Характер окраски в почвах
В естественной ненарушенной почве окраска служит важным морфологическим признаком, характеризующим многие ее свойства. В отношении окраски может характеризоваться как профиль почвы в целом, так и отдельные его горизонты. Важное диагностическое значение имеет изменение окраски почвы по профилю, которое может быть и очень постепенным, как в черноземах или красноземах, так и весьма резким, как в дерново-подзолистых почвах или солодях. Окраска почвы служит первым морфологическим признаком, по которому выделяются генетические горизонты в профиле, поскольку она непосредственно связана с составом и сложением почвы, и все изменения окраски являются отражением изменений внутренних свойств почвенного материала. Согласно Д. С. Орлову, окраска почвы проявляется вследствие избирательного поглощения и диффузного отражения лучистой энергии солнца в области спектра, доступной для восприятия зрительным аппаратом. Эта область невелика и лежит в интервале от 380 до 760 нм. Отраженная от почвы радиация видимого диапазона с иным соотношением составных частей «белого» цвета обусловливает ее важнейший морфологический признак — цвет. При рассмотрении окраски индивидуального горизонта почвенного профиля можно установить несколько типов ее распределения.
Однородная окраска — весь горизонт однообразно окрашен в какой-то цвет.
Равномерная однородная окраска — тон и интенсивность окраски не меняются в пределах всего горизонта. Неравномерная однородная окраска — тон и интенсивность окраски постепенно меняются от верхней части горизонта к нижней, например, от темно-бурой до бурой или от темно-серой до серой. Неоднородная окраска — горизонт окрашен в различные цвета путем чередования пятен разного цвета при разной геометрии чередования.
Пятнистая окраска — пятна какого-то цвета нерегулярно располагаются на фоне другого цвета, например, охристые пятна на сизом фоне в глеевом горизонте или белесые пятна — на красноватом фоне в плинтите.
Крапчатая окраска — мелкие пятнышки (диаметром до 5 мм) нерегулярно разбросаны по однородному фону другой окраски, создавая порфировидиое строение окраски.
Полосчатая окраска — окраска создается регулярным чередованием полос разного цвета, например, чередование желтоватых и красноватых полосок в зебровидной глине.
Мраморовидная окраска — крайне пестрая окраска, создаваемая прихотливым узором пятен и прожилок разного цвета, причем прожилки обычно более светлые, чем пятнистая окраска основной массы (например, окраска псевдоглеевых горизонтов или фраджипэна).
При характеристике неоднородной окраски важное значение имеет количественная характеристика неоднородности или степени пятнистости. Пятнистость окраски может быть описана самыми общими терминами, либо, что лучше, детально, с использованием определенной терминологии. В почвенной школе США, например, используется следующая схема описания пятнистости, принятая в международной практике (USDA, 1951; FAO, 1967).
Обилие пятен (abundance of mottles):
мало (few) — пятна занимают менее 2% площади;
средне (common) — пятна занимают менее 2—20% площади;
много (many) — пятна занимают более 20% площади.
Размер пятен (size of mottles): мелкие (fine) — менее 5 мм в диаметре; средние (medium) — от 5 до 15 мм; крупные (coarse) — более 15 мм в диаметре.
Контрастность пятен (contrast between mottles):
слабая (faint) — окраска пятен близка к фону, а пятна заметны лишь при внимательном рассмотрении;
заметная (distinct) — окраска пятен отличается от фона, и они легко заметны;
выдающаяся (prominent) — пятна резко бросаются в глаза и резко по цвету отличаются от фона.
Резкость границ пятен (sharpness of mottle boundaries): резкая (sharp) — граница окраски, как острие ножа; ясная (clear) — переход окраски в пределах 2 мм; диффузная (diffuse) — переход окраски более 2 мм.
Окраска пятен (color of mottles) описывается в стандартных терминах с учетом цвета, оттенка, интенсивности.
Степень пятнистости окраски хорошо может быть охарактеризована с помощью номограммы, (эта номограмма может быть использована и для характеристики обилия в почве различных новообразований и включений, например, степени каменистости). Поскольку окраска почвы — это отраженный солнечный свет, то, естественно, сравнивать окраску возможно только при одинаковых условиях освещения. В полевых условиях надежное описание окраски рекомендуется производить лишь в дневные часы и при одинаковой экспозиции окрашенной поверхности. Существенное значение для определения окраски почвы имеют условия увлажнения. Мало того что интенсивность и тон окраски существенно меняются при изменении влажности почвы, например, от темно-серой до светло-серой при высыхании, но и сам цвет окраски может резко изменяться, например, синий глей может перейти в бурый при высыхании. Поэтому сравнение окраски почвы должно производиться при одинаковых условиях увлажнения, а если такой возможности нет, то влажность почвы, при которой определяется ее окраска, должна быть четко зафиксирована в описании. Кроме того, поскольку окраска почвы всегда меняется с изменением влажности, то само это изменение может иметь диагностический характер и дать дополнительную информацию о свойствах почвы. Соответственно целесообразно определение окраски почвы производить во влажном и в сухом состоянии. Например, белесая окраска кремнеземистой присыпки может быть не отмечена для сильно увлажненной почвы и тем самым будет пропущен важный днагностический признак, что может привести и к неправильному наименованию почвы (например, оподзоленный чернозем может быть неправильно назван выщелоченным). Окраска подсушенной почвы всегда отличается от ее окраски во влажном состоянии, и это не должно упускаться из внимания. Окраска поверхности структурных отдельностей может существенно отличаться от окраски их внутренней части вследствие образования поверхностной корочки и натечных пленок. Это также необходимо учитывать прн описании окраски почвы. Различия в окраске внешних и внутренних частей структурных отдельностей могут дать важную информацию о генезисе почвы, поскольку полностью определяются спецификой почвообразовательного процесса. И наконец, необходимо иметь в виду и то обстоятельство, что агрегированная и растертая в порошок одна и та же почва обладает разной окраской, что также может иметь значение для диагностики и характеристики почвы.
Связь окраски с составом почв в почвообразовании
Окраска почвы, в первую очередь, определяется ее химическим и минералогическим составом. Эта связь отмечена почвоведами уже давно, на первых этапах развития почвоведения. Несмотря на элементарность этого положения, важность его для почвоведения первостепенная, ибо оно позволяет почвоведу даже при простом полевом обследовании сформулировать вполне определенные суждения о вещественном составе, качестве почвы и ее главных характеристиках. С одной стороны, имеется непосредственная связь окраски почвы с ее составом, а с другой — с определенными элементарными или сложными процессами почвообразования. И то и другое может быть подвергнуто научному анализу. Окраска почвы частично унаследуется от почвообразующей породы, частично же, причем часто в значительно большей степени, приобретается в процессе почвообразования (например, пурпурный цвет буроземов Китая на фиолетовых сланцах или красноватый цвет буроземов Венгрии на изверженных породах и, наоборот, черный цвет рендзин Европы или красный цвет красноземов Бирмы — на белых известняках). Рассмотрим вначале связь окраски почв с их составом. Черная окраска может быть результатом содержания различных веществ в почвах, и прежде всего гумуса. Однако гумус почвы может быть и светлоокрашенным, как в некоторых тундровых, лесных или пустынных почвах. Наиболее темную окраску в составе сумуса имеет фракция серых гуминовых кислот, а наиболее светлую — фракция фульвокислот. Соответственно не всякий гумус придает почве черную окраску даже при высоком его содержании. Черная окраска формируется в том случае, если в почве накапливается высокополимеризованный гуматный гумус. Особенно интенсивным черным цветом характеризуются почвы с монтмориллонитовым характером глинистой фракции. Если в почве много монтмориллонитовых глин, то черная окраска может появляться и при малом содержании гумуса вследствие образования особых гумусово-глинистых комплексов, как это имеет место в некоторых тропических вертисолях. Так что полной корреляции между содержанием гумуса и интенсивностью черной окраски в почвах нет, хотя в широком смысле и можно сказать, что чем чернее почва, тем больше в ней гумуса. Это утверждение становится справедливым, лишь будучи прилагаемым к определенным типам почв и только в пределах данных типов.
Кроме гумуса черную окраску в почвах могут давать некоторые сульфиды (гидротроилит — FeS'H20). окислы марганца, темные первичные минералы (например, роговая обманка), древесный уголь, магнетит — Fe304, железистый монтмориллонит.
О природе черной окраски почвы в некоторых случаях может дать представление простое прокаливание: если после прокаливания черная окраска почвы исчезнет, а почва краснеет, то значит преимущественно она обусловлена гумусом; если черная окраска не исчезает после прокаливания либо лишь светлеет, то причиной ее является не гумус, а другие компоненты почвы.
Белая окраска в почвах связана преимущественно с четырьмя наиболее распространенными компонентами состава: кварцем, каолинитом, известью и водно-растворимыми солями. Кроме того, светлую окраску могут придавать почве некоторые первичные минералы (например, полевые шпаты). Специфическую снежно-белую окраску имеет во влажном состоянии вивианит, характерный для болотных почв. Белую окраску почве придают и мелкокристаллический гипс или ангидрит.
Красная окраска — результат накопление в почве мало- или негидратированных свободных окислов железа, преимущественно в форме гематита или турьита. Чем более дренирована богатая окислами железа почва, тем более интенсивна ее красная окраска.
Желтая окраска — результат накопления в почве гидратированных окислов железа, и прежде всего лимонита. Яркую соломенно-желтую окраску в почвах имеет ярозит (сульфат железа, образующийся при окислении сульфидов в мелиорированных маршевых почвах).
Бурая окраска характерна для глинистых почв с высоким содержанием иллита, слюдистых минералов и смеси в разной степени гидратированных окислов железа. Это преобладающая окраска в массе большинства глинистых минералов почв. Кроме того, она образуется при смешении красной, желтой, белой и черной окрасок в разных соотношениях, а поэтому является наиболее распространенной в разных типах почв.
Пурпурная окраска — свидетельство высокого содержания свободных окислов марганца. Это довольно
редкое явление, связанное со спецификой определенных почвообразующих пород. Синяя окраска в чистом виде в почвах встречается редко. Это обычная окраска глея некоторых типов северных болот, связанная с вивианитом в сухом состоянии. Зато производная от синей — сизая окраска — исключительно широко распространенное явление во всех болотных или полуболотных почвах, связанное со специфическими минералами, содержащими закись железа.
Зеленая (оливковая) окраска формируется в почвах избыточного увлажнения, содержащих особые зеленоватые глинистые минералы с высокой насыщенностью железом, такие, как нонтронит, например.
Указанные окраски существуют в почвах редко в чистом виде, а чаще в виде переходных или смешанных окрасок, что отражает и переходный или смешанный состав почвенной массы. Специально исследовавшие окраску почв С. И. Тюрем-нов и С. А. Захаров полагали, что все разнообразие окрасок в почвах создается тремя основными цветами — красным, белым и черным цветом, их смешением в разных пропорциях, т. е. смешением в почвенной массе следующих основных компонентов: Fe203 — nH20 (красный цвет), Si02, A]203, СаСОз (белый цвет) и гумуса (черный цвет).
Современные методы спектрального исследования отражательной способности почв подтверждают непосредственную связь спектров отражения, то есть окраски почв, с их химическим составом. Связь определенной окраски почв с особенностями их химического или минералогического состава подтверждается многими исследованиями последних лет. Однако необходимо твердо понимать, что прямой зависимости между окраской почвы и ее составом нет; эта зависимость всегда опосредованная. Линейная зависимость между содержанием гумуса в черноземе и его интегральным отражением сохраняется лишь в пределах содержания гумуса от 1 до 5%, а дальнейшее увеличение гумуса не меняет окраску чернозема, поскольку его становится столь много, что он уже полностью маскирует все другие компоненты, и сколько его ии увеличивай, гумус все остается одного и того же цвета. Окраска почвы, характеризуемая, например, ее интегральной отражательной способностью, зависит от многих компонентов почвы по сложному закону и не может быть прямо интерпретирована. Так, для типичного чернозема Н. П. Сорокина нашла следующее уравнение множественной регрессии, связывающее величину интегрального отражения с содержанием гумуса (х), карбонатов (z) и глубиной почвы (u) (неизвестный красящий компонент, функционально связанный с глубиной!: lg R = 1,05 - 0,04х + 0,02z + 0.002u. Таким образом, суждение о составе почвы на основании ее окраски должно делаться лишь в самых общих чертах и с большой осторожностью: черная почва — много гумуса; красная почва — много маловодных Fe203; белая почва — много извести либо кремнезема, либо каолинита,- желтая почва — обилие многоводных Fe203. Более точные характеристики могут быть даны лишь после тщательного лабораторного анализа. Существенный интерес для морфологии почв имеет анализ корреляции окраски почвы с тем или иным типом почвообразования, элементарным или сложным почвообразовательным процессом. Прежде всего необходимо сразу же оговориться, что нет прямой зависимости между окраской и элементарным почвообразовательным процессом или типом почвообразования. Разные процессы могут