Копия Лекции почвоведения, последнее, 2. Курс лекций По дисциплине Почвоведение
 Скачать 0.67 Mb.
|
Федеральное государственное образовательное учреждениесреднего профессионального образования «БАЛАКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ» Курс лекций По дисциплине «Почвоведение» Специальность 280711 «Рациональное использование природоохранных комплексов»  Содержание Введение 1 Понятие о почве, почвоведении ……………… 3 2 Роль русских ученых в создании науки о почве ………… .4 3 Почвенные законы природы…………………… 5 Тема 1 Образование почв и факторы почвообразования 1.1 Понятие о минералах и горных породах …………… 6 1.2 Этапы изменений горных пород………………. …….. 8 1.3 Факторы почвообразования ………………….. 10 Тема 2 Морфология почв 2.1 Морфологические признаки почв……………. 15 2.2 Строение почвенного профиля……………… 18 2.3 Вскипание …………………………………… 19 Тема 3 Состав почвы 3.1 Минералогический и механический состав почвы ……………………………………… 20 3.2 Живая часть почвы……………… 23 3.3 Химические элементы в почве…………….. 25 3.4 Органические вещества почвы …………….. 25 3.5 Радиоактивность…………………………… 28 Тема 4 Почвенные растворы и коллоиды. Поглотительная способность почв 4.1 Почвенный раствор и его состав……………….. 30 4.2 Почвенные коллоиды ……………….. 31 4.3 Виды поглотительной способности почв……………. 33 4.4 Виды почвенной кислотности и щелочности………. 36 4.5 Буферность почв………………………. 37 Тема 5 Свойства и режим почвы 5.1 Общие физические свойства почвы………… 37 5.2 Физико-механические свойства почв………… 38 5.3 Воздушные свойства почвы…………….. 40 5.4 Тепловые свойства почвы………………….. 42 5.5 Водные свойства и водный режим почв……….. 45 Тема 6 Плодородие 6.1 Понятие о плодородии…………………….. 51 6.2 Факторы и условия почвенного плодородия…….. 52 6.3 Виды плодородия………………………… 52 6.4 Воспроизводство почвенного плодородия……… 53 Тема 7 Основные типы почв России 7.1 Главные закономерности распространения почв…… 54 7.2 Классификация почв……………………………. 54 Тема 8 Эрозия почвы 8.1 Виды эрозии ……………………… 56 8.2 Вред, причиняемый эрозией…………………… 57 8.3 Причины возникновения эрозии………………….. 58 8.4 Мероприятия по защите почв от эрозии………... 59 Тема 9 Полевое исследование почв 9.1 Классификация земель России………………... 60 9.2 Виды почвенных карт …………………. 60 9.3 Полевое исследование почв …………………. 61 Литература ……………………………………………………..….. 64 Введение Цели урока:
Содержание 1 Понятие о почве, почвоведении Почвоведение – наука об образовании, строении составе и свойствах почвы, закономерностях их географического распространения, о путях рационального использования и повышения плодородия почв с целью получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и охраны земельных ресурсов. В качестве самостоятельной отрасли естествознания наука о почвах оформилась в конце XIX века. Ранее почвоведение рассматривалось только как часть агрономии или геологии. Современное теоретическое почвоведение тесно связано с физико-математическими, химическими, биологическими, географическими и геологическими науками и опирается на разработанные ими фундаментальные законы. Самостоятельными отраслями почвоведения стали: физика, химия, биология и минералогия почв, учение о динамике почв и почвенных режимов, география и картография почв. Развивается математическое моделирование почвенных процессов, изучаются балансы вещества и энергии в почвах как части экосистем. Наряду с химическими анализами применяют методы исследования химического и минералогического состава почв: спектральный, атомно-адсорбционный, полярографический, термический, рентгеновский и др. В картографии почв применяют методы дешифрования аэроснимков, снимков с космических спутников. Для составления карт используют компьютерные банки данных и геоинформационные системы. В системе географических наук почвоведение тесно связано с общей физической географией – это география почв, с картографией – картография почв, с геоморфологией, гидрологией, климатологией, палеогеографией. Оформились крупные прикладные отрасли почвоведения, связанные с сельским и лесным хозяйством, ирригацией, строительством, транспортом, поисками полезных ископаемых, здравоохранением и охраной окружающей среды. Почвенная карта – один из главных документов для учета земельных фондов, районных планировок, землеустройства планирования, разработки инженерных сооружений и транспортной сети и др. Предметом почвоведения являются почвы. Почвы – природные тела, возникшие в результате сложного взаимодействия большого числа природных и антропогенных факторов. Одновременно это открытые динамические системы, среда обитания и фактор среды для организмов. Этот тончайший слой суши Земли кормит и одевает человечество. Это главное богатство любой страны, средство сельскохозяйственного производства. Почва – открытая многофазная, полифункциональная