Основные типы почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Основные типы почвы

Введение

Тема о характеристике почв как грунтов является безусловно актуальной. Почва - поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов. Почве принадлежит важная роль и в природной среде обитания человека. Прежде всего потому, что почва - основное средство сельскохозяйственного производства, относящееся к категории невозобновимых природных ресурсов. Почва обладает плодородием - является наиболее благоприятным субстратом или средой обитания для подавляющего большинства живых существ - микроорганизмов, животных и растений. Почва является неотъемлемой составляющей всей жизни на Земле.

Объектом данной работы является характеристика почв как грунтов. Предметом данной работы является изучение характеристик почв как грунтов.

Цель работы - ввести в рассмотрение характеристики, характеризующие почвы, как грунты.

Для реализации работы были поставлены следующие задачи:

1. Ввести в рассмотрение специфику почвы как грунта.

2. Рассмотреть подразделение почв как грунтов.

3. Изучить характеристику основных типов почв как грунтов.

Для написания работы была использована литература в основном учебного содержания.

Понятие о почве как основном природном образовании и ее специфика как грунта

Почвой, по В.В. Докучаеву (1886), следует называть "наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов живых и мертвых". Ее мощность по отношению ко всей зоне выветривания невелика - около 1,5--2 м, редко достигает 5--7 м. Несмотря на это, значение почвы чрезвычайно велико в различных отношениях. В частности, процессы, совершающиеся в почве, накладывают определенный отпечаток на породы, слагающие зону выветривания, и в первую очередь на те из них, которые залегают в современной коре выветривания.

Почва формируется при одновременном воздействии на горную породу двух взаимосвязанных процессов: выветривания и почвообразования. Последний состоит в проникновении продуктов разложения растительных и животных организмов в верхнюю часть литосферы. Процесс выветривания обусловливает успешное развитие почвообразования. Оба процесса являются функцией одних и тех же факторов и при соответствующих условиях протекают достаточно интенсивно. Например, 1000 лет достаточно для превращения свежего аллювиального осадка, отложений пыли или вулканического пепла в почву отчетливого профиля.

Инженерно-геологические особенности почв отличны от особенностей подстилающих их почвообразущих горных пород. Это своеобразие объясняется в первую очередь тем, что в почвах неорганическое, минеральное вещество тесно сочетается с органическим веществом. Эти особенности приходится учитывать при использовании почв в качестве грунтов при строительстве аэродромов, железных дорог и других инженерных сооружений. В связи с этим почвы, как достаточно своеобразный тип грунтов, в общей их классификации выделены в отдельную подгруппу.

При характеристике почв как грунтов в первую очередь следует учитывать особенности, свойственные всем их типам:

1) своеобразие состава, выражающееся в тесном сочетании в почвах минеральных и высокодисперсных органических соединений;

2) наличие четко выраженных генетических горизонтов в вертикальном разрезе (профиле);

3) наличие четко выраженной макроструктуры.

Состав почв представлен твердой, жидкой и газообразной компонентами, каждая из которых существенно отличается от таковых материнской породы. Кроме того, характерной особенностью каждой почвы является наличие в ней макро- и микроорганизмов (растительных и животных), которые также оказывают влияние на ее состав и свойства.

Дисперсность и минеральный состав почв могут быть различными, поскольку формируются на различных материнских породах. При этом состав грубодисперсной их части определяется главным образом минеральными особенностями материнских пород, а тонкодисперсной части - природными условиями, в которых протекает почвообразовательный процесс. почва плодородие гетерогенный

Минеральная часть почв характеризуется следующими основными особенностями. В песчаной и пылеватой фракциях почв основная масса частиц представлена кварцем, полевыми шпатами (ортоклазом, микроклином, известково-натриевыми плагиоклазами), слюдами (чаще всего биотитом и мусковитом) и др. В глинистой фракции у почв, имеющих щелочную реакцию, преобладают монтмориллонит, смешаннослойные минералы и нонтронит; в кислых почвах - каолинит и галлуазит. В обоих случаях обычно содержатся различные модификации вторичного кварца и окислов железа. При смене щелочной реакции среды на кислую в глинистой фракции почв одновременно могут находиться монтмориллонит, каолинит и минералы, близкие к ним по условиям образования.

Важное значение имеют простые соли, которые находятся в почвах в твердом состоянии. Общее их количество колеблется от долей (например, в подзолистых почвах) до десятков процентов (в нижних горизонтах черноземов, каштановых почв, в солончаках). Часть этих солей (нитраты, хлориды, сульфаты натрия, магния и др.) обладают высокой растворимостью, и легко мигрируют в почвах, образуя ионные растворы. Другие соли (гипс, кальцит) характеризуются меньшей растворимостью. Наличие этих солей, особенно в значительных количествах (в абсолютном значении и по сравнению с материнскими породами), оказывает влияние на ряд инженерно-геологических особенностей почв (например, их агрессивность по отношению к строительным материалам).

