Почвенные ресурсы РФ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

Волгоградская Государственная Сельскохозяйственная Академия

Контрольная работа

Дисциплина: мелиоративное почвоведение

Выполнил: Белик М. В.

Проверил: профессор

Кирпо Н.И.

г. Волгоград 2009 г.

Содержание

1. Почвенные ресурсы РФ

2. Горные породы, виды горных пород. Условия их формирования

3. Основные морфологические признаки почвы

4. Пластичность почвы

5. Влажность почвы

6. Почвы таежно-арктической зоны. Тепловая мелиорация мерзлотных почв

7. Источники тепла в почве и тепловой баланс. Альбедо почвы

8. Свойства солонцов

Список используемой литературы

1. Почвенные ресурсы РФ

Занимая обширную территорию Восточной Европы и всю Северную Азию, Россия располагает огромным земельным фондом в 1709,8 млн. