Государственный аграрный университет Северного Зауралья
 Скачать 39.54 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Государственный аграрный университет Северного Зауралья» Агротехнологический институт Кафедра Почвоведения и агрохимии ПОЧВОВЕДЕНИЕ С ОСНОВАМИ ГЕОЛОГИИЯ Выполнил: Кузин Р.И. Студенту группы Б-ААГ-2113з Тюмень, 2022 ОГЛАВЛЕНИЕ13. СТРУКТУРА ПОЧВЫ. ОБРАЗОВАНИЕ И ЕЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ 3 13. ПОЧВЫ БОРЕАЛЬНОГО ПОЯСА 7 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 13 13. СТРУКТУРА ПОЧВЫ. ОБРАЗОВАНИЕ И ЕЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕСтруктура почвы – взаимное расположение структурных отдельностей (агрегатов) определенной формы и размеров. По Н.А. Качинскому структурой почвы называется совокупность агрегатов различной величины, формы, пористости, механической прочности и водопрочности, характерных для каждой почвы и ее отдельных горизонтов. В зависимости от размеров выделяют три группы структурных отдельностей: Микроагрегаты — <0,25 мм Мезоагрегаты — 0,25 – 10 (7) мм Макроагрегаты — < 10 (7) мм В естественном сложении при невысокой влажности (состояние физической спелости) почва распадается на макроагрегаты и мезоагрегаты. Микроагрегаты состоят из зерен минералов, соединенных между собой минеральной тонкодисперсной плазмой, сгустками органического вещества с микропорами. Они сохраняют обособленную и повторяющуюся форму. Микроагрегаты, взаимно проникая друг в друга, обусловливают прочную связь мезоагрегатов или их частей (комочков). Структура почвы отображает совокупность процессов почвообразования и поэтому каждый почвенный тип характеризуется определенной, присущей ему структурой. Агрономически ценной структурой называется структура, где преобладают мезоагрегаты. Все остальные почвы называются бесструктурными. Если почва сыпучая, то она называется бесструктурная раздельночастичная. Если представляет собой сплошную массу, то она называется бесструктурная массивная. Все почвы полиагрегатны. Образование почвенной структуры происходит под воздействием физических, физико-химических, химических и биологических факторов. К физическим факторам относятся, например, иссушение и увлажнение почвы, замерзание и оттаивание почвенной влаги, давление корней растений, рыхлящая деятельность животных, механическая обработка почвы. Известно, что почва при увлажнении набухает, а при высыхании дает усадку и растрескивается. Кроме того, находящаяся в почве вода при низких температурах замерзает. При этом она расширяется и оказывает большое давление на стенки почвенных комков, сжимая участки с незамерзшей водой. Такое сжатие неравномерно, поэтому при оттаивании почва начинает крошиться по линиям наименьшего сопротивления. Наибольшее крошение наблюдается при влажности почвы, близкой к 90% от ее полной влагоемкости. Сухая почва при промерзании не растрескивается. Если же промерзает переувлажненная почва, то после оттаивания она часто приобретает полужидкую консистенцию и теряет свою структуру. Механическая обработка почвы может способствовать как образованию отдельностей, так и их разрушению. В связи с этим важно, чтобы обработка почвы происходила в состоянии ее физической спелости, при которой она хорошо крошится, не рассыпается и не образует глыбистых агрегатов. К физико-химическим факторам образования почвенной структуры относят коагуляцию почвенных коллоидов и их цементирующее воздействие. Основными катионами, вызывающими необратимую коагуляцию почвенных коллоидов, являются Са2+, Mg2+, Fe3+ и Аl3+. При насыщении ими коллоидов образуются структурные отдельности, устойчивые к размывающему действию воды. Если же почвенный поглощающий комплекс насыщен катионами Na+, то необратимой коагуляции коллоидов не происходит. В этом случае формируются очень непрочные агрегаты. В образовании водопрочной структуры большую роль играют и минеральные, и органические коллоиды. Тем не менее следует отметить, что почвенные частицы особенно прочно скрепляются в структурные отдельности с помощью гумуса (органических коллоидов). Без него, только за счет минеральных коллоидов, водопрочной структуры не будет. Из минеральных коллоидов наибольшее значение в создании устойчивой структуры имеют глинистые минералы, особенно монтмориллонитовой группы, гидрооксиды железа и алюминия. К химическим факторам формирования структурных отдельностей относится образование в почве различных соединений, которые плохо растворяются в воде и которые, попадая в поры внутри комков, цементируют их. Такие агрегаты имеют меньшую ценность, так как значительная часть их пор может быть заполнена цементирующим веществом. К химическим факторам относят, например, склеивающую способность соединений железа, которая может проявиться в почвах с временным избыточным увлажнением. Известно, что при избыточном увлажнении в почве начинают протекать восстановительные процессы, сопровождающиеся образованием большого количества соединений закисного железа. Эти соединения, будучи хорошо растворимыми, проникают с водой в почвенные комочки и пропитывают их. При устранении избыточного увлажнения в почве развиваются окислительные процессы и растворимые вещества закисного железа превращаются в нерастворимые соединения окисного железа. Именно они и цементируют почвенные агрегаты. Биологические факторы – это растительность и населяющие почву живые организмы. Среди них главную роль в оструктуривании почвы выполняют многолетние травы. Они имеют хорошую корневую систему, при гумификации которой образуются гумусовые вещества (органические коллоиды), связанные кальцием, обладающие, как уже отмечалось, большой склеивающей способностью. Определенную роль в формировании агрономически ценной структуры выполняют дождевые черви. Они пропускают через кишечный тракт растительные остатки и частицы почвы и выделяют их в виде капролитов, обладающих большой устойчивостью к размывающему действию воды. Способствуют образованию почвенной структуры и продукты жизнедеятельности микроорганизмов. Все перечисленные факторы образования почвенной структуры очень динамичны, действуют в едином комплексе, и их разделение носит условный характер. Таким образом, наиболее важными агротехническими мероприятиями, способствующими образованию почвенной структуры, являются рациональная система обработки почв с учетом их свойств и особенностей; обработка почв в состоянии их физической спелости; применение в достаточных количествах органических и минеральных удобрений; известкование кислых почв; правильное чередование культур в севообороте; посев многолетних трав; запрет бессистемного выпаса скота на пастбищных угодьях. Восстановление и сохранение структуры почв - важное условие их рационального земледельческого использования, поддержания и повышения плодородия. Его осуществляют агротехническими приемами: посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, минимализация обработок, известкование кислых почв, гипсование солонцов и солонцеватых почв, внесение органических и минеральных удобрений. Водопрочная структура восстанавливается под воздействием как многолетних трав, так и однолетних сельскохозяйственных растений. Однако оструктуривающее воздействие многолетних трав выше. Они развивают более мощную корневую систему, более длительное время воздействуют на почву, оставляют в почве больше органического вещества (корней и послеукосной надземной массы), благоприятного по составу для деятельности микроорганизмов, образования гумуса. Из однолетних культур пшеница, подсолнечник, кукуруза образуют мощные корневые системы и оказывают наибольшее положительное воздействие на структурообразование. Лен, картофель, капуста, имеющие слаборазвитые корневые системы, обычно оказывают незначительное оструктуривающее действие на почву. Большое значение в оструктуривании почв имеет систематическое применение органических удобрений - навоза, торфокомпостов, сидератов. Они являются источником образования гумуса, значительно стимулируют деятельность червей и других представителей почвенной биоты, положительно влияющей на структуро-образование. ПОЧВЫ БОРЕАЛЬНОГО ПОЯСА Бореальный (умеренно-холодный) биоклиматический пояс Северного полушария Земли отличается наибольшей протяженностью и монолитностью. Он охватывает области хвойных лесов с фрагментами горных тундр Евразии и Северной Америки в виде сплошного то расширяющегося, то сужающегося пояса, который протягивается от западных до восточных побережий континентов. Южная граница в Восточной Сибири проходит примерно на 50 с.ш. В Западной Сибири она смещается к северу и проходит на 58—57 с.ш. вплоть до восточной части Европейской равнины. За пределами России бореальный пояс находится в северной половине Европы, в Северной Америке. В Южном полушарии он находится только в Южной Америке, в районе Огненной Земли. В России площадь бореального пояса – около 55% всей территории, а на всей Земле его площадь составляет 15% всей суши. Условия почвообразования. Бореальный пояс по провинциальным биоклиматическим особенностям разделяется на следующие области: Западная лугово-лесная, Центральная таежно-лесная умеренно-континентальная (европейская часть и Западная Сибирь), Восточносибирская мерзлотно-таежная континентальная и Дальневосточная таежно- лугово-лесная — в Евразии, а также Лаврентийская и Аляскинско-Кордильерская области на Северо-Американском континенте. Климатические особенности. Климатические условия бореального пояса отличаются большим разнообразием. Зимние температуры значительно ниже нуля и доходят в Восточной Сибири до -40-50°С. Средняя температура июля – от 10 до 20°С. Количество осадков – от 600 мм в западной части зоны до 300 мм и несколько меньше – на востоке (в бассейне средней Лены – до 150 мм). Максимум осадков выпадает преимущественно на июль-август. Несмотря на значительные изменения температур зимнего периода от резкоконтинентальных до океанических областей и разное количество осадков бореальный биоклиматический пояс на всем его протяжении имеет общие особенности: Сумма положительных температур выше 10°С составляет 800— 1800°. Повсеместно летняя температура вегетационного периода более 10012°С, что благоприятствует успешному произрастанию лесной растительности. Относительно короткий вегетационный период и соответственно длительный период мерзлотного покоя снижают биологическую активность. Имеется преобладание выпадающих осадков над испарением и транспирацией, что создает промывной водный режим. По данным многих наблюдений, из общего количества осадков на испарение и тра- спирацию расходуется только 60080%. Остальные 20040% составляют внутрипочвенный сток. Таким образом, формирование ландшафтов бореального пояса связано с воздействием влажного умеренно холодного климата. Среднегодовой коэффициент увлажнения 1,5-1,0. Летний максимум осадков и невысокие температуры лета (среднеиюльские – от 10 до 17°С) обусловливают достаточное увлажнение почв в течение всего теплого сезона. Почвообразующие породы. В европейской части России, Западной Сибири и Лаврентийской области бореального пояса распространены преимущественно ледниковые и водно-ледниковые отложения. Это в основном моренные, бескарбонатные и карбонатные породы разного гранулометрического состава. Встречаются покровные суглинки и глины, водно-ледниковые пески и супеси. Ленточные голубые озерные глины наблюдаются в Ленинградской, Новгородской и других областях. В горных районах коры выветривания представлены главным образом элювием и делювием коренных пород. В Центрально-Якутской низменности почвообразующими породами являются четвертичные (озерноаллювиальные) лессовидные суглинки и супеси. Равнинные пространства Дальнего Востока сложены четвертичными и третичными песками, супесями и глинами. Все почвообразующие породы бореального пояса по генетическому результату почвообразовательных процессов можно разделить на четыре группы: На бескарбонатных глинах и суглинках независимо от их генезиса формируются типичные для тайги подзолистые и мерзлотно-таежные почвы. На песках и супесях водно-ледникового происхождения почвообразование приводит к формированию оригинальных иллювиально-железисто-гумусовых подзолов, которые можно считать интразональны- ми почвами. На карбонатных породах, содержащих значительные количества СаС03, образуются интразональные дерново-карбонатные почвы. На элювии основных пород, а также на слабокарбонатных глинах суглинках образуются оригинальные почвы, которые получили название подбуры. Растительность. Слово «тайга» – русское, сибирского происхождения, и им называются леса с господством хвойных пород: ели, лиственницы, пихты и кедра. В них встречается также сосна, второстепенное значение имеют наиболее выносливые лиственные породы: береза, осина, ольха. В тайге обычно много сфагновых болот. В южной тайге в смешанных лесах к редеющим здесь хвойным примешиваются, то в меньшем, то в большем количестве, широколиственные породы (дуб, бук, граб, вяз, клены, ясень, липа и т. п.). Значительно распространена и луговая травянистая растительность – на суходольных и пойменных лугах и под пологом леса. Большие площади заняты болотными ассоциациями. Особенно много болот в северной части зоны и в пределах Западно-Сибирской низменности. Несмотря на различия в видовом составе хвойные леса обладают рядом общих свойств: Основная масса растительных остатков поступает в биологический круговорот и процессы почвообразования с наземным опадом, т. е. на поверхность почвы. В связи с коротким периодом биологической активности во время относительно холодного лета ежегодный опад не успевает минерализоваться и гумифицироваться. Он накапливается на поверхности почвы, образуя во всех почвах особый органогенный горизонт Aq – лесная подстилка. В северных частях тайги, где вегетационный период наиболее короткий, запас подстилки на поверхности почв по массе превышает годичный наземный опад в 10 раз и более, в заболоченных лесах – в 20-30 раз, в южной наиболее теплой части – в 5-6 раз. Среди всех хвойных лесов Земли таежные отличаются некоторыми особенностями химического состава растительного опада. Он беден зональными элементами и азотом; по многочисленным данным средняя зольность опада – 1—2%, отношение углерода органических веществ к зональности в опаде сосновых лесов – 100-115, еловых – 60-80. Недостаток оснований наряду с биохимическими особенностями растительных остатков (большим содержанием смол, восков) обусловливает малую активность микрофлоры и медленную гумификацию и минерализацию опада. Это, как и климатические условия, способствует формированию и накоплению лесной подстилки. Специфичны черты процессов гумификации, протекающих в лесной подстилке. Целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и другие вещества растительного опада при крайне низком содержании зольных элементов гумифицируются с образованием различных кислот: специфические гумусовые и неспецифические муравьиная, уксусная, лимонная и др. Эти не нейтрализованные катионами кислоты фильтруются в почвенную толщу, создавая кислую реакцию среды в почвах и являясь главным фактором подзолистого процесса. Значительный гумусированный горизонт в таких условиях в почвах практически не формируется (его мощность – всего 2-5 см). Типы почвообразования. В зависимости от почвообразующих пород, широтного положения территорий бореального пояса и биоклима- тических особенностей отдельных областей, геоморфологического строения местности в составе почвенного покрова встречаются следующие типы почв: подзолистые, дерновые, дерново-подзолистые, мерзлотно-таежные, иллювиально-гумусово-железистые подзолы, подбуры, болотные. Состав и свойстваподзолистых почв определяются особенностями процессов почвообразования. Важнейший генетический признак – элювиально-иллювиальное распределение по профилю почв минеральной массы. Верхние горизонты обеднены тонкодисперсными механическими элементами (физическая глина и ил), а также полуторными окислами (Fe2O3, А12О3), а нижняя иллювиальная часть профиля обогащена этими компонентами по сравнению как с материнской породой, так и особенно с элювиальным горизонтом А2. Для минералогического состава резкое преобладание первичных минералов (кварц, полевые шпаты, слюды и др.). Из вторичных минералов присутствуют гидрослюды, вермикулит, каолинит, монтмориллонит. Все они, как правило, достались почве в наследство от материнской породы. Почвообразованные вторичные минералы – аморфные полуторные окислы, гидрогетит, гиббсит. Все подзолистые почвы промыты от растворимых солей и карбонатов. Для них характерно повышенное содержание подвижного железа, алюминия и марганца, часто в количествах, токсичных для сельскохозяйственных растений. Специфическая черта подзолистых почв – крайняя бедность гумусом, а гумуса в нем 1-2%. В подавляющем количестве находятся фульво-кислоты. Почвы подзолистого типа характеризуются невысокой емкостью обмена, низкой насыщенностью основаниями (менее 50%), кислой реакцией и малой буферностью. Наименьшей емкостью характеризуется подзолистый горизонт, наибольшей – иллювиальный. Подзолистые почвы имеют повышенную обменную кислотность, обусловленную водородом и алюминием. Подзолистые почвы бесструктурные; их плотность заметно увеличивается при переходе от верхних горизонтов к нижним. Иллювиальный горизонт отличается повышенной плотностью и наименьшей пористостью. В суглинистых почвах из-за его слабой водопроницаемости в подзолистом горизонте может создаваться верховодка, создавая условия для оглеения этой части профиля. 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬРасчёт сложения пахотного слоя почвы методом насыщения в цилиндрах для слоя 0-20 см. Задание: согласно заданному варианту заполнить таблицу исходными данными (приложение 2) и рассчитать показатели строение (сложения) почвы для слоя 0-20 см и сделать вывод по полученным данным. Таблица 1 Расчет строения (сложения) почвы
Расчеты строения (сложения) почвы и заполнение итоговой таблицы: Расчет объема (см3) образца почвы в цилиндре: V = (3,14*5,42 / 4) * 10 = 229 см3 Капиллярная влагоёмкость почвы (влажность почвы после капиллярного насыщения): Wk = (45,54 – 40,07)/(40,07– 25,5)*100% = 37,5% Масса абсолютно сухой почвы в цилиндре: В3 = ((1380 – 497)*( 40,07– 25,5))/( 45,54 – 25,5) = 642г Объём капиллярных пор (V3) равен массе воды в почве после её капиллярного насыщения (V3 = В4), так как масса 1 см3 воды при 40С равна 1 г: V3 = В4 = В2 – В3 – В = 1380 – 642 – 497 = 241 см3 V3 = B4 = 241/490*100% = 49% Объём твёрдой фазы V1: V1 = 642/2,65 = 242,2г Или в процентах к объёму почвы: V1 = 642/2,65/490*100% = 49,4% Пористость общая V2: V2 = 490 – 242,2 = 247,8 Или в процентах к объёму почвы: V2 = 490 – 242,2/490*100% = 50,5% Если известен процент твердой фазы почвы в общем объеме, то можно определить общую пористость путем вычитания из 100% объема твердой фазы почвы V2 = 100 – 49,4 = 50,6% Пористость некапиллярная V4: V4 = 247,8 – 241= 6,8 см3 Или V4 = 50,5 – 49 = 1,5% Плотность почвы d0: d0 = 642 / 490 = 1,31 г/см3 Влажность почвы: В0 = 1173 – 497 – 642/642*100% = 5,3% Степень аэрации почвы Vа: Vа = ((247,8 – (1173 – 497 – 642)/ 247,8 *100% = 86,2% Степень насыщения почвы водой Vв: Vв = (1173 – 497 – 642)/ 247,8 *100% = 13,7% Или Vв = 100 – 86,2 = 13,8% Общий запас воды в изучаемом слое почвы Wо: Wо = 2,57*1,38*10/10 = 3,54 (или 35,4 м3/га) Вывод: в изучаемом образце почвы в слое 0.20 см показатели плотности и пористости близки к оптимальным, однако в образце отсутствует влага, которая могла бы быть доступна растениям. Электронная библиотечная система Басарыгин, М.Ю. Строительство и эксплуатация морских нефтяных и газовых скважин. В 4. т. Т. 4 кн. 3 / М.Ю. Басарыгин. - М.: Краснодар: Просвещение Юг, 2017. - 342 c. Бухаленко, Е.И. Справочник по нефтепромысловому оборудованию / Е.И. Бухаленко. - М.: Недра, 2016. - 399 c. Гожев, А.Д. Южная Америка / А.Д. Гожев. - М.: ОГИЗ Географгиз, 2017. - 360 c. Островский, М.И. Геология и перспективы нефтегазоносности центральных областей Русской платформы / ред. И.П. Зубов, М.И. Островский. - М.: ВНИГНИ, 2015. - 203 c. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||