Органическая часть почв - гумус (или перегнойное вещество), наличие которого коренным образом отличает почву от большинства материнских пород, образуется в результате сложных биохимических процессов. Основным источником накопления в почвах органического вещества являются остатки зеленых, хлорофиллоносных растений. Большое значение имеет отложение в почве корневых остатков, процесс разложения которых (гумификация) сопровождается накоплением углерода и азота в условиях восстановительных реакций.

Общее количество гумуса в почвах колеблется от долей до 20--22% по весу. Особенно большое содержание гумуса характерно для черноземных и черноземовидных почв. Основная честь гумуса сосредоточена в верхней части разреза почвы (в ее перегнойно-аккумулятивном горизонте).

Гумус является сложным относительно устойчивым комплексом органических соединений, в составе которого большую роль играют специфические высокомолекулярные органические кислоты, находящиеся в коллоидном состоянии. В соответствии с этим он содержится в основном среди частиц глинистой фракции. Присутствие гумуса повышает дисперсность почв по сравнению с материнской породой. При этом дисперсность самого гумуса у различных почв может быть неодинаковой; у черноземов гумус менее дисперсен, чем у подзолов. В целом можно отметить, что наличие гумуса в почвах резко ухудшает их инженерно-геологические свойства.

Состав и особенно концентрация почвенного раствора изменяются под влиянием различных факторов, и в первую очередь в зависимости от сезонных колебаний влажности почв. Состав почвенного раствора, так же как состав поровых вод в нижележащих материнских породах, определяет состав обменных катионов в почвах и тем самым инженерно-геологические особенности последних.

Одним из наиболее характерных морфологических признаков строения почв, который необходимо учитывать при их оценке как грунтов, является наличие в их вертикальном разрезе четко выраженных генетических горизонтов. Они сознаются в ходе почвообразовательного процесса, под влиянием которого из относительно однородной породы образуется почва, состоящая из нескольких горизонтов.

Генетические горизонты почвенного профиля отличаются друг от друга по морфологическим признакам, составу и физико-химическим особенностям. В частности, они различаются по структуре, цвету, валовому химическому составу, содержанию гумуса, простых солей, коллоидов, обменных катионов и др. Все это обусловливает различные физические, физико-механические и физико-химические свойства грунтов различных почвенных горизонтов, что сильно осложняет исследования, а главное - использование почв в инженерно-строительных целях.

Подразделение почв как грунтов

При изучении почв как грунтов важное значение также имеет зонально-азональная принадлежность почв и их генетический тип. Зональный ряд включает почвы тундровые, подзолистые и дерново-подзолистые, серые лесные, черноземные, каштановые, бурые, сероземные, красноземные, а азональный - черноземовидные и засоленные.

По величине рН среды все почвы подразделяются на два таксона. Первый из них охватывает все зональные типы почв, реакция среды которых кислая. Они развиты более чем на 60% территории СНГ и Балтии (тундровые - 7,6%, подзолистые, дерново-подзолистые и болотные - свыше 50%, лесостепные - 3,2%). Второй тип объединяет почвы, у которых рН > 7. Они занимают менее 40% указанной территории (черноземные - 8,6%, каштановые и бурые - 5,4%, сероземные - около 10%, засоленные - более 10%, красноземы - локально) и распространены в южных районах страны.

Следует иметь в виду, что подразделение почв для целей грунтоведения проводится менее дробно по сравнению с тем, как это обычно делается в почвоведении. Делается это сознательно, так как при оценке почв как грунтов часто не нужна та детализация, которая необходима при оценке почв как сельскохозяйственных угодий.

Характеристика основных типов почв как грунтов

Тундровые почвы формируются в условиях тундры и лесотундры, где подстилающие их многолетнемерзлые породы, как правило, залегают на небольшой глубине. Основной особенностью почвообразования в этих условиях является практически повсеместное развитие болотного глеевого процесса, что обусловлено низкими температурами, высокой относительной влажностью воздуха и фунта и, главное, наличием многолетнемерзлых пород. Второй его особенностью является очень слабое развитие химического выветривания и ослабленный ход биохимических процессов; здесь преобладают процессы физического выветривания. Под влиянием этих процессов формируются следующие типы тундровых почв: полигональные, дерново-глеевые, торфянисто- и торфяно-глеевые почвы, торфяники, а также болотно-подзолистые.