система, обладающая плодородием, расположена в поверхностном слое коры выветривания горных пород, образована взаимодействием горной породы, организмов, климата, рельефа и времени. Почва как сложная система состоит из четырех фаз. Твердая фаза представляет собой комплекс минералов (первичных и вторичных) и органического вещества гумуса. Каждый минерал является природным неорганическим соединением, а гумус – сложным природным органическим соединением. Жидкая фаза – почвенный раствор из воды, минеральных и органических ионов, органических кислот и других веществ. Газовая фаза – почвенный воздух. Он близок к атмосферному по содержанию N2 и O2 . В нем постоянно находятся в большем количестве CO2, CH4, H2S. Почвенный воздух необходим для питания растений, он участвует в окислительно-восстановительных реакциях. Живая фаза представлена корневыми системами растений, микроорганизмами, насекомыми, другими животными. Число микроорганизмов на 1 г почвы составляет несколько миллионов, около 95 % всех насекомых проводят всю или часть своей жизни в почвах. Все фазы почв находятся в постоянном взаимодействии. Качественным признаком почвы является плодородие. Плодородие – комплекс свойств почв, протекающих в почвах процессов, обеспечивающих снабжение растений земными факторами жизни (питательными веществами, водой, воздухом, теплом) в определенных экологических условиях. Плодородие определяется урожайностью конкретных растений и зависит от способности растений усваивать из почвы элементы питания, воду и т.д. 2 Роль русских ученых в создании науки о почве Упоминания о почвах, их описание, особенности земледелия, характеристики встречаются уже в древних рукописях. Несколько тысячелетий накапливались данные о почвах – с периода первой обработки 10 тысяч лет до н.э. Почва сопоставлялась по её способности давать урожай. В древних государствах – Вавилоне, Египте, Древней Греции и других, накапливались обширные знания о земледелии. В феодальный период почвы используются как повинность и привилегии, возникает мысль, что не только опора для растений. В середине XIX века в Европе складываются два различных представления о почве: агрономическое и геологическое. В России почвоведение имеет свою историю. В 1765 г. в Петербурге было основано Вольное экономическое общество (ВЭО)– первое сельскохозяйственное общество России. Оно публиковало труды по вопросам агрономии, экономики, новых приёмов обработки земли, собирало материалы об агрономическом достоинстве различных почв. Особое внимание российских естествоиспытателей и экономистов второй половины XVIII–XIX вв. привлекал русский чернозем. Это плодороднейшая почва, источник богатства страны. На нем выращивалась пшеница – главный предмет торговли России с Европой. Поэтому основными вопросами по изучению плодородия черноземов занимались в первую очередь. О происхождении чернозема высказывался Ломоносов в 1763 г. Он пришел к заключению, что чернозем происходит при гниении растительных и животных остатков. ВЭО в 1876 организовало специальную Черноземную комиссию. В нее был приглашен молодой геолог Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). В.В. Докучаев разработал программу работ Черноземной комиссии, собрал многочисленные образцы почв и почвообразующих пород для анализов. В его работе «Русский чернозем» (1883 г) были заложены основы современного генетического почвоведения, сравнительного почвенно-географического метода исследования, выяснены причины происхождения черноземов и их свойства. Докучаев доказал, что мощность почвенных горизонтов может быть 1,60–2,00 м. Распространяется чернозем в степной зоне. На мощность гумусового горизонта влияет материнская порода, рельеф, климат. На примере чернозема было доказано, что почвы представляют собой особые естественноисторические тела подобно растениям, животным, минералам. Почвы распространены на земной поверхности в соответствии с сочетанием факторов почвообразования. Докучаев разработал комплексный сравнительно-географический метод исследования почв, который до сих пор является основным при изучении происхождения и географии почв. В.