Копия Лекции почвоведения, последнее, 2. Курс лекций По дисциплине Почвоведение
 Скачать 0.67 Mb.
|
|
Тема 6 Плодородие Цели урока:
Содержание 6.1 Понятие о плодородии Плодородием называют способность почвы обеспечивать нормальный рост и развитие естественных и культурных растений. Почвы удовлетворяют потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивает корневые системы воздухом и теплом. Почва считается плодородной, если растения на ней не страдают от холода и перегрева, корневые системы получают в нужном количестве элементы питания, воду, не испытывают недостатка в кислороде воздуха. Плодородие естественных почв складывается в процессе их формирования под влиянием факторов почвообразования и оценивается продуктивностью естественной растительности. Плодородие обрабатываемых почв измеряется урожаем сельскохозяйственных растений и определяется уровнем сельскохозяйственного производства. Плодородие целинных, невозделанных почв определяется продуктивностью естественной растительности. Продуктивность в виде годового прироста на единицу площади в разных ландшафтах мира колеблется от 10 до 300 ц/га и более сухой фитомассы. Плодородие обрабатываемых почв измеряется фитомассой культурных растений. На европейской части РФ продуктивность составляет от 50 до 180 ц/га сухого вещества. Плодородие почвы выражается в богатстве элементами питания: азота, фосфора, калия и других биогенных элементов, гумусом, В обыденной жизни под плодородием понимают почву, благоприятную для определенных культурных растений. В действительности неплодородных почв нет, т.к. плодородие – общее свойство почвы. Любая почва плодородна по отношению к тем растениям, которые на ней хорошо развиваются. Даже на солончаках, неплодородных с хозяйственной точки зрения, хорошо развиваются солянки, которые в других условиях не могут расти. Сероземные почвы хороши для хлопчатника, но не плодородны для картофеля. Дерново-подзолистые почвы плодородны для картофеля и неблагоприятны для пшеницы и т.д. 6.2 Факторы и условия почвенного плодородия К факторам относятся элементы зольного питания растений и азот, вода, воздух, частично тепло, необходимые для жизни растений. В качестве основных элементов питания растения поглощают из почвы азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, серу. При этом для растений имеет значение не все количество элементов, содержащихся в почве, а те формы, которые доступны растениям. Большая часть азота в почве находится в форме органических соединений и поэтому недоступна высшим растениям. Только образующиеся в результате микробиологической деятельности аммонийные и нитратные соединения могут быть усвоены растениями. Органические соединения фосфора и большая часть фосфорсодержащих минералов в почве труднодоступны для растений. Основная масса калия в почвах входит в состав первичных и вторичных силикатов и в таком виде растениями не усваивается. Водорастворимые соединения калия содержатся в почвах в ничтожном количестве. Калий и магний доступны растениям в поглощенном и водорастворимом состоянии. Содержание доступных химических элементов меньше, чем их общее количество. Возникает необходимость вносить элементы питания в усвояемой форме в виде удобрений. Ежегодно вместе с урожаем часть доступных элементов выносится из почв, поэтому внесение удобрений является важным приемом повышения урожайности. К условиям относят совокупность свойств, обеспечивающих растения земными факторами (физические, физико-химические свойства). Для нормального развития растений необходимо, чтобы в почвах были следующие условия:
6.3 Виды плодородия Различают следующие виды плодородия: естественное, искусственное, эффективное и экономическое. Естественное плодородие определяется сложным взаимодействием свойств и режимов почв, которые обусловлены развитием почвообразовательного процесса, не нарушенного воздействием человека. В чистом виде характерно для целинных почв. Искусственное плодородие формируется при обработке и мелиорации почв человеком. При этом изменяются почвенные режимы и свойства, элементный состав. В чистом виде искусственное плодородие возникает при создании субстратов для выращивания растений в теплицах, парниках и т.д. При сельскохозяйственном использовании почв искусственное плодородие в совокупности с естественным проявляется как эффективное плодородие. Оно реализуется в урожае сельскохозяйственных культур, зависит от условий использования почв в производстве, развития науки и техники. Эффективное плодородие всегда связано с определенными затратами труда и средств для получения продукции растений. Оно может быть оценено в экономических показателях. Такое плодородие называется экономическим. Потенциальное плодородие характеризуется общими запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств почв. Такие почвы способны длительное время обеспечивать растения водой, воздухом, теплом, элементами питания. Высоким потенциальным плодородием обладают черноземы, болотные торфяные почвы, низким – подзолистые почвы. 