Выветривание и почвообразование

22

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Контрольная работа по почвоведению.

Выполнил:

ФИО

Факультет: Природообустройство

Специальность: Городской кадастр

Шифр:

Проверила:

Барнаул, 2010 год



СОДЕРЖАНИЕ

1. Выветривание: сущность, типы, стадийность, зональность. Типы выветривания. Выветривание и почвообразование

2. Роль климата в почвообразовательном процессе. Зоны по влагообеспеченности

3. Строение коллоидной мицеллы. Заряд коллоидов. Процессы коагуляции и пептизации

4. Щелочность почв, ее происхождение и виды. Мероприятия по регулированию щелочной реакции почв

5. Влияние гранулометрического состава и структуры на водные свойства почвы

6. Экологические и экономические основы плодородия почвы

7. Сельскохозяйственное использование осушаемых заболоченных и болотных почв. Торфяные болота и их распространение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



1. Выветривание: сущность, типы, стадийность, зональность. Типы выветривания. Выветривание и почвообразование.

Рассмотрим процессы превращения горной породы в почву. Так как почвообразовательный процесс совершается при непременном участии живых организмов, можно сказать, что образование почв началось тогда, когда появились жизнь на Земле. Этому предшествовали процессы физического и химического выветривания плотных горных пород, находящихся на земной поверхности. В тонкой поверхностной корочке выветривающейся плотной горной породы поселились первые живые организмы (микроорганизмы) и начался почвообразовательный процесс, который получил название первичного почвообразовательного процесса.

С тех пор прошли миллионы лет. Плотные горные породы в результате выветривания превратились в рыхлые осадочные обломочные горные породы. На них также образовывались почвы, но в результате геологической деятельности ветра, моря, ледников, талых и дождевых вод и т. д. они уничтожались, перемешивались с рыхлыми массами пород и откладывались в виде новых осадочных обломочных пород. Эти процессы совершались многократно. Почвообразовательный процесс на них начинался снова, но постепенно в таких породах стали отчетливо проявляться «почвенные» признаки, которые получили развитие при современном почвообразовании.

Уделим особое внимание рассмотрению общей схемы современного почвообразовательного процесса на осадочных обломочных смешанных горных породах, отложенных на равнинных территориях России в последнее геологическое время. Известно, что бесплодные рыхлые горные породы, превращаясь в почвы, претерпели большие качественные изменения, но у всех у них, несмотря на различия в минералогическом составе, сформировался общий качественный признак -- плодородие, т.е. способность производить урожай растений. В каждой природной зоне в зависимости от конкретных природных условий, названных В. В. Докучаевым факторами почвообразования -- растительности и животных организмов, климата, материнских пород, рельефа и продолжительности течения процессов почвообразования, сформировались разные как по внешнему виду, так и по уровню плодородия почвы.

ЭТАПЫ ИЗМЕНЕНИИ ГОРНЫХ ПОРОД, В РЕЗУЛЬТАТЕ КОТОРЫХ СФОРМИРОВАЛИСЬ СОВРЕМЕННЫЕ ПОЧВЫ

Начальный этап изменений, или первичный почвообразовательный процесс.

Второй этап изменений характеризовался дальнейшим выветриванием горных пород с образованием рыхлых осадочных пород и накоплением в них «почвенных» признаков в результате последующих (за первичным) почвообразовательных процессов и неоднократного переотложения преобразованных пород ветром, морем, реками, ледниками, ледниковыми, талыми и дождевыми водами с образованием новых рыхлых пород.

Завершающий этап -- образование современных почв и их качественного признака -- плодородия.

ВТОРОЙ ЭТАП ИЗМЕНЕНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД

В горных породах продолжало накапливаться органическое вещество как результат древних почвообразовательных процессов, развивалась поглотительная способность. Благодаря рыхлости пород в них постоянно содержались воздух и вода, что создавало условия для активного химического выветривания составляющих пород минералов; возросли количество и доступность живым организмам минеральных элементов; формировались водные растворы различного ионного состава, которые передвигались в толще рыхлых пород, вступая в химические реакции; изменился температурный режим рыхлых пород по сравнению с плотными породами и т. д. Рыхлые осадочные обломочные породы с дочетвертич-ными почвами в последний четвертичный геологический период подверглись очередному переотложению ледниками, ледниковыми, талыми и дождевыми водами, ветром, морем, реками. Образовались новые почвообразующие породы

2. Роль климата в почвообразовательном процессе. Зоны по влагообеспеченности

Климат определяет поступление лучистой энергии солнца, тепла и влаги на земную поверхность, в результате создается определенный гидротермический режим почв. Следовательно, от климата зависят условия жизни биологического фактора почвообразования, а также направление и скорость биологических и абиотических процессов.

Климат характеризуется комплексом показателей, но для понимания процессов почвообразования в почвоведении используют только некоторые: годовое количество осадков, коэффициент увлажнения почв, среднегодовую температуру воздуха, средние многолетние температуры января и июля, сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10 "С, продолжительность этого периода, длина вегетационного периода.

Учитывая важность гидротермического режима для почвообразования, иногда целесообразно подразделять климат на группы не по комплексу показателей, а только по температурным условиям или особенностям увлажнения почв. Климатические показатели имеют зональную (поясную) изменчивость, что предопределило образование на земном шаре растительных и почвенных зон. Однако в каждой почвенно-климатической зоне кроме преобладающих типов почв встречаются также и другие почвы, что определяется в большой степени неодинаковым гидротермическим режимом почв разных территорий одной и той же климатической зоны, оказывающим влияние на формирование биоценозов и течение почвенных процессов. Например, это связано с рельефом, который перераспределяет тепло и воду. Нижние части склонов всегда больше увлажнены, а склоны южной экспозиции получают больше солнечного тепла. Песчаные почвы прогреваются быстрее и глубже, чем глинистые; нагреваемость почв и пород зависит от их окраски.