В. Докучаев составил «Схематическую почвенную карту», которая была первой настоящей почвенной картой. Под руководством Докучаева были организованы исследования почв во многих русских губерниях. Он привел комплекс мер по борьбе с засухой, созданию устойчивого земледелия. За четверть века научной деятельности в области почвоведения Докучаевым была создана новая наука о почвах с развитой теорией, своими методами исследования. Агрономическое почвоведение России конца XIX века представлял Павел Андреевич Костычев (1845–1895). Он составил первый учебник «Почвоведение», изданный в 1886 г. Костычев связывал свойства почв с жизнедеятельностью растений и микроорганизмов. В центре его внимания находились плодородие почв, способы его сохранения и повышения, роль гумуса в плодородии. Мощность почвы, по Костычеву, зависит от рода выращиваемых растений. В 1894 г. В Петровской земледельческой и лесной академии (ныне Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева) была создана кафедра почвоведения, которую возглавил Василий Робертович Вильямс (1863–1939). Он развил генетико-агрономическое направление в почвоведении. Основой плодородия Вильямс считал особые сообщества зеленых растений и микроорганизмов, их генетическое развитие. Он основал учение о едином почвообразовательном процессе, развил теорию о процессах образования подзолистых, болотных почвах. Ему удалось тесно соединить знания о почвах с запросами земледелия в учебнике «Почвоведение», который переиздавался пять раз. В.Р. Вильямс создал при кафедре уникальный музей почв. Последователи учения о почвах Докучаева в России проводили крупнейшие разработки. Было изучено органическое вещества почвы, микробиология, география и картирование почв СССР, районирование фонда, химия почв. Описаны природные условия и агрохимические приемы повышения плодородия почв. Освоены целинные и залежные земли Казахстана. Созданы институты (Ленинград), кафедры почвоведения. Создается Международное общество почвоведов (1924 г.), проводятся международные конгрессы и совещания, карты мира, музей мировых почв. Последние 30 лет XX века – период работ по охране и рациональном использовании почвенного покрова, возникновение экологической проблемы эрозии, деградации, разрушения, опустынивания. Создается Всемирная почвенная хартия (1981), разрабатываются международные меры оказания помощи рационального использования почв. В России создается государственная служба по охране окружающей среды, методы слежения за изменением за изменением плодородия, созданы карты областной эрозии почв и генеральные проекты противоэрозийных мероприятий. На областном уровне ведутся работы по выявлению загрязнения почв тяжелыми металлами. 3 Почвенные законы природы, необходимость охраны почв Каждая почва отличается особым строением и происхождением, от неё зависит существование человечества – как условие существования сельскохозяйственных культур. Почвенный покров представляет единую систему с живыми организмами. Почва возникла с развитием жизни на суше, она имеет свой возраст и характеристики, свою эволюцию. Почвообразование связано с процессом фотосинтеза. Зеленые растения запасают до 4 % солнечной энергии. 99 % составляет фитомасса суши. Травянистые растения на 60 –80 % состоят из корней, которые связаны с почвой. Трава является источником питания для травоядных. После отмирания растения и животные формируют гумус. В итоге формируется органическое вещество почвы. Гумус разлагается, при этом энергия высвобождается, происходит минерализация почвы. Скорость процессов разложения самая высокая, благодаря деятельности живых организмов, влияния изменения температуры, воды, кислорода. В итоге вещества превращаются в элементы. Осуществляется круговорот макроэлементов (C, P, N, S, Ca) и микроэлементов (Mo, Zn, Cu, I, F), которые поступают в растения из почвы. Растения выбирают себе определенный тип почвы, накапливают из неё различные вещества. Неусвоенные соединения мигрируют с водой в разные горизонты и территории, определяют особый состав природных объектов – рек, озер, берегов и т.п. Почвы играют роль очистителя планеты, приёмника отходов человеческой деятельности, утилизируют и разлагают останки живых организмов. Для человека это предмет и орудие труда. Почвы составляют основу существования людей, главное средство производства. Почва является базой для создания населенных пунктов и всё, что с ними связано. 4 Задачи современного почвоведения На современном этапе почвоведение решает главные задачи: 1) углубленное изучение свойств почв и почвенных процессов. 2) создание новых агротехнических эффективных приёмов по повышению плодородия, баланса гумуса, максимального использования азота, доступности питания, повышения ёмкости и оптимизация почвенных режимов. 3) выполнение почвоохранных законодательств, которые являются следствием государственной политики. 4) разработка механизмов экологически безопасного использования почвенных ресурсов. Вопросы и задания:
Тема 1 Образование почв и факторы почвообразования Цели урока:
Содержание 1.1 Понятие о минералах и горных породах Почва образуется при воздействии биологических и климатических агентов почвообразования на горные породы. Почвообразующие породы обуславливают многие свойства почв. От их состава зависят минералогический и химический составы почвы. Плотность и рыхлость пород определяют характер сложения почв. Минералами называют природные химические соединения или самородные элементы. Они могут быть в разных агрегатных состояниях: твердые, жидкие, газообразные. Например: кварц (SiO2), карбонаты кальция и магния – доломит [CaMg(CO3)2], галит (NaCl), гипс (CaSO4∙2H2O), гематит (Fe2O3), сера(S), вода, углекислый газ (CO2). Горная порода состоит из нескольких или одного минерала, занимающего значительное пространство. Например, гранит состоит их кварца, полевого шпата, слюды. Рыхлые горные породы – суглинки. Они состоят их обломков менее 1 мм большого количества минералов. Горные породы, которые выходят на земную поверхность, и в толще которых развивается почва, называют почвообразующими, или материнскими. Исходные характеристики материнской породы в разной степени преобразуются в процессе почвообразования. Одни из них практически без изменений наследуются почвой, другие изменяются значительно. Почвы молодого возраста близки по составу к материнским породам. Чем старше почвы, тем больше в них различий между почвами и исходными почвообразующими породами. Материнские породы, влияющие на формирование почв, принято делить на три группы: - массивно-кристаллические магматического и метаморфического происхождения; - плотные осадочные; -рыхлые осадочные. Массивно-кристаллические породы образовались в глубоких недрах Земли, при очень большом давлении и высоких температурах. Термодинамическая обстановка существенно отличается от той, которая характерна на земной поверхности. При выходе на земную поверхность породы изменяются: теряют монолитность, распадаются на обломки разной величины и формы. При этом меняется их минералогический и химический состав. Вместо первичных минералов образуются разнообразные вторичные минералы. Часть химических элементов выносится за пределы зоны выветривания, другая часть образует новые соединения. Например, кислые породы – гранит, дацит, содержат устойчивые минералы кварц, полевой шпат. В них меньше оксидов железа, алюминия. В основных породах – базальтах, меньше SiO2 , много минералов с повышенным содержанием железа и алюминия. Почвы, развивающиеся на кислых массивно-кристаллических породах, более каменисты, в них много первичных минералов. Плотные осадочные породы – это сцементированные продукты измельчения и преобразования массивно-кристаллических пород, химические и биологические осадки, образования вулканического происхождения. Плотные осадочные породы имеют континентальное и морское происхождение. По химическому составу плотные осадочные породы делятся на углистые, глиноземные, железистые, силикатные, карбонатные и засоленные. По особенностям слагающих компонентов они подразделяются на конгломераты, песчаники, алевриты, глины, известняки, мергели, доломиты и др. в этих породах из первичных минералов сохраняются наиболее устойчивые – кварц и кислые полевые шпаты. Из вторичных минералов присутствуют глинистые образования. Они могут поглощаться почвой. В некоторых плотных осадочных породах – известняках, мергелях, доломитах, содержится большое количество минералов простых солей, которые легко разрушаются, растворяются и выносятся в процессе почвообразования, особенно во влажных районах. Рыхлые осадочные породы занимают наибольшие площади на поверхности Земли. Они чаще других оказываются почвообразующими породами. Рыхлые осадочные породы наиболее молоды, они имеют четвертичный возраст и образованы преимущественно в континентальных условиях. По своему происхождению рыхлые наносы делятся на: гравитационные (отложения осыпей, оползней, обвалов), водные (делювиальные, аллювиальные, водно-ледниковые, озерные и др.), ледниковые, или моренные, эоловые. Каждый из этих генетических типов рыхлых осадочных пород характеризуется определенным комплексом свойств. Например, размером частиц, степенью их окатанности, уровнем выветрелости. Рыхлые осадочные породы могут быть глинистыми, суглинистыми, песчаными, супесчаными, гравийными, щебневыми, галечниковыми, валунными. Они проходят длительный цикл развития в условиях земной поверхности, испытывают воздействие разных агентов выветривания. Их состав отличается относительно небольшой долей первичных материалов и большой долей вторичных. В целом, содержание в земной коре магматических пород – 95 %, осадочных пород –5 %. В гидросфере осадочных пород около 70-75 %, магматических – 20-25 %. 