Общей особенностью всех тундровых почв является их чрезвычайно сильная увлажненность и малая мощность, связанная со слабым развитием биохимических процессов почвообразования. Даже наиболее мощные тундровые почвы не превышают 30--40 см. В связи с оглеенностью и отсутствием выноса коллоидных частиц их глинистые разности характеризуются довольно высокой емкостью поглощения (до 9--16 мг-экв на 100 г грунта). Для них характерна кислая реакция, что обусловливает их агрессивность ко многим строительным материалам.

Инженерно-геологические особенности тундровых почв крайне неудовлетворительны. Верхний их слой - торфяной - обладает ничтожной несущей способностью. Нижележащий глеевый горизонт, обычно высокодисперсный и сильно переувлажненный в талом состоянии, также не может быть использован как основание, например, дорожных сооружений в связи с тем, что при его промерзании развивается интенсивное пучение. Кроме того, нужно иметь в виду, что глеевый горизонт тундровых почв суглинистого или глинистого состава характеризуется слабой водоотдачей; он обладает четко выраженными тиксотропными свойствами и при динамических воздействиях на него переходит в плывунное состояние.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы наиболее распространенные. Их мощность достигает 1--1,5 м. Они образуются под хвойными и лиственными лесами в условиях некоторого избытка влаги, передвигающейся в нисходящем направлении. Эти почвы хорошо дифференцированы на генетические горизонты проводится менее дробно по сравнению с тем, как это обычно делается в почвоведении. Делается это сознательно, так как при оценке почв как грунтов часто не нужна та детализация, которая необходима при оценке почв как сельскохозяйственных угодий.

В образовании дерново-подзол истых почв огромная роль принадлежит различным органическим кислотам, образующимся при разложении органических остатков - хвои, корней, листьев, трав и др. Характерное для этих почв сквозное промачивание обусловливает вынос из почвы оснований, в связи с чем органические кислоты не могут быть полностью нейтрализованы. Поэтому в условиях кислой среды происходит интенсивное выветривание минеральной части почв. Коллоидные продукты выветривания вымываются из верхних горизонтов в нижние, где накапливаются, образуя иллювиальный горизонт. В противоположную сторону направлены процессы биогенной аккумуляции, приводящие к накоплению гумуса в перегнойно-аккумулятивном горизонте, залегающем в верхней части профиля дерново-подзолистых почв.

По степени выраженности подзолистого горизонта различают дерново-слабоподзолистые, дерново-среднеподзолистые, дерново-сильноподзолистые почвы и подзолы разной мощности. Для первых характерно наличие перегнойно-аккумулятивного (А,) и элювиального (А 2) горизонтов различной степени выраженности. В подзолах последний залегает непосредственно под лесной подстилкой.

Характер дисперсности подзолистых и дерново-подзолистых почв крайне разнообразен. Среди них встречаются глинистые, суглинистые, супесчаные и песчаные разности. Однако во всех случаях подзолообразовательный процесс вызывает значительные закономерные изменения гранулометрического состава различных генетических почвенных горизонтов по сравнению с материнской породой. Эти изменения выражаются в глинистых и суглинистых разностях почв в резком обеднении (иногда вплоть до полного исчезновения) тонкодисперсными частицами верхних горизонтов почвенного профиля (горизонты Aj и \) и обогащении ими нижних (горизонт В). На песчаных породах, наоборот, в верхних горизонтах почв наблюдается максимальное количество тонких частиц, что, по-видимому, связано с их накоплением в процессе почвообразования.

Подзолистые и дерново-подзолистые почвы характеризуются невысоким содержанием гумуса (например, в горизонте А от 0,5 до 3%), они имеют кислую реакцию.

В целом следует отметить, что инженерно-геологические особенности рассматриваемых почв во многом определяются их дисперсностью. Наиболее благоприятными строительными свойствами обладают подзолистые и дерново-подзолистые почвы супесчаного и песчаного состава. При укреплении вяжущими материалами перегнойно-аккумулятивный горизонт подлежит удалению.

Болотные почвы формируются в условиях избыточного увлажнения. Они встречаются во многих природных зонах, но наиболее широко распространены в северной половине лесной зоны и тундре, где в некоторых районах сплошные болотные массивы протягиваются на многие десятки и сотни километров. Среди болотных почв необходимо выделять полуболотные (болотно-подзолистые) почвы, собственно болотные (торфяно-глеевые и дерново-глеевые) почвы и торфяники. Полуболотные почвы являются переходными между дерново-подзолистыми и собственно болотными почвами; у них развитие торфянистого горизонта и оглеения не достигает максимума. У собственно болотных почв хорошо выражено оторфование и оглеение. Торфяники объединяют торфы разного состава, степени разложения и зольности.