Некоторые климатические воздействия способствуют развитию водной и ветровой эрозии почв и пород: интенсивно выпадающие осадки в теплое время, интенсивное весеннее снеготаяние, наличие периодов без осадков с активным испарением влаги из почвы и сильными ветрами. Для климатических показателей характерна динамичность в течение суток, недели, месяца, года, а это определяет динамичность протекающих в почвах процессов и влияет на эволюцию почв. Ученые обратили внимание на выраженность вековых природных климатических циклов с нарастающими к.концу века возмущениями климата: бури, засухи, наводнения и т.д. Происходят также медленные глобальные изменения климата в течение десятков тысяч лет. Напомним, что в начале четвертичного геологического периода Скандинавский полуостров, Северный Урал и другие территории являлись очагами оледенений. На европейской территории России в настоящее время продолжается медленное потепление климата. В агрономической практике используют приемы, которые помогают значительно ослабить или устранить неблагоприятные климатические воздействия на почвы и сельскохозяйственные растения. Недостаток осадков восполняют орошением, избыточное увлажнение почв -- осушением; накопление влаги достигают снегозадержанием и регулированием снеготаяния полосным зачернением снеговой поверхности поперек склона торфяной или земляной пылью, золой; испарение влаги уменьшают мульчированием поверхности почвы соломой, торфом и другими материалами. Можно значительно уменьшить губительное воздействие суховеев в степных районах, повысить влажность почв и относительную влажность воздуха, препятствовать высокой нагреваемое™ почв с помощью посадки лесных полос. Нагреваемость почвы и освещенность при возделывании сельскохозяйственных культур можно регулировать нормой высева семян или густотой посадки культуры, шириной и направленностью междурядий (желательно с севера на юг) и т. д.

Земледельцы должны хорошо знать, какие агротехнические приемы к каким изменениям гидротермического режима почв приводят, чтобы благоприятно влиять на течение почвенных процессов, повышение плодородия почв.

3. Строение коллоидной мицеллы. Заряд коллоидов. Процессы коагуляции и пептизации.

Колличество коллоидов в почвах различно и составляет от 1-2 до 30-40 % массы почвы. Образуются почвенные коллоиды при раздроблении более крупных частиц в процессе выветривания путем поликонденсации в процессах почвообразования и образования гумуса, а так же при химических реакциях между продуктами выветривания и почвообразования. Коллоиды как двухфазная система состоят из дисперсной фазы (коллоидные частицы) и дисперсионной среды (почвенный раствор). Свойства почвенных коллоидов обусловлены их размерами, составом и строением. Небольшие размеры коллоидов определяют огромную суммарную и удельную поверхность, что можно представить на примере суммарной и удельной поверхности при дроблении длины сторон куба.

		Поверхность	Длина сторон куба, нм	Число кубов	Поверхность
Длина сторон куба	Число кубов	суммарная, смг	на единицу объема			суммарная, м!	на единицу объема
1 см 1 ММ 0,1 ММ 0,01 ММ	1 103 106 109	6 60 600 6000	6 6 10 6- 102 6- 103	0,1 0,01 0,001 0,0001	Ю12 Ю15 1018 1021	6 60 600 6000	6- 104 6- 105 6- 10б 6- ю7



От размеров удельной поверхности зависит величина поверхностной энергии, с которой связаны явления сорбции паров воды, газов и молекул других веществ. С поверхностной энергией дисперсных тел связан тепловой эффект -- выделение тепла при их смачивании, который называется теплотой смачивания.

Состав почвенных коллоидов представлен минеральными, органическими и органо-минеральными соединениями.

К минеральным коллоидам относятся глинные минералы, коллоидные формы кремнезема, оксиды железа и алюминия. Органические коллоиды представлены в основном веществами гумусовой и белковой природы. В коллоидно-дисперсном состоянии могут находиться полисахариды и другие органические соединения. Органо-минеральные коллоиды представлены преимущественно соединениями гумусовых веществ с глинными минералами и осажденными формами оксидов железа и алюминия.

Поглотительная способность этих трех групп соединений проявляется в разной степени и обусловлена не только удельной поверхностью, но и строением коллоидов, наличием двойного электрического слоя ионов на границе раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Общая схема строения коллоида приведена на рисунке 5.

Коллоидную частицу, по предложению Г. Вигнера, называют мицеллой. Ядро мицеллы представляет собой агрегат недиссоциированных молекул какого-либо вещества. Например, глинные минералы (каолинит, монтмориллонит и др.), гуминовые кислоты, коллоидные формы кремнезема и др. На границе с дисперсионной средой в результате диссоциации внешних молекул ядра или поглощения ионов из дисперсионной среды, на поверхности ядра формируется двойной электрический слой ионов (ионогенный слой). Он состоит из внутреннего потенциалопределяющего слоя прочно связанных с ядром неподвижных ионов и внешнего слоя компенсирующих противоположно заряженных ионов. Ядро с потен-циалопределяющим слоем ионов называется гранулой, гранула и слой компенсирующих ионов -- частицей. Часть ионов компенсирующего слоя прочно связана с потенциалопределяющим слоем, часть его диффундирует в почвенный раствор, образуя внешний, или диффузный, слой.

В результате диффузии внешнего слоя между потенциалопределяющим и диффузным слоями возникает разность потенциалов, которая обусловливает заряд коллоидной частицы и называется электрокинетическим или дзета-потенциалом. Величина дзета-потенциала колеблется от 0 до 40--60 мВ. Когда электрокинетический потенциал равен 0, коллоид находится в электронейтральном, или изоэлектрическом, состоянии, называемом изоэлектрической точкой коллоида.

В зависимости от состава ионов в потенциалопределяющем слое коллоиды могут иметь отрицательный, положительный или переменный заряды. Коллоиды, содержащие в потенциалопределяющем слое анионы, заряжены отрицательно и называются ацидоидами, содержащие в потенциалопределяющем слое катионы заряжены положительно и называются базоидами. Коллоиды, способные менять характер диссоциации молекул двойного электрического слоя ионов в зависимости от реакции среды, имеют переменный заряд и ведут себя как базоиды или как ацидоиды. Такие коллоиды получили название амфолитоидов.

Согласно правилу Маттсона, если два соединения при диссоциации дают один общий ион, то они взаимно подавляют диссоциацию друг друга.

В условиях кислой среды, когда в растворе много Н⁺-ионов и мало ОН~-ионов, амфолитоиды ведут себя как основания:

А1(ОН)₃^гА](ОН)2 +ОН". Базоид

При щелочной реакции, наоборот, высокая активность ОН~-ионов в растворе будет подавлять диссоциацию по основному типу и тот же коллоид А1(ОН)₃ диссоциирует как кислота:



А1(ОН)₃:*:А10(ОН)₂~ + Н⁺. Ацидоид

Так же ведут себя при изменении реакции и коллоиды гидроксидов железа.

При определенной реакции среды диссоциация амфолитоидов идет в равной степени как по основному, так и по кислотному типу. Коллоидная система в этом случае будет электронейтральной, а величина рН называется изоэлектрической.

Считается, что большинство почвенных коллоидов -- ацидоиды, в диффузном слое которых находятся катионы, способные к обменным реакциям; присутствуют амфолитоиды; типичных базоидов в почве нет.

К ацидоидам относят большинство минеральных, органических и органо-минеральных коллоидов. Это глинные минералы, коллоидные формы кремнезема, гумусовые кислоты, соединения гумусовых кислот и их производных с минеральной частью почвы.

К амфолитоидам относят группы минеральных высокодисперсных форм гидроксидов железа и алюминия, некоторых глинных минералов (монтмориллонит и др.), а также органических коллоидов, представленных белковыми веществами, в основном плазмой микроорганизмов, изоэлектрическая величина рН которых равна 4--4,5, для гидроксидов железа --7,1 и для гидроксидов алюминия -- 8,1.

Наличие заряда обусловливает электрокинетические свойства почвенных коллоидов. К ним относят коагуляцию и пептизацию коллоидной системы.

В зависимости от наличия или отсутствия заряда коллоиды могут находиться в состоянии золя или геля.

Золь -- коллоидный раствор. Обусловлен наличием заряда в коллоидной системе; представляет состояние коллоидно раздробленного вещества, рассеянного в дисперсионной среде.

Гель -- коллоидный осадок. При отсутствии заряда в коллоидной системе дисперсная фаза укрупняется и отделяется от дисперсионной среды.

Коагуляция -- переход коллоида из состояния золя в состояние геля. Коагуляция может происходить под действием электролитов, / при взаимодействии двух противоположно заряженных коллоидных систем, при высушивании или замораживании почв, сопровождающихся дегидратацией. Коагуляция -- положительный процесс.

В скоагулированном (осажденном) состоянии могут находиться, например, органические коллоиды в результате их взаимодействия с поливалентными катионами. Коагуляция способствует образованию почвенной структуры, уменьшению связности тяжелых по гранулометрическому составу почв, сохранению от вымывания коллоидов, обусловливающих важнейшие агрономические свойства почвы.

Пептизация -- переход от состояния геля в состояние золя. Она связана с восстановлением заряда коллоидной системы, повышением ее дзета-потенциала, обусловленным главным образом действием растворов щелочей и гидролитически щелочных солей.

Например, за счет образования гумусовых солей щелочных металлов, чаще всего натрия. При пептизации разрушается структура, коллоиды распыляются и приобретают способность к передвижению по почвенному профилю; верхние горизонты почв обедняются коллоидами, что отрицательно сказывается на многих агрономически важных свойствах почвы.

Коллоиды почвы обладают способностью поглощать молекулы воды. Эта способность называется гидратацией коллоида.

Гидрофобные коллоиды практически не гидратируются, почвы характеризуются плохой смачиваемостью, при насыщении почвы высоко-гидратированными катионами происходит пептизация почвенных коллоидов



4. Щелочность почв, ее происхождение и виды. Мероприятия по регулированию щелочной реакции почв.

Щелочность почв различают актуальную и потенциальную.

Актуальная щелочность обусловлена наличием в почве гидролитически щелочных солей [Na₂C0₃, NaHC0₃, Са(НС0₃)₂ и др.], которые при диссоциации определяют повышенную концентрацию гидроксил-ионов:

Na₂C0₃ + 2Н0Н =Г Н₂С0₃ + 2Na⁺ + 20Н".

Актуальная щелочность выражается величиной рН_в или величиной титровальной щелочности в мг * экв. на 100 г почвы.

Потенциальная щелочность обусловлена содержанием обменно-поглощенного Na, который может переходить в раствор и подщелачивать его.

[nnK]^^a!+H,C0₃^[nnK]"!+Na₂C0₃.Na Н

Сильная щелочность почвы, как и кислотность, оказывает неблагоприятное действие на развитие растений и микроорганизмов (см. табл. 28), усиливает пептизацию почвенных коллоидов, ухудшает структурное состояние почвы и ее физические свойства.

В условиях кислой среды, когда в растворе много Н⁺-ионов и мало ОН~-ионов, амфолитоиды ведут себя как основания:

А1(ОН)₃^гА](ОН)2 +ОН". Базоид

При щелочной реакции, наоборот, высокая активность ОН~-ионов в растворе будет подавлять диссоциацию по основному типу и тот же коллоид А1(ОН)₃ диссоциирует как кислота:

А1(ОН)₃:*:А10(ОН)₂~ + Н⁺. Ацидоид

Так же ведут себя при изменении реакции и коллоиды гидроксидов железа.

При определенной реакции среды диссоциация амфолитоидов идет в равной степени как по основному, так и по кислотному типу. Коллоидная система в этом случае будет электронейтральной, а величина рН называется изоэлектрической.

Считается, что большинство почвенных коллоидов -- ацидоиды, в диффузном слое которых находятся катионы, способные к обменным реакциям; присутствуют амфолитоиды; типичных ба-зоидов в почве нет.

К ацидоидам относят большинство минеральных, органических и органо-минеральных коллоидов. Это глинные минералы, коллоидные формы кремнезема, гумусовые кислоты, соединения гумусовых кислот и их производных с минеральной частью почвы.

К амфолитоидам относят группы минеральных высокодисперсных форм гидроксидов железа и алюминия, некоторых глинных минералов (монтмориллонит и др.), а также органических коллоидов, представленных белковыми веществами, в основном плазмой микроорганизмов, изоэлектрическая величина рН которых равна 4--4,5, для гидроксидов железа --7,1 и для гидроксидов алюминия -- 8,1.

Наличие заряда обусловливает электрокинетические свойства почвенных коллоидов. К ним относят коагуляцию и пептизацию коллоидной системы.

В зависимости от наличия или отсутствия заряда коллоиды могут находиться в состоянии золя или геля.

Золь -- коллоидный раствор. Обусловлен наличием заряда в коллоидной системе; представляет состояние коллоидно раздробленного вещества, рассеянного в дисперсионной среде.

Гель -- коллоидный осадок. При отсутствии заряда в коллоидной системе дисперсная фаза укрупняется и отделяется от дисперсионной среды.

Коагуляция -- переход коллоида из состояния золя в состояние геля. Коагуляция может происходить под действием электролитов, / при взаимодействии двух противоположно заряженных коллоид-I ных систем, при высушивании или замораживании почв, сопровождающихся дегидратацией. Коагуляция -- положительный процесс.

В скоагулированном (осажденном) состоянии могут находиться, например, органические коллоиды в результате их взаимодействия с поливалентными катионами. Коагуляция способствует образованию почвенной структуры, уменьшению связности тяжелых по гранулометрическому составу почв, сохранению от вымывания коллоидов, обусловливающих важнейшие агрономические свойства почвы.

Пептизация -- переход от состояния геля в состояние золя. Она связана с восстановлением заряда коллоидной системы, повышением ее дзета-потенциала, обусловленным главным образом действием растворов щелочей и гидролитически щелочных солей.

Например, за счет образования гумусовых солей щелочных металлов, чаще всего натрия.

При пептизации разрушается структура, коллоиды распыляются и приобретают способность к передвижению по почвенному профилю; верхние горизонты почв обедняются коллоидами, что отрицательно сказывается на многих агрономически важных свойствах почвы.

Коллоиды почвы обладают способностью поглощать молекулы воды. Эта способность называется гидратацией коллоида.

Гидрофобные коллоиды практически не гидратируются, почвы характеризуются плохой смачиваемостью, при насыщении почвы высоко-гидратированными катионами происходит пептизация почвенных коллоидов



5. Влияние гранулометрического состава и структуры на водные свойства почвы

Определение гранулометрического состава в поле дает возможность понять, почему почвы содержат неодинаковое количество гумуса и элементов питания, почему одни почвы поспевают для обработки раньше, а другие позже, почему генетические горизонты имеют разный гранулометрический состав и т. д. По изменению гранулометрического состава определяют мощность почвы и отдельных горизонтов, устанавливают границы между почвами. Известно много примеров, подтверждающих, что гранулометрический состав является важным морфологическим признаком.

Для определения гранулометрического состава почв разработаны лабораторные и полевые методы. Среди лабораторных методов наиболее признан метод Н. А. Качинского, имеющий достаточно высокую точность. При изучении почв в природных условиях используют полевой метод. Он менее точен, но позволяет быстро дать главное название гранулометрического состава.

Полевой метод определения гранулометрического состава почв и пород основан на увлажнении их образцов до оптимальной влажности (до сырого состояния), скатывании из него шарика между ладонями, раскатывании в шнур и изгибании шнура. Названия по гранулометрическому составу дают в зависимости от того, как ведет себя при этом образец.

Полевой метод определения гранулометрического состава

Полевое название грануло- Признаки поведения сырого образца почвы метрического составаили породы

Песок:

рыхлый Шарик не скатывается

связный Шарик скатывается плохо, образуются трещины

Супесь Шарик скатывается, но раскатать его в шнур не

Шарик раскатывается в шнур, но дробится на части или концы шнура не острые Шнур имеет острые концы, но при изгибе в полукруг дает трещины

Шнур не трескается при изгибе в полукруг Из шнура можно сделать восьмерку без трещин. Образец плохо доводится до оптимальной влажности, так как жадно впитывает воду, при насыщении водой часто превращается в мягкую, сильно мажущуюся, «жирную» на ощупь массу

От этого «мокрого» метода необходимо перейти к «сухому» методу, для чего следует запомнить ощущение влажных и сухих образцов разных по гранулометрическому составу почв при растирании их между пальцами. Потренировавшись, можно будет легко определять гранулометрический состав полевым методом. В этом вам поможет внешний вид поверхности вспаханного поля. Чем лучше его оструктуренность и выше связность структурных от-дельностей, тем тяжелее гранулометрический состав. Полевые названия гранулометрического состава должны выборочно проверяться лабораторным методом.

СЛОЖЕНИЕ.

Под сложением почв понимают внешнее выражение плотности и пористости составляющих почву генетических горизонтов. О плотности судят по усилию, с которым входят в почвенные слои (горизонты) нож или лопата. Выделяют пять показателей плотности: рыхлое сложение -- нож или лопата входят в горизонт легко (пахотные горизонты, верхние слои почв, обогащенные органикой, и др.); рассыпчатое сложение -- характерно для верхних горизонтов песчаных и супесчаных почв, вследствие своей бесструктурности они в сухом состоянии представляют сыпучую массу; уплотненное сложение -- нож или лопата входят в горизонт с усилием (подзолистые горизонты, гумусовые подпахотные слои многих почв и др.); плотное сложение -- нож или лопата входят в горизонт с большим усилием (иллювиальные горизонты подзолистых, серых лесных почв, черноземов и др., образовавшиеся на тяжелых по гранулометрическому составу материнских породах); очень плотное сложение -- нож или лопата в горизонт почти не входят; при копке ямы приходится пользоваться ломом или киркой (горизонты, переходные к материнской породе светло-каштановых почв, некоторых древнеорошаемых сероземов и др.).

По пористости различают: тонкопористое сложение, когда почва пронизана порами диаметром до 1мм; пористое -- диаметр пор 1--3 мм; губчатое -- преобладают поры 3--5 мм в поперечнике; ноздреватое -- полости 5--10 мм; ячеистое -- полости более 10 мм в поперечнике; трубчатое -- полости в виде каналов, прорытые землероями. Порозность (пористость) может быть внешне выражена также в виде трещин: тонкотрещиноватое сложение -- при ширине трещин не более 3 мм; трещиноватое -- трещины 3-- 10 мм; щелеватое -- ширина трещин более 10 мм. Ширина трещин зависит от влажности почвенных горизонтов.

Кроме морфологических показателей сложения почв различают физические показатели их плотности и порозности (см. главу 11) -- плотность, плотность твердой фазы и порозность (скважность).

Сложение почвы является важным признаком при определении условий произрастания плодовых, ягодных и сельскохозяйственных культур; оно оказывает большое влияние на сопротивление почвообрабатывающим орудиям, глубину проникновения корней растений, водопроницаемость и водоподъемную способность почв; трещиноватость часто связана с солонцеватостью.

НОВООБРАЗОВАНИЯ И ВКЛЮЧЕНИЯ.

Новообразование -- это скопления веществ различного химического состава, химического и биологического происхождения, возникшие в почвах в результате почвообразовательных процессов. Например, накопление в элювиальных горизонтах лесных почв такого новообразования, как кремнеземистая присыпка, связано с подзолообразованием, с воздействием на минеральную часть почвы фульвокислот -- продуктов биологического происхождения и химических реакций органических соединений почвы; образование глея (закисных соединений железа) в минеральных слоях болотных почв происходит с участием биологического фактора при развитии анаэробных процессов. В случае смены восстановительных процессов окислительными на отдельных участках глеевых горизонтов образуются ржавые пятна окисных соединений железа; легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты и др.) могут образовываться и накапливаться в почвах засушливых областей как в результате минерализации растительных остатков при их разложении микроорганизмами, так и в результате химического осаждения из засоленных почвенно-грунтовых вод при выпотном типе водного режима.

Для подзолистых (элювиальных) горизонтов обычными являются ортштейновые зерна, или рудяковые бобовины (дробовины), -- твердые окремнелые скопления соединений железа и марганца овальной и округлой форм, образовавшиеся при неоднократном чередовании восстановительных и окислительных процессов. Иногда эти скопления мелкие и мягкие, тогда их называют железисто-марганцовистыми вкраплениями или примазками. Они встречаются как в элювиальных, так и в иллювиальных горизонтах суглинистых и глинистых почв.

Для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых подзолистых и других почв характерны глянцеватые бурые и коричневатые пленки на стенках трещин и гранях ореховатых или призмовидных структурных отдельностей -- коллоидные корочки, являющиеся показателем идущих в почве процессов разрушения органо-минерального комплекса, передвижения коллоидных растворов вниз по профилю и коагуляции коллоидов.

В почвах встречаются разнообразные новообразования карбонатов: журавчики и дутики, белоглазка, прожилки, псевдомицелий.

Журавчики и дутики -- это твердые окремнелые скопления карбонатов овальной, а иногда сложной формы размером в поперечнике чаще от 0,5 до 1,5 см; они характерны для карбонатных иллювиальных горизонтов почв, образовавшихся на карбонатных породах в таежно-лесной и лесостепной зонах; журавчики, имеющие внутри пустоты, называют дутиками. Начиная с лугово-степной зоны обыкновенных и южных черноземов и южнее в иллювиальных карбонатных горизонтах почв встречается белоглазка -- мягкие округлые скопления углекислого кальция в поперечнике обычно до 1 см со светлыми разводами. Прожилки углекислого кальция встречаются в нижней части профиля почв, начиная с черноземов южной лесостепи; они образуются и сохраняются в почвах благодаря достаточно выраженной сухости теплого периода года и автоморфности почв. Псевдомицелий карбонатов можно встретить только в крайне засушливых условиях, в каштановых почвах и в почвах более южных зон.

К новообразованиям относятся гумус почвы, капролиты -- экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков, содержащих органическое вещество.

Новообразования дают возможность судить о генезисе почв, их агрономических свойствах, о зональных процессах, в них протекающих.

Включения -- это предметы и вещества различного происхождения, попавшие в почвы, не имеющие никакого отношения к почвообразовательным процессам: обломки кирпича, обрывки полиэтиленовой пленки, клочки бумаги, резина, уголь и т. д.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ И ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ.

Суммарное процентное содержание фракций мелкозема от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, менее же 0,01 мм -- физической глиной, а их процентное соотношение -- гранулометрическим составом. Именно это процентное соотношение использовано для характеристики гранулометрического состава, потому что все главнейшие свойства почв особенно резко изменяются на переходе размера частиц мелкозема через 0,01 мм.

В таблице 8 приведена классификация гранулометрического состава Н. А. Качинского (краткая шкала), в которой каждому определенному процентному соотношению физической глины и физического песка дано свое название, заимствованное из народного лексикона. Эта классификация получила в почвоведении наибольшее признание.

В таблице 8 для краткости не приводится процентное содержание физического песка, а подразумевается, что на него приходится все остальное (до 100%) процентное содержание мелкозема размером 0,01 -- 1 мм.

Чем больше физической глины в твердой фазе почв, тем тяжелее их обрабатывать, поэтому в агрономической практике различают почвы тяжелые и легкие. К тяжелым относятся глинистые и тяжелосуглинистые почвы, почвы легко- и среднесуглинистые менее тяжелые по гранулометрическому составу, легкими называют супесчаные и песчаные почвы.

В почвах более тяжелых при равных условиях с легкими (плотность, гумусность и т. д.) в одном и том же объеме твердой фазы содержится в естественных условиях больше воздуха и влаги вследствие повышенной пористости и суммарной удельной поверхности частиц мелкозема. Так как воздух -- плохой проводник тепла, а вода обладает высокой теплоемкостью, то тяжелые почвы нагреваются солнцем медленнее легких, поэтому в агрономической практике их называют холодными, а легкие почвы -- теплыми.

Из таблицы 8 видно, что для почв разных типов почвообразования при одном и том же гранулометрическом составе (начиная с супеси) содержание физической глины разное. Это связано с тем, что частицы физической глины почв разных типов почвообразования обладают разной способностью к агрегатированию, имеют неодинаковый качественный состав и свойства. Например, в солонцах и сильносолонцеватых почвах содержится повышенное количество обменного катиона натрия. В результате усиливаются связность почв при высыхании и липкость при увлажнении. Из-за этого солонцы и сильносолонцеватые почвы на одну градацию тяжелее почв подзолистого типа почвообразования, которые содержат в почвенном поглощающем комплексе повышенное количество водородных ионов, усиливающих дисперсность твердой фазы.

Почвы степного типа почвообразования вследствие хорошей гумусированности (гуматного типа гумуса), высокой насыщенности почвенного поглощающего комплекса катионами кальция и магния обладают повышенной способностью к агрегатированию. Поэтому они при одном и том же содержании физической глины являются более легкими по сравнению с минеральными почвами других типов почвообразования.

Кроме кратких названий почв и почвообразующих пород по гранулометрическому составу в почвоведении используют также полные названия, в которых к краткому названию добавляют названия двух преобладающих по содержанию групп фракций мелкозема: песчаной (1-- 0,05 мм), крупнопыле-ватой (0,05--0,01 мм), пылеватой (0,01--0,001) или иловатой (< 0,001 мм).

На втором месте после основного названия гранулометрического состава принято давать название группы, имеющей самое большое процентное содержание. Например, дерново-подзолистая почва содержит: песка -- 20 %, крупной пыли -- 42, пыли средней и мелкой -- 15 и ила -- 23 %. Краткое название по гранулометрическому составу следует определить по первой колонке таблицы 8, потому что это почва подзолистого типа почвообразования. В почве содержится 38 % физической глины, значит, почва среднесуглинистая. Полное же название по гранулометрическому составу -- суглинок средний иловатокрупнопылеватый, так как группа ила по содержанию на втором месте после крупной пыли.

В зависимости от процентного содержания этих четырех групп фракций суглинки и глины могут быть пылевато-иловатые, иловато-пылеватые, крупнопылевато-иловатые, иловато-песчаные, песчано-иловатые, крупнопылеватые, пылеватые и т. д. В суглинках и глинах крупнопылеватых на втором месте по количеству стоит группа пыли (0,01--0,001 мм), поэтому ее название опускают. Суглинки и глины пылеватые имеют вторую по величине группу крупной пыли (0,05--0,01 мм); в этом случае ее название также опускают.

Для того чтобы дать полное название по гранулометрическому составу супеси, прибавляют название только одной преобладающей группы фракций, кроме песчаной (так как супесь всегда песчаная). Например, супесь пылеватая, супесь крупнопылеватая, супесь иловатая.

Для полного названия по гранулометрическому составу песка рыхлого и связного необходимо добавить к краткому названию только название преобладающей фракции песка (песок рыхлый крупнозернистый, песок связный среднезернистый и т. п.). Если в почве имеются камни (> 3 мм), то в зависимости от их процентного содержания к названию по гранулометрическому составу мелкозема добавляют название по степени каменистости (см. табл. 8). Например, суглинок легкий пылевато-песчаный среднекаменистый (при содержании камней 5--10 %).

ЗНАЧЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА.

Гранулометрический состав определяет практически все свойства почв, поэтому его необходимо учитывать в работе агронома. Чем тяжелее гранулометрический состав, тем богаче минералогический состав почв, больше валовых и подвижных элементов питания растений, активнее совершаются гумусово-аккумулятивные процессы и процессы структурообразования, выше поглотительная способность, теплоемкость, влагоемкость, биогенность почв, ниже водо- и воздухопроницаемость и т. д. Таким образом, гранулометрический состав влияет на основные показатели плодородия.

От гранулометрического состава зависят течение в почвах микро-, мезо- и макропроцессов, формирование морфологических особенностей почвенных профилей. Гранулометрический состав влияет на интенсивность развития водной и ветровой эрозий, на проходимость транспорта по грунтовым дорогам. Какой же гранулометрический состав лучше для земледелия? Многие наиболее благоприятные свойства и режимы складываются в легко- и среднесуглинистых почвах. Однако при хорошей оструктуренности почв, например черноземов, лучшими будут тяжелосуглинистые и глинистые почвы. В агрономической практике используют приемы, позволяющие при необходимости регулировать гранулометрический состав. На песчаных почвах проводят глинование, на глинистых -- пескование.

6. Экологические и экономические основы плодородия почвы.

Изменения в материнских породах в результате процессов почвообразования происходили по-разному в зависимости от состава произрастающей растительности, минералогического состава и свойств самой материнской породы, количества выпадающих осадков, положения породы по рельефу и т. д. Эти условия почво- образования, влияющие на скорость почвенных процессов и их результативность, выраженную в уровне плодородия почв, по предложению В. В. Докучаева называют факторами почвообразо- вания. К ним относятся растительность и животные организмы, материнская порода, климат, рельеф и возраст почв (продолжи- тельность и скорость почвообразования). Кроме этих пяти факто- ров имеется еще шестой особый фактор -- производственная дея- тельность человека.

