лабороторные по почве. Практикум по почвоведению Семей2014 удк 338. 24 339. 138 758 ббк 85. 9 Ж 77 Жанадилов А. Ю. Практикум по почвоведению Семей, 2014. 87 с
 Скачать 0.49 Mb.
|
Практические и лабораторные занятия.Практические и лабораторные занятия – одна из форм учебного занятия, направленная на развитие самостоятельности студентов и приобретение умений и навыков. Практические и лабораторные занятия должны способствовать углубленному изучению наиболее сложных вопросов дисциплины и служат основной формой подведения итогов самостоятельной работы студентов. Именно на этих занятиях студенты учатся грамотно излагать проблемы и свободно высказывать свои мысли и суждения, рассматривают ситуации, способствующие развитию профессиональной компетентности. Всё это помогает приобрести навыки и умения, необходимые современному специалисту. Лабораторные работы (лабораторный практикум) При выполнении лабораторных работ проводятся: подготовка оборудования и приборов к работе, изучение методики работы, воспроизведение изучаемого явления, измерение величин, определение соответствующих характеристик ипоказателей, обработка данных иих анализ, обобщение результатов. В ходе проведения работ используются план работы итаблицы для записей наблюдений. При выполнении лабораторной работы студент ведет рабочие записи результатов измерений (испытаний), оформляет расчеты, анализирует полученные данные путем установления их соответствия нормам и/или сравнения с известными в литературе данными и/или данными других студентов. Окончательные результаты оформляются в форме заключения. I. ПОЛЕВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЧВ Изучение почв в полевых условиях является обязательным начальным этапом ис- следования почвенного покрова любой территории. В ходе полевого изучения почв по- лучают информацию о внешних (морфологических) признаках почвенного тела, в ко- торых отражается протекание внутренних процессов почвообразования; отбирают об- разцы для анализа физико-химических свойств почвы. При этом многие важнейшие признаки почвы (цвет, влажность, гранулометрический состав, структура, сложение, наличие и характер новообразований и включений) могут быть диагностированы уже в полевых условиях. Ключевым моментом полевого изучения почвы является описание почвенного генетического профиля, т.е. совокупности почвенных генетических гори- зонтов. Лабораторная работа №1 Тема: Признаки почвенного профиля. Методика полевого исследования почв. Цель занятия: получить общее представление о почвенном генетическом профиле, познакомиться со схемой его описания, изучить морфологические признаки почвы, ос- воить технику закладки почвенного разреза и отбора образцов для анализа физико- химических свойств почвы. Почва – природное тело с вертикальным изменением свойств, поэтому его изуче- ние проводят в специально выкопанных ямах – почвенных разрезах. Перед закладкой почвенного разреза тщательным образом осматривают мест- ность, отмечая особенности и актуальное состояние основных факторов почвообразо- вания: растительности, рельефа, человеческой деятельности. Разрез необходимо закла- дывать в наиболее характерном месте обследуемой территории, исключая участки с не- типичными элементами микрорельефа, признаками нарушения почв. Почвенный разрез ориентируют так, чтобы на момент описания профиля почвы передняя стенка была обращена к солнцу. Вначале, наметив общий контур разреза, ак- куратно подрезают дерн (снимают лесную подстилку). При рытье разреза материал верхних темных (гумусированных) горизонтов почвы и нижних, более светлых гори- зонтов, отсыпают раздельно на боковые стороны разреза. Передняя стенка шириной 70- 80 см должна оставаться ненарушенной. Переднюю и боковые стенки разреза следует делать отвесными во избежание обвалов и осыпей, а заднюю – в виде ступенек через 30-50 см. Длина разреза составляет обычно 150-200 см, а глубина может варьировать в зависимости от типа разреза. Почвенные разрезы бывают трех типов: полные (основные) разрезы, контрольные разрезы и прикопки. Полные, или основные разрезы при почвенном обследовании территории заклады- вают в наиболее характерных местах. Они предназначаются для всестороннего изуче- ния не только почв, но и материнских пород, поэтому их глубина должна составлять 150-250 см. Такие разрезы служат для специального детального изучения морфологи- ческих свойств почв и взятия образцов для физических и химических анализов. Контрольные разрезы (полуразрезы, полуямы) служат для установления контуров распространения почв и выявления наиболее существенных свойств почв, охарактери- зованных полными разрезами. Они имеют глубину 75-150 см. Если при описании полу- ямы обнаружены признаки, не отмеченные при описании полного разреза, то в этом месте необходимо закладывать полный разрез. Прикопки закладывают для уточнения границ распространения почв и установле- ния изменения каких-либо отдельных свойств. Глубина их колеблется в зависимости от особенностей почв в пределах от 40 до 75 см. После закладки почвенного разреза приступают к описанию почвенного генетиче- ского профиля. Результаты описания фиксируют на специальных бланках (см. прило- жение) или в полевом журнале. Передняя стенка разреза должна быть наполовину (по вертикальной оси) отпрепарирована почвенным ножом. В таком виде легче определить морфологические особенности почвы: структуру, границы почвенных горизонтов и др. П о ч в е н н ы й г е н е т и ч е с к и й п р о ф и л ь представлен на передней освещенной стенке разреза в виде последовательно сменяющих друг друга почвенных генетических горизонтов. Эти горизонты отличаются друг от друга по цвету, структуре, сложению и ряду других признаков. Переход от одного горизонта к другому, как правило, посте- пенный. На передней стенке разреза ножом намечают границы почвенных горизонтов и отмечают их мощность с помощью измерительной ленты, закрепленной на верхней бровке передней стенки. Выделение генетических горизонтов почвы требует некоторо- го навыка, но главным критерием этого выделения является видимое изменение свойств почвы (относительно резкое, или постепенное) на границе горизонтов и отно- сительная однородность почвы в пределах одного горизонта. Следуя традиции, заложенной в трудах В.В. Докучаева, почвенные горизонты обозначают индексами – буквами латинского алфавита – А, B, C, D. Внутри каждого горизонта выделяют подгоризонты, которые обозначают арабскими цифрами (А1, А2; В1, В2). Кроме того, выделяют горизонты, совмещающие признаки соседних горизон- тов (А1В; А1А2 и т.п.). Ниже приведена краткая характеристика основных почвенных горизонтов. Горизонт А – гумусово-аккумулятивный. В этом горизонте происходит разложе- ние отмершего органического вещества: его минерализация (до простых неорганиче- ских соединений) и гумификация – превращение в гумус, специфическое почвенное органическое вещество. Верхняя часть данного горизонта содержит большое количест- во отмершей органики, смешанной с минеральной частью почвы – это горизонт А0 (лесная подстилка, степной войлок). Гумусово-аккумулятивный горизонт А1 выделяет- ся темным (от черного до бурого) цветом. Интенсивность цвета зависит от содержания гумуса, а оттенок – от состава гумусовых веществ. Часть гумусово-аккумулятивного горизонта, подвергающегося вспашке, обозначают как пахотный горизонт Апах (или Аа). В процессе почвообразования гумусовые вещества из горизонта А вымываются в ниже- лежащие горизонты. Вымыванию подвергаются и другие вещества: соли (хлориды, сульфаты, карбонаты), соединения железа, алюминия, марганца, коллоидные и тонко- дисперсные илистые частицы. В нижней части горизонта А эти процессы наиболее оче- видны. В лесных почвах эту часть гумусового горизонта обозначают А2 – элювиальный горизонт. Горизонт В – иллювиальный, горизонт вмывания. Этот горизонт отличается от горизонта А изменением цвета и структуры. Цвет может быть бурым, серовато-бурым, красновато-бурым, охристо-бурым. Горизонт В хорошо оструктурен, более уплотнен и утяжелен