1.2 Этапы изменений горных пород, в результате которых сформировались современные почвы Образование почв началось с появления первых живых организмов. Ему предшествовало выветривание плотных горных пород земной поверхности. Выветривание – процессы изменения физического состояния и химического состава, минералов и горных пород под влиянием воды, кислорода, углекислого газа, температурных колебаний, живых организмов, талой и дождевой воды, ветра, ледников, рек. Примеры химического выветривания: образование растворимого гидрокарбоната кальция. CaCO3 + CO2 + H2O → Ca (HCO3)2 Fe2O3 + 3 H2O → Fe2O3∙3H2O Гематит лимонит Микроорганизмы начали первичный процесс почвообразования. За миллионы лет плотные горные породы превратились в рыхлые осадочные обломочные горные породы. На них формировались почвы, которые уничтожались, перемешивались, откладывались в виде новых осадочных обломочных горных пород. Постепенно в таких породах стали накапливаться «почвенные» признаки. Бесплодные рыхлые горные породы превращались в почвы с их основным качеством – плодородием. В каждой конкретной зоне в зависимости от условий (Докучаев) сформировались разные почвы. Факторы почвообразования: - живые организмы - климат - материнские породы - рельеф - время. Совокупность этих факторов привело к появлению разных по внешнему виду и уровню плодородия почв. Почвообразовательным процессом (Роде) называют совокупность явлений образования, изменения и передвижения веществ и энергии, протекающих в верхнем слое материнской породы, превращающейся в почву. 1.2.1 Первичный почвообразовательный процесс Это совокупность явлений, происходящих в верхней корочке плотной массивной горной породы, изменившейся под влиянием физического и химического выветривания. Осадочные горные породы изменяются под влиянием простейших организмов. Первыми поселенцами на горных породах были бактерии и сине-зеленые водоросли. Затем появились диатомовые водоросли и грибная микрофлора. Поверхность горной породы приобретает буроватый оттенок в результате действия органических веществ, выделяемых микроорганизмами. Органические вещества вступали в реакции с минеральными, образуя органо-минеральные комплексы. Минеральное питание становилось доступнее для живых. Горная порода изменяется, легче поглощает воду. Тем самым создаются условия для лишайников, мхов и высших растений. В настоящее время первичный почвообразовательный процесс можно наблюдать - в горных областях на голых скалах - на донных морских отложениях, вышедших на поверхность - на островах вулканического происхождения. 1.2.2 Второй этап изменений горных пород В горных породах продолжали накапливаться органические вещества, развивалась поглотительная способность. В рыхлых горных породах содержались воздух и вода. Эти условия соответствовали химическому выветриванию. Минеральные элементы всё доступнее живым организмам. Водные растворы имеют различный ионный состав, они перемешивались с горными породами. Новые осадочные породы переотлагались ледниками, талыми и дождевыми водами, ветром, морем, реками. Образовались новые почвообразующие породы. 1.2.3 Завершающий этап почвообразования На третьем этапе формируются современные почвы. Агентами процесса являются растения, животные и продукты их жизнедеятельности, вода, О2, СО2, которые действуют неодинаково в различных природных зонах. В каждой природной зоне образуются типичные для неё почвы с характерными свойствами и режимами. Главные изменения в материнских породах 1) Образование нового органического вещества – гумуса в верхних слоях материнской породы специфической природы, сложного по химическому составу. Основную роль сыграли растения и животные как накопители и преобразователи органического вещества. Химические процессы в почве с участием гумуса оказали решающее влияние на направление почвообразовательных процессов практически все свойства почв. 2) Увеличение содержания биофильных минеральных элементов, образованных в результате деятельности живых организмов и их доступность растениям. Перекачка элементов из нижних слоев. Элементы включаются в состав растений. При перегнивании органической массы минеральные элементы освобождались и перемешивались. Происходит накопление соединений азота в результате деятельности азотфиксирующих, нитрифицирующих и аммонифицирующих бактерий. Образуется определенный пищевой режим, малый круговорот веществ. Часть элементов вовлекается в большой круговорот. 3) Сформировалась поглотительная способность, которая определяется коллоидными свойствами органических и минеральных веществ твердой фазы почв, её пористостью, удельной поверхностью гранулометрических компонентов, реакционной химической способностью твердой фазы почв. 4) Установилась реакция почв (кислая, щелочная), соотношение протекающих в почве окислительный и восстановительных процессов, концентрация и ионный состав почвенных растворов. 5) Образовалась микро- и макроструктура в результате склеивания природными «цементами» механических элементов твердой фазы в комочки разной величины и формы, разной устойчивости. 6) Установились водные, воздушные, тепловые свойства и режимы в соответствии с климатическими условиями, гранулометрическим составом твердой фазы, её плотностью, структурным состоянием поверхности почвы. 7) Сформировались микробиологические ценозы с разными группами микроорганизмов, численностью микрофлоры. 8) Установился своеобразный режим в результате выделения растениями в органическую среду физиологически активных веществ, ингибирующие рост других растений и микроорганизмов. 9) Сформировался благодаря живым организмам почвенный ферментативный комплекс. Ферменты катализируют многие почвенные биохимические реакции. Контрольные вопросы и задания
1. 3 Факторы почвообразования Условия почвообразования, влияющие на скорость почвенных процессов и их результативность, выраженную в уровне плодородия почв, называют факторами почвообразования. 1. 3.1 Растительность и животные организмы Главные группы живых организмов этого фактора являются древесная и травянистая растительность, мхи, лишайники и водоросли, микроорганизмы, простейшие, насекомые, беспозвоночные и позвоночные животные. В каждой природной зоне в естественных условиях установились определенные комбинации этих организмов (ценозы). Накопление биомассы в биологических ценозах, прежде всего, происходит за счет растений. В.Р.Вильямс назвал их растительными формациями. Он различал деревянистые, деревянисто-травянистые, травянистые, пустынные, лишайниково-моховые формации. Ежегодный прирост растительной биомассы в субтропической зоне колеблется от 30 т/га и более, в луговых черноземных степях – около 15 т/га, сосняках и ельниках южной тайги – 6-8 т/га, в тундре – до 1 т/га. Ежегодно в почву возвращается после разложения отмершей растительной массы зольных элементов и азота соответственно около 0,8; 0,7; 0,05–0,15 и 0,04 т/га. Наибольшая масса корней по сравнению с наземной частью отмечается у травянистых растений степных областей (70–85 %), наименьшая – у древесных (15–30 %). Синтез и разрушение органических веществ в почве называют сущностью почвообразовательного процесса. Общая масса органических веществ зависит от деятельности микроорганизмов, зольного состава растительных остатков, степени биогенности почв, гумуса и его формирования. Почвенные водоросли, как и высшие растения, являются продуцентами органических веществ. Их продуктивность гораздо ниже. Водоросли встречаются в почвах всех природных зон. Их численность и биомасса зависят от влажности, освещенности, содержания солей даже в одной и той же почве. Количество клеток водорослей в 1 г почвы составляет от 5 тыс. до 1,5 млн, биомасса в слое 0–10 см от 50 до 1500 кг/га в год. Микробиологический комплекс (бактерии, грибы, актиномицеты) в биоценозах формируется своеобразно. Общее количество микроорганизмов в почвах измеряется десятками и сотнями миллионов, достигая 2–3 млрд. на 1 г окультуренных почв. Масса микроорганизмов составляет от 3 до 7 т/га в год. Наибольшее количество микроорганизмов находится в прикорневой зоне (ризосфере) растений и в верхних горизонтах почв. Активность микроорганизмов имеет сезонную динамичность, что связано с поступлением в почвы тепла и влаги. Роль микроорганизмов многогранна. Они являются источниками органического вещества, как растения и водоросли. Под их влиянием происходит процесс гниения органической массы, созданной всем живым населением почвы. Они участвуют в азотфиксации атмосферного азота, преобразовании химических веществ. Лишайники играют определенную роль в жизни почв. Напочвенные лишайники не выдерживают конкуренции с высшими растениями и редко встречаются на плодородных почвах. Они обычны на песках, в тундрах, полупустынях, на торфяниках. Обильно развиваются в сухих сосняках. Наскальные группы в основном представлены накипными формами. При почвообразовании лишайники оказывают на минеральные массы пород физическое и химическое воздействие. Они выделяют сложные органические кислоты, связывающие катионы минералов. Животные организмы (почвенная фауна) преобразуют органические остатки в результате питания. Тем самым они способствуют гумусообразованию, перемешивают массу почвы, активизируют вещества, изменяют пористость почв. В зависимости от размеров, влияния на почву, животных делят на три группы: микро- мезо- и макрофауну. Микрофауна. Включает многоклеточных микроскопических животных: коловраток, нематод, ногохвосток. Их распределение в почве зависит от мертвых растительных остатков и гумуса. Микрофауна не влияет на порозность и другие физические свойства почв из-за малых размеров. Мезофауна. К ней относятся видимые глазом животные, в основном, членистоногие, которые живут в полостях и могут мигрировать по профилю почв по трещинам и крупным порам. Макрофауна. Представлена дождевыми червями, многоножками, личинками насекомых. Для продвижения в почве они прокладывают себе ходы. В этой группе выделяются крупные животные – землерои. Количество червей может достигать 1 – 3 млн. особей в 1 га пахотного слоя, которые выбрасывают в почву ежегодно более 100 т органоминеральной массы. Наличие достаточного количества червей в пахотном слое является хорошим показателем биологического состояния почв. Около 95 % всех насекомых часть или всю жизнь проводят в почве, преобразуя органические остатки, изменяя химический состав твердой фазы почвы и её физические свойства. Проживающие в почве землероющие животные (суслики, кроты, степные мыши, полевки т.д.) активно выбрасывают почвы и породы на поверхность земли в виде бугорков, создают своеобразный рельеф. Он имеет большое значение в почвообразовательных процессах. Главную роль в процессе почвообразования играет биологический фактор. В основе лежит обмен веществ и энергии между почвой и живыми организмами. При освоении целинных территорий под пашню резко изменяется состав всего живого населения почв. Формируются агробиоценозы, отличающиеся от природных биоценозов составом организмов. В вязи с этим изменяется направление почвообразования. Важно создавать наилучшие условия для жизнедеятельности компонентов агробиоценозов, обеспечивающих повышение плодородия почв. 1.3.2 Материнская, или почвообразующая, порода На территории России материнские породы представлены в основном, четвертичными осадочными смешанными горными породами. Они передают образующимся на них почвам свой минералогический и гранулометрический состав. От них зависит водо- и воздухопроницаемость, влагоемкость, количество доступных для растений элементов питания. Чем разнообразнее минералогический состав материнских пород, тем плодороднее на них образуются почвы. Содержание минералов сочетается с гранулометрическим составом. Более легкие по гранулометрическому составу породы и почвы оказываются более бедными по минералогическому составу, в них большое количество песчаных фракций, состоящих из диоксида кремния – устойчивого минерала. Минералогический состав материнской породы оказывает большое влияние на направление почвообразовательных процессов. Например, карбонатность породы препятствует течению подзолистого процесса, так как карбонат кальция нейтрализует фульвокислоты, разрушающие минералы. Карбонатность породы способствует течению накопления гумуса, образует водопрочную структуру. Гранулометрический состав материнской породы влияет на формирование профиля почвы. В песчаных и супесчаных почвах почвенные растворы проникают на большую глубину, почвенные профили размыты. Глинистый гранулометрический состав может способствовать заболачиванию из-за плохой водопроницаемости. Заболачивание также может происходить из-за бедного минералогического состава. На бедных почвах поселяются моховые растения, не требовательные к минеральному питанию. Моховая масса обладает повышенной влагоемкостью, что приводит к накоплению воды и заболачиванию. В результате почвообразовательных процессов и выветривания материнские породы частично теряют свои свойства. Изменяется минералогический состав, образуются вторичные минералы, происходит вынос карбоната кальция за пределы почвенного слоя. Почвы могут засоляться в результате выпотного типа водного режима. Изменение материнских пород в результате почвообразовательных процессов могут быть самыми различными при разном сочетании факторов почвообразования. 1.3.3 Климат Климат определяет поступление лучистой энергии солнца, тепла и влаги на земную поверхность. В результате создается определенных гидротермический режим почв. От климата зависят условия жизни биологического фактора почвообразования. На почвообразовательные процессы влияет годовое количество осадков, коэффициент увлажнения почв, среднегодовая температура воздуха, средние многолетние температуры января и июля, сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10о С, продолжительность этого периода, длина вегетационного периода. Климатические показатели имеют зональную изменчивость. В каждой почвенно-климатической зоне кроме преобладающих типов почв встречаются и другие почвы. Это происходит из-за разного гидротермического режима почв разных территорий одной климатической зоны. Например, это связано с рельефом, который перераспределяет тепло и воду. Некоторые климатические воздействия способствуют развитию эрозии почв и пород: интенсивные осадки в теплое время, интенсивное весеннее снеготаяние, наличие периодов без осадков с активным испарением влаги из почвы и сильными ветрами. Для климатических показателей характерно изменение в течение суток, недели, месяца, года. Это вызывает изменение почвообразовательных процессов и эволюцию почв. Ученые обратили внимание на изменения в течение века природных циклов, возникновение бури, засухи, наводнения. 