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И ЖИВОТНЫЕ ОРГАНИЗМЫ.

Главными группами живых организмов этого биологического фактора почвообразования являются древесная и травянистая растительность, мхи, лишайники и водоросли, микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты), простейшие, насекомые, беспозвоночные и позвоночные животные.

В каждой природной зоне в естественных условиях установились определенные комбинации этих организмов, называемые биологическими ценозами. Первостепенная роль в накоплении биомассы в биологических ценозах, а также в почвообразовании принадлежит растениям, поэтому В. Р. Вильяме назвал природные биоценозы растительными формациями. Он различал деревянистые формации (таежные хвойные леса, широколиственные леса, влажные субтропические леса и др.), деревянисто-травянистые формации (ксерофитные леса, саванны и др.), травянистые формации (суходольные и заболоченные луга умеренного пояса, представленные характерными ассоциациями растений, травянистые прерии, степи и т. д.), пустынные формации и лишайниково-моховые (тундры, верховые болота и др.).

Ежегодный общий прирост растительной биомассы в субтропических лиственных лесах, по данным Л. Е. Родина и Н. И. Базилевич, колеблется в пределах 30 т/га и более, в луговых черноземных степях -- около 15, в сосняках и ельниках южной тайги -- 6--8 и в тундре -- до 1 т/га. Ежегодно в почву возвращается после разложения отмершей растительной массы зольных элементов и азота соответственно около 0,8; 0,7; 0,05--0,15 и 0,04 т/га. Наибольшая масса корней по сравнению с надземной массой отмечается у травянистых растений степных областей (70--85 %), а наименьшая -- у древесных (15--30 %).

От состава и деятельности организмов, входящих в растительные формации, зависит общая масса создаваемого ими органического вещества. От характера поступления растительных остатков в почву (в лесных ценозах в основном на почву сверху, а в травянистых--в верхние слои почвы), зольного состава растительных остатков, степени биогенное™ почв, качественного состава микрофлоры (с учетом влияния других факторов почвообразования) зависят направление процессов гумусообразования, содержание гумуса в почвах, его качественный состав, формирование разной мощности гумусовых горизонтов и в конечном счете образование разных типов почв, отличающихся агрономическими свойствами. В связи с этим в почвообразовании синтез и разрушение органического вещества в почве называют сущностью почвообразовательного процесса.

В состав биоценозов входят почвенные водоросли. Они, так же как и высшие растения, являются продуцентами органического вещества, но их продуктивность гораздо ниже. Водоросли встречаются в почвах всех природных зон. Их численность и биомасса варьируют в зависимости от влажности, условий освещения и солевого режима даже в одной и той же почве. Количество клеток водорослей в 1 г почвы составляет от 5 тыс. до 1,5 млн, биомасса в слое 0--10 см иногда может достигать сотен килограммов на гектар, а годовая продукция органической массы от 50 до 1500 кг/га. Масса водорослей, преобразованная живым населением почв, входит в состав органического вещества почв. Водоросли оказывают влияние на накопление азота, режим кислорода и СО2 в почвенном воздухе, структуру почв.

В различных биоценозах установился определенный микробиологический комплекс, характеризующийся количественным и качественным составом микрофлоры (бактерий, грибов и актиномицетов). Общее количество микроорганизмов в почвах измеряется десятками и сотнями миллионов, достигая 2--3 млрд на 1 г окультуренных почв. Масса микроорганизмов составляет от 3 до 7 т/га, или 1--2 т/га сухого вещества. Во всех почвах всегда преобладают бактерии. В почвах под лесом подавлена жизнедеятельность азотфиксирующих и нитрифицирующих бактерий, снижена активность бактерий, разлагающих клетчатку.

Наибольшее количество микроорганизмов находится в прикорневой зоне (ризосфере) растений и в верхних горизонтах почв, что зависит от содержания органического вещества. Активность микроорганизмов имеет сезонную динамичность в связи с изменяющимся поступлением в почвы тепла и влаги. Роль микроорганизмов многогранна. Они, так же как растения и водоросли, являются источником органического вещества в почве. Под влиянием микроорганизмов происходят процессы гниения органической массы, созданной всем живым населением почвы, они участвуют в азотфиксации атмосферного азота, преобразовании различных химических соединений почв и т. д.

В жизни почв определенную роль играют лишайники. Это сим-биотические организмы, тело которых состоит из двух компонентов -- грибного и водорослевого. Для почвоведения особый интерес представляют две экологические группы лишайников: напочвенные и наскальные. Напочвенные лишайники не выдерживают конкуренции с высшими растениями и редко встречаются на плодородных почвах. Поэтому они обычны на песках, в тундрах, полупустынях, на торфяниках. Лишайники особенно обильно развиваются в сухих сосняках, образуя сплошной покров.

Наскальные группы представлены в основном видами накипных форм. При почвообразовании лишайники оказывают на минеральные массы пород как физическое, так и химическое воздействие. Они образуют сложные органические кислоты, главным образом полифенольного ряда, обладающие хелатирующими свойствами, связывающими катионы выветривающихся минералов.

В почвообразовании активное участие принимают животные организмы (почвенная фауна), которые преобразуют органические остатки в результате питания, способствуя гумусообразованию и образованию агрономически ценной структуры, перемешивают минеральную массу почвы с органической, активизируя химические реакции между ними, изменяют пористость почв, а следовательно, их воздухоемкость и водопроницаемость, влияют на биологическую активность почв и т. д. Учитывая особенности образа жизни и влияние на почву животных разных размеров, их делят на три группы: микро-, мезо- и макрофауну.