благодаря накоплению глины, оксидов железа и алюминия, других коллоид- ных веществ, вмываемых из вышележащих горизонтов. Это горизонт, переходный к почвообразующей породе, в нем постепенно ослабевают почвообразовательные про- цессы. Горизонт С – почвообразующая (материнская) горная порода, из которой сфор- мировалась данная почва, существенно не измененная специфическими процессами почвообразования. Горизонт D – подстилающая горная порода, которая была вскрыта в почвенном разрезе, и отличающаяся по свойствам (главным образом, по литологии) от материн- ской породы. Последовательность почвенных генетических горизонтов – главный классифика- ционный признак почв. Лабораторная работа №2 Тема: Морфологические признаки почвы: мощности, цвета, структуры, сложения, распределения, новообразования, включения. После выделения почвенных горизонтов и подгоризонтов проводят описание их морфологических признаков: мощности, цвета, структуры, сложения, распределения корней и следов деятельности землероев, новообразований, включений, а также харак- тера перехода одного горизонта в другой. Кроме того, используя полевые методы, оп- ределяют некоторые физические свойства почвы: влажность, гранулометрический со- став. По качественной реакции на наличие карбонатов (реакция с 10%-ным раствором соляной кислоты), определяют глубину «вскипания» почвы – степень выщелоченности профиля от карбонатов. 3 − 18 Мощность каждого горизонта обозначают в таком виде: А1 см, где цифры 15 над чертой свидетельствуют о верхней и нижней границе горизонта, а под чертой – мощность его. Цвет (окраска) почвы – важнейший морфологический признак, характеризую- щий многие ее свойства. Для определения цвета почвенного горизонта необходимо: а) установить преобладающий цвет; б) определить насыщенность этого цвета (темно-серый, светло-серый и т.п.); в) отметить оттенки основного цвета (буровато-светло-серый, коричневато-бурый, серовато-палевый и т.п.). Отмечают также степень однородности цвета. Горизонт может быть равномерно однородного цвета или неравномерно однородного цвета (если интенсивность посте- пенно меняется от верхней части горизонта к нижней). В случае неоднородности цвета возможны такие варианты: пятнистая окраска – пятна одного цвета нерегулярно располагаются на фоне другого цвета; крапчатая окраска – мелкие (до 5 мм) пятна одного цвета нерегулярно разброса- ны по однородному фону; полосчатая окраска – регулярное чередование полос разного цвета; мраморовидная – пестрая окраска из пятен и прожилок разного цвета. Следует иметь в виду, что цвет почвы зависит от ее влажности. Поэтому оконча- тельное обозначение цвета можно сделать в лабораторных условиях после высушива- ния отобранных образцов. Унифицировать обозначения цвета почвы можно, используя как в полевых, так и в лабораторных условиях цветовую шкалу Манселла (Munsell Soil Color Charts). Влажность почвы – оценивают, используя пять степеней влажности: сухая почва – пылит, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается, не холодит руку; влажноватая почва – холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; влажная почва – на ощупь явно ощущается влага, почва увлажняет фильтроваль- ную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, приданную почве при сжатии рукой; сырая почва – при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; мокрая почва – при сжимании в руке из почвы выделяется вода, которая сочится между пальцами, почвенная масса обнаруживает текучесть. Гранулометрический состав почвы – относительное содержание в почве частиц разного размера. Близкое по смыслу понятие «механический состав» обозначает соот- ношение в почве фракций «физической глины» (частиц размером менее 0,01 мм) и «фи- зического песка» (частицы крупнее 0,01 мм). Количественно этот показатель опреде- ляют в лабораторных условиях. В полевых условиях используют «сухой» и «мокрый» способ качественного определения гранулометрического состава. «Мокрый» способ еще называют «методом шнура», его