Лекция почвовебение. Лекция_почвоведение. Введение цель и задачи курса, краткая история развития почвоведения

• Название: Введение цель и задачи курса, краткая история развития почвоведения
• Анкор: Лекция почвовебение
• Дата: 08.10.2022
• Размер: 0.71 Mb.
• Имя файла: Лекция_почвоведение.doc
• Тип: Лекция; #721494
• страница: 2 из 16

Дополнительная литература

1.Апарин Б.Ф. 100 лет Центральному музею поч- воведения им.В.В.Докучаева //Сохраним планету Земля. Докл. Международного экологического форума. Санкт-Петербург: ЦМП. 2004. С. 6-18.

2.Крупеников И.А. История почвоведения. М.: Наука, 1981. 328 с.

3.Иванов И.В., Луковская Т.С. Этапы и направления развития отечественного почвоведения как фундаментальной науки // Почвоведение. 1999. № 3. С. 389-398.

4.Боровский В.М. Развитие почвоведения в Казахстане // Почвоведение. 1973. № 1. С.6-12.

5.Добровольский Г.В. Место и роль современного почвоведения в науке и жизни //Почвоведение. 1999. № 1. С.9-14.

6. Зонн С.В. История почвоведения в России в ХХ веке (Неизвестные и забытые страницы). Ч.1. М.: Наука. 1999. 376 с.; Ч.2. М.: Наука. 2001. 300 с.

7. Зонн С.В. Трагические судьбы творцов науки //Изв. РАН. Сер. геогр. 2000. № 1. С.109-114.

8. Фаизов К.Ш., Евстифеев Ю.Г. Развитие почвенно-географических исследований в Казахстане // Изв. АН КазССР. Сер. биолог. 1988. № 6. С.84-86.

9.Герасимов И.П. Рождение почвоведения как самостоятельной естественной науки и роль Международного общества почвоведов в его дальнейшем развитии // Почвоведение. 1974. №7. С. 3-15.

10. Орлов Д.С. О месте почвоведения в системе наук //Почвоведение. 1989. №5. С.109-114.

11. Блюм В. Проблемы и задачи почвоведения в XXI веке //Почвоведение. 2001. №7. С.901-908.

12. Добровольский Г.В. Итоги и задачи почвоведения на рубеже ХХ и XXI веков // Почвоведение. 2001. №2. С.133-137.

13.Добровольский Г.В. Задачи почвоведения в решении современных экологических проблем //Сохраним планету Земля. Докл. Международного форума. Санкт-Петербург: ЦМП. 2004. С. 15-18.

14.Карпачевский Л.О. Современное почвоведение и новые методы исследования //Почвоведение. 2003. № 6. С. 766-772.

15.Карпачевский Л.О. Почвоведение в системе образования и основные задачи его преподавания //Почвоведение. 2003. С. 1017-1019

16.Соколов А.А. и др. Достижения и задачи географического изучения почв Казахстана //Известия МН-АН. Сер. биолог. 1996. № 3. С.52-59.

17. Науменко А.А. К истории мелиораций и становлению мелиоративной географии в Казахстане // Вестник КазНУ. Сер. геогр. 2001. №2(13). С. 133-143.

18. Гугалинская Л.А., Алифанов В.М. Современные проблемы сохранения почв как незаменимого компонента биосферы и устойчивого развития общества // Почвоведение. 2002. №10. С.1274-1277.

19.Герасимов И.П. Покушение американского учёного на приоритет В.В.Докучаева в создании научного почвоведения //Изв. АН СССР. Сер.геогр. 1962. № 1

20.Докучаев В.В. Дороже золота русский чернозём. М: МГУ. 1994. 544 с

21.Достижения докучаевского почвоведения в Казахстане. Отв. ред. У.У.Успанов. Алма-Ата: Наука. 1985. 152 с.

22.Успехи почвоведения в Казахстане. Отв.ред. В.М.Боровский. Алма-Ата. 1975. 300 с.

ЛЕКЦИЯ 2

ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС

Теория почвообразовательного процесса разрабатывалась Василием Васильевичем Докучаевым, Павлом Андреевичем Костычевым, Николаем Михайловичем Сибирцевым, Василием Робертовичем Вильямсом, Петром Самсоновичем Коссовичем, Константином Коэтановичем Гедройцем и др.