1.3.4 Рельеф Рельеф перераспределяет воду и тепло. Склоны южной экспозиции являются наиболее сухими и теплыми, почвы раньше прогреваются, лучше освещаются солнцем. В результате меньшей влажности почв южных склонов впитывание дождевой воды ими идет хуже, чем на других склонах. Такие почвы больше подвергаются водной эрозии. Нижние части склонов переувлажняются за счет стекания талых и дождевых вод. Перераспределение на склонах атмосферной влаги и тепла вызывает изменение пищевого, воздушного, окислительно-восстановительного, солевого и других режимов. Создаются неодинаковые условия для жизни биоценозов, синтеза и разложения органического вещества. Поэтому на разных элементах рельефа формируются различные по свойствам почвы. В почвоведении различают три группы форм рельефа. Макрорельеф. Характеризует общий облик большой территории: равнина, горный рельеф. Он сформировался в результате тектонических процессов земной коры. В последующее время рельеф получает современные очертания. Мезорельеф. Под ним понимают рельефные образования, из которых складывается макрорельеф: холмы, увалы, балки, долины рек. Они возникли под влиянием небольших тектонических поднятий и последующего длительного разрушения и переотложения осадочных пород ветром, талыми, речными, ледниковыми водами и другими факторами переноса. В результате произошло общее выравнивание рельефа. Микрорельеф. Относительно небольшие колебания почвенной поверхности в пределах 5 –15 см. площадь может быть от 0,5 до нескольких сотен квадратных метров. Хорошо выраженный микрорельеф типичен для степных районов. Причинами его образования являются: просадка пород в результате снижения их карбонатности и засоленности при почвообразовании; действие землероев, образующих на поверхности холмики выброшенной почвы; неравномерность густоты травостоя. Органические и минеральные частицы выдуваются ветром с микропонижений и оседают на микроповышениях с густой растительностью. На разных элементах микрорельефа создается неодинаковый характер увлажнения, солевой режим, формируется пятнистое распределение растительности, а значит, почвенного покрова. На микропонижениях пахотных земель в результате переувлажнения с/х растения вымокают. На микроповышениях, слабо покрытых снегом, вымерзают в периоды зимних температур. 1.3.5 Возраст почв Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютный возраст исчисляется временем формирования почв с момента образования материнской породы до сегодняшнего дня. Абсолютный возраст почв основной территории европейской части России составляет 60 –80 тыс. лет. В это время материнская порода освободилась от четвертичных льдов и действия ледниковых вод. Наибольший возраст имеют почвы тропических областей (до миллиона лет), наименьший – прирусловой части поймы. Относительный возраст почв характеризует скорость почвообразовательного процесса. Например, в лесной зоне слабоподзолистые почвы являются молодыми по сравнению со средне- и сильноподзолистыми почвами, образовавшимися на одной территории, на тех же материнских породах. 1.3.6 Производственная деятельность человека Мощным фактором изменения природных почв является деятельность человека. В результате освоения целинных земель под пашню течение естественных процессов прерывается. Освоение под пашню больших площадей целинных земель на территории России произошло недавно, во втором тысячелетии. Наиболее длительно в земледелии используются черноземы и серые лесные почвы. В результате земледельческой деятельности человека создаются новые биоценозы – агробиоценозы. Возникают совершенно новые взаимоотношения культурных растений с животным населением почвы, окружающей средой. Нарушился естественный баланс органического вещества, его отчуждение с урожаем. Поэтому возникает необходимость внесение в почву удобрений, извести, гипса. Культурные растения дают высокие урожаи при правильном уходе, поэтому почвы являются нашим богатством. Проведение процессов осушения, орошения, мелиорации и других, дает новое направление почвообразовательного процесса. 1.3.7 Взаимодействие факторов почвообразования Взаимодействие факторов почвообразования привело к образованию почвенных зон с преобладанием в каждой из них характерных типов почв: подзолистых, серах лесных, черноземов, каштановых и др. Эти почвы называются зональными. Почвенные зоны на равнинных территориях в основном совпадают с климатическими и растительными поясами или зонами (тундра, таежно-лесная, лесостепная, лугово-степная, сухостепная). По предложению В.В.Докучаева почвенные зоны равнинных территорий называют широтными или горизонтальными почвенными зонами. Среди зональных почв могут встречаться другие почвы. Например, в сухостепной зоне среди каштановых почв характерно наличие солонцов. Почвы, не имеющие преобладающего распространения в почвенных зонах, называют азональными или интерзональными. В горных областях почвенные зоны формируются вертикально, аналогично горизонтальным зонам. Контрольные вопросы и задания Темы 1 Образование почв и факторы почвообразования
|