовый AU, светло-гумусовый AJ и серо-гумусовый AKL [17, 26]. Они различаются не только и не столько содержанием гумуса, сколько его составом и рядом других свойств, в том числе сложением, структурой, организацией порового пространства.
Серо-гумусовый и светло-гумусовый горизонты, ранее объединенные по критерию содержания гумуса и, соответственно, по цвету, являются генетически разными образованиями. Первый диагностирует преимущественно почвы таежной зоны и формируется в кислой среде при относительно низких температурах, периодически повышенном увлажнении и сильном промерзании. Как следствие, в нем не образуются высокоорганизованные гумусовые вещества, растительные остатки разлагаются не полностью, формируется непрочная плохо оформленная структура с тенденцией к плитчатости. Второй характерен в основном для почв сухой степи, где нейтральная или щелочная среда, длительный период сильного пересыхания, ограниченное развитие мезофауны и малый объем поступающей биомассы, быстро минерализующейся до простых соединений, приводят к пониженному содержанию гуминовых кислот в составе гумуса и формированию своеобразных мелкокомковатых отдельностей, собранных в прочные комки-агрегаты.
Темногумусовый горизонт AU представляет собой темную равномерно окрашенную почвенную массу, агрегированную в прочные комковатые или комковато-зернистые структурные отдельности с большим участием копролитов. В составе гумуса преобладают гуминовые кислоты. Горизонт характеризуется значительным объемом меж-агрегатных и внутри-агрегатных пор, высокими показателями влагоемкости и водопроницаемости. При практически полной насыщенности поглощающего комплекса основаниями, преимущественно кальцием, для горизонта характерен широкий диапазон значений pH: от слабокислого до щелочного. Горизонт является диагностическим для почв лесостепи и степи, а также части аллювиальных почв.
Последним в аридной части зонального ряда находится ксерогумусовый горизонт — парагенетическая ассоциация коркового и подкоркового под-горизонтов. Горизонт рассматривался как диагностический для бурых почв полупустынных ландшафтов и для серо-бурых пустынных почв за пределами РФ. Однако более поздними исследованиями [9] было показано, что он характерен для серо-бурых и еще более аридных почв Восточного Казахстана и Монголии, а в бурых почвах он встречается одновременно со светло-гумусовым [56]. При этом к серо-гумусовый горизонт формируется в основном на участках с разреженной растительностью или открытой поверхностью, тогда как участки под дерновинными злаками заняты светло-гумусовым горизонтом. Таким образом, серо-гумусовый горизонт не является обязательным для всех бурых почв, а потому ему более соответствует статус признака, индицирующего соответствующий подтип этих почв, а также, возможно, корковых солонцов [26].
Последовательная смена рассмотренных горизонтов по зонам с севера на юг реализовалась как общая тенденция. Действительно, соответствующие определенным зональным условиям горизонты преобладают, однако их ареалы не ограничены зональными рубежами. Так, темно-гумусовый горизонт может формироваться в почвах средней и южной тайги, развитых на карбонатных породах или подпитываемых жесткими грунтовыми водами. Серо-гумусовый горизонт встречается в почвах лесостепи и степи — в серых почвах, занимающих возвышенные позиции в рельефе, или почвах органо-аккумулятивного отдела, формирующихся на легких породах.
Перегнойно-гумусовый горизонт АН ранее не отделялся от темно-гумусового, с которым его сближали цвет, мощность и количество гумуса. Однако ряд особенностей: высокое содержание органического вещества со значительным участием растительных остатков разной степени разложения, широкий диапазон варьирования степени насыщенности основаниями, кислотности, отношения С гк/С фк, отграничивают эти образования от темно-гумусовых горизонтов, характерных для лесостепных и степных почв. Специфика пе-регнойно-гумусовых горизонтов обусловлена их формированием в прохладных и влажных условиях высокогорных лугов с большим объемом фитомассы, разложение и гумификация которой затруднена гидротермическим режимом.
Отражением фациальных закономерностей является крио-гумусовый горизонт АК, характерный для криоаридных ландшафтов северо-востока страны. По материалам Волковинцера основная особенность этого горизонта — отсутствие серых тонов окраски. Горизонт имеет красноватобурый цвет за счет мало-гидратных соединений железа и характеризуется низкой степенью гумификации и высоким содержанием нерастворимого остатка как результата денатурации новообразованных органических кислот.