Для всех типов болотных почв характерно наличие торфяного горизонта (мощность его у торфяно-глеевых почв не превышает 50 см, у торфяников достигает 1--2 м и более) и подстилающего его глеевого горизонта. Лишь у дерново-глеевых почв первый из названных горизонтов отсутствует и непосредственно под дерновым слоем залегает глеевый горизонт.

Самый характерный признак всех болотных почв - высокая влажность, что объясняется тем, что одни из них периодически затопляются, а в других подземные воды залегают на очень незначительной глубине (0,3--1 м). Высокая влажность этих почв обусловливает слабую аэрацию и, как следствие, широкое развитие восстановительных процессов. Химические элементы с разной валентностью (железо, марганец и др.) в болотных почвах переходят в низшие формы окисления, образуя соответствующие минералы. Разложение растительных остатков сопровождается образованием ряда летучих органических соединений, например метана. В условиях кислой среды, которая свойственна болотным почвам, двухвалентное железо приобретает высокую подвижность и мигрирует часто в комплексе с органическими соединениями. В связи с этим болотные воды часто богаты железом.

Болотные почвы являются крайне неудовлетворительными грунтами. Они характеризуются очень высокой влажностью и значительной пористостью, способны сильно сжижаться даже при небольших нагрузках на них. Поэтому в качестве естественных оснований болотные почвы непригодны для ответственных инженерных сооружений. Если же возникает необходимость использования их в этом направлении, то требуется проведение специальных мероприятий.

Черноземные почвы, или черноземы - типичные почвы степей. Они образуются под степной травянистой растительностью в условиях различного рельефа и на различных материнских породах (кроме кварцевых песков). Наиболее типичные черноземы развиты в условиях равнинного рельефа на лёссовидных супесях, суглинках и лёссах. Среди черноземных почв развиты выщелоченный, обыкновенный, мощный, южный, предкавказский и приазовский и карбонатный подтипы черноземов.

Черноземные почвы имеют мощный гумусовый горизонт черного или черно-бурого цвета. Они характеризуются зернистой или комковатой структурой, высоким (до 20--22%) содержанием гумуса, приуроченного к верхней и средней частям почвенного профиля, скоплением извести в нижней части (иллювиальный горизонт), отсутствием легководорастворимых солей. Реакция черноземов в гумусовых горизонтах близка к нейтральной (рН 7,0--7,5), в иллювиальном карбонатном горизонте - слабощелочная (рН 7,5--8,5). Обменная способность их высокая (намного выше других типов почв - до 65 мг-экв на 100 г), причем их поглощающий комплекс, как правило, насыщен обменными кальцием и магнием, что обусловливает агрегацию тонкодисперсной части почв.

Среди черноземов наиболее распространены почвы суглинистого состава. При использовании их в качестве основания дорожного полотна эти почвы в случае недостаточного дренажа могут способствовать образованию пучин. Высокая влагоемкость, пластичность, набухаемость и липкость черноземов обусловливают их отрицательные качества как насыпных строительных грунтов. В сухую погоду полотно грунтовых дорог, проложенных по ним, чрезвычайно сильно пылит, после дождей или весной при таянии снега черноземы размокают и образуют очень липкую массу, труднопроходимую для всех видов транспорта. Выемки, пройденные в черноземах, в сухую погоду держат вертикальные стенки, которые при сильном увлажнении почв легко размываются и оплывают.

В горно-степных районах черноземные почвы часто кроме частиц песка и глины содержат щебень и отдельные крупные камни. По дорожным и строительным свойствам такие черноземы более благоприятны, так как примесь камней и щебня делает дорожное полотно более твердым и менее размокающим при увлажнении. После дождей хотя и образуется грязь, но все же проезд по грунтовым дорогам вполне возможен и длительной распутицы не бывает. Из-за наличия щебня скальных пород такие почвы разрабатываются с трудом. Вертикальные стенки в выемках хорошо сохраняются и крепления не требуют.

Каштановые и бурые почвы широко распространены в сухих степях и полупустынях. Они занимают 5,4% территории СНГ.

Каштановые и бурые почвы формируются в значительно менее увлажненных условиях по сравнению с черноземами, под менее пышной растительностью. Промачивание почв в связи с небольшим количеством атмосферных осадков незначительное; поэтому карбонаты вымыты в них лишь на глубину 20--30 см (редко больше), где образуют известковый аллювиальный горизонт. В бурых почвах вскипание от соляной кислоты местами отмечается непосредственно с поверхности, на глубине около 1 м в них нередко содержится гипс и водорастворимые соли. Содержание гумуса в бурых почвах не превышает 2-- 3%, в каштановых - 4--5%. Реакция почв щелочная (рН 7,5--8,5). Поглощающий комплекс этих почв насыщен Са и Mg, но часто в нем отмечается присутствие обменного натрия.