6.4 Воспроизводство почвенного плодородия Почвенное плодородие обеспечивает развитие почвенной биоты (высшие растения, микроорганизмы). На плодородие влияют процессы превращения и передачи веществ и энергии. Эти изменения могут быть различными для развития плодородия. Например, накопление элементов питания, улучшение структуры повышает плодородие. Вынос элементов, ухудшение структуры снижает плодородие. Создание почвенного плодородия исходного уровня называют воспроизводством. Воспроизводство почвенного плодородия объективный закон почвообразования. В природных условиях протекает по неполному, простому или расширенному типу. В условиях земледелия воспроизводство плодородия протекает под влиянием естественных факторов и различных приемов воздействия человека на почву. При этом происходит замена естественной растительности культурными агроценозами. На почвообразовательные процессы влияет обработка почвы, применение удобрений и других средств химизации, различные приемы мелиорации. Развитие антропогенного почвообразовательного процесса в условиях разумной деятельности способствует улучшению почв и повышению плодородия. Нарушение принципа может привести к утрате почвенного плодородия (развитие эрозии, засоление, потеря гумуса, разрушение структуры). Контрольные вопросы и задания Тема 6. Плодородие
5. Приведите примеры, характеризующие плодородие как результат взаимодействия состава, свойств и режимов почв. Тема 7 Основные типы почв России Цели урока:
Содержание 7.1 Главные закономерности распространения почв Любая почва формируется в результате взаимодействия факторов почвообразования. Распределение факторов на земной поверхности закономерно, поэтому почвы распределяются также закономерно, что можно выразить законами. Закон горизонтальной (широтной) почвенной зональности. Сформулирован В.В. Докучаевым. Суть данного закона заключается в том, почвообразователи (климат, растительный и животный мир) закономерно изменяются в широтном направлении с севера на юг, поэтому главные типы почв должны последовательно сменять друг друга, располагаться широтными полосами. На территории суши земного шара почвенно-климатические пояса имеют черты сходства при продвижении с севера на юг в пределах Северного полушария. Выделяют пять поясов: полярный, бореальный, суббореальной, субтропический, тропический. Аналогичные пояса можно выделить и в Южном полушарии. Горизонтальная почвенная зональность проявляется и в соответствии с условиями увлажнения. Наиболее четко широтные почвенные зоны обособлены на равнинах внутри континентов. Закон вертикальной почвенной зональности. В условиях горного рельефа происходит закономерное последовательное изменение климата, растительности, почв в связи с изменением абсолютной высоты местности. По мере поднятия от подножия гор к их вершинам температура воздуха понижается в среднем на 0,5о С на каждые 100 м высоты. Количество осадков, растительность также изменяются. Образуются вертикальные растительно-климатические и почвенные пояса. В общем виде последовательность смены зон аналогична их смене на равнинах при движении с юга на север. Закон фациальности почв. Почвенный покров изменяется в меридиональных частях термических поясов и зон. Почвенные зоны по-разному могут располагаться от морских бассейнов или горных систем. Поэтому влияние увлажненного или континентального климата, температурного режима приводит к появлению различий в строении почвенного профиля. Например, на одной широте территории России существуют в центре европейской части почвы дерново-подзолистые умеренно теплые кратковременно промерзающие, а в Приморье буротаёжные почвы. Закон аналогичных топографических рядов. Сущность закона в том, что в любой зоне распределение почв на элементах рельефа аналогично. На возвышенных элементах залегают генетически самостоятельные почвы, их которых выносятся подвижные продукты. На пониженных элементах рельефа генетически подчиненные почвы. В них аккумулируются приносимые стоками подвижные продукты почвообразования. На склонах залегают переходные почвы. 7.2 Классификация почв Классификация почв – это объединение почв в группы по их признакам, свойствам и особенностям плодородия. В основе построения современной классификации лежит генетический принцип, по которому признаки и свойства рассматриваются как следствие процессов почвообразования в конкретных условиях. Основные идеи классификации были разработаны В.В. Докучаевым и Н.М. Сибирцевым. В первых схемах генетической классификации почвы объединялись в большие группы с общим строением профиля и некоторыми свойствами. Например, для типа черноземов общими чертами являются наличие темного хорошо прокрашенного гумусом слоя, отчетливой комковато-зернистой структурой. Переход в почвообразующую структуру постепенный. Формируются на территориях с умеренно теплым климатом при некотором недостатке атмосферного увлажнения со степной или луговой растительностью. В генетических классификациях В.В. Докучаева и Н.М. Сибирцева некоторые типы делились на подтипы для более детального изучения. Современная классификация почв включает следующие таксономические единицы: тип – подтип – род – вид – разновидность – разряд. Тип – большая группа почв, имеющая общее строение профиля. Поступление и превращение органических веществ, комплекс процессов разложения и синтеза минеральных соединений однотипно. Сходны процессы миграции и аккумуляции веществ, мероприятия по повышению плодородия. Подтипы – группы почв в пределах типа. Они качественно различаются по проявлению основного процесса или приобретают характерные особенности в строении профиля и свойствах в связи с проявлением налагающегося процесса. Например, фациальные подтипы выделяют по особенностям их температурного режима – по сумме температур на глубине 20 см и длительности замерзания. Роды выделяют в пределах подтипа по качественным особенностям почв (свойствам, строению профиля, режимам), которые возникают под влиянием местных условий – состава пород, химизма грунтовых вод, признаков предыдущих стадий почвообразования. Виды почв выделяют в пределах рода по степени развития почвообразовательных процессов (мощности отдельных горизонтов, степени засоленности и т.д.). Разновидности почв выделяют по гранулометрическому составу их верхнего горизонта. Разряды почв обусловлены генетическими свойствами почвообразующих пород (моренные, морские, аллювиальные) с указанием их гранулометрического состава. Разделение почв на любом таксонометрическом уровне проводят по свойствам и признакам почв, которые могут быть природными или приобретаются в результате хозяйственной деятельности. Основные типы почв по зонам. Типы почв Зона Тундровые глеевые тундра Подзолистые таежно-лесная Мерзлотно-таежные неоглеенные «» «» «» оглеенные «» «» палевые «» Дерново-подзолистые «» Болотно-подзолистые «» Дерново-карбонатные таежно-лесная и др. Дерново-глеевые тундровая, таежно-лесная Торфяные болотные верховные тундровая, таежно-лесная «» «» низинные таежно-лесная Серые лесные лесостепная Бурые лесные широколиственно-лесная Подзолисто-буроземные «» Черноземы лесостепная и степная Лугово-черноземные «» Каштановые сухостепная Лугово-каштановые «» Бурые полупустынные полупустынная Серо- бурые пустынные пустынная Такыры «» Коричневые субтропические степи, ксерофитные леса Сероземы субтропические пустынные степи Красноземы влажные субтропики Желтоземы «» Солонцы лесостепь, сухая степь Аллювиальные во всех зонах Тема 8 Эрозия почвы Цели урока:
Содержание 8.1 Виды эрозии При нарушении естественного растительного покрова под воздействием ветра и атмосферных осадков происходит разрушение верхних горизонтов почвы и снос почв и рыхлых пород. Это явление называют эрозией (от латинского слова «erosio» – «разъедание») Разрушение почв и пород дождевыми, талыми и поливными водами называют водной эрозией, а ветром – ветровой эрозией или дефляцией. Из эродированных почв выносятся важнейшие минеральные вещества, поэтому в химическом составе ветровой пыли часто больше гумуса, азота, фосфора, чем в эродированной почве. Различают нормальную и ускоренную водную эрозию. Нормальная эрозия – это медленный смыв механических частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью в минимальных размерах. Слой восстанавливается в результате природного почвообразовательного процесса. Ускоренная эрозия – значительный смыв верхних, наиболее плодородных почвенных слоев и глубокий размыв почв, материнских и коренных пород с образованием промоин и оврагов. По интенсивности развития ускоренной эрозии её подразделяют на плоскостную (поверхностную) и линейную (овражную). При плоскостной эрозии талые и дождевые воды образуют на поверхности пашни мелкие размывы. Их легко разровнять обработкой. При этом мощность пахотного слоя уменьшается. Линейная водная эрозия развивается под влиянием концентрированных стоков воды. Сначала образуются глубокие размывы до 20–35 см, потом промоины глубиной до 1 м и более. Склоны оврага со временем осыпаются, становятся более пологими, зарастают травой и другой растительностью. Овраги перестают расти, превращаются в балки. Для оценки интенсивности ускоренной водной эрозии используют данные Заславского, 1983. Для плоской эрозии Смыв почвы Среднегодовой смыв почвы, т/га Незначительный до 0,5 Слабый 0,5–1 Средний 1–5 Сильный 5–10 Очень сильный > 10 Для линейной эрозии Интенсивность Среднегодовой прирост оврагов, м Слабая < 0,5 Средняя 0,5–1 Сильная 1–2 Очень сильная 2–5 Чрезвычайно сильная > 5 Ветровая эрозия имеет различные названия: пыльные, земляные, черные, песчаные бури; выдувание и т.