В развитии современных теоретических представлений о почвообразовательном процессе важную роль сыграли работы И.П.Герасимова, В.А.Ковды, Б.Б.Полынова, И.В.Тюрина, А.А.Роде, С.П.Яркова И.А.Соколова, В.О.Таргульяна и др. исследователей. Почва образуется на поверхности Земли в той части биосферы, где смыкаются и проникают друг в друга три частные оболочки - литосфера, атмосфера и гидросфера – и где плотность живого вещества планеты особенно велика. Поэтому почва представляет собой биокосную систему.

В серии работ, посвященных биосфере, В.И.Вернадский показал, что в этой оболочке все основные природные процессы имеют биогеохимический характер, т.е. прямо или косвенно связаны с жизнедеятельностью всей совокупности населяющих планету живых организмов, действующих с момента возникновения жизни на Земле (более 3 млрд. лет). Совокупность живых организмов В.И.Вернадский называл «живым веществом» биосферы в отличие от находящегося в этой оболочке «косного вещества» – горных пород.

В ряду главных и повсеместно действующих факторов почвообразования В.В.Докучаев называл пять: 1) горные породы, 2) климат, 3) растительные и животные организмы (высшие и низшие), 4) рельеф, 5) возраст страны. Выделяют еще 6-й – производственную деятельность человека.

1) Горные породы – изверженные и метаморфические, массивно-кристаллические, плотные осадочные и разнообразные рыхлые наносы, на которых образуются почвы – называются материнскими или почвообразующими породами. Влияние материнских пород на почву как фактора почвообразования двоякое. Во-первых, они служат источником минеральной части почвы и от их химического и минералогического состава существенно зависит минеральный состав почвы и многие их химические и физические свойства. Во-вторых, материнские породы, обладая различным механическим составом, соответственно влияют на механический состав и разнообразные физические свойства почвы.

2) Климат (т.е. многолетний режим погоды) как фактор почвообразования весьма сложен, и воздействие его на почвы многообразно. С климатом связана энергетика почвообразования, тепловой и водный режимы почв. На слабо задернованных и распаханных почвах сказывается роль ветра как фактора дефляции почв

3) Растительность является поставщиком в почву органических веществ и ассимилированной при фотосинтезе энергии. Растительность – главный участник биологического круговорота зольных элементов и азота в почвах. Это, в свою очередь, обеспечивает жизнедеятельность населяющих почву микроорганизмов, участвующих в самых разнообразных реакциях превращений органических и минеральных веществ в почвах и накоплении почвенного гумуса.

Растительный покров, оказывая затеняющее действие и ослабляя силу ветра непосредственно у поверхности почв, существенно изменяет микроклимат почвы, препятствует эрозии и дефляции почв.

Животные, населяющие почву, также разносторонне действуют на нее: перемешивают и разрыхляют почвенную массу, способствуют образованию зоогенной почвенной структуры.

В основе почвообразования лежат биологические процессы, которым принадлежит наиболее важная роль в образовании почвы. Биологический фактор является ведущим не потому, что без него, как иногда пишут, не образуется почва. Без любого из уже перечисленных факторов нельзя себе представить образование почвы, и в этом смысле все факторы равнозначны. Ведущее значение биологического фактора определяется прежде всего тем, что большая часть явлений, слагающих почвообразовательный процесс, а также формирование и развитие наиболее существенного свойства почвы – плодородия осуществляется при его активном участии.

4) Рельеф выступает как перераспределитель тепла и влаги, а при эрозии – и твердых почвенных масс. С формами макрорельефа (горные страны) связаны высотная зональность почв; с мезо- и микроформами рельефа – разнообразные типы сочетаний и комплексов почв.

5) Материнская порода превращается в почву только при длительном проявлении почвообразовательного процесса. Следовательно, время в течение которого идет этот процесс и формируется та или иная почва, т.е. ее возраст является существенным фактором почвообразования. Возраст данной почвы исчисляется с момента начала почвообразовательного процесса.

Кроме названных повсеместно действующих факторов почвообразования, имеется ряд весьма мощных, но локально действующих факторов. Среди них прежде всего надо назвать почвенно-грунтовые и грунтовые воды, режим и химический состав которых часто определяют все почвенные процессы в гидроморфных почвах. Местами на почвы воздействуют напорные подземные воды, с которыми связано поступление разнообразных химических веществ.

Локальными факторами почвообразования являются поверхностные воды половодий и паводков, периодически затопляющие поймы речных долин и дельты рек. В дельтах рек, впадающих в моря и океаны, и на низменных морских побережьях в качестве фактора почвообразования выступают морские воды.

В областях действующих вулканов, периодические извержения которых сопровождаются выбросами в атмосферу вулканических пеплов с последующим их осаждением на поверхности почв, в качестве локального фактора почвообразования, должен рассматриваться вулканический фактор.

6) Производственная деятельность человека в современную эпоху становится решающим фактором почвообразования и повышения плодородия почвы на значительных пространствах земного шара.

Развитие почвообразовательного процесса

Почвообразовательный процесс начался с момента появления жизни на Земле, с момента воздействия на горную породу простейших организмов.

Первичными организмами, которые могли принять участие в почвообразовании, по-видимому, были бактерии и водоросли. С их воздействия на горную породу и начался первичный почвообразовательный процесс (псилофиты, грибы, папоротники, мхи, покрытосеменные).

С появлением высших растений с мощной корневой системой, проникающей глубоко вглубь породы и охватывающей большие ее объемы, почвообразовательный процесс усилился. Вместе с растительностью почву заселяли животные организмы, которые также оказывали влияние на почвообразовательный процесс.

В результате жизнедеятельности растений и животных происходило накопление органических остатков и гумуса, в которых концентрировались элементы зольной и азотной пищи. С накоплением органических веществ в минеральных почвах улучшался водный режим, он приобретал более устойчивый характер. Так постепенно из бесплодной горной породы развивалась почва.

Поскольку эволюция растительного мира от простейших микроорганизмов до высших покрытосеменных растений совершалась в течение миллионов лет, то и почвообразовательный процесс имеет такую же длительную историю.

Вместе с эволюцией растительного мира развивался и усложнялся почвообразовательный процесс, а почва постепенно, но неуклонно увеличивала свое плодородие.

Изучение растительности и географических условий прошлых геологических периодов позволяет с той или иной мерой достоверности воссоздать возможный путь развития почвообразовательного процесса.

В кембрийский и ордовикский периоды (450-570 млн. лет назад) почвообразовательный процесс находился на стадии первичного, так как в то время существовали только низшие растения – бактерии и водоросли.

В силурийский, девонский, каменноугольный и пермский периоды (230-440 млн. лет назад) с появлением и расселением новой растительности (риниофитов, псилофитов, хвощевых, плауновых и др.) создались условия для дальнейшего развития и усложнения почвообразовательного процесса.

В меловой, палеогеновый и неогеновый периоды (≈5-137 млн. лет назад) по суше широко распространились хвойные и широколиственные леса, луга и травянистые степи, под покровом которых формировались соответствующие почвы. К этому времени на земном шаре отчетливо обособились климатические пояса, что привело к еще большей дифференциации и разнообразию почвенного покрова.

В четвертичный период (≈1,5 млн. лет назад) в результате материкового оледенения почвообразовательный процесс прерывался на значительной части суши (ок. 50-60%). На прилегающих к ледникам внеледниковых пространствах почвенный покров был эродирован стекающими ледниковыми водами, а затем перекрыт флювиогляциальными и аллювиальными отложениями. В субтропических и тропических областях, где не было материкового оледенения, почвенный покров в значительной части сохранился с палеогенового периода (≈60 млн. лет назад).

На территории СНГ почти весь дочетвертичный почвенный покров был уничтожен. После окончания ледниковой эпохи начался современный почвообразовательный процесс.

В современную геологическую эпоху на горной породе, вышедшей на дневную поверхность, последовательность поселения живых организмов не будет такой, какая проходила с начала зарождения жизни на Земле. В зависимости от конкретных физико-географических условий на рыхлой почвообразующей породе могут сразу поселиться высшие травянистые или деревянистые растения в сочетании с микроорганизмами и животными.

Следует отметить, что в высокогорных и пустынных районах (жарких и холодных) и в современную геологическую эпоху можно наблюдать на горных породах, особенно скальных, развитие только пионеров литофильной растительности: микроорганизмов, лишайников, мхов. Высшие растения здесь не развиваются и почвообразовательный процесс находится на стадии первичного. Там, где слабо проявляется биологическая деятельность, слабо развивается и почвообразовательный процесс и не образуется плодородных почв.

Абсолютный возраст почв – время, прошедшее с начала их формирования до настоящего момента. Почвы одного и того же абсолютного возраста могут резко отличаться по своему развитию.

В зависимости от скорости процесса почвообразования и степени его проявления почвы имеют разный относительный возраст, т.е. одни из них (быстрее развиваются) будут отличаться большим относительным возрастом, чем почвы, отстающие в развитии. Критерием относительного возраста почвы могут служить количество и качество органического вещества (гумуса) в ней, интенсивность и характер почвенных горизонтов, макро- и микроструктура, плотность, новообразования, химический состав и свойства. Одноименные почвы относительно большего возраста содержат больше гумуса, структурнее и отчетливо дифференцируются на генетические горизонты.

На более рыхлых осадочных породах, богатых элементами питания растений, почвы развиваются быстрее, чем на плотных твердых породах. Абсолютный возраст большей части почв исчисляется многими тысячелетиями.

В природе наблюдаются условия, при которых почвы исчезают с поверхности земли, перекрываясь новейшими наносами – аллювием, делювием, мореной, продуктами извержения вулканов, грязевых излияний, эоловыми наносами и т.д. Почвы могут уходить под воду трансгрессирующих морей и водохранилищ или исчезают под ледником. Такие почвы называют погребенными (ископаемыми). Изучение их позволяет восстановить ход почвообразования в историческом разрезе.

В условиях постепенного перекрытия медленно отлагающимися наносами почвообразование не прерывается, а как бы затухает, проявляясь в растянутости профиля погребенной почвы. К таким почвам можно отнести мощные ископаемые сероземы на лёссах.

Элементарные почвообразовательные процессы

Процесс почвообразования представляет собой комплекс более простых физических, физико-химических, физико-биологических процессов и явлений.

К физико-химическим процессам почвообразования относятся:

а) образование суспензий и почвенных растворов;

б) перемещение растворенных веществ и суспензий под действием силы тяжести, температуры, осмоса, диффузии и т.д.;

в) выпадение солей из растворов следствие изменения компонентов и концентрации их, влажности, температуры, поглотительной способности почвы и т.д.;

г) сорбция, абсорбция;

д) фазовые превращения.

При образовании почв происходят разнообразные химические реакции под действием минеральных кислот и солей, органических соединений.

К биологическим процессам почвообразования относятся:

а) минерализация органических остатков – превращение сложных органических веществ в простые минеральные соединения при участии микроорганизмов;

б) гумификация – образование относительно стойких гумусовых веществ из остатков растений при участии бактерий и грибов;

в) синтез органического вещества;

г) ассимиляция микроорганизмами и растениями некоторых элементов атмосферы и выделяемых почвой в воздух летучих органических веществ.

На основе комплекса элементарных физико-химических и биологических процессов в почве протекают в различных сочетаниях элементарные процессы почвообразования (ЭПП), слагающие общий процесс образования почв.

К ним относятся:

· оглинение (оглинивание) – образование вторичных глинистых минералов в процессе минерализации органических остатков в различных гидротермических условиях;

· латеритизация (теперь – ферралитизация) – процесс глубокого и длительного выветривания в тропических и экваториальных условиях (жаркий влажный климат), заключающийся в разрушении алюмосиликатов и силикатов и вынос кремнезема и оснований. Выносится свыше 90% , SiО2, Na, R, Ca. Mg, a освободившиеся окислы Al, Fe, Ti и частично кремния остаются на месте в виде латерита. Остаточные продукты латеризации (ферралитизации) состоят из продуктов окислов железа (гетит, лимонит и др.), алюминия (гиббсит, бемит и др.), каолинита и некоторых особо устойчивых минералов (кварц, рутил и др.);

· лессиваж, или обезиливание (син.:иллимеризация) – процесс перемещения в профиле почвы илистой фракции (частицы >0,001 мм) без ее химического разрушения;

· оподзоливание – глубокое разложение минеральной части почвы под влиянием кислых перегнойных веществ и вынос из поверхностных горизонтов растворенных и взвешенных веществ. Этому способствует микрофлора, развивающаяся в верхней части почвы. Одновременно с оподзоливанием идет процесс вымывания – формирование элювиального горизонта (горизонт А2) почвы и процесс вмывания – образование иллювиального горизонта (горизонт В). Может протекать в условиях промывного или периодически промывного водного режима;

· ожелезнение – обогащение почвы железом протекает наряду с другими элементарными процессами почвообразования. Соединения железа и марганца, постоянно переходящие в раствор и осаждающиеся в почве, образуют рудяковые (ожелезненные) горизонты;

· заболачивание – переувлажнение почвы, сопровождаемое сложными восстановительными процессами и оглеением;

· оглеение– возникновение глеевого горизонта почвы в виде вязкой глиноподобной массы, появляющейся в результате восстановления и разложения минеральных веществ в анаэробных условиях при переувлажнении поверхностными или чаще застойными грунтовыми водами;

· засоление– прогрессивное накопление легкорастворимых солей в почве, принимающих все большее участие в почвообразовании и в формировании солончаковых почв и солончаков;

· осолонцевание – процесс образования солонцеватых почв и солонцов, происходящий при периодическом промывании почв, содержащих соли натрия, сопровождающийся поглощением обменного натрия с вытеснением из поглощающегося комплекса других катионов;

· осолодение – глубокий распад алюмосиликатов и кремнезема солонцеватой почвы в результате активной деятельности диатомовых водорослей в условиях застоя воды и промывания слабоминерализованными щелочными растворами;

· гумусообразование – накопление гумуса в форме различных соединений, образующегося при разложении остатков отмерших растений и микроорганизмов;

· торфообразование – консервирование и накопление слаборазложившихся растительных остатков на поверхности почвы. Оно возникает в результате замедленной гумификации и весьма слабой минерализации органического вещества при высоком стоянии почвенных и грунтовых вод.

Элементарные процессы почвообразования идут обычно в различных сочетаниях, определяемых характером преобладающих факторов и местных условий внешней среды.

В результате сочетания многочисленных элементарных процессов создается тот или иной почвенный профиль с генетическими горизонтами, характерными для соответствующего типа почвообразования.
Дополнительная литература

1.Роде А.А. Почвообразовательный процесс и эволюция почв. М.: ОГИЗ. 1947. 142 с.

2.Роде А.А. Факторы почвообразования и почвообразовательный процесс // Почвоведение. 1958. №9. С.20-38.

3.Таргульян В.О. Почвообразование и элементарные почвообразовательные процессы // Почвоведение. 1985. №11. С.36-45.

4.Соколов И.А. Основные законы почвообразования // 100 лет генетического почвоведения. М.: Наука. 1986. С.3-18.

5.Соколов И.А. Об основных закономерностях экологии почв //Почвоведение. 1990. № 7. С. 117-128.

6. Самойлова Е.М. О понятии «элементарный почвообразовательный процесс» // Вестник МГУ. Сер. почвовед. 1986. №3.

7.Таргульян В.О., Козловский Ф.И. Некоторые проблемы теории почвообразовательных процессов и эволюции почв. М.: Наука. 1985. 190 с.

8. Таргульян В.О., Соколов И.А. Структурный и функциональный подход к почве: почва-память и почва-момент //Математическое моделирование в экологии. М.: Наука. 1978. С. 17-33.

9.Глазовская М.А. Проблемы эволюции почвообразования в трудах И.П. Герасимова // Почвоведение. 1988. № 6. С.77-83.

10.Десяткин Р.В. Почвообразование в термокарстовых котловинах-аласах //Сохраним планету Земля. Докл. Международного экологического форума. Санкт-Петербург: 2004. С. 397-400.

11.Элементарные почвообразовательные процессы: концептуальный анализ, характеристика, диагностика. М.: Наука. 1992. 185 с.

12.Ершов Ю.И. Основы теории почвообразования. Красноярск: Ин-т леса СО РАН. 1999.

13.Зайдельман Ф.Р. Генетическое почвоведение В.В.Докучаева и современные проблемы почвообразования, экологии, мелиорации // Почвоведение. 2001. №11. С.1285-1294.

14.Ивлев А.М. Фациальные особенности почвообразования в зоне перехода от континента к океану //Сохраним планету Земля. Докл. Международного экологического форума. Санкт-Петербург: ЦМП. 2004. С. 408-411.

15.Полузёров Н.А. К методике количественной оценки процесса почвообразования на основе химического анализа // Почвоведение. 1970. №9.

16.Степанов И.Н. Пространство и время в науке о почвах. Недокучаевское почвоведение. М.: Наука. 2003. 184 с.