Почвоведение как наука

Различают две формы почвенной кислотности - актуальную и потенциальную.

Актуальная (активная) кислотность почвы обусловлена наличием водородных ионов (протонов) в почвенном растворе. Определяется обычно при взаимодействии почвы с дистиллированной водой и выражается показателем рНH2O. Показатель актуальной кислотности очень динамичен, нестабилен, зависит от многочисленных реакций, постоянно совершающихся в почве.

Потенциальная кислотность (скрытая, пассивная) обнаруживается при взаимодействии почвы с растворами солей. Природа ее сложная. Носителями потенциальной кислотности являются обменные катионы водорода (H+), алюминия (А 13+) почвенных коллоидов.

В зависимости от соли, используемой для выявления потенциальной кислотности, ее подразделяют на обменную игидролитическую.

Обменная кислотность - та часть потенциальной кислотности, которая обнаруживается при вытеснении из почвы ионов H+ и А 13+ растворами нейтральной соли. Обычно для определения обменной кислотности почв используют 1н. раствор КС 1 (рН ~ 6,0):

[ППК-]H++ КСl > [ППК-]К+ + НС 1;

[ППК-]А 13+ + ЗКС 1 > [ППК-]ЗК+ + A1C13.

А 1С 13 - соль слабого основания и сильной кислоты. Гидролитически распадаясь образует соляную кислоту и гидрооксид алюминия:

А 1С 13+ ЗН 2О >А 1 (ОН)3 + ЗНС 1.

Образующаяся в растворе кислота оттитровывается - кислотность тогда выражается в мг*экв /100 г, либо определяется величиной рН раствора - рНKCl.

В зависимости от величины рН солевой вытяжки почвы подразделяются на следующие группы: сильнокислые (рН 80%) не нуждаются в известковании, а при V - менее 50%, имеют высокую необходимость в нем.

Известкование - основной прием повышения продуктивности кислых почв. При известковании внесенный СаСО 3 (при наличии углекислоты) переходит в растворимый Са(НСОз)2 и взаимодействует с почвой по следующей схеме:

[ППК-]2H++ Са(НСО 3)2 >[ППК-]Са 2++ 2Н 2О + 2СО 2.

Дозу извести обычно рассчитывают по гидролитической кислотности: Н*1,5 = т СаСОз на 1 га, то есть 1 мг*экв гидролитической кислотности на 100 г почвы требуется для нейтрализации 1,5т СаСО 3 на 1 га.

Дозу СаСО 3 для известкования кислых почв можно определить и по обменной кислотности - в зависимости от величины рНКCl и механического состава почвы доза извести может изменяться от 2,0 до 6,0 т СаСО 3 на 1 га; при рНКCl 5,6 и выше почвы не известкуют.

Щелочность почв - способность их подщелачивать воду и растворы нейтральных солей. Связана с присутствием в почве гидролитически щелочных солей - Na2CO3, NaHC03, Са(Н 2СО 3)2 и других, создающих при диссоциации повышенную концентрацию ОН-ионов:

Na2CO3 + 2HOH> H2CO3 + 2Na + 2ОH-.

Различают активную и потенциальную щелочность почвы. Первая связана с наличием гидролитически щелочных солей в почвенном растворе. Потенциальная щелочность обусловлена обменно поглощенным Na.

Щелочная реакция угнетает деятельность микроорганизмов, ухудшает структуру и физические свойства почвы, режим питания растений.

Ликвидируют избыточную щелочность гипсованием:

х[ППК-]2Na + CaSO4> [ППК-]Ca2 + Na2SO4

Образующийся сернокислый натрий может быть вымыт из почвы при выпадении атмосферных осадков или при поливе.

11. Показатели физических свойств почв и их роль в оценке плодородия

Все физические свойства почв можно разделить на две группы:

1 - общие физические (плотность, пористость);

2 - физико-механические (пластичность, липкость, набухание, твердость).

Основные физические свойства - плотность твердой фазы, плотность почвы в естественном сложении и пористость почвы - являются определяющими для других физических свойств.

В почвоведении выделяют плотность твердой фазы почвы и плотность почвы в естественном сложении.

Плотностью твердой фазы почвы (dтф) называется отношение массы твердой фазы почвы в сухом состоянии к массе равного объема воды. Эта величина зависит от химического и минералогического состава почв. В минеральных почвах величина (dтф) изменяется в пределах от 2,4 до 2,8, чаще в интервале 2,5-2,65. Богатые органическим веществом торфяные почвы могут иметь значения плотности твердой фазы 1,4-1,8.

Плотность почвы в естественном сложении (dec), или объемная масса, - масса единицы объема почвы в естественном сложении, характеризует массу почвы вместе с порами и определяется взаимным расположением почвенных частичек и агрегатов.

Величина объемной массы всегда будет меньше значений плотности твердой фазы почвы. Величина плотности почвы изменяется в широких пределах (от 0,9 до 1,8 г/см 3, почти для всех минеральных почв, а для торфяных горизонтов и торфов, богатых органическим веществом, может достигать 0,15-0,40 г/см 3.

Объемная масса определяется механическим составом, минералогическими компонентами и содержанием органических веществ.

Для большинства сельскохозяйственных культур оптимальное значение объемной массы на суглинистых и глинистых почвах составляет 1,00-1,25 г/см 3. При уплотнении тяжелых по механическому составу почв уменьшается пористость, снижается скорость фильтрации, затрудняется распространение корней. При избыточном рыхлении почва быстрее теряет воду.

При уплотнении почвы происходит снижение урожая за счет изменения водно-физических и воздушных свойств почвы. Так, на суглинистых горизонтах с объемной массой пахотного горизонта 1,5 г/см 3, как правило, урожай в 3-4 раза ниже, чем на землях с плотностью почвы в естественном сложении, равной 1,1 г/см 3.

Объемную массу используют для определения общих запасов веществ в почве. Обычно такие данные химических анализов, как содержание питательных элементов, гумуса, воды, выражают в почвоведении на 100 г почвы, т.е. определяют содержание того или иного вещества в твердой фазе почвы. В то же время определение этих параметров проводят в почвах с нарушенным сложением. Необходимо учитывать, что твердая фаза составляет 50-70% объема почвы. Плотность в естественном сложении используют для расчета пористости почвы, доз извести и других химических мелиорантов и при решении многих других теоретических и практических задач.

Пористость почвы (порозность, или скважность) представляет собой суммарный объем всех пор, выраженный в % от общего объема почвы.

Как бы почва ни была уплотнена, в ней обязательно присутствуют поры, промежутки между твердыми частичками, которые заполнены водой, воздухом, живыми и мертвыми организмами, например, корнями растений. Для почв значение пористости колеблется в пределах от 25 до 80%. Торфяные почвы, содержащие много органических веществ, имеют значение скважности >80-90%. Пористость можно рассчитать по данным о плотности твердой фазы почвы dтф и плотности почвы в естественном сложении dес по формуле

Оценку общей пористости можно проводить по шкале Н.А. Качинского

Общая пористость почвы, %

Общая пористость	Оценка показателя
>70	Избыточно пористая. Почва вспушена.
55-65	Отличная. Хорошо окультуренная пашня.
50-55	Удовлетворительная для пахотного горизонта.
<50	Неудовлетворительная для пашни.
40-25	Очень низкая. Характерна для плотных иллювиальных горизонтов

Для обеспечения растений водой, воздухом необходимо учитывать не только общее количество пор, но и их качественный состав, т.е. размер пор, чем они заполнены, водой или воздухом.

Пористость аэрации (ПА)-- часть порового пространства почвы, занятая воздухом. ПА выражается в % и равна разности между пористостью и объемом воды, содержащейся в порах почвы в момент определения пористости.

В агрономическом отношении необходимо, чтобы соотношение между порами, занятыми влагой и воздухом, было оптимальным. Оптимальным является высокое содержание капиллярных пор, заполненных водой. Одновременно необходимо, чтобы не менее 20% общего объема почвы составляли поры, заполненные воздухом.

12. Категории, формы и виды воды в почве. Почвенно-гидрологические константы

Почва, полностью насыщенная влагой и не содержит солей, имеет потенциал почвенной влаги равен "0". По мере иссушения потенциал возрастает. Такая способность изменять свой потенциал получила название сосущей силы почвы. Сосущая сила почвы измеряется в сантиметрах водного столба или атмосферах. Для сухой почвы сосущая сила достигает величины 10 см водного столба.

Категории почвенной влаги различаются между собой прочностью связи с твердой фазой почвы и степенью подвижности.

- Кристаллизационная - отличаются исключительно высокой прочностью связей и полной подвижностью.

- Твердая - лед. Также неподвижная влага.

- Парообразующая - передвигается в форме водяного пара.

- Прочносвязанная - прочно удерживается адсорбционными силами. Может передвигаться только в парообразном состоянии. Слой 2-3 молекулы.

- Рыхлосвязанная - удерживается на поверхности тонких пленок прочно связанной воды силой ориентированных молекул и за счет гидратирующей способности обменных катионов. Толщина пленки достигает десятков молекул. Передвигается под влиянием сорбционных сил.

- Свободная влага - часть почвенной влаги, которая не находится под влиянием химических или сорбционных сил. Она имеет особо важное значение, так как может активно передвигаться под действием капиллярных и гравитационных сил и является основным источником воды для растений. Свободная влага почвы может быть капиллярной, гравитационной. Она представлена в почве в виде грунтовых вод.

- Капиллярная влага - вода, находящаяся и передвигающаяся в капиллярных порах под влиянием менисковых и капиллярных сил. Эта влага, как правило, является основным источником водоснабжения растений. Капиллярная вода, в свою очередь, может быть разделена на группы:

1) капиллярно-подпертая влага, когда близко к поверхности залегают грунтовые воды;

2) капиллярно-подвешенная - грунтовые воды залегают на значительной глубине;

3) капиллярно-разобщенная - вода, содержащаяся в очень тонких капиллярах в виде отдельных участков, ограниченно передвигается в виде пара и является труднодоступной для растений.

- Гравитационная влага - свободная вода, находящаяся в крупных некапиллярных порах. Свободно передвигается по профилю почв под влиянием сил тяжести. Активно перемещается и трансформируется в другие формы.

- Грунтовые воды-- свободная вода, образующая в грунте водоносный горизонт под водоупорным слоем, обнаруживаемый по появлению зеркала свободной воды в скважине, колодце или шурфе.

Влажность почвы (В)характеризует содержание влаги (воды) в почве. Выражается в % от массы сухой почвы. В % от объема почвы - объемная влажность.

Влажность почвы (В) можно найти из простого соотношения:

,

где - масса воды; mn - масса сухой почвы.

Объемная влажность почвы определяется отношением:

,

где - объем воды в почве; Vn - объем почвы.

Относительная влажность определяется при сравнении влажностей, определенных в разные сроки.

Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать влагу. Обусловлена сорбционными, капиллярными и некоторыми другими силами.

Влагоемкость -- количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы.

Шкала влажности почв подразделяется на несколько почвенно-гидрологических констант, которые выражаются в процентах от веса или объема почвы. Их выделено всего пять.

Максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ) - наибольшее количество прочносвязанной воды. Эта влага недоступна для растений.

Максимальная гигроскопичность (МГ)-- наибольшее количество влаги, которую почва может сорбировать из воздуха, почти насыщенного водяным паром (95%). Влага недоступна для растений.

Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ) - влажность, при которой растения начинают обнаруживать признаки завядания, не исчезающие при перемещении растений в атмосферу, насыщенную водяными парами; нижний предел содержания доступной растениям почвенной влаги.

Влажность разрыва капиллярной связи (ВРК) - влажность почвы, при которой подвижность капиллярной влаги в процессе иссушения резко уменьшается.

Предельно полевая влагоемкость (ППВ) указывает на количество воды, которое однородная по механическому составу почва удерживает сорбционными и капиллярными силами при глубоком (>3 м) залегании грунтовых вод или верховодки. Она определяется после полного насыщения почвы водой и свободного стекания гравитационной влаги при отсутствии трансформации и испарения влаги с поверхности почв. Это очень важный показатель, его используют при расчетах избыточного количества влаги, которое необходимо удалить при осушительных мероприятиях. В засушливых районах орошение следует проводить до влажности, равной ППВ, так как влага сверх этого количества не удерживается верхними слоями почв и будет бесполезно теряться. Оптимальный для роста и развития растений диапазон доступной влаги находится в пределах 0,6-0,8 ППВ.

Разница между ППВ и ВЗ характеризует, по данным Н.А. Качинского, диапазон продуктивной влаги. По данным А.М. Шульгина, оптимальные запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы находятся в пределах 100-200 мм. Запас влаги больше 250 мм характеризуется как избыточный, а менее 50 мм - недостаточный.

Динамическая влагоемкость (ДВ) - максимальное количество воды, которое почва может длительно удерживать после полного насыщения и стекания свободной гравитационной влаги в условиях данного положения грунтовых вод, при отсутствии трансформации и испарения с поверхности.

Водовместительность (ВВ) - количество воды, соответствующее полному заполнению почвенных пор и трещин влагой. ВВ - показатель непостоянный и изменяется в зависимости от положения грунтовых вод. Он всегда больше показателя ППВ и при высоком залегании грунтовых вод приближается к ДВ.

Для расчета запасов различных категорий влаги необходимо иметь исходные данные о влажности (В) почвы (% к массе почвы), плотности в естественном сложении (dec) и мощности слоя почвы (h, см), для которого рассчитывается это содержание. Тогда количество влаги (W) определяется произведением

W = Bdech, м 3/га

Водопроницаемость - способность почвы воспринимать воду и передвигать ее вниз под влиянием силы тяжести. Имеется две стадии водопроницаемости: впитывание и фильтрация. О впитывании говорят, когда поры лишь частично заполнены водой. А о фильтрации - когда почвенные поры полностью насыщены водой и происходит движение воды в условиях сплошного потока жидкости.

Водоподъемная способность - способность почвы вызывать капиллярный подъем влаги. Чем тоньше поры почвы, тем выше поднимается в них вода. В песчаных почвах максимальная высота капиллярного подъема составляет 0.5 - 0,7 м для суглинистых - 3-6 метров. Уменьшается за счет неоднородности поровых пространств и нарушения сплошности капиллярных отверстий в профиле.

13. Водный режим. Его роль в продукционном процессе

Вода является одним из незаменимых факторов, определяющих жизнедеятельность растений и животных. Н 2О и СО 2 служат исходным строительным материалом, из которого в результате фотосинтеза образуется органическое вещество. Так, для создания 1 г сухого вещества различные растения потребляют от 200 до 1000 г воды. Вода - основной растворитель веществ в почве. В воде растворяются питательные элементы и их соединения (азот, фосфор, калий), которые из почвенного раствора поступают в растения. Важная роль принадлежит воде в процессах выветривания горных пород и почвообразования. С наличием в почвенной толще воды и ее перемещением связаны миграция органических, органо-минеральных и неорганических соединений, формирование профиля почв.

Водный режим почвы - совокупность всех явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, изменения формы и агрегатного состояния, а также ее расход из почвы, например, фильтрация, поверхностный сток, потребление растениями и другие потери.

В зависимости от количественного соотношения этих явлений, которое определяет преобладающее направление в передвижении вверх или вниз почвенной влаги и пределы колебаний влажности почвы, создаются различные типы водного режима. О количественной характеристике можно судить по коэффициенту увлажнения.

Коэффициент увлажнения - отношение количества осадков к испаряемости

Типы водного режима (Г.Н. Высоцкий, А.А. Роде)

В почвах выделяют:

1) мерзлотный -- специфический тип водного режима, когда при оттаивании почвы над слоем многолетней мерзлоты образуется мерзлотная почвенная верховодка. Влага расходуется на испарение и отсос воды корнями растений - десукция;

2) промывной - осадки преобладают над испарением, Кувл. > 1;

3) периодически промывной -- средняя сумма осадков равна величине испарения. Характерно однократное промачивание в году, Кувл. = 1;

4) непромывной - количество осадков меньше объема испарения. Промачивание почвы происходит на некоторую глубину (1-2 м, не более 4 м), далее идет горизонт с низкой влажностью ~ВЗ, Кувл. <1;

5) выпотной - объем испарения значительно больше количества осадков при неглубоком залегании грунтовых вод (5-7 м). Испарение происходит за счет поднятия воды из грунтовых вод;

6) десуктивно-выпотной - близок к выпотному, но грунтовые воды находятся глубоко, поэтому здесь наблюдается десукция - отсос воды корнями растений.

Для создания оптимальных условий для роста и развития культурных растений необходимо стремится к уравнению количества влаги, поступающей в почву, с ее расходом на транспирацию растений и испарение.

14. Поглотительная способность почвы. Её экологическое значение

Поглотительная способность почв - это свойство почвы поглощать и удерживать твердые, жидкие и газообразные вещества.

Гедройц выделил 5 видов поглотительной способности почвы.

1. Механическая. Способность почвы как пористого тела механически удерживать твердые вещества из фильтрата через почву суспензий и коллоидных растворов. Задерживаются в почве частицы, размер которых больше диаметра пор почвы. Зависит от гранулометрического состава. Мех. поглотительная способность предотвращает от вымывания из почвы илистых и коллоидных частиц. Из пахотного слоя не вымывается плохо растворяющиеся в воде минеральные удобрения.

2. Физическая. Способность почвы удерживать на поверхности твердых частиц вещества за счет адсорбционных сил, которыми обладают частицы (она зависит от наличия этих частичек). Путем этой поглотительной способности в почве могут накапливаться H2O, газы и т.д. Значение невелико, т.к. количество Н 2О и других веществ, поглощенной почвой, невелико.

3. Химическая. Способность почвы накапливать труднорастворимые в воде соединения, образующиеся в результате химических реакций, протекающих в почвенном растворе и на границе твердой фазы. Играет большую роль в накоплении и закреплении в почве фосфора, кальция, железа и алюминия. Благодаря химическому поглощению накапливаются в почве фосфаты.

4. Биологическая. Способность почвы накапливать в результате деятельности растений и микроорганизмов элементов зольного питания и N. Биологическое поглощение избирательно, - растения и микроорганизмы усваивают элементы питания не пропорционально содержанию их в почве, а исходя из физиологической потребности. Большая роль в накоплении нитратов.

5. Обменная. Способность почвенных коллоидов обменивать катионы диффузного слоя на катионы почвенного раствора. Обмен катионов происходит по схеме: [почва]

2Ca + 4KCl = [почва]4K + 2CaCl2

Обменная поглотительная способность почв оказывает большое влияние на их питательный режим. Благодаря ей в почве удерживается от вымывания значительное количество катионов, вносимых в виде минеральных удобрений или освобождающихся из органических остатков и органических удобрений при разложении. Состав обменных катионов влияет на реакцию среды, структуру, деятельность микроорганизмов и в значительной степени влияет на ее водно-воздушный и питательный режимы.

15. Агроэкологическая оценка дерново-подзолистых почв

П. почвы формируются преимущественно под пологом таежных моховых или мертвопокровных хвойных лесов. Образование профиля связано с развитием процессов оподзоливания (Оподзоливание - кислотный гидролиз первичных и вторичных минералов и вынос продуктов гидролиза за пределы элювиального горизонта или почвенного профиля), элювиально-глеевого процесса и лессиважа (сложный процесс, включающий механическое проиливание, комплекс физико-химических явлений, вызывающих диспергирование глинистых частиц и перемещение их с нисходящим током под защитой подвижных органических веществ, комплексообразование и вынос железа). Почвы, у которых осветленный элювиальный горизонт формируется благодаря лессиважу и поверхностному оглеению называют псевдоподзолистыми. П почвы делятся на 2 подтипа: глееподзолистые и подзолистые. Последние подразделяются на 2 фациальных подтипа: подзолистые умеренно холодные промерзающие и подзолистые холодные длительно промерзающие.

Наиболее распространены роды П почв: обычные - на суглинистых породах, Остаточно-карбонатные, контактно-глееватые - форм. на двучленных породах, иллювиально-железистые- развив. на песчаных породах, иллювиально-гумусовые, слабодифференцированные - на сухих рыхлых песках. Профиль отчетливо дифференцирован по содержанию ила (подзолистый обеднен, а иллювиальный - обогащен). Резкое преобладание первичных минералов. Валовый хим. Состав минеральной части П почв показывает обедненность подзолистого горизонта по сравнению с породой Fe и Al и заметное обогащение кремнеземом.

Повышенное содержание подвижного Fe и Al, Mn,часто в количествах токсичных для с/х растений. Невысокая емкость обмена (небольшое содержание гумуса), низкая насыщенность основаниями, кислая реакция среды (повышенная обменная кислотность) и малая буферность. П - бесструктурные, плотность заметно увеличивается при переходе от верхних горизонтов к нижним. ДП образуются под действием дернового процесса (почвообразовательный процесс, протекающий под воздействием травянистой растительности, приводящий к формированию почв с хорошо развитым гумусовым горизонтом). Наиболее существенная его особенность - накопление гумуса, питательных веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте почвы. В ДП большого количества гумуса не накапливается, так как дерновому процессу противостоит процесс оподзоливания.

Подтипы ДП:

дерново-палево-подзолистые,

ДП умеренно промерзающие,

ДП умеренно длительно промерзающие.

Роды такие же, как у П. ДП - кислые. Степень насыщенности основаниями у них выше, чем у П. Обменные основания представлены кальцием и меньше магнием. Количественный и качественный состав гумуса, кислотность и физ-хим свойства в ДП могут сильно варьировать в зависимости от механического, химического и минералогического состава почвообразующих пород, а также от выраженности подзолистого и дернового процессов и окультуренности почв при использовании их вс\\х производстве. ДП бедны валовыми запасами и подвижными формами азота и фосфора. ДП характеризуются непрочной структурой. Процесс почвообразования на пахотных почвах П и ДП приобретает черты сложного элювиально-аккумулятивного процесса.

Для окультуривания почв необходимо осуществить комплекс мероприятий: правильная обработка почвы, применение органических и минеральных удобрений, известкование, посев многолетних трав, создание мощного окультуренного пахотного слоя, борьба с избыточным увлажнением, очистка почв от камней, укрупнение пахотных площадей. При планировании мероприятий необходимо учитывать свойства почвы, особенности возделываемых культур и все природные и экономические условия хозяйства. Наибольшую потребность на П и ДП растения испытывают в азотных и калийных удобрениях.

16. Агроэкологическая оценка серых лесных почв

Серые лесные почвы по своим свойствам занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземными почвами.

В зависимости от содержания гумуса и мощности гумусового горизонта серые лесные почвы подразделяются на следующие подтипы: светло-серые, серые и темно-серые.

Серые лесные почвы западной части лесостепи содержат 2--4 % гумуса, восточной - до 4--8%. С глубиной содержание гумуса резко уменьшается, хотя и не так резко, как у дерново-подзолистых почв. Серые лесные почвы содержат достаточно много подвижной фосфорной кислоты, средне обеспечены доступным калием и бедны подвижным азотом.

Поскольку большинство серых лесных почв тяжелые по механическому составу, то их почвенный поглощающий комплекс хорошо развит, емкость поглощения может составлять 20--35 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями достигает 75--90 %. В состав поглощенных катионов (наряду с кальцием и магнием) входит и водород.

Реакция серых лесных почв слабокислая или близкая к нейтральной (рН водной вытяжки 5,5--6,5). Эти показатели для отдельных подтипов почв не устойчивы, но они позволяют судить о том, что агрономическая ценность почвы возрастает в направлении от светло-серых к темно-серым, которые по свойствам близки к черноземам.

Водно-физические свойства серых лесных почв в значительной мере зависят от содержания гумуса и механического состава материнских пород. Верхние горизонты этих почв имеют хорошую пористость (50--60 %), однако иллювиальные горизонты значительно уплотнены, что ухудшает их водопроницаемость и аэрацию. Вследствие слабо выраженной водопрочной структуры при обработке эти почвы могут сильно распыляться, а нередко заплывать и образовывать почвенную корку.

На почвах лесостепной зоны эффективно внесение различных видов органических (навоз, компосты), а также полного минерального удобрения. Светло-серые и серые лесные почвы с повышенной кислотностью и слабо насыщенные основаниями нуждаются в известковании. В качестве известкового материала здесь широко можно использовать дефекационную грязь - отход свеклосахарного производства.

Небольшая мощность гумусового горизонта приводит к необходимости углубления пахотного слоя припахиванием оподзоленного горизонта. Особое значение это имеет для светло-серых и серых лесных почв, а также при возделывании технических культур (сахарная свекла, картофель), которые значительно повышают урожай при увеличении пахотного слоя до 27--30 см. Водно-физические свойства серых и светло-серых лесных почв улучшают посевом многолетних трав, своевременной обработкой, глубоким рыхлением, уничтожением почвенной корки, накоплением и сохранением влаги и т. д.

Сильная расчлененность территории зоны серых почв способствует интенсивному развитию водной эрозии. Поэтому создание полезащитных и водопоглощающих лесных полос, введение специальных севооборотов с посевом многолетних трав, обработка почвы поперек склонов и по горизонталям, залужение склонов имеют решающее значение для предотвращения дальнейшего развития эрозионных процессов.

17. Агроэкологическая оценка черноземов лесостепи и степи

Климат зоны развития черноземов изменяется от умеренно теплого и влажного на западе до умеренно холодного и сухого на востоке. Средняя годовая температура воздуха с запада на восток колеблется от 10 до 0°С. На западе продолжительность вегетационного периода составляет 140 - 180 дней, на востоке - ЮО - 140 дней. Годовое количество осадков на европейской части равно 500 мм, на востоке - 300 мм. Основная часть осадков выпадает во второй половине теплого периода. Интенсивное испарение влаги и недостаточное количество осадков обусловливают неглубокое (до 150 - 300 см) промачивание почвы.

Почвообразующие породы этой зоны в основном карбонатные. Они представлены преимущественно лёссами, лёссовидными суглинками и глинами. Мелкозернистость большинства почвообразующих пород способствует интенсивному проявлению водной и ветровой эрозии.

Растительность лесостепной зоны характеризуется чередованием лесных участков с луговыми степями. В луговых степях произрастают различные виды злаковых, бобовых трав и другое разнотравье. Растительность степной зоны представлена разнотравно-ковыльными и типчаково-ковыльными сообществами.

Ведущим процессом почвообразования при формировании черноземов является гумусоаккумулятивный процесс, способствующий развитию мощного гумусного горизонта, накоплению элементов питания растений и оструктуриванию профиля.

Естественная растительность черноземных степей характеризуется значительным ежегодным опадом растительной массы (100 - 200 ц на 1 га). При этом около 40 - 60 % опада составляют корни растений.

Гидротермические условия черноземной зоны благоприятствуют процессам гумификации и аккумуляции гумуса в верхних горизонтах почвы. Разложение растительных остатков протекает при достаточном поступлении кислорода и увлажнении, исключающем вымывание продуктов разложения. Наиболее интенсивно процесс гумификации развивается весной и ранним летом, когда в почвах складываются благоприятные температурные условия и условия увлажнения.

Богатство растительных остатков белковым азотом и кальцием, нейтральная среда и периодическое высушивание обусловливают направленность процесса гумификации по типу образования преимущественно гуминовых кислот, насыщения их кальцием и закрепления гуматов кальция в почве.

Дерновый и элювиальный процессы образования черноземов развиваются под многолетней растительностью травянистых лесостепной и степной зонах в условиях периодически промывного и непромывного водных режимов и формируют гумусовый и карбонатный профили этих почв, которые имеют общее строение: А-АВ-В-С.

Гумусовый слой по мощности делится на два горизонта: А - верхний гумусово-аккумулятивный, равномерно окрашенный, зернисто комковатой структуры; АВ - нижний гумусовый горизонт, однородно окрашенный, темно-серый с буроватым оттенком, ореховато-комковатой или зернисто-комковатой структуры; В - переходный, бурой окраски, с постепенной или неравномерной (языковатой) затечкой гумуса и делится на горизонты В 1,В 2,Вк; накопление карбонатов наблюдается и глубже в горизонтах ВСк и Ск, или гипса Сg.

Черноземы оподзоленные в гумусовом слое имеют остаточные признаки подзолистого процесса в виде белесой (кремнеземистой) присыпки, имеющие следующее строение: А-А 1-А 1В-В 1-В 2-Вк-Ск

Черноземы выщелоченные в отличие от оподзоленных не имеют присыпки в гумусовом слое, а их строение выражается горизонтами: А-АВ-В-Вк-ВСк-Ск

Черноземы типичные имеют типичное строение: А-АВ-Вк-ВСк-Ск

Черноземы обыкновенные близки к типичным: А-АВ(АВк)-Вк-ВСк-С

Черноземы южные на глубине 1,5-3м имеют гипс: А-АВк-Вк-ВСк-Скg

Черноземы обладают лучшими среди всех почв физическими свойствами. Зернистая и зернисто - комковатая структура верхних горизонтов обусловливает хорошую воздухо - и водопроницаемость почв, так как пористость их достигает 55 - 60 %, хотя у нижних горизонтов она понижается до 40 - 50 % В зависимости от условий образования тип черноземных почв подразделяют на пять подтипов: оподзоленный, выщелоченный, типичный, обыкновенный и южный.

Оподзоленные и выщелоченные черноземы сформировались в лесостепной зоне под лугово-степной растительностью. Главными отличительными чертами оподзоленных черноземов являются: наличие кремнеземистой присыпки, несколько осветленный гумусовый слой и его слабокислая реакция. Выщелоченные черноземы кремнеземистой присыпки не имеют, но в них карбонаты вынесены за пределы горизонта В.

Типичные черноземы образовались под ковыльно - разнотравными степями. Они обладают наилучшими свойствами и имеют характерное строение профиля, присущее для почв черноземного типа.

Обыкновенные и южные черноземы развиваются в условиях более засушливого климата под степной типчаково-ковыльной растительностью. Имеют меньший по мощности, чем у типичных черноземов, гумусовый горизонт. Скопление карбонатов отмечается непосредственно под гумусовым слоем в виде белоглазки. Обладают слабощелочной реакцией и некоторыми признаками солонцеватости.

18. Агроэкологическая оценка каштановых почв

Каштановые почвы расположены в зоне сухих степей. Почвообразование в этой зоне протекает в условиях засушливого климата и изреженного растительного покрова. Зона каштановых почв характеризуется резко выраженной комплексностью почвенного покрова.

В процессе почвообразования профиль каштановых почв дифференцируется на ряд отчетливо выраженных генетических горизонтов. Ад - дернина (на целинных почвах), мощность 2--3 см. Верхний гумусовый горизонт (А) темно-каштанового, каштанового или светло-каштанового цвета с буроватым оттенком, комковатой структуры, мощностью 18--22 см. За ним идет гумусовый переходный горизонт (B1) серовато-бурой окраски, крупнокомковатый, а в солонцеватых разновидностях комковато-призмовидной или призмовидно-ореховатой структуры с буровато-коричневой лакировкой на гранях структурных отдельностей, придающей горизонту более темную окраску и коричневатый (каштановый) оттенок. Общая мощность гумусового горизонта 35--50 см. В освоенных каштановых почвах выделяется пахотный горизонт (Ап), мощность его обычно 20--22 см. После сплошного гумусового горизонта идет горизонт гумусовых затеков (В 2), в нижней части которого нередко отмечаются скопления карбонатов. Этот горизонт неоднороден по окраске: серовато-бурый с крупнокомковатой или комковато-призмовидной структурой.

Под горизонтом гумусовых затеков залегает горизонт максимального скопления карбонатов (Вк) буровато-желтого цвета, призмовидной или призмовидно-ореховатой структуры, часто плотного сложения от наличия карбонатов и солонцеватости в нем.

Карбонаты встречаются в виде ярко-белых пятен белоглазки, примазок, потеков, лжемицелия или мучнистого налета. Мощность горизонта максимального скопления карбонатов 50--60 см. Иллювиальный карбонатный горизонт постепенно переходит в почвообразующую породу (С), более светлую и однородную по окраске, более рыхлого сложения, с очень редкими пятнами карбонатов или без них, с вкраплениями гипса в виде друз, гнезд, отдельных кристалликов или прожилок. Глубина скопления гипса и легкорастворимых солей различна и определяется подтипом каштановых почв, а в пределах одного подтипа - механическим составом, степенью солонцеватости и рельефом местности. Чаще всего легкорастворимые соли обнаруживаются на глубине 1,5--2 м.

Каштановые почвы делятся на три подтипа:

- темно-каштановые;

- каштановые;

- светло-каштановые.

В пределах каждого подтипа выделяются три фациальные термические группы: теплая; умеренная; глубинно-холодная. Внутри подтипов выделяются роды: обычные, солонцеватые, солонцевато-солончаковатые, остаточно-солонцеватые, солонцевато-осолоделые, карбонатные, карбонатно-солонцеватые с пониженным вскипанием от НС 1 (глубоковскипающие) и неполноразвитые (на плотных породах).

В различных фациях признаки солонцеватости и солончаковатости проявляются неодинаково.

Темно-каштановые почвы (Кз).

Темно-каштановые почвы распространены в северной части зоны, в подзоне темно-каштановых почв. Для этих почв характерна темно-серая с коричневатым оттенком окраска, комковатая, комковато-зернистая структура гумусового горизонта целинных угодий и пылевато-комковатая - пахотных.

Мощность гумусового горизонта A+B1 - 35--45 (50) см, вскипание от НС 1 на глубине 45--50 см, гипс и легкорастворимые соли около 2 м.

Темно-каштановые обычные сохраняют признаки темно-каштановых почв.

Темно-каштановые солонцеватые почвы характеризуются более плотным сложением нижней части гумусового горизонта (B1), что обусловлено обогащением ее коллоидными частицами.

В этом горизонте отчетливо выявляется оглинение и увеличение полуторных окислов. Для солонцеватого горизонта характерна комковато-призмовидная и глыбистая структура с буровато-коричневой корочкой (лакировкой) на гранях структурных отдельностей. Чем сильнее выражена солонцеватость, тем интенсивнее лакировка. Вскипание от НС 1 выше, чем в несолонцеватых почвах. На глубине 1 м и ниже заметно возрастает содержание легкорастворимых солей. Род темно-каштановых солонцеватых почв подразделяют на виды по степени выраженности солонцеватости. Различают темно-каштановые несолонцеватые, в которых поглощенного натрия менее 3% емкости поглощения; темно-каштановые слабосолонцеватые - 3--5%; темно-каштановые среднесолонцеватые - 5--10% и темно-каштановые сильносолонцеватые-- 10--15%.

Темно-каштановые солонцевато-солончаковатые почвы обычно приурочены к сильнозасоленным породам. В профиле их наряду с отчетливо выраженными солонцеватыми свойствами отмечается повышенное содержание (>0,25%) водорастворимых солей в пределах первого метра.

Темно-каштановые остаточно-солонцеватые почвы имеют отчетливо выраженные морфологические признаки солонцеватости, но без заметного содержания обменного натрия. Солонцеватость в этих почвах рассматривается как свойство остаточного характера.

Темно-каштановые солонцевато-осолоделые почвы характеризуются признаками осолодевания в верхней или нижней части гумусового горизонта в виде кремнеземистой присыпки на гранях структурных отдельностей плитчатой или листоватой структуры, слоеватого или пористого сложения.

Темно-каштановые карбонатные почвы отличаются повышенным содержанием карбонатов с самой поверхности. Образуются они на тяжелых породах, обогащенных карбонатами.

Темно - каштановые карбонатно-солонцеватые почвы формируются на карбонатных засоленных породах тяжелого механического состава. Эти почвы имеют повышенную плотность и трещиноватое сложение профиля. Во влажном состоянии сильно набухают, становятся вязкими.

В составе поглощенных оснований наряду с натрием много магния.

Темно-каштановые почвы с пониженным вскипанием от НС 1 образовались на легких породах. Вследствие хорошей водопроницаемости карбонаты выщелочены на глубину 1 --1,5 м, гипсовый горизонт отсутствует.

Темно-каштановые почвы на плотных породах имеют неполноразвитый профиль и очень малую мощность гумусового горизонта (A + B1 меньше 20 см).

Каштановые почвы (К 2).

В отличие от темно-каштановых они имеют меньшую мощность гумусовых горизонтов (А+В 1 - 30-- 40 см).

Вскипание от НС 1 на глубине 40--45 см. Максимальное скопление карбонатов на глубине 50--55 см, гипса - 150--170 см и легкорастворимых солей - около 2 м.

Диагностические показатели родовых признаков каштановых почв аналогичны темно-каштановым.

Светло-каштановые почвы (K1).

Формируются в южной части зоны сухих степей под полынно-злаковой и полынной растительностью в условиях сильнозасушливого климата. Светло-каштановые почвы отличаются небольшой мощностью гумусовых горизонтов (A + B1--25--35 см); гумусовый горизонт (А) у них бесструктурный. Вследствие слабого промачивания карбонатный горизонт залегает ближе к поверхности, чем у каштановых. Гипсовый горизонт находится на глубине 110--120 см. Более высокое скопление легкорастворимых солей в светло-каштановых почвах по сравнению с темно-каштановыми и каштановыми способствует почти повсеместному проявлению признаков солонцеватости. Светло-каштановые несолонцеватые почвы встречаются очень редко. В светло-каштановых солонцеватых почвах наблюдается более резкая дифференциация профиля, что обусловлено обеднением илистой фракцией верхнего горизонта (А) и более высоким содержанием ее в горизонте В, который четко выделяется по более темной окраске, чем горизонт, А, более плотному сложению и более грубой структуре.

В светло-каштановых почвах с ясно выраженной солонцеватостью отмечаются признаки осолодевания в верхнем горизонте, который приобретает светлую окраску, плитчато-листоватую структуру и более рыхлое сложение.

В светло-каштановых почвах выделяют те же роды, что и в темно-каштановых икаштановых. Диагностические показатели родовых признаков аналогичны темно-каштановым почвам. Однако в светло-каштановых почвах такие признаки, как солонцеватость и солончаковатость, проявляются более отчетливо и носят черты зонального характера.

Каштановые почвы разделяются на виды по содержанию гумуса, мощности гумусовых горизонтов и степени солонцеватости. Подзона светло-каштановых почв характеризуется и более резко выраженной комплексностью почвенного покрова.

19. Засоленные почвы. Особенности их образования и использования

Засоленные почвы - почвы, содержащие в своем профиле легкорастворимые соли в токсичных для с\х растений количествах.

Засоленные почвы представлены двумя типами солончаков (автоморфными и гидроморфными), а также солончаковыми и солончаковатыми родами черноземов, каштановых почв, сероземов. Особую категорию засоленных почв составляют солонцы и солонцеватые почвы, в которых солончаковый процесс сопряжен с солонцовым. Распространены преимущественно в зоне сухих и пустынных степей, пустынях, иногда - в степной, лесостепной и таежно-лесной зоне. Источники солей в почвах: солесодержащие породы; Антропогенный источник; Засоленные грунтовые воды; Перенос солей ветром (в районах распространения соленых озер, солончаков и на морском побережье); Биогенная аккумуляция (вынос растениями солей из глубоких горизонтов на поверхность), Вулканическая деятельность (излияния солевых грязей).

СОЛОНЧАКИ - очень сильно засоленные почвы с поверхности и по всему профилю. Сущность солончакового процесса - накопление солей в почве. Образуются при высоком залегании засоленных грунтовых вод в условиях выпотного режима, на засоленных породах, иногда - в результате приноса солей ветром, часто - вследствие неправильного орошения. Содержание солей: сода (Na2CO3) - > 0.5-0.6 % от массы почвы; Хлориды - > 0,7-0,8 %, Сульфаты - > 1,4 %. Профиль слабо дифференцирован: А - гумусовый, В - переходный горизонт и С - почвообразующая порода. Классификация: типы: гидроморфные, автоморфные. Гидроморфные образуются при близком залегании высокоминерализованных грунтовых вод при выпотном водном режиме. Делятся на подтипы: луговые, мерзлотные, типичные и т.д. Автоморфные солончаки формируются на засоленных почвообразующих породах при глубоком залегании грунтовых вод. Материнские породы - чаще всего элювий и делювий древних отложений, морские засоленные породы четвертичного периода. Делятся на подтипы: Остаточные (реликтовые), Эолово - бугристые, Отакыренные - пустынные, Литогенные. Освоение солончаков возможно при проведении сложной мелиорации, например, промывки (часто с одновременным возделыванием риса на фоне глубокого дренажа. Поливные воды только пресные. Существует опасность подъема грунтовых вод при переливе и как следствие - вторичное засоление). Предупредить вторичное засоление - посадка древесной растительности (много воды расходуется на транспирацию, => уровень грунтовых вод понижается), либо покрыть дно оросительных каналов водонепроницаемым материалом.

СОЛОНЦЫ: содержат в поглощенном состоянии большое количество обменного натрия, а иногда и магния в иллювиальном горизонте В. Приурочены к территориям с солевыми аккумуляциями, подверженными колебательным процессам засоления/рассоления. Главный фактор и причина солонцеватости - присутствие в почве обменного натрия. Натрий вытесняет из ППК другие ионы (т.к. его много).

Для образования солонцов из солончаков необходима периодическая смена процессов засоления и рассоления (рассоление: удаление растворимых солей, образование соды, диспергирование и вынос почвенных частиц вниз по профилю). Солонцы образуются только при соотношении Na/(Ca+Mg) > =4. Если источником Na является сода (выветривание магматических и осадочных пород, содержащих Na, к-рый реагирует с углекислотой почвы), солонцы возникают минуя стадию солончаков. По направленности солонцовых процессов выделяют солонцы: реликтовые с очень низким содержанием обменного Na и глубоколежащим солонцовым горизонтом; остаточные (малонатриевые), эволюционирующие в сторону рассолонцевания с ослаблением влияния солей в верхних горизонтах; с близким залеганием солей; с тенденцией к рассолонцеванию, но с близким залеганием солевых горизонтов.