К группе гумусовых относится и гумусово-слаборазвитый горизонт W, соответствующий начальной стадии задернения поверхности в любых условиях. При малой мощности (менее 5 см) не целесообразно различать эти образования по качеству гумуса и разделять на серо-, светло- и темно-гумусовые.
Кроме гумусовых, выделяются органоминеральные горизонты с высоким содержанием растительных остатков, степень разложения которых различна, но превышает 50%, что отделяет их от торфяных горизонтов. К органоминеральным горизонтам относится грубогумусовый горизонт АО, представляющий собой смесь растительных остатков, копролитов, гумусовых веществ и минеральных компонентов твердой фазы. Горизонт распространен в почвах средней и южной тайги, но встречается и в хорошо дренированных почвах тундры, лесотундры и северной тайги. К органоминеральным относится перегнойный горизонт Н, имеющий еще более широкую экологическую нишу. В холодных гумидных ландшафтах он формируется в почвах на относительно дренированных породах, а в более теплых условиях южной тайги, лесостепи и степи — при дополнительном увлажнением в понижениях, часто с близким залеганием жестких грунтовых вод, под сырыми лугами и лесами.
Группа органогенных горизонтов мало зависит от положения в системе природных зон и фаций. Подстилочно-торфяный горизонт О по сути близок маломощным (меньше 10 см) торфяным горизонтам. Он состоит почти полностью из органического материала разной степени разложения (но не более 50%) и разного ботанического состава, образуется в различных почвах тундры, северной и средней тайги, в которых отсутствуют гумусовые или органо-минеральные горизонты. По мере роста дополнительного увлажнения подстилочно-торфяный горизонт сменяется торфяным Т, либо олиготрофно- или эутрофно-торфяными горизонтами (ТО и ТЕ), в которых степень разложения растительных остатков ниже 50%. Торфяный горизонт по составу и характеру преобразования растительных остатков аналогичен подстилочноторфяному, но отличается от него мощностью (10—50 см) и высокой влажностью. Олиготрофно-или эутрофно-торфяные горизонты приурочены, соответственно, к верховым и низинным (иногда переходным) болотам. Первые представляют собой верхний полуметровый слой сфагновой торфяной толщи, вторые, при той же мощности, состоят из остатков травянистых растений. Оба горизонта могут формироваться южнее средней тайги, в ареалах серогумусового и даже темногумусового горизонтов.
Сухоторфяный горизонт TJ встречается в относительно дренированных почвах, в районах с прохладным и влажным климатом; который способствует консервации и накоплению остатков преимущественно мезофильных растений, свойственных этим условиям. К таким районам относятся острова и побережья на Дальнем Востоке, гумидные высокогорья, теневые склоны в горах Забайкалья, Северный и Полярный Урал, Хибины, Путорана [И].
К гумусовым горизонтам условно можно отнести стратифицированные светло-, серо- и темно-гумусовые горизонты, которые правильнее называть гумусо-содержащими, поскольку они сформированы в результате аккумуляции на поверхности соответствующего почвенного материала, перемещенного с примыкающих территорий и обогащенного гумусом. Мощность горизонтов превышает 40 см, и в них различимы прослойки сортированных механических элементов (минеральные зерна или агрегаты), либо серии тонких (первые сантиметры) слоев разного гранулометрического состава, что иллюстрирует седиментационный механизм их образования.
Таким образом, верхние горизонты относительно тесно, хотя и в разной степени, связаны с современным климатом и биотой. Гумусовые горизонты в основном соответствуют общим природно-зональным закономерностям и областям с разной степенью континентальное™ климата; органо-гумусовые и органогенные горизонты связаны в своем распространении преимущественно с локальными условиями увлажнения. В значительной степени это относится к северным территориям, где пространственное перераспределение тепла и влаги контрастно, происходит на достаточно коротких расстояниях и определяет разнообразие верхних горизонтов. Их широкий набор позволяет в значительной степени восполнить отсутствие в классификации эколргических критериев.