Микрофауна. Включает многоклеточных микроскопических животных: коловраток, нематод, ногохвосток. Их распределение в почве зависит от мертвых растительных остатков и гумуса. Микрофауна не влияет на порозность и другие физические свойства почв из-за малых размеров животных.

Мезофауна. К ней относятся видимые глазом животные, в основном членистоногие, которые живут в полостях и могут мигрировать по профилю почв по трещинам и крупным порам. Макрофауна. Представлена в почве дождевыми червями, многоножками, личинками насекомых. Для передвижения в почве они прокладывают себе ходы. В этой группе особо выделяются крупные животные --землерои. Количество червей может достигать 1--3 млн особей в 1 га пахотного слоя, которые выбрасывают в почву ежегодно более 100 т органо-минеральной массы, прошедшей через их организм. Наличие достаточного количества червей в пахотной почве является хорошим показателем ее биологического состояния, которое может ухудшаться в случаях недостаточного внесения в пахотные почвы органических удобрений на фоне возрастающих доз минеральных удобрений и неправильного применения пестицидов при возделывании сельскохозяйственных культур.

Около 95 % всех насекомых часть или всю жизнь проводят в почве, преобразуя в результате питания органические остатки, изменяя химический состав твердой фазы почвы и ее физические свойства.

В почвах, особенно целинных степных областей, живет большое количество землероющих и других животных (суслики, кроты, степные мыши, полевки и т. д.).

Их деятельность может быть настолько активной, что отдельные почвы получили название перерытые. Землерои в результате выбросов почвы и породы на поверхность земли в виде бугорков создают своеобразный микрорельеф, играющий особенно большую роль в почвообразовательных процессах засушливых областей.

В результате даже краткого рассмотрения влияния растительных и животных организмов на процесс образования почвы можно сделать вывод о том, что биологический фактор является ведущим в почвообразовании. На это уже обращалось внимание при рассмотрении общей схемы почвообразовательного процесса.



7. Сельскохозяйственное использование осушаемых заболоченных и болотных почв. Торфяные болота и их распространение.

Целинные торфяные почвы имеют болотный застойный или грунтово-болотный слабопромывной водный режим. В естественном состоянии торф насыщен водой и пористость аэрации наблюдается кратковременно в самом верхнем 5--10-сантиметровом слое в период летней подсушки торфяника. В таких условиях резко ухудшается воздушный режим: снижается газообмен между почвенным и атмосферным воздухом, в составе почвенного воздуха возрастает содержание С0₂ (до 3--6 %) и падает содержание кислорода (до 13--17 %). Для целинных почв характерен окислительно-восстановительный режим с господством восстановительных процессов по всему профилю.

Тепловой режим определяется основными тепловыми свойствами торфяных почв и зависит от их широтного местоположения.

Высокая теплоемкость и низкая теплопроводность торфа определяют недостаточную теплообеспеченность торфяных почв. Значительное содержание в них воды требует большого количества тепла на их нагревание по сравнению с минеральными почвами. Поэтому торфяные почвы относятся к холодным почвам. Зимой они позже промерзают, а летом позже оттаивают.

Отмеченные особенности гидротермического и ОВ-режимов торфяных почв характеризуют эти почвы в естественном состоянии как биологически малоактивные. Повышенная биологическая активность наблюдается только в самом поверхностном слое в отдельные короткие периоды улучшения его аэрации. Продолжительность таких периодов и интенсивность биохимических процессов нарастают от северной тайги к лесостепи и далее на юг.

Рассмотренная выше сравнительная характеристика состава и свойств торфа верховых и низинных болотных почв раскрывает их агрономические особенности.

Наиболее ценными в сельскохозяйственном отношении являются болотные низинные почвы. Торф этих почв имеет высокую зольность, значительную гумифицированность, большое содержание азота и более благоприятную реакцию.

Использование болотных торфяных почв в сельском хозяйстве может идти в двух направлениях: как источника органических удобрений и как объекта для освоения и превращения их в культурные высокопродуктивные угодья.

Существует два способа использования торфа для приготовления органических удобрений: для приготовления подстилочного навоза и приготовления компостов. В качестве подстилки для скота используют малоразложившийся моховой торф. Он хорошо впитывает навозную жижу и газы, устраняя тем самым потери самого ценного компонента удобрений -- азота. Торфяной навоз по своим удобрительным качествам превосходит соломенный.

При компостировании к торфу добавляют известь, фосфоритную муку, растворимые минеральные удобрения или биологически активные вещества (фекалии, навоз и др.).

Для непосредственного удобрения используют только хорошо разложившийся торф. Особо ценны вивианитовые и карбонатные торфы (для кислых почв).

После осушения, культуртехнических и агротехнических мероприятий болотные торфяные почвы могут быть превращены в ценные сельскохозяйственные угодья. Так, на окультуренных низинных торфяных почвах Яхромской поймы (Московская обл.) получают сена до 9,0--12,0 т/га при 2--3 укосах, кормовых корнеплодов до 70,0--90,0 т/га, картофеля 20,0--27,0 т/га, высокие урожаи овощных и других культур.

При освоении и последующем использовании болотных низинных торфяных почв первостепенное значение имеет создание оптимального водно-воздушного режима за счет правильно выбранной нормы осушения и поддержания уровня грунтовых вод на заданной глубине с учетом требований отдельных групп сельскохозяйственных культур.

Норма осушения -- глубина зеркала грунтовых вод после проведения осушительных мелиорации. В среднем для зерновых культур она составляет за весь период вегетации 70--80 см, для овощных, силосных -- 80--100, для трав -- 60--80 см. Для торфяных почв характерен большой запас недоступной влаги (30--40 % ПВ). Нижний предел оптимального увлажнения составляет для большинства культур 55--60 % ПВ. При снижении влажности до этой величины необходимо дополнительное увлажнение (полив дождеванием или за счет регулирования уровня грунтовых вод).