Классификация:

Типы Автоморфные (степные) - в условиях глубокого залегания грунтовых вод, вследствие выхода засоленных пород. Преобладает хлоридно-сульфатный тип засоления. Полугидроморфные (лугово-степные) - на первой и второй надпойменных террасах, в понижениях в условиях грунтового или смешанного питания. Гидроморфные (луговые, лугово-болотные, луговые мерзлотные) - в поймах рек, понижениях. Луговые - при высоком залегании грунтовых вод. Лугово-болотные - высокие грунтовые воды + избыточное поверхностное увлажнение. Луговые мерзлотные - при близком залегании многолетней мерзлоты.

Подтипы по зональному признаку (черноземные, каштановые и т.д.)

Роды: По химизму (содовые, смешанные, нейтральные и т.д.). По глубине засоления (верхняя граница солевых выделений):Солончаковые - соли на глубине 5 - 30 см, Высокосолончаковые - 30-50 см Солончаковатые - 50-100 см, Глубокосолончаковатые - 100-150 см, Несолончаковатые (глубокозасоленные) - 150-200 см.

По степени засоления: солонцы-солончаки, сильнозасоленные, среднезасоленные, слабозасоленные, незасоленные. По глубине залегания карбонатов и гипса: Высококарбонатные - выше 40 см, Глубококарбонатные - ниже 40 см, Высокогипсовые - выше 40 см, Глубокогипсовые - ниже 40 см.

Виды: По мощности надсолонцового горизонта: корковые (до 3 см), мелкие (3-10 см), средние (10-18 см), глубокие (более 18 см); По содержанию поглощенного Na в солонцовом горизонте; По степени осолодения; По структуре в солонцовом горизонте В: столбчатые, ореховатые, призматические, глыбистые. ПРОФИЛЬ резко дифференцирован. Гумусовый горизонт более легкий, иллювиальный - очень плотный и тяжелый. Плохие водно-физические и физико-механические свойства. В сухом состоянии очень плотные и твердые, влажные - вязкие, липкие. Водопроницаемость низкая, количество влаги, недоступной растениям высокое. Коренное улучшение возможно: Гипсование, Внесение железа, серной кислоты, Трехъярусная или плантажная вспашка. При мелких пятнах - землевание (нагребание на солонцы плодородного слоя скреперами).

СОЛОДИ. Распространены в лесостепи, степи, сухой степи, полупустыне. Повсеместно приурочены к понижениям. По Гедройцу, образуются из солонцов путем их деградации в результате замещения обменного натрия на водород. В условиях щелочной реакции, возникающей из-за взаимодействия освобожденного Na с углекислотой, происходит разрушение ППК.

Характерный признак солодей - наличие аморфной кремнекислоты, образующейся в результате некоторого распада алюмосиликатов под воздействием щелочных растворов. Свободная кремнекислота может образоваться как при рассолении солонцов, так и при периодическом воздействии на незасоленную почву слабых растворов натриевых солей. Временный анаэробиозис способствует образованию активных органических кислот и подвижных форм Fe и Mn, что способствует выносу элементов из вышележащих горизонтов.

Профиль резко дифференцирован: Ао - подстилка или дернина; А 1 - гумусовый, А 2 - осолоделый, белесый, плитчатый или слоевато-чешуйчатый с железо-марганцевыми конкрециями или ржавыми пятнами; А 2В - переходный, неоднородно окрашенный бурый с белесыми пятнами, уплотненный, плитчато - ореховатый; В - иллювиальный, може 6т подразделяться на 2-3 подгоризонта, темно-бурый, ореховато-призмовидный, с отчетливой лакировкой и присыпкой SiO2 на гранях, плотный, вязкий. Классифицируются на подтипы: Лугово-степные - в понижениях с хорошим травяным покровом. А 1 слабо выражен. Похожи профилем на дерново-подзолистую почву; Луговые - в понижениях типа лиманов с хорошим травяным покровом; Лугово-болотные (торфянистые) - в четко выраженных понижениях под лугово-болотной растительностью при высоком стоянии грунтовых вод. Выражены оторфованная дернина, торфянистый горизонт, дерновый, осолоделый оглееный, иллювиальный. По всему профилю сильное оглеение. Роды: с учетом остаточных признаков солонцеватости и засоления:

Незасоленные; Бескарбонатные; Несолонцеватые; Солонцеватые; Солончаковатые

Низкое естественное плодородие. Необходимо внесение органики и минералки. Часто имеют кислую реакцию в верхних горизонтах - желательно известкование. Глубокое рыхление благотворно влияет на плохие водно-физические свойства солодей (пылеватость, бесструктурность, слабая водопроницаемость, высокая плотность). Использование ограничено из-за рельефа (в западинах, долго переувлажнены). Если расположены мелкими пятнами - возможно землевание. Целесообразно оставлять под древесной растительностью.

20. Интразональные почвы. Их значение

Почвы, не подчиняющиеся законам широтной зональности. Они пересекают несколько почвенных зон, могут быть похожими, находясь в тропиках и в холодном климате. Отличаются от своих зональных аналогов тем, что формируются при большом избытке влаги, а также на особенных почвообразующих породах; кроме того, они находятся под сильным воздействием какой-либо внешней причины - разлива реки, выпадения вулканического пепла и др.

Самые распространённые среди интразональных почв - болотные торфяные почвы, встречающиеся во всех природных поясах, от арктического до экваториального. Для их формирования нужно сильное переувлажнение, которое может быть связано с влажным климатом или с плоским рельефом. При застое воды и недостатке кислорода в почве растительные остатки накапливаются в виде торфяных почвенных горизонтов.

В зонах с недостаточным климатическим увлажнением широко распространены почвы, формирование которых связано с засолёнными породами или с солёными грунтовыми водами. Эти очень разные почвы называются солончаки, солонцы и солоди. Солончаки больше всего распространены в пустынях, но бывают и в степях. Солонцы и солоди могут встречаться очень широко - от мерзлотных областей Центр. Якутии и Канады до субтропиков и тропиков с засушливым климатом.