в конечном результате дать одинаковую окраску, так как она не является единственным результатом почвообразования. Таким образом, одна и та же окраска почвы может быть результатом разных процессов, что делает ее генетическую интерпретацию неоднозначной и требующей дополнительной информации. Тем не менее есть характеристические процессы образования той или иной окраски почв. Связь окраска -> процесс неоднозначна, а связь процесс -> окраска большей частью однозначна (при прочих равных условиях почвообразования). С этими оговорками можно попытаться качественно проанализировать связь окраски с теми или иными процессами почвообразования. Черная или серая окраска может быть результатом следующих элементарных процессов почвообразования: гумусообразования in situ, гумусонакопления, торфообразования, дернового процесса, реградации (проградации), гумусово-иллювиального процесса, глиноземно-гумусово-иллювиального процесса, со-лонцово-иллювиального процесса, олуговения, тирси-фикации, гумуссиаллитизации, выветривания черных углистых горных пород. Во всех случаях, кроме последнего, это аккумуляция тех или иных количеств гумуса в почве, причем на первое место среди процессов создания черной окраски почв по своему значению выходит процесс гумусонакопления как наиболее универсальный в почвах. Белая или белесая окраска образуется в почвах также при действии различных процессов, среди которых могут быть названы: карбонатно-иллювиальный процесс, засоление, загипсовывание, окарбоначивание, окремнение, кислотный гидролиз глинистых силикатов, оподзоливание, псевдроподзоливание, лессивиро-вание, осолодение, псевдооглеение, сегрегация, элювиально-гумусовый процесс, Al-Fe-гумусовый процесс, деградация, криогенное засоление, криогенное окарбоначивание, Al-Fe-гумусово-криогенный процесс, вторичное засоление, деградационное оглеение, ферролиз. При таком большом перечне процессов интерпретация генезиса окраски становится довольно сложной. Красная или желтая окраска может быть связана в почвах с воздействием следующих процессов: железисто-иллювиального процесса, латеризации, ферал-литизации, ферсиаллитизации, рубефикации, криогенного ожелезнения. В этом случае набор процессов, ответственных за появление красной или желтой окраски почв, значительно меньше, но все они связаны с одним и тем же конечным результатом — накоплением свободных окислов железа в тех или иных формах, хотя и разными путями. Будет окраска красной, оранжевой или желтой — зависит от степени дренированности почвы и соответственно от степени гидратации окислов железа. Бурая окраска — одна из наиболее распространенных в средней части почв, но часто встречается и в верхних горизонтах. Особенно часты желто-бурая либо красно-бурая окраска в почвах, что связано с различным сочетанием процессов. Наиболее часто бурая окраска является результатом: торфообразования, биогенного синтеза глинных минералов, глинисто-иллювиального процесса, глиноземно-гумусово-иллювиального процесса, железисто-гумусово-иллювиально-го процесса, подзолисто-иллювиального процесса, оруденения, рассоления, сиаллитизации, монтморил-лонитизации, ретинизации гумуса. Очень оригинальную и заслуживающую серьезного внимания точку зрения на происхождение бурой окраски почв высказал С. И. Соколов, предположивший, что в бурых полупустынных, серо-бурых пустынных, такыро-видных и других почвах бурая окраска является реликтовой и связана с новообразованием некоторых минеральных или органо-минеральных соединений на месте бывших темноокрашенных гумусовых горизонтов палеопочв. Синяя, сизая, зеленоватая, оливковая окраска в почвах всегда связана с переувлажнением почвенной массы. Она является результатом процесса оглее-ния во всех его вариантах либо оливизации. Пестрая, мраморовидная окраска в почвах — это результат плинтификации, псевдооглеения, сегрегации, фраджипэнообразования, мрамориэации, тиксот-ропизации, деградационного оглеения. Таким образом, имеется определенная связь окраски почв с их составом и протекающими в них процессами. Однако эта связь всегда опосредованная, проявляющаяся через множество компонентов и процессов и никогда в почвах не являющаяся однозначной, что создает известные трудности при генетической интерпретации окраски почв.
Оценка почвенной окраски
Поскольку определение окраски почвы имеет существенное значение в ее морфологическом анализе и для суждения о ее свойствах и потенциальных возможностях, этому всегда уделялось большое внимание. По окраске сравнивали между собой и определяли почвы большинство народов еще до создания науки о почве. Создатели современного почвоведения считали окраску почв одним из основных их признаков, по которому качество почвы может быть определено вполне однозначно. В то же время полевое определение окраски почвы является до сих пор довольно субъективным и зависящим от индивидуальных особенностей почвоведа или той школы, в которой он воспитан. Поэтому на протяжении истории почвоведения до сих пор идет непрекращающийся поиск простых, надежных и объективных способов определения почвенной окраски и ее оценки в простых, по возможности количественных терминах. Известно шесть способов определения и оценки почвенной окраски: с помощью вращающихся дисков Максвелла, с помощью визуальных анализаторов или компараторов, визуальное описание, визуальное сравнение со шкалой и фотометрически или спектро-фотометрически. Из этих способов первый и второй не получили сколько-нибудь существенного распространения, а остальные используются и изучаются до сих пор. Способ определения окраски с помощью вращающихся дисков Максвелла был предложен на I Международном конгрессе почвоведов, но не получил общего признания. Он состоит в использовании простейшего приспособления в виде серии вращающихся дисков разной окраски. Однако природную окраску почв оказалось практически невозможно сравнивать с искусственной простой окраской на дисках, и метод не был принят. Позднее эту идею использовал И. Ф. Голубев в своей лаборатории для быстрого полевого анализа почв, разработав сходный прибор. Визуальный анализатор окраски в виде простого компаратора был предложен примерно в то же время, но также не получил признания из-за его ограниченной цветовой гаммы Что касается визуального определения окраски, то оно постоянно применяется почвоведами в полевой работе, причем используется значительное число несогласованных и нестандартных, часто описательных, а не цветовых терминов, что приводит к субъективизму и несопоставимости описаний разных авторов. Соответственно были сделаны попытки некоторой систематизации почвенных окрасок и унификации их номенклатуры с целью более объективного визуального определения. А. А. Красюк классифицировал почвенные цвета по тонам и строил из них ряды переходов в каждом отдельном тоне от более светлых к более темным. Более удачной оказалась попытка С. А. Захарова, построившего известный треугольник, включивший в себя тон (красный и желтый); черный и белый цвета и внутри треугольника тусклые почвенные цвета — бурые и палевые. Различные почвенные окраски выводятся из этого треугольника весьма просто (нет здесь только синих и сизых тонов глея). Усовершенствовать треугольник С. А. Захарова попытались С. И. Соколов, использовав вместо треугольника тетраэдр, и И. Ф. Голубев, использовав квадрат. В той или иной интерпретации указанные попытки систематизации облегчают определение и в какой-то степени унифицируют номенклатуру почвенной окраски, но не исключают полностью субъективного элемента и разночтений. Использование способа визуального сравнения со шкалой получило до настоящего времени наиболее широкую и полную теоретическую и практическую поддержкУ почвоведов во всем мире. Однако характер стандартной шкалы вызывал и вызывает еще существенную дискуссию.В. В. Докучаев и позднее Л. Г. Раменский предлагали делать стандартную шкалу почвенных окрасок из самих почв. Предложение очень хорошее по существу, но не практическое, поскольку такой шкалой нельзя снабдить всех работающих в поле почвоведов: ее можно хранить лишь в немногих центрах. Н. А. Димо предложил использовать обычные шкалы искусственных окрасок, но это не вызвало поддержки из-за трудности сравнения природных и искусственных цветов. В 1927 г. С. И. Тюремнов опубликовал теоретическое исследование об окраске почв и приготовил свою оригинальную шкалу почвенных окрасок, включавшую 768 образцов в виде небольших шероховатых цилиндриков (шашек). Шкала была построена на основе смешения в определенных весовых пропорциях натуральных землистых красок: желтой охры, мумии, сажи и мела. При этом каждая окраска характеризовалась сложным числом, например 10 8/16, где целое число означает затемненность окраски, т. е. соотношение белого и черного цветов (соответствует содержанию гумуса в почве); числитель дроби —тон окраски (соответствует содержанию окислов железа в почве), а знаменатель — насыщенность тона (соответствует содержанию белых компонентов в почве — извести, кремнезема, глинозема, солей и т. п.); все числа соответствуют процентному содержанию компонентов (сажи, охры и мела) в смеси для приготовления шкалы окрасок. С. И. Тюремнов предложил номенклатуру почвенных окрасок в соответствии с приготовленной шкалой и систему соответствующих названиям числовых индексов. К большому сожалению, шкала С. И. Тюремнова была незаслуженно забыта и сейчас совершенно не используется в почвоведении. Только И. А. Соколов выступил в ее защиту и показал теоретические н практические преимущества ее применения в практике полевых исследований почв. Большое теоретическое исследование почвенных окрасок на основе теории Оствальда было проведено Н.А.Архангельской. Ею была опубликована очень сложная для практического применения система индексов почвенных окрасок и приготовлена соответствующая шкала сравнения на бумаге (всего несколько экземпляров). Сложность индексировки и недоступность самой шкалы не позволили использовать ее в широкой практике. Свою шкалу почвенных окрасок, изготовленную на бумаге путем смешения синтетическими красками белого, желтого, красного, черного и синего цветов опубликовал И. Ф. Голубев в качестве приложения к своей полевой лаборатории для быстрого анализа почв. Эта шкала широко использовалась почвоведами СССР при почвенной съемке, но не привела к унификации номенклатуры почвенных окрасок даже в пределах Советского Союза. В школе почвоведов США также теоретически было обосновано использование способа сравнения со стандартной шкалой, как наилучшего, хотя и не вполне точного способа определения почвенной окраски в полевых условиях. Была разработана стандартная шкала окрасок почв и большим тиражом опубликована в 1951 г. Munsell Color Co. для снабжения всех почвоведов страны. Позднее эти удобные для полевой работы цветовые таблицы, известные как Munsell Soil Color Charts, распространились во всем мире, были изданы в Японии (Standard Soil Color Charts) и сейчас широко используются в зарубежном почвоведении. Каждая окраска (color) в таблицах Манселла характеризуется тремя показателями: тоном или оттенком (hue), интенсивностью окраски или степенью освет-ленности (value) и насыщенностью тона или чистотой спектрального цвета (chroma). Соответственно для характеристики окраски почвы и тройной индекс: например 10YR 6/3, где 10YR означает тон, 6 — осветленное гь и 3 чистоту тона. В качестве основных тонов взяты пять: красный (R), желтый (Y), зеленый (G), синий (В) и фиолетовый (Р); в качестве дополнительных тоже пять: желто-красный (YR), зелено-желтый (GY), сине-зеленый (BG), фиолетово-синий (РВ) и красно-фиолетовый (RP). В каждом основном и дополнительном тоне выделяются по 10 градаций, что в целом дает 100 тонов с соответствующей нумерацией: 1R, 2R...10R; 1YR, 2YR...10YR; 1Y, 2Y...10Y и т. д. Степень осветленное варьирует от 8 для очень светлой (10 — белая) до 2 для очень темной (1 —черная) окраски. Чистота тона также измеряется цифрами от 1 (с очень большой примесью белого или черного цвета) до 8 (для чистого полного тока). Например, для. красного тона 7,5R окраска 7,5R 4/8 будет красной; 7,5R 7/1 — светлой красновато-серой; 7.5R 2/1 — красновато-черной и т. п. Стандартные шкалы почвенных окрасок, естественно, очень помогают унификации названий цветов и способствуют объективной оценке их. Спектрофотометрический метод характеристики почвенной окраски разрабатывается в связи с тем, что любой визуальный способ несет в себе элемент субъективности и по своей природе является неточным. Первым, вероятно, использовал регистрирующий спектрофотометр для характеристики окраски почв по их интегральной отражательной способности Г. И. Покровский. Сразу же метод был подвергнут резкой критике как непригодный для определения почвенной окраски в массовом масштабе и мало обоснованный теоретически (цвет и кривые спектрального отражения— это разные явления). Возражая своим оппонентам, Г. И. Покровский совершенно справедливо отмечал, что при использовании спектрофотометрического метода речь идет не об измерении «цвета» почвы, а о замене субъективного определения объективным показателем, который не является «цветом» почвы, т. е. о замене «цвета» некоей оптической характеристикой (отражательной способностью). Тем не менее метод Покровского был надолго забыт. Лишь в послевоенные годы ученые выступили с его теоретическим обоснованием, а в последние годы он опять привлек широкое внимание почвоведов. Если сущность спектрофотометрического метода характеристики окраски почв одинакова у всех исследователей (снятие кривых спектрального отражения в порошке почвы), то интерпретация его результатов различна у разных авторов. Н. Г. Зырин и Д. С. Орлов, например, предлагают показатель R750 (спектральное отражение при длине волны 750 ммк) для сравнения почв друг с другом. Н. П. Сорокина считает, что показатель R50 не имеет достаточно полной связи с интегральным общим отражением, исправленным по кривой спектральной чувствительности среднего глаза (R), и потому не может быть рекомендован, а лучше использовать величину интегрального отражения Ro6l4 И. И. Карманов предложил использовать ряд эмпирических коэффициентов, полученных при обработке кривых спектрального отражения: Теоретического обоснования предложенные И. И. Кармановым коэффициенты не имеют и не могут быть интерпретированы физически в отличие от числовых показателей С. И. Тюремнова или Манселла, имеющих определенный физический смысл, но они могут быть использованы как удобные анализаторы кривых спектрального отражения, причем могут быть аналогично (или иначе) построены и при иных длинах волн. Спектрофотометрический метод характеристики почвенной окраски имеет ограничения: зависимость кривых от степени измельчения и однородности почвы, от ее влажности. Интерпретация всевозможных коэффициентов должна производиться с очень большой осторожностью, они не могут быть непосредственно связаны с окраской почв. Кроме того, конечно же, это не полевой метод. Он должен широко использоваться при детальном исследовании почв, особенно при изучении особенностей состава почв и его изменений в профиле, но он не может полностью заменить визуального определения почвенной окраски как важнейшей морфологической характеристики почвенного профиля, несмотря на неточность последнего.
В естественной ненарушенной почве окраска служит важным морфологическим признаком, характеризующим многие ее свойства. В отношении окраски может характеризоваться как профиль почвы в целом, так и отдельные его горизонты. Важное диагностическое значение имеет изменение окраски почвы по профилю, которое может быть и очень постепенным, как в черноземах или красноземах, так и весьма резким, как в дерново-подзолистых почвах или солодях. Окраска почвы служит первым морфологическим признаком, по которому выделяются генетические горизонты в профиле, поскольку она непосредственно связана с составом и сложением почвы, и все изменения окраски являются отражением изменений внутренних свойств почвенного материала. Согласно Д. С. Орлову, окраска почвы проявляется вследствие избирательного поглощения и диффузного отражения лучистой энергии солнца в области спектра, доступной для восприятия зрительным аппаратом. Эта область невелика и лежит в интервале от 380 до 760 нм. Отраженная от почвы радиация видимого диапазона с иным соотношением составных частей «белого» цвета обусловливает ее важнейший морфологический признак — цвет. При рассмотрении окраски индивидуального горизонта почвенного профиля можно установить несколько типов ее распределения.
Однородная окраска — весь горизонт однообразно окрашен в какой-то цвет.
Равномерная однородная окраска — тон и интенсивность окраски не меняются в пределах всего горизонта. Неравномерная однородная окраска — тон и интенсивность окраски постепенно меняются от верхней части горизонта к нижней, например, от темно-бурой до бурой или от темно-серой до серой. Неоднородная окраска — горизонт окрашен в различные цвета путем чередования пятен разного цвета при разной геометрии чередования.
Пятнистая окраска — пятна какого-то цвета нерегулярно располагаются на фоне другого цвета, например, охристые пятна на сизом фоне в глеевом горизонте или белесые пятна — на красноватом фоне в плинтите.
Крапчатая окраска — мелкие пятнышки (диаметром до 5 мм) нерегулярно разбросаны по однородному фону другой окраски, создавая порфировидиое строение окраски.
Полосчатая окраска — окраска создается регулярным чередованием полос разного цвета, например, чередование желтоватых и красноватых полосок в зебровидной глине.
Мраморовидная окраска — крайне пестрая окраска, создаваемая прихотливым узором пятен и прожилок разного цвета, причем прожилки обычно более светлые, чем пятнистая окраска основной массы (например, окраска псевдоглеевых горизонтов или фраджипэна).
При характеристике неоднородной окраски важное значение имеет количественная характеристика неоднородности или степени пятнистости. Пятнистость окраски может быть описана самыми общими терминами, либо, что лучше, детально, с использованием определенной терминологии. В почвенной школе США, например, используется следующая схема описания пятнистости, принятая в международной практике (USDA, 1951; FAO, 1967).
Обилие пятен (abundance of mottles):
мало (few) — пятна занимают менее 2% площади;
средне (common) — пятна занимают менее 2—20% площади;
много (many) — пятна занимают более 20% площади.
Размер пятен (size of mottles): мелкие (fine) — менее 5 мм в диаметре; средние (medium) — от 5 до 15 мм; крупные (coarse) — более 15 мм в диаметре.
Контрастность пятен (contrast between mottles):
слабая (faint) — окраска пятен близка к фону, а пятна заметны лишь при внимательном рассмотрении;
заметная (distinct) — окраска пятен отличается от фона, и они легко заметны;
выдающаяся (prominent) — пятна резко бросаются в глаза и резко по цвету отличаются от фона.
Резкость границ пятен (sharpness of mottle boundaries): резкая (sharp) — граница окраски, как острие ножа; ясная (clear) — переход окраски в пределах 2 мм; диффузная (diffuse) — переход окраски более 2 мм.
Окраска пятен (color of mottles) описывается в стандартных терминах с учетом цвета, оттенка, интенсивности.
Степень пятнистости окраски хорошо может быть охарактеризована с помощью номограммы, (эта номограмма может быть использована и для характеристики обилия в почве различных новообразований и включений, например, степени каменистости). Поскольку окраска почвы — это отраженный солнечный свет, то, естественно, сравнивать окраску возможно только при одинаковых условиях освещения. В полевых условиях надежное описание окраски рекомендуется производить лишь в дневные часы и при одинаковой экспозиции окрашенной поверхности. Существенное значение для определения окраски почвы имеют условия увлажнения. Мало того что интенсивность и тон окраски существенно меняются при изменении влажности почвы, например, от темно-серой до светло-серой при высыхании, но и сам цвет окраски может резко изменяться, например, синий глей может перейти в бурый при высыхании. Поэтому сравнение окраски почвы должно производиться при одинаковых условиях увлажнения, а если такой возможности нет, то влажность почвы, при которой определяется ее окраска, должна быть четко зафиксирована в описании. Кроме того, поскольку окраска почвы всегда меняется с изменением влажности, то само это изменение может иметь диагностический характер и дать дополнительную информацию о свойствах почвы. Соответственно целесообразно определение окраски почвы производить во влажном и в сухом состоянии. Например, белесая окраска кремнеземистой присыпки может быть не отмечена для сильно увлажненной почвы и тем самым будет пропущен важный днагностический признак, что может привести и к неправильному наименованию почвы (например, оподзоленный чернозем может быть неправильно назван выщелоченным). Окраска подсушенной почвы всегда отличается от ее окраски во влажном состоянии, и это не должно упускаться из внимания. Окраска поверхности структурных отдельностей может существенно отличаться от окраски их внутренней части вследствие образования поверхностной корочки и натечных пленок. Это также необходимо учитывать прн описании окраски почвы. Различия в окраске внешних и внутренних частей структурных отдельностей могут дать важную информацию о генезисе почвы, поскольку полностью определяются спецификой почвообразовательного процесса. И наконец, необходимо иметь в виду и то обстоятельство, что агрегированная и растертая в порошок одна и та же почва обладает разной окраской, что также может иметь значение для диагностики и характеристики почвы.
Связь окраски с составом почв в почвообразовании
Окраска почвы, в первую очередь, определяется ее химическим и минералогическим составом. Эта связь отмечена почвоведами уже давно, на первых этапах развития почвоведения. Несмотря на элементарность этого положения, важность его для почвоведения первостепенная, ибо оно позволяет почвоведу даже при простом полевом обследовании сформулировать вполне определенные суждения о вещественном составе, качестве почвы и ее главных характеристиках. С одной стороны, имеется непосредственная связь окраски почвы с ее составом, а с другой — с определенными элементарными или сложными процессами почвообразования. И то и другое может быть подвергнуто научному анализу. Окраска почвы частично унаследуется от почвообразующей породы, частично же, причем часто в значительно большей степени, приобретается в процессе почвообразования (например, пурпурный цвет буроземов Китая на фиолетовых сланцах или красноватый цвет буроземов Венгрии на изверженных породах и, наоборот, черный цвет рендзин Европы или красный цвет красноземов Бирмы — на белых известняках). Рассмотрим вначале связь окраски почв с их составом. Черная окраска может быть результатом содержания различных веществ в почвах, и прежде всего гумуса. Однако гумус почвы может быть и светлоокрашенным, как в некоторых тундровых, лесных или пустынных почвах. Наиболее темную окраску в составе сумуса имеет фракция серых гуминовых кислот, а наиболее светлую — фракция фульвокислот. Соответственно не всякий гумус придает почве черную окраску даже при высоком его содержании. Черная окраска формируется в том случае, если в почве накапливается высокополимеризованный гуматный гумус. Особенно интенсивным черным цветом характеризуются почвы с монтмориллонитовым характером глинистой фракции. Если в почве много монтмориллонитовых глин, то черная окраска может появляться и при малом содержании гумуса вследствие образования особых гумусово-глинистых комплексов, как это имеет место в некоторых тропических вертисолях. Так что полной корреляции между содержанием гумуса и интенсивностью черной окраски в почвах нет, хотя в широком смысле и можно сказать, что чем чернее почва, тем больше в ней гумуса. Это утверждение становится справедливым, лишь будучи прилагаемым к определенным типам почв и только в пределах данных типов.
Кроме гумуса черную окраску в почвах могут давать некоторые сульфиды (гидротроилит — FeS'H20). окислы марганца, темные первичные минералы (например, роговая обманка), древесный уголь, магнетит — Fe304, железистый монтмориллонит.
О природе черной окраски почвы в некоторых случаях может дать представление простое прокаливание: если после прокаливания черная окраска почвы исчезнет, а почва краснеет, то значит преимущественно она обусловлена гумусом; если черная окраска не исчезает после прокаливания либо лишь светлеет, то причиной ее является не гумус, а другие компоненты почвы.
Белая окраска в почвах связана преимущественно с четырьмя наиболее распространенными компонентами состава: кварцем, каолинитом, известью и водно-растворимыми солями. Кроме того, светлую окраску могут придавать почве некоторые первичные минералы (например, полевые шпаты). Специфическую снежно-белую окраску имеет во влажном состоянии вивианит, характерный для болотных почв. Белую окраску почве придают и мелкокристаллический гипс или ангидрит.
Красная окраска — результат накопление в почве мало- или негидратированных свободных окислов железа, преимущественно в форме гематита или турьита. Чем более дренирована богатая окислами железа почва, тем более интенсивна ее красная окраска.
Желтая окраска — результат накопления в почве гидратированных окислов железа, и прежде всего лимонита. Яркую соломенно-желтую окраску в почвах имеет ярозит (сульфат железа, образующийся при окислении сульфидов в мелиорированных маршевых почвах).
Бурая окраска характерна для глинистых почв с высоким содержанием иллита, слюдистых минералов и смеси в разной степени гидратированных окислов железа. Это преобладающая окраска в массе большинства глинистых минералов почв. Кроме того, она образуется при смешении красной, желтой, белой и черной окрасок в разных соотношениях, а поэтому является наиболее распространенной в разных типах почв.
Пурпурная окраска — свидетельство высокого содержания свободных окислов марганца. Это довольно
редкое явление, связанное со спецификой определенных почвообразующих пород. Синяя окраска в чистом виде в почвах встречается редко. Это обычная окраска глея некоторых типов северных болот, связанная с вивианитом в сухом состоянии. Зато производная от синей — сизая окраска — исключительно широко распространенное явление во всех болотных или полуболотных почвах, связанное со специфическими минералами, содержащими закись железа.
Зеленая (оливковая) окраска формируется в почвах избыточного увлажнения, содержащих особые зеленоватые глинистые минералы с высокой насыщенностью железом, такие, как нонтронит, например.
Указанные окраски существуют в почвах редко в чистом виде, а чаще в виде переходных или смешанных окрасок, что отражает и переходный или смешанный состав почвенной массы. Специально исследовавшие окраску почв С. И. Тюрем-нов и С. А. Захаров полагали, что все разнообразие окрасок в почвах создается тремя основными цветами — красным, белым и черным цветом, их смешением в разных пропорциях, т. е. смешением в почвенной массе следующих основных компонентов: Fe203 — nH20 (красный цвет), Si02, A]203, СаСОз (белый цвет) и гумуса (черный цвет).
Современные методы спектрального исследования отражательной способности почв подтверждают непосредственную связь спектров отражения, то есть окраски почв, с их химическим составом. Связь определенной окраски почв с особенностями их химического или минералогического состава подтверждается многими исследованиями последних лет. Однако необходимо твердо понимать, что прямой зависимости между окраской почвы и ее составом нет; эта зависимость всегда опосредованная. Линейная зависимость между содержанием гумуса в черноземе и его интегральным отражением сохраняется лишь в пределах содержания гумуса от 1 до 5%, а дальнейшее увеличение гумуса не меняет окраску чернозема, поскольку его становится столь много, что он уже полностью маскирует все другие компоненты, и сколько его ии увеличивай, гумус все остается одного и того же цвета. Окраска почвы, характеризуемая, например, ее интегральной отражательной способностью, зависит от многих компонентов почвы по сложному закону и не может быть прямо интерпретирована. Так, для типичного чернозема Н. П. Сорокина нашла следующее уравнение множественной регрессии, связывающее величину интегрального отражения с содержанием гумуса (х), карбонатов (z) и глубиной почвы (u) (неизвестный красящий компонент, функционально связанный с глубиной!: lg R = 1,05 - 0,04х + 0,02z + 0.002u. Таким образом, суждение о составе почвы на основании ее окраски должно делаться лишь в самых общих чертах и с большой осторожностью: черная почва — много гумуса; красная почва — много маловодных Fe203; белая почва — много извести либо кремнезема, либо каолинита,- желтая почва — обилие многоводных Fe203. Более точные характеристики могут быть даны лишь после тщательного лабораторного анализа. Существенный интерес для морфологии почв имеет анализ корреляции окраски почвы с тем или иным типом почвообразования, элементарным или сложным почвообразовательным процессом. Прежде всего необходимо сразу же оговориться, что нет прямой зависимости между окраской и элементарным почвообразовательным процессом или типом почвообразования. Разные процессы могут в конечном результате дать одинаковую окраску, так как она не является единственным результатом почвообразования. Таким образом, одна и та же окраска почвы может быть результатом разных процессов, что делает ее генетическую интерпретацию неоднозначной и требующей дополнительной информации. Тем не менее есть характеристические процессы образования той или иной окраски почв. Связь окраска -> процесс неоднозначна, а связь процесс -> окраска большей частью однозначна (при прочих равных условиях почвообразования). С этими оговорками можно попытаться качественно проанализировать связь окраски с теми или иными процессами почвообразования. Черная или серая окраска может быть результатом следующих элементарных процессов почвообразования: гумусообразования in situ, гумусонакопления, торфообразования, дернового процесса, реградации (проградации), гумусово-иллювиального процесса, глиноземно-гумусово-иллювиального процесса, со-лонцово-иллювиального процесса, олуговения, тирси-фикации, гумуссиаллитизации, выветривания черных углистых горных пород. Во всех случаях, кроме последнего, это аккумуляция тех или иных количеств гумуса в почве, причем на первое место среди процессов создания черной окраски почв по своему значению выходит процесс гумусонакопления как наиболее универсальный в почвах. Белая или белесая окраска образуется в почвах также при действии различных процессов, среди которых могут быть названы: карбонатно-иллювиальный процесс, засоление, загипсовывание, окарбоначивание, окремнение, кислотный гидролиз глинистых силикатов, оподзоливание, псевдроподзоливание, лессивиро-вание, осолодение, псевдооглеение, сегрегация, элювиально-гумусовый процесс, Al-Fe-гумусовый процесс, деградация, криогенное засоление, криогенное окарбоначивание, Al-Fe-гумусово-криогенный процесс, вторичное засоление, деградационное оглеение, ферролиз. При таком большом перечне процессов интерпретация генезиса окраски становится довольно сложной. Красная или желтая окраска может быть связана в почвах с воздействием следующих процессов: железисто-иллювиального процесса, латеризации, ферал-литизации, ферсиаллитизации, рубефикации, криогенного ожелезнения. В этом случае набор процессов, ответственных за появление красной или желтой окраски почв, значительно меньше, но все они связаны с одним и тем же конечным результатом — накоплением свободных окислов железа в тех или иных формах, хотя и разными путями. Будет окраска красной, оранжевой или желтой — зависит от степени дренированности почвы и соответственно от степени гидратации окислов железа. Бурая окраска — одна из наиболее распространенных в средней части почв, но часто встречается и в верхних горизонтах. Особенно часты желто-бурая либо красно-бурая окраска в почвах, что связано с различным сочетанием процессов. Наиболее часто бурая окраска является результатом: торфообразования, биогенного синтеза глинных минералов, глинисто-иллювиального процесса, глиноземно-гумусово-иллювиального процесса, железисто-гумусово-иллювиально-го процесса, подзолисто-иллювиального процесса, оруденения, рассоления, сиаллитизации, монтморил-лонитизации, ретинизации гумуса. Очень оригинальную и заслуживающую серьезного внимания точку зрения на происхождение бурой окраски почв высказал С. И. Соколов, предположивший, что в бурых полупустынных, серо-бурых пустынных, такыро-видных и других почвах бурая окраска является реликтовой и связана с новообразованием некоторых минеральных или органо-минеральных соединений на месте бывших темноокрашенных гумусовых горизонтов палеопочв. Синяя, сизая, зеленоватая, оливковая окраска в почвах всегда связана с переувлажнением почвенной массы. Она является результатом процесса оглее-ния во всех его вариантах либо оливизации. Пестрая, мраморовидная окраска в почвах — это результат плинтификации, псевдооглеения, сегрегации, фраджипэнообразования, мрамориэации, тиксот-ропизации, деградационного оглеения. Таким образом, имеется определенная связь окраски почв с их составом и протекающими в них процессами. Однако эта связь всегда опосредованная, проявляющаяся через множество компонентов и процессов и никогда в почвах не являющаяся однозначной, что создает известные трудности при генетической интерпретации окраски почв.
Оценка почвенной окраски
Поскольку определение окраски почвы имеет существенное значение в ее морфологическом анализе и для суждения о ее свойствах и потенциальных возможностях, этому всегда уделялось большое внимание. По окраске сравнивали между собой и определяли почвы большинство народов еще до создания науки о почве. Создатели современного почвоведения считали окраску почв одним из основных их признаков, по которому качество почвы может быть определено вполне однозначно. В то же время полевое определение окраски почвы является до сих пор довольно субъективным и зависящим от индивидуальных особенностей почвоведа или той школы, в которой он воспитан. Поэтому на протяжении истории почвоведения до сих пор идет непрекращающийся поиск простых, надежных и объективных способов определения почвенной окраски и ее оценки в простых, по возможности количественных терминах. Известно шесть способов определения и оценки почвенной окраски: с помощью вращающихся дисков Максвелла, с помощью визуальных анализаторов или компараторов, визуальное описание, визуальное сравнение со шкалой и фотометрически или спектро-фотометрически. Из этих способов первый и второй не получили сколько-нибудь существенного распространения, а остальные используются и изучаются до сих пор. Способ определения окраски с помощью вращающихся дисков Максвелла был предложен на I Международном конгрессе почвоведов, но не получил общего признания. Он состоит в использовании простейшего приспособления в виде серии вращающихся дисков разной окраски. Однако природную окраску почв оказалось практически невозможно сравнивать с искусственной простой окраской на дисках, и метод не был принят. Позднее эту идею использовал И. Ф. Голубев в своей лаборатории для быстрого полевого анализа почв, разработав сходный прибор. Визуальный анализатор окраски в виде простого компаратора был предложен примерно в то же время, но также не получил признания из-за его ограниченной цветовой гаммы Что касается визуального определения окраски, то оно постоянно применяется почвоведами в полевой работе, причем используется значительное число несогласованных и нестандартных, часто описательных, а не цветовых терминов, что приводит к субъективизму и несопоставимости описаний разных авторов. Соответственно были сделаны попытки некоторой систематизации почвенных окрасок и унификации их номенклатуры с целью более объективного визуального определения. А. А. Красюк классифицировал почвенные цвета по тонам и строил из них ряды переходов в каждом отдельном тоне от более светлых к более темным. Более удачной оказалась попытка С. А. Захарова, построившего известный треугольник, включивший в себя тон (красный и желтый); черный и белый цвета и внутри треугольника тусклые почвенные цвета — бурые и палевые. Различные почвенные окраски выводятся из этого треугольника весьма просто (нет здесь только синих и сизых тонов глея). Усовершенствовать треугольник С. А. Захарова попытались С. И. Соколов, использовав вместо треугольника тетраэдр, и И. Ф. Голубев, использовав квадрат. В той или иной интерпретации указанные попытки систематизации облегчают определение и в какой-то степени унифицируют номенклатуру почвенной окраски, но не исключают полностью субъективного элемента и разночтений. Использование способа визуального сравнения со шкалой получило до настоящего времени наиболее широкую и полную теоретическую и практическую поддержкУ почвоведов во всем мире. Однако характер стандартной шкалы вызывал и вызывает еще существенную дискуссию.В. В. Докучаев и позднее Л. Г. Раменский предлагали делать стандартную шкалу почвенных окрасок из самих почв. Предложение очень хорошее по существу, но не практическое, поскольку такой шкалой нельзя снабдить всех работающих в поле почвоведов: ее можно хранить лишь в немногих центрах. Н. А. Димо предложил использовать обычные шкалы искусственных окрасок, но это не вызвало поддержки из-за трудности сравнения природных и искусственных цветов. В 1927 г. С. И. Тюремнов опубликовал теоретическое исследование об окраске почв и приготовил свою оригинальную шкалу почвенных окрасок, включавшую 768 образцов в виде небольших шероховатых цилиндриков (шашек). Шкала была построена на основе смешения в определенных весовых пропорциях натуральных землистых красок: желтой охры, мумии, сажи и мела. При этом каждая окраска характеризовалась сложным числом, например 10 8/16, где целое число означает затемненность окраски, т. е. соотношение белого и черного цветов (соответствует содержанию гумуса в почве); числитель дроби —тон окраски (соответствует содержанию окислов железа в почве), а знаменатель — насыщенность тона (соответствует содержанию белых компонентов в почве — извести, кремнезема, глинозема, солей и т. п.); все числа соответствуют процентному содержанию компонентов (сажи, охры и мела) в смеси для приготовления шкалы окрасок. С. И. Тюремнов предложил номенклатуру почвенных окрасок в соответствии с приготовленной шкалой и систему соответствующих названиям числовых индексов. К большому сожалению, шкала С. И. Тюремнова была незаслуженно забыта и сейчас совершенно не используется в почвоведении. Только И. А. Соколов выступил в ее защиту и показал теоретические н практические преимущества ее применения в практике полевых исследований почв. Большое теоретическое исследование почвенных окрасок на основе теории Оствальда было проведено Н.А.Архангельской. Ею была опубликована очень сложная для практического применения система индексов почвенных окрасок и приготовлена соответствующая шкала сравнения на бумаге (всего несколько экземпляров). Сложность индексировки и недоступность самой шкалы не позволили использовать ее в широкой практике. Свою шкалу почвенных окрасок, изготовленную на бумаге путем смешения синтетическими красками белого, желтого, красного, черного и синего цветов опубликовал И. Ф. Голубев в качестве приложения к своей полевой лаборатории для быстрого анализа почв. Эта шкала широко использовалась почвоведами СССР при почвенной съемке, но не привела к унификации номенклатуры почвенных окрасок даже в пределах Советского Союза. В школе почвоведов США также теоретически было обосновано использование способа сравнения со стандартной шкалой, как наилучшего, хотя и не вполне точного способа определения почвенной окраски в полевых условиях. Была разработана стандартная шкала окрасок почв и большим тиражом опубликована в 1951 г. Munsell Color Co. для снабжения всех почвоведов страны. Позднее эти удобные для полевой работы цветовые таблицы, известные как Munsell Soil Color Charts, распространились во всем мире, были изданы в Японии (Standard Soil Color Charts) и сейчас широко используются в зарубежном почвоведении. Каждая окраска (color) в таблицах Манселла характеризуется тремя показателями: тоном или оттенком (hue), интенсивностью окраски или степенью освет-ленности (value) и насыщенностью тона или чистотой спектрального цвета (chroma). Соответственно для характеристики окраски почвы и тройной индекс: например 10YR 6/3, где 10YR означает тон, 6 — осветленное гь и 3 чистоту тона. В качестве основных тонов взяты пять: красный (R), желтый (Y), зеленый (G), синий (В) и фиолетовый (Р); в качестве дополнительных тоже пять: желто-красный (YR), зелено-желтый (GY), сине-зеленый (BG), фиолетово-синий (РВ) и красно-фиолетовый (RP). В каждом основном и дополнительном тоне выделяются по 10 градаций, что в целом дает 100 тонов с соответствующей нумерацией: 1R, 2R...10R; 1YR, 2YR...10YR; 1Y, 2Y...10Y и т. д. Степень осветленное варьирует от 8 для очень светлой (10 — белая) до 2 для очень темной (1 —черная) окраски. Чистота тона также измеряется цифрами от 1 (с очень большой примесью белого или черного цвета) до 8 (для чистого полного тока). Например, для. красного тона 7,5R окраска 7,5R 4/8 будет красной; 7,5R 7/1 — светлой красновато-серой; 7.5R 2/1 — красновато-черной и т. п. Стандартные шкалы почвенных окрасок, естественно, очень помогают унификации названий цветов и способствуют объективной оценке их. Спектрофотометрический метод характеристики почвенной окраски разрабатывается в связи с тем, что любой визуальный способ несет в себе элемент субъективности и по своей природе является неточным. Первым, вероятно, использовал регистрирующий спектрофотометр для характеристики окраски почв по их интегральной отражательной способности Г. И. Покровский. Сразу же метод был подвергнут резкой критике как непригодный для определения почвенной окраски в массовом масштабе и мало обоснованный теоретически (цвет и кривые спектрального отражения— это разные явления). Возражая своим оппонентам, Г. И. Покровский совершенно справедливо отмечал, что при использовании спектрофотометрического метода речь идет не об измерении «цвета» почвы, а о замене субъективного определения объективным показателем, который не является «цветом» почвы, т. е. о замене «цвета» некоей оптической характеристикой (отражательной способностью). Тем не менее метод Покровского был надолго забыт. Лишь в послевоенные годы ученые выступили с его теоретическим обоснованием, а в последние годы он опять привлек широкое внимание почвоведов. Если сущность спектрофотометрического метода характеристики окраски почв одинакова у всех исследователей (снятие кривых спектрального отражения в порошке почвы), то интерпретация его результатов различна у разных авторов. Н. Г. Зырин и Д. С. Орлов, например, предлагают показатель R750 (спектральное отражение при длине волны 750 ммк) для сравнения почв друг с другом. Н. П. Сорокина считает, что показатель R50 не имеет достаточно полной связи с интегральным общим отражением, исправленным по кривой спектральной чувствительности среднего глаза (R), и потому не может быть рекомендован, а лучше использовать величину интегрального отражения Ro6l4 И. И. Карманов предложил использовать ряд эмпирических коэффициентов, полученных при обработке кривых спектрального отражения: Теоретического обоснования предложенные И. И. Кармановым коэффициенты не имеют и не могут быть интерпретированы физически в отличие от числовых показателей С. И. Тюремнова или Манселла, имеющих определенный физический смысл, но они могут быть использованы как удобные анализаторы кривых спектрального отражения, причем могут быть аналогично (или иначе) построены и при иных длинах волн. Спектрофотометрический метод характеристики почвенной окраски имеет ограничения: зависимость кривых от степени измельчения и однородности почвы, от ее влажности. Интерпретация всевозможных коэффициентов должна производиться с очень большой осторожностью, они не могут быть непосредственно связаны с окраской почв. Кроме того, конечно же, это не полевой метод. Он должен широко использоваться при детальном исследовании почв, особенно при изучении особенностей состава почв и его изменений в профиле, но он не может полностью заменить визуального определения почвенной окраски как важнейшей морфологической характеристики почвенного профиля, несмотря на неточность последнего.