Дорожные свойства каштановых и бурых почв в общем удовлетворительные. Они хотя и размокают после дождей, но быстро высыхают и не затрудняют движение транспорта.

Следует заметить, что для зоны каштановых и бурых почв характерна комплексность почвенного покрова, причем обычно эти типы почв распространены совместно с солонцами, которые занимают микропонижения рельефа.

Засоленные почвы - солончаки, солонцы и солоди - характеризуются наличием в поверхностном или более глубоких горизонтах значительного количества водорастворимых минеральных солей (NaCl, Na2S04, Na2C03 и др.). Общая площадь, занятая этими почвами, составляет, по Л.И. Прасолову, не меньше 10% территории бывшего СССР, причем на значительной площади (3,4%) они имеют практически сплошное распространение.

Солончаками называют почвы, содержащие в поверхностном горизонте значительное количество легкорастворимых натриевых солей (в основном хлоридов, сульфатов и карбонатов). Их образование связано с приносом солей минерализованными грунтовыми водами и отложением этих солей в поверхностных горизонтах почвы в результате испарения грунтовых вод при их капиллярном подъеме к дневной поверхности. В нижележащих горизонтах этих почв содержание водорастворимых солей также значительно.

Солонцы - почвы, содержащие поглощенный натрий и характеризующиеся особым, резко выраженным строением трех горизонтов. Верхний элювиальный горизонт не содержит заметного количества растворимых солей, он обеднен коллоидами и полуторными окислами, обогащен кремнеземом и имеет слабощелочную реакцию. Средний иллювиальный горизонт характеризуется четко выраженной столбчатой структурой, он более богат растворимыми солями и обогащен полуторными окислами (особенно А 1203) и глинистыми частицами. Третий, солевой иллювиальный горизонт содержит значительное количество водорастворимых солей.

На поверхности солонцов под влиянием застаивания воды вследствие водонепроницаемости столбчатого горизонта с течением времени происходит процесс обмена поглощенного натрия на водород, приводящий к передвижению вниз и частичному разрушению коллоидного комплекса почв. В результате формируется новый тип засоленных почв - солоди.

Инженерно-геологические свойства засоленных почв различны. Многие их разности агрессивны. В сухом состоянии они обладают значительной твердостью, но при увлажнении засоленные почвы размокают, их коллоиды переходят в раствор и образуется глубокая, очень липкая непроходимая грязь. Размокший солонец подсыхает медленно, некоторые их разности (пухлые солончаки) практически никогда не просыхают в безморозный период. Использовать засоленные почвы как материал для насыпей в ряде случаев также нельзя, так как применение их приведет к ухудшению дорожного полотна. нельзя, так как применение их приведет к ухудшению дорожного полотна.

Заключение

Почва и ее плодородие составляют материальную базу и основное богатство страны. Поэтому улучшение почв и повышение плодородия - одна из важнейших народохозяйственных задач. В решении ее весьма большое значение приобретают почвенные мелиорации, характер которых определяется основными почвенно-климатическими показателями природных зон. Почвенный покров и экологические системы Земли неодинаковы в различных континентах, природных зонах и регионах. однако территории со сходными природно-климатическими условиями, топографией, геологическим строением и историей обнаруживают сходство и даже аналогию почвенного покрова. Это становится очевидным при составлении почвенных карт, что облегчает задачу применения в сходных условиях достижений науки и практики в сельском хозяйстве, лесоводстве и животноводстве. Чем более высокую производительность мы стремимся получить от земли, тем более глубоким и точным должно быть наше знание почв, методов мелиорации и агротехники и тем более рациональной и четкой должна быть организация сельскохозяйственного производства и общая культура в области землепользования и сохранения земельных угодий. Усилия в национальном и международном плане должны быть направлены на изучение, оценку, эффективное практическое использование и сохранения почвенного покрова планеты.

Список использованной литературы

1. Глазовская М.А., Геннадиев А Н. География почв с основами почвоведения. М.: Изд-во МГУ, 1995 325 с.

2. Добровольский Г В., Трофимов СВ. Систематика и классификация почв (история и современное состояние). М." Изд-во МГУ, 1996. 77 с.

3. А.И. Бараева. Почвозащитное земледелие. М.: Колос, 1975-304с.

Размещено на Allbest.ru