показатели приведены ниже. По грануломет- рическому составу выделяют песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые почвы. Вид образца в плане после раскатывания. Гранулометрический (механический) состав Шнур не образуется – песок Зачатки шнура – супесь Шнур дробится при раскатывании – легкий суглинок Шнур сплошной, кольцо при свертывании распадается – средний суглинок Шнур сплошной, кольцо с трещинами – тяжелый суглинок Шнур сплошной, кольцо цельное – глина Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой примесью пыле- ватых и глинистых частиц. Почва бесструктурная, не обладает связностью. Супесчаные почвы легко растираются между пальцами. В растертом состоянии явно преобладают песчаные частицы, заметные даже на глаз. Во влажном состоянии образуются только зачатки шнура. Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Во влажном состоя- нии раскатываются в шнур, который разламывается при сгибании в кольцо. Легкий суглинок не дает кольца, а шнур растрескивается и дробится при раскатывании. Тяже- лый суглинок дает кольцо с трещинами. Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между паль- цами, но в растертом состоянии ощущается однородный тонкий порошок. Во влажном состоянии эти почвы сильно мажутся, хорошо скатываются в длинный шнур, из кото- рого можно сделать кольцо. Структура почвы – важный диагностический показатель почвы – совокупность агрегатов (структурных отдельностей) различной величины, формы и качественного состава и их взаимное расположение в почвенном профиле. В полевых условиях струк- тура почвы определяется следующим образом. Небольшой образец почвы вырезают из соответствующего горизонта в передней стенке разреза и подбрасывают на ладони или лопате до тех пор, пока образец не распадется на структурные отдельности. Эти струк- турные элементы рассматривают, определяют степень их однородности, размер, форму, характер поверхности. Данные наблюдений фиксируют в полевом журнале. По форме структурных отдельностей выделяют три типа почвенной структуры (по С.А. Захарову, 1929): 1.Кубовидная (равномерное развитие структуры по трем взаимно перпендикуляр- ным осям). Если грани и ребра структурных отдельностей выражены плохо, то в дан- ном типе структуре выделяют роды глыбистой, комковатой и пылеватой структур. Если грани и ребра агрегатов хорошо выражены, то выделяют роды ореховатой и зер- нистой структур почвы. 2.Призмовидная (развитие структуры происходит главным образом по вертикаль- ной оси). В этом типе выделяют род столбовидной структуры, если грани и ребра агре- гатов плохо выражены; а также роды столбчатой и призматической структур, если гра- ни и ребра агрегатов выражены хорошо. 3.Плитовидная (развитие структуры по горизонтальным осям). В этом типе выде- ляют роды плитчатой и чешуйчатой структур. По размерам агрегатов каждый род почвенной структуры подразделяется на виды. Основные виды почвенных агрегатов представлены в таблице. 1.
Если структура почвы неоднородна в пределах одного генетического горизонта, то для ее обозначения используют двойные названия (комковато-зернистая, ореховато- призматическая и т.п.), последним словом указывая преобладающий вид структуры. При изменении характера распределения структурных элементов внутри горизонта в почвенном дневнике обязательно отмечается это различие. На формирование почвенной структуры значительное влияние оказывает жизне- деятельность почвенной биоты. Особо стоит отметить роль дождевых червей. Их экс- кременты – копролиты – формируют довольно прочные структурные отдельности ок- руглой формы, большое количество которых свидетельствует о высокой биогенности почвы. Сложение почвы – внешнее выражение пористости и плотности почвы. Характер плотности почвы может быть определен в поле по сопротивлению, которое оказывает почва при вдавливании в нее ножа. Выделяют сложение почвы: рыхлое – нож входит легко; уплотненное – нож входит с некоторым усилием; плотное – нож входит с трудом. Характер пористости почвы определяют по величине пор внутри агрегатов и ши- рине трещин между структурными отдельностями. Обычно встречается сложение сле- дующих видов: мелкопористое – диаметр пор менее 1 мм; пористое – с более крупными порами; тонкотрещиноватое – с шириной трещин менее 3 мм; трещиноватое – с шириной трещин более 3 мм. Корневые системы растений и ходы землероев. При описании почвенных гори- зонтов необходимо отмечать распределение (количество) корней травянистых растений и деревьев, кустарников, т.к. они играют большую роль в гумусообразовании, форми- ровании структуры и сложения почвы. Для определения обилия корней пользуются та- кими градациями: корни отсутствуют; корни редкие (2-5 шт. на 1 дм2); корни частые (5-50 шт. на 1 дм2); корни обильные (более 50 шт. на 1 дм2). Корневые системы травянистых растений в верхней части горизонта А могут формировать дернину – слой с высокой концентрацией корней. Этот слой выделяется как горизонт Аd (или Аv), фиксируется его мощность. Животные-землерои (грызуны, насекомоядные, насекомые), перемешивая почвен- ную массу, принимают активное участие в формировании профиля почвы. Выделяют разные типы ходов землероев: червороины, кротовины (ходы крота и слепыша), сусли- ковины, сурчины. Если горизонт сильно перерыт землероями, его обозначают индексом z (А1z). Новообразования – морфологически оформленные химические соединения, чет- ко обособленные от вмещающей почвенной массы, являющиеся следствием почвообра- зовательного процесса. Наличие новообразований – существенный диагностический признак почв, имеющий классификационное значение. Морфология почвенных новообразований весьма разнообразна. Это могут быть пленки, корочки, кристаллы и их сростки, друзы, конкреции разной формы, прослойки и целые плиты. В лесостепной зоне наиболее распространены следующие типы ново- образований: Карбонатные новообразования – белые выцветы, налеты, напоминающие плесень или грибницу (псевдомицелий), округлые пятна и стяжения (белоглазка), округлые твердые образования (журавчики, дутики, погремки), желваки размером в 10-20 см. Все они «вскипают» от 10%-ного раствора соляной кислоты. Их присутствие в генетиче- ском горизонте обозначается индексом са (Вса, ВСса). Встречаются как в черноземах, так и в лесных почвах. Выделения кремнезема – очень характерны для элювиального процесса. Это белые или белесые пятна и языки на стенке разреза, налет (присыпка) на гранях структурных отдельностей. Не реагируют с соляной кислотой. Железистые новообразования (часто вместе с марганцевыми) – налеты, пленки, корочки, конкреции округлой (ортштейны) или трубчатой (роренштейны) формы, оже- лезненные прослои (ортзанды). Цвет их охристый, желтый, бурый, темно-бурый, ко- ричневый. Марганцевые новообразования – черные «пятна», «точки», дробовидные конкре- ции. Железистые, желозомарганцевые и марганцевые новообразования характерны для лесных почв. Гипсовые новообразования – светлые кристаллические друзы и конкреции, не «вскипающие» от 10%-ной HCl. Встречаются они в профиле степных черноземов. Их наличие в почвенном горизонте обозначается индексом cs (Сcs). При описании почвенного горизонта отмечают вид новообразований, их форму, цвет, относительное количество. Включения – инородные элементы почвенной массы, не связанные с процессом почвообразования. Это различные предметы природного (кости, раковины моллюсков, древесина, обломки горных пород, не связанные с материнской породой) происхожде- ния и остатки материальной культуры человека (строительный и бытовой мусор, ар- хеологические остатки и др.). Включения различного характера помогают судить о происхождении почвообразующей породы, нарушениях почвы, ее возрасте. Вскипание от соляной кислоты. При описании почвенных горизонтов проверя- ют наличие в них карбонатов кальция, воздействуя (из пипетки или из специальной бу- тылочки с соской) на стенку разреза 10%-ным раствором соляной кислоты. Определя- ют глубину начала вскипания (отражает степень выщелачивания почвенного профиля от карбонатов), его характер. По характеру выделения углекислого газа вскипание мо- жет быть: слабым – выделяются отдельные пузырьки углекислого газа, слышится слабое по- трескивание; умеренным – реакция идет спокойно, с большим количеством пузырьков углеки- слого газа; бурным – вскипание происходит быстро, с характерным треском, слышатся «мик- ровзрывы». Кроме того, вскипание может быть равномерным (сплошное вскипание почвенной массы) или фрагментарным (вскипают отдельные участки). Завершая описание генетического горизонта, отмечают характер его перехода в другой почвенный горизонт и форму границы перехода. Характер перехода одного почвенного горизонта в другой определяется по протяженности смены одного горизонта другим в почвенном профиле. Выделяют сле- дующие градации переходов: резкий переход – смена одного горизонта другим происходит на протяжении 1 см; ясный переход – смена горизонтов происходит на протяжении 1-3 см; заметный переход – граница прослеживается в пределах 3-5 см; постепенный переход – очень постепенная смена горизонтов на протяжении более 5 см. Форма границ между почвенными горизонтами выделяется шести типов: ровная; волнистая – отношение амплитуды к длине волны менее 0,5; карманная – отношение глубины к ширине затеков (карманов) от 0,5 до 2; языковатая – отношение глубины языков к их ширине от 2 до 5; затечная – отношение глубины затеков к их ширине не более 5; размытая – граница между горизонтами столь извилиста, что вся лежит в преде- лах какого-то слоя, выделяемого как переходный горизонт. После описания профиля почвы дают по возможности полное название почвы (тип, подтип, род, вид, разновидность). Название почвы может быть откорректировано после проведения лабораторных анализов отобранных образцов. Образцы для анализа физико-химических свойств почвы отбирают из передней стенки разреза, зачистив ее ножом. Параллельно отбирают режущими кольцами образ- цы для лабораторного определения плотности сложения почвы. Техника отбора образцов из разреза следующая. Из пахотного горизонта отбира- ется один образец на всю его мощность. Из остальных горизонтов их отбирают по сло- ям не более 10 см, при этом, если мощность их значительна, то отбирают несколько. Образцы вырезают ножом из типичной части каждого горизонта в виде прямоугольных кусков с длиной ребра около 8 см. Начинают отбирать образцы с самого нижнего гори- зонта, затем из вышележащего и т.д. до поверхности. При этом будет исключено осы- пание и случайное смешение почвы разных горизонтов и слоев. Масса отбираемых для анализа образцов составляет от 0,5 до 1,0 кг. Взятые об- разцы по одному помещают в матерчатые, целлофановые мешочки или бумажные па- кеты (из плотной упаковочной бумаги), куда вкладывают этикетки. На этикетках или на бумажных пакетах указывают: область, район, хозяйство, урочище, № разреза, назва- ние почвы, горизонт, глубину взятия образца в см, дату и подпись. Заполняются они простым мягким карандашом, что исключает размазывание текста. После отбора образцов разрез аккуратно засыпают: сначала материалом нижних горизонтов, а затем – верхнего плодородного слоя. Сверху укладывают снятый дерн. Оборудование: штыковые и совковые лопаты, почвенные ножи, измерительная лента, бланки для описания почвенных профилей (полевой журнал), мешочки или па- кеты для отбора образцов, 10-%-ный раствор соляной кислоты. Задание: 1. Выкопать полные разрезы чернозема и серой лесной почвы. 2. Рассмотреть строение почвенных профилей и произвести их описание. 3. Отобрать образцы для анализа физико-химических свойств почвы. Вопросы для контроля: 1. Что называется почвенным генетическим профилем? 2. Назовите основные почвенные горизонты и их индексы. 3. Опишите технику закладки почвенного разреза. 4. Какие почвенные признаки называют морфологическими? Дайте им характе- ристику. 5. Какова общая схема описания почвенного профиля? 6. Опишите технику отбора почвенных образцов. II. ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ Лабораторная работа №3 |