Элювиальные и переходные горизонты до недавнего времени рассматривались как единый подзолистый горизонт, главной характеристикой которого было обеднение илом и тотальный вынос всех веществ с остаточным накоплением кремнезема. В классификации почв России это представление трансформировалось в соответствии с современными концепциями о генезисе почв с дифференцированным профилем [40]. Выделено два варианта осветленных горизонтов разной генетической природы: подзолистый Е и элювиальный EL. Подзолистый горизонт сформирован процессами кислотного гидролиза первичных минералов, выноса продуктов их разрушения и растворения пленок на поверхности минеральных зерен. Существенного обеднения горизонта илистой фракцией не наблюдается; имеет место понижение содержания оксидов алюминия и железа. Экологическая ниша подзолистого горизонта очень широка — следуя за легкими или щебнистыми породами, он распространяется в тундровые, таежные и лесостепные ландшафты.
Генетически иным образованием является элювиальный горизонт, образованный процессами селективного разрушения глинистых минералов, выноса продуктов разрушения и лессиважа, с обеднением толщи илистой фракцией. Горизонт EL диагностируют типы суглинистых подзолистых почв и части элювоземов. Он присутствует и в солодах, хотя они формируются в существенно иных природных условиях. Тем не менее, элювиальные горизонты подзолистых почв и солодей не имеют заметных различий в строении и свойствах, чего нельзя сказать о соответствующем горизонте в солонцах.
Солонцово-элювиальный горизонт SEL может быть поверхностным в корковых и мелких солонцах или залегать под гумусовым горизонтом в средних и глубоких солонцах. Основное качество элювиальных горизонтов — обеднение илом по сравнению с нижележащим горизонтом — в горизонте SEL сохраняется, но цвет, сложение, структура заметно отличаются. Горизонт может иметь гумусовые пленки и, соответственно, неконтрастно выделяться в профиле, особенно во влажном состоянии; может иметь неясно комковатую или пластинчато-слоеватую структуру, очень разную мощность — от первых сантиметров до 25—30 см, а также белесую скелетану по “головкам” столбчатых отдельностей. От горизонта EL он отделяется нейтральной или слабощелочной реакцией.
К группе элювиальных горизонтов следует отнести гумусово-элювиальный AEL и субэлювиальный BEL горизонты, которые, хотя и являются по положению в профиле переходными, совмещающими свойства выше- и нижележащих горизонтов, но приняты в качестве диагностических для текстурно-дифференцированных почв. В известной степени они оказываются исключением из принятых правил, так как переходные горизонты в классификационной системе не имеют диагностических функций.
Гумусово-элювиальный горизонт AEL характерен для серых почв, в которых он ранее выделялся как переходный А1А2 и, по мнению обширного ряда исследователей, совмещает свойства гумусового и элювиального горизонтов. Действительно, он имеет слабокислую до нейтральной реакцию, комковатую структуру, содержит до 2% гумуса и одновременно обеднен илом и оксидами алюминия. Пространственная устойчивость и относительно узкий диапазон варьирования этих индивидуальных свойств, по которым он легко диагностируется в профиле, позволяют относить рассматриваемый горизонт к самостоятельным генетическим образованиям.
Субэлювиальный горизонт BEL представляет собой верхнюю деградирующую часть текстурной толщи во многих текстурно-дифференцированных почвах. Его морфологические особенности, механизмы образования и география были впервые описаны Баллоком [52], позднее Герасимовой и Евдокимовой [7], подробно рассмотрены Гоголевым [10] и Тонконоговым [23, 40] в разных текстурно-дифференцированных почвах. Во всех случаях он состоит из фрагментов (морфонов) текстурного горизонта и осветленного материала элювиального горизонта, но форма морфонов и соотношение компонентов, то есть степень выраженности деградации могут быть разными.
Срединные иллювиальные и аккумулятивные горизонты, в общем виде соответствующие традиционному “после докучаевскому” горизонту В, представлены в классификации почв России весьма подробно. Они отражают разные процессы преобразования минеральной части почвы, и в большинстве случаев служат основанием для объединения почв в отделы, критерием выделения которых служит генетическое сходство его ингредиентов — одно-направленность в них почвообразовательного процесса.
Иллювиальные процессы в почвах на легких породах проявляются в развитии алъфегумусового горизонта BHF, свойства которого были неоднократно описаны в подзолах и подбурах разных регионов, легко воспроизводимы, так что диагностика горизонта не вызывает трудностей. В частности, характерна максимальная аккумуляция веществ у верхней границы горизонта, что сопровождается осветлением окраски с глубиной.