д. Ветровая эрозия охватывает сразу большие пространства, проявляется во всех сезонах года, в различных направлениях. Перенос продуктов разрушения происходит не только сверху вниз, но и снизу вверх. Тончайшие почвенные частицы поднимаются ветром и долго удерживаются в виде «воздушной суспензии». В таком виде частицы могут переноситься на огромные расстояния от очага эрозии (на 300–1500 км и более). Различают также нормальную и ускоренную ветровую эрозию. 8.2 Вред, причиняемый эрозией Вред, причиняемый эрозией, огромен. Эрозия почв наносит урон, прежде всего сельскому хозяйству. Содержание гумуса в сильно эродированных почвах уменьшается в три раза, азота (N) и калия (K2O) – в два раза по сравнению с целинными почвами. Развитие плоскостной водной эрозии приводит к быстрой потере почвенного плодородия. Урожай на слабо смытых почвах снижается на 10–30 %, на среднесмытых – на 30–50 %, на сильносмытых – на 50–70 %. Ветровая эрозия нередко приводит к полной гибели культурных растений на больших площадях в результате выдувания пахотного слоя и засыпания посевов. Образование оврагов приводит к потере пахотных площадей, сенокосов и пастбищ, иссушению местности. Смыв почвы, потери органического вещества и элементов минерального питания растений приводит к гибели посевов или снижению урожая с.-х. культур. Ветровая и водная эрозия сопровождается разрушением сооружений, заносом населенных пунктов и дорог, нарушает движение транспорта. Занос мелкоземом ухудшает водный режим рек, прудов, каналов. Запыление атмосферы повреждает пищу и одежду человека, вызывает воспаление слизистых оболочек, обжигает молодые листья. Водная и ветровая эрозии проявляются во всех почвенных зонах. Наибольшее распространение водная эрозия получила в подзоне дерново-подзолистых почв, в зоне серых лесных почв, в Черноземной зоне, зоне каштановых почв, в горных областях. В некоторых регионах Нечерноземной зоны водой эрозией охвачено более 75 % площади пахотных земель. Ветровая эрозия чаще развивается в южных, степных зонах, в засушливых областях – в полупустынях и пустынях. В России, по данным Государственного доклада «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2001 году», почвенный покров характеризуется существенным уровнем деградации. Общая площадь эрозионно и дефляционно опасных почв составляет более половины всех сельхозугодий, в том числе более 40 % почв пашни. Вынос питательных веществ с этих земель в 4 раза превосходит их внесение с удобрениями. Около 7 % общей территории страны подвержены воздействию различных форм опустынивания, причинами чего выступают превышение допустимых антропогенных нагрузок на засушливые земли, истощительное использование почвенных, водных и растительных ресурсов. В гумидных районах России до 50 % площадей сельскохозяйственных земель испытывают переувлажнение и заболачивание. Из обследованных в 2001 г. 70 млн га земель 2 млн га сельхозугодий загрязнено тяжелыми металлами. В почвах Брянской, Тульской, Калужской и Челябинской областей заметно присутствие радионуклидов. В Западно-Сибирском и Северо-Кавказском регионах, в Башкортостане и Татарстане, на территории Среднего и Нижнего Поволжья значительно загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. 8.3 Причины возникновения эрозии Факторы, влияющие на возникновение и развитие эрозии, делят на две группы: естественно-исторические и социально-экономические. Естественно-исторические факторы подразделяют на климат, рельеф, геологические условия, растительный покров, свойства почв. Климат. Наибольшее влияние на развитие водной эрозии оказывают количество и режим осадков. Эрозия активнее проявляется при ливневых и затяжных дождях, интенсивном таянии снега в сочетании с медленным оттаиванием. На усиление ветровой эрозии оказывают влияние низкое годовое количество осадков, неравномерное их распределение в течение года, иссушение поверхности почвы под влиянием высоких температур. Рельеф. Интенсивность водной эрозии зависит от длины, крутизны, формы и экспозиции склона. Исследование склонов сотрудниками Почвенного института имени В.В.Докучаева показывает, что при увеличении крутизны склонов вдвое увеличивает смыв почвы почти в три раза. На южных и западных склонах водная эрозия протекает активнее, чем на склонах других экспозиций при одинаковой их крутизне. Это объясняется различной степенью солнечной освещенности и скоростью таяния снега. Эти склоны быстрее пересыхают, во время дождей медленнее впитывают влагу. Вода стекает в виде поверхностного стока и вызывает эрозию. На выпуклых склонах наблюдается большее развитие эрозии, чем на вогнутых. Длина склона также влияет на величину водной эрозии. Чем длиннее склон, тем больше общий смыв за счет увеличения скорости потока и массы стекающей воды. Установлено, что количество смываемых почвенных частиц пропорционально четвертой степени скорости воды. Увеличение скорости воды в 2 раза вызывает количество смываемых частиц в 16 раз. Интенсивность ветровой эрозии больше проявляется на равнинных территориях, на почвах с более гладкой поверхностью. Геологические условия. Лёссы, лессовидные суглинки легко размываются с образованием в оврагах крутых стенок. В случае подстилания лёссов известняками образуются промоины в виде воронок, в которые стекают талые воды. Больше подвергаются эрозии сложные породы, состоящие из легких верхних слоев и плотных нижних, глин или сланцев. Растительной покров. Почвозащитная роль растений огромна.Растения скрепляют поверхностный слой почвы своими корнями. Надземные части растений препятствуют стоку воды. Растительный покров способствует задержанию снега, поэтому почва меньше промерзает, быстрее оттаивает весной. Почва становится боле водопроницаемой и меньше подвергается водной эрозии. На задернованных или покрытых древесно-кустарниковой растительностью участках ветровая эрозия не проявляется. Свойства почв. Снижают развитие эрозии водопрочные, оструктуренные почвы с повышенным гумусовым слоем. Насыщенность почв катионами оснований, прежде всего кальцием, достаточная водопроницаемость, невысокие плотность и пористость также способствуют устойчивости к эрозии. Наиболее устойчивы к водной эрозии черноземы, наименее – дерново-подзолистые почвы и сероземы. Дефляции легче подвергаются песчаные и супесчаные, бесструктурные суглинистые и глинистые почвы. Особенно способствует эрозии выпас скота, разрыхление и иссушение верхнего пахотного слоя. Хозяйственная деятельность человека. Часто развитие эрозии определяется социально-экономическими факторами. Эрозия активно развивается в случае неправильного использования земельных угодий или отказе от противоэрозийных мероприятий. К эрозии может привести такая деятельность:
повышение культуры земледелия и организационно-хозяйственного уровня производства обеспечивает практически полное прекращение процессов разрушения. 8.4 Мероприятия по защите почв от эрозии Защита почв от эрозии включает систему мероприятий: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные, гидротехнические. В их составе мероприятия, направленные на устранение эрозии и её профилактику. Организационно- хозяйственные мероприятия Составляется проект противоэрозийных мероприятий и меры его выполнения. План составляется с учетом земель в зависимости от рельефа, эродированности почв и необходимости в защите от эрозии. Земли, используемые в хозяйственной деятельности, делят на категории. А. интенсивное использование: 1-я категория – не подвергаются эрозии 2-я категория – подвержены слабой эрозии 3-я категория – подвержены средней эрозии 4-я категория – подвержены сильной эрозии Б. Земли, пригодные для ограниченной обработки: 5-я категория – подвержены очень сильной эрозии, используют под сенокосы и пастбища В. Земли, не пригодные для обработки: 6-я и 7-я категории – склоны и дно балок, ограничено пригодные для пастбища 8-я категория – непригодные для земледелия, сенокошения и выпаса, но пригодные для лесоразведения. Это овраги всех типов, участки балок. 9-я категория – «бросовые» земли с выходом коренных пород, галечники, скалы и т.д. Агротехнические мероприятия Используют многолетние травы, особые приёмы по защитной обработке почв (глубокое рыхление без оборота пласта, обработка поперек склонов, контурная обработка). Сток дождевых и талых вод регулируется различными приёмами: кротование, полосное зачернение снега и др. Накопление и сохранение влаги, применение органических и минеральных удобрений приводит к созданию мощного растительного покрова, который защитит почву от эрозии. Лесомелиоративные мероприятия Они включают посадку леса, создание защитных полос различного назначения: ветрозащитных, полезащитных, приовражных, водозащитных вокруг водоёмов, природоохранных. Гидротехнические мероприятия Применяют для быстрого прекращения эрозии, когда другие приёмы неэффективны: закрепляют дно оврагов, делают канавы, валы, террасируют склоны. Контрольные вопросы и задания Тема 8. Эрозия почвы
|