Горизонты на субстратах суглинистого и глинистого гранулометрического состава сформированы процессами иллювиирования тонких частиц, современными и продолжающимися предположительно с середины голоцена [24, 40]. К таким образованиям относится текстурный горизонт ВТ, диагностический для (дерново)-подзолистых и серых почв, а также солодей и подбелов. Для горизонта характерен существенный прирост ила по сравнению с вышележащей толщей, а также обильные и сложные, часто многослойные (глинистые и пылевато-глинистые) кутаны, свидетельствующие об интенсивном и разновременном перемещении вещества. Относительно слабое современное иллювиирование гумусово-глинистых веществ, не приводящее к заметным сдвигам в гранулометрическом составе, приводит к образованию глинисто-иллювиального горизонта BI, который служит критерием выделения одноименных черноземов. Признаки лессиважа в горизонте выражены вполне четко, даже в случаях отсутствия профильного перераспределения ила. Об этом свидетельствуют прямые данные по анализу аккумулятивных кутан с поверхности педов и “свежие” однородные кутаны, заполняющие тонкие поры [27, 28]. Такой характер иллювиирования вполне соответствует водному режиму лесостепных почв.
Для сухостепных почв введен новый своеобразный горизонт — текстурно-карбонатный (CAT), который может быть вторым и даже третьим срединным диагностическим горизонтом. К примеру, в каштановых почвах он располагается ниже ксерометаморфического и структурно-метаморфического горизонтов. Горизонт CAT можно рассматривать как карбонатный вариант глинисто-иллювиального горизонта. Ему тоже свойственна ясно выраженная ореховато-призматическая структура с глинисто-гумусовыми кутанами по граням призм и сегрегационными формами карбонатов, располагающимися вблизи трещин, заполненных темным гумусированным материалом. Эти особенности горизонтов аккумуляции карбонатов в черноземах сухостепных ландшафтов неоднократно отмечались в литературе при описании этих почв, но авторы либо оставляли их без внимания [13, 46], либо объясняли “физической солонцеватостью” [29, 50]. Вместе с тем, перечисленные признаки соответствуют современным гидротермическим режимам, связаны с особенностями сухостепного почвообразования и отделяют горизонт CAT от аккумулятивно-карбонатного горизонта, а черноземы текстурно-карбонатные (южные) — от массива степных черноземов.
В степных черноземах обязательно присутствие аккумулятивно-карбонатного горизонта (ВСА), сформированного процессами миграции-аккумуляции карбонатов, связанными с нисходящими и восходящими токами почвенных растворов в сезонных и многолетних циклах [1, 3, 21]. Поэтому главными признаками горизонта являются повышенное содержание карбонатов по сравнению с соседними горизонтами и наличие разных форм карбонатных новообразований. Они могут быть представлены новообразованиями по стенкам пор-каналов или пузырьковых пор (мицелярные формы карбонатов), округлыми компактными скоплениями (белоглазка) или белесыми расплывчатыми пятнами (карбонатная пропитка). Твердые конкреции (журавчики) считаются следствием гидроморфизма, как прошлого, так и современного [20]. Остальные свойства горизонта в значительной степени определяются особенностями почвообразующей породы.
Существенные изменения по сравнению с традиционным подходом и с вариантами классификации 1997 и 2004 гг. внесены в диагностику солонцовых горизонтов в “Полевом определителе...” [26]. В качестве диагностических сохранены свойства горизонтов, отражающие общие особенности солонцового процесса: повышенное содержание ила (максимальное в профиле), высокая плотность и твердость в сухом состоянии, быстрое и сильное набухание при увлажнении, что определяет особенности структуры; верхней части горизонта свойственна многопорядковая столбчатая структура, нижней — призмовидно-ореховатая. Характерны пептизация глинистого материала и особая кинетика набухания (“ступенькообразная задержка набухания”). Из диагностики солонцовых горизонтов выведен такой традиционный показатель, как высокое содержание обменного натрия, что объясняется существованием почв, которые по всем показателям относятся к солонцам, но содержат мало обменного натрия (солонцы мало-натриевые, без-натриевые, остаточные и др.) [25]. В варианте классификации 2008 г. различаются солонцовый BSN и темно-солонцовый ASN горизонты. Последний характеризуется очень темным до черного цветом, отчасти за счет обильных сплошных гумусово-глинистых кутан в нижней части горизонта, а в верхней части — в связи с равномерной гумусовой прокраской почвенной массы.
Таблица 1. Метаморфические горизонты и факторы их формирования
Горизонт ASN присутствует в темных солонцах лесостепи и степи, а в случае темных солонцов квазиглеевых — он встречается и в сухостепной зоне. В солонцовом горизонте BSN гумуса мало и, соответственно, окраска имеет коричневые тона, оставаясь самой темной в профиле; кутаны обязательно присутствуют, они тонкие и более темные, чем внутри-педная масса.
Срединные метаморфические горизонты сформированы в ходе инситных преобразований твердой фазы под влиянием разных факторов без дополнительного поступления веществ. Они заменили практически единственный метаморфический горизонт прежних классификаций, где предполагалось, что он является результатом широко понимаемых процессов метаморфизма минеральной части почвы [51]. В западных классификациях выделяется горизонт cambic, сформированный, как и метаморфический горизонт, различными процессами, что следует из критериев его диагностики: выветривания наименее устойчивых первичных минералов, высвобождения оксидов железа и их осаждения на поверхности агрегатов и обломков пород, преобразования литогенных структур в педогенные, выщелачивания карбонатов [57]. Эти и другие механизмы создали разные варианты метаморфических горизонтов, что позволило детальнее разделить их в почвах (суб) гумидных и субаридных ландшафтов на основе следующих механизмов: педогенные структурные перестройки субстрата, криогенные преобразования, железистый метаморфизм (физико-химические и химические механизмы) и гидрогенная метаморфизация (табл. 1).
В почвах с достаточным (нормальным) увлажнением выявлены следующие метаморфические горизонты: структурно-метаморфический (ВМ), железисто-метаморфический (BFM), криомета-морфический (CRM). Структурные перестройки в горизонте ВМ заключаются в преобразовании породных текстур (стратификации, массивного сложения) в почвенные структуры, что можно проследить вверх по почвенному профилю начиная с горизонта С или R, с параллельным уменьшением количества включений. Перестройки могут сопровождаться процессами выветривания, диагностируемыми по увеличению количества ила в горизонте ВМ, присутствию в нем мягких распадающихся при нажатии (“оглиненных”) обломков породы, иногда с железистыми хлопьями на поверхности и глинистыми псевдоморфозами по наиболее неустойчивым-минералам. Подобные процессы связаны с колебаниями температуры и влажности, жизнедеятельностью корней, особенно древесных, передвижениями почвенных животных, фильтрацией растворов и с другими явлениями. Граница горизонта ВМ с почвообразующей породой, как правило, нерезкая, иногда горизонт совмещен с зоной сапролита (литомаржа).
Железисто-метаморфический горизонт BFM — результат выветривания массивно-кристаллических пород основного и среднего состава, что объясняет относительное обилие несиликатных форм железа в горизонте. Они определяют ржавые тона окраски, образуют автохтонные пленки, пятна, хлопья на минеральных зернах, реже — мелкокомковатую или гранулированную структуру. Подобные горизонты были описаны в почвах Карельского перешейка и Тимана [15,33]. Наиболее ярким ее примером может служить структура грануземов на дериватах основных пород Средне Сибирского плоскогорья.
Горизонт BFM может иметь общие черты с альфегумусовым BHF и отличается от него отсутствием проявлений иллювиирования соединений железа — основного процесса в альфегумусовом горизонте. Горизонт BFM имеет равномерную окраску, в которой мало коричнево-серых или темных тонов, характерных для иллювиирования гумуса; новообразования в виде аллохтонных пленок на обломках пород не фиксируются. Несиликатные формы железа не образуют максимума в верхней части горизонта BFM. Оба горизонта формируются в хорошо дренированных кислых таежных почвах.
Криометаморфическому горизонту CRM также свойственны преобразования структуры, происходящие под воздействием циклов промерзания-оттаивания в определенных диапазонах влажности и температуры. Отличия в характере преобразований от таковых в горизонте ВМ заключаются в формировании не любых педогенных структур, а вполне определенных (крупитчатой, угловато-мелкоореховато-комковатой) и хорошо оформленных, которые, по-видимому, развиваются из криогенных слоистых или слоисто-сетчатых текстур шлирового класса суглинистых грунтов [32]. Признаки оглеения отсутствуют или выражены слабо в виде легкого сизоватого оттенка во всем горизонте.
Крио-метаморфический горизонт встречается в почвах южной тундры, лесотундры и северной тайги наряду с крио-турбированным горизонтом CR, не входящим в группу метаморфических. Ясным разграничительным признаком является наличие криотурбаций в переувлажненном, часто плывунным и тиксотропным горизонтом CR. Криотурбации, или “вихреобразный рисунок почвенной массы” можно считать ключевыми словами в определении диагностического горизонта. Криотурбированный горизонт обычно приурочен к условиям худшего дренажа по сравнению с крио-метаморфическим, близкого залегания мерзлоты, иногда отличается от него более тяжелым гранулометрическим составом, что было показано Соколовым на примере криоземов глеевых [37].
В почвах субаридных территорий структурные перестройки сочетаются с процессами перераспределения соединений железа, приводящими к формированию ксерометаморфического горизонта ВМК в щелочной среде в условиях сухого и жаркого климата и палево-метаморфического BPL в экстраконтинентальных криоаридных регионах. Горизонт ВМК является диагностическим для каштановых почв и залегает под верхним светлогумусовым горизонтом на глубине 15—20 см, от которого он отличается каштановым цветом и своеобразной структурой в виде мелких вытянутых призм с диаметром сечения около 1 см, имеющих матовые грани и компактное сложение. Горизонт содержит 1.5—2.0% гумуса, в связи с чем первые исследователи каштановых почв, признавая его специфику, рассматривали его как нижнюю часть гумусового профиля с индексом АВ1 или В1 [2, 16, 30]. Среди красящих форм железа преобладают малогидратные оксиды, придающие красноватый оттенок и жесткость, грубость почвенной массе. Такой процесс иногда определяется как рубефикация. Горизонт BPL имеет светлую равномерную палевую окраску за счет тонких автохтонных железистых пленок на поверхности почвенных частиц; причины этого явления не совсем понятны, предположительно, связаны с аридным криогенезом [38].
Заключая обзор метаморфических горизонтов, остановимся на горизонте, характерном для черноземовидных почв Амурских прерий. Он назван гумусово-крио-метаморфическим CRH, имеет очень темный цвет и содержит около 5% гумуса. Отличается весьма своеобразной и хорошо выраженной “икряной” структурой: округлой, состоящей из одноразмерных (1—3 мм) агрегатов, формирующейся в результате переоструктуривания минеральной массы в условиях длительного сезонного промерзания, высокой влажности и повышенного содержания гумуса [12]. Агрегаты состоят из глинистого ядра и железисто-гумусовых оболочек. В горизонте обычны признаки оглеения в виде мелких сизых и ржавых пятен. В связи с темной окраской и фульватно-гуматным составом гумуса, он долгое время рассматривался как нижняя часть гумусового горизонта черноземовидных почв.
Кроме рассмотренных групп горизонтов в классификации почв России имеется еще ряд диагностических горизонтов разного генезиса и занимающих разное положение в почвенном профиле, которые, на наш взгляд, не нуждаются в дополнительных комментариях, поскольку их свойства отличаются индивидуальностью, а определения [17, 26] достаточны. Таковы солончаковые горизонты, рудяковый, охристый (в вулканических почвах, по Соколову [35]). Отметим лишь три горизонта, не относящихся к срединным.
В почвах с близким залеганием грунтовых вод процессы метаморфизма минеральной массы формируют глеевые горизонты G в кислой — нейтральной и квазиглеевые Q — в нейтральной — слабощелочной среде. Горизонты различаются не только реакцией, но и окраской (холодной голубовато* или зеленовато-сизой в первом случае, оливковой — во втором), а также наличием в ква-зиглеевом горизонте неясно выраженной простой призмовидной структуры, и присутствием педогенных карбонатов: конкреций разного размера и мергелистой пропитки. Название “квази-глеевый” заменило использованный ранее [17] термин “гидрометаморфический” как более краткий, выразительный и представляющий свойства горизонта, а не условия его образования.
Свойства слитого горизонта V определяется не столько процессами почвообразования, сколько приуроченностью к тяжелым породам с содержанием ила не менее 40% и высоким содержанием смектитового компонента, что обеспечивает сильное (15—25%) набухание при увлажнении. В соответствии с особенностями строения почвообразующих пород, горизонт может находиться в любой части профиля, включая гумусово-аккумулятивную. Горизонт отличается высокой плотностью (1.3—1.6 г/см3), трещиноватостью в сухом состоянии, вязкостью и пластичностью во влажном. Обязательные диагностические признаки: клиновидная структура и поверхности скольжения, их ориентация, размеры и угол наклона подробно описаны Хитровым [48]. Фактором формирования горизонта, кроме глинистых почвообразующих пород, является контрастный водный режим. Почвы со слитым горизонтом образуют значительные ареалы в лесостепи и степи Предкавказья. Однако в самое последнее время слитой горизонт был обнаружен в почвах Окско-Донской низменности, будучи приурочен к определенным позициям в рельефе, определяющим присутствие в профиле пластичных глин [49].
Таблица 2. Горизонты и отделы в классификации почв России и реферативные почвенные группы WRB с аналогичными диагностическими горизонтами
Диагностические горизонты в классификации почв России и международной реферативной базе - WRB
Сравнению горизонтов в российской и западных классификациях была посвящена специальная статья, где на основании анализа процессных, морфологических и химико-аналитических подходов была показана невозможность прямой корреляции горизонтов [44]. Даже при наличии общих процессов и сходства морфологических свойств, количественные границы горизонтов чаще всего оказываются различными. Например, горизонт mollic западных классификаций существенно шире отечественного темногумусового за счет более широких границ по содержанию гумуса и нежестких требований к структуре. Ранее говорилось о разделении горизонта cambic на несколько вариантов метаморфических горизонтов в классификации почв России. Другими словами, между диагностическими горизонтами WRB и Soil Taxonomy, с одной стороны [55, 58, 59], и российской системой, с другой, имеются значительные различия в объемах понятий.
Поскольку субстантивный подход предполагает высокую диагностическую значимость горизонтов, следующий шаг — корреляция почв — вызывает существенные затруднения, и, как правило, невозможность прямой однозначной корреляции [41, 42]. Поэтому в данной статье мы ограничимся таблицей, представляющей в общем виде группы почв с генетически близкими диагностическими горизонтами (табл. 2). Напомним, что в классификации почв России отделы объединяют почвы с общим диагностическим горизонтом, тогда как диагностика почв в WRB предполагает наличие одного диагностического горизонта в нескольких почвах.
Заключение
В развитии представлений о генетических почвенных горизонтах произошли заметные изменения в 1970—1980-е годы. Однако в “Классификации и диагностике почв СССР” 1977 г. горизонты не имели еще строгого содержания и индексации и служили дополнительной характеристикой типов почв. Первым шагом в отношении определений горизонтов и их диагностических функций были Программа карты РФ м-ба 1:2.5 млн. и проект базовой классификации почв В.М. Фридланда; идея формулы профиля содержалась в предложенной И.П. Герасимовым процессной классификации почв. Оба принципа вошли в основу новой классификации почв России.
В данном обзоре предпринята попытка объяснения причин выделения разных диагностических горизонтов с позиций почвообразовательных процессов, поскольку горизонты по существу своему являются их конкретной реализацией в почвенных телах. Такое представление о горизонтах существенно облегчает их идентификацию в рамках приведенных в классификации почв России параметров.
В классификацию почв России введено много органических, органоминеральных и гумусовых горизонтов (вместо прежних Ах и Т), которые соответствуют зональным условиям, отражая современные процессы преобразования органического вещества и гумусонакопления. Широкий спектр срединных горизонтов представляет разнообразие формирующих их механизмов, начиная с криогенных, и до разных вариантов иллювиирования, структурных перестроек, аккумуляции карбонатов и т.д.
Введение диагностических горизонтов (и признаков) существенно сблизило русскую систему с ведущими мировыми классификациями, где факт присутствия диагностического горизонта достаточен для отнесения почвы к той или иной единице верхнего уровня. В классификации почв России присутствие горизонта объясняет отнесение к отделу, а диагностика на уровне типа жестко осуществляется по последовательности диагностических горизонтов. Следовательно, таксономическое значение горизонтов выше в российской системе. В варианте классификации 2008 г. впервые в мировой практике представлен ключ для определения горизонтов, разработанный Н.Б. Хитровым.
При использовании классификации почв России разными специалистами было высказано много предложений и пожеланий по диагностике и индексации горизонтов, которые частично учтены в изданных вариантах и будут учитываться в дальнейшем в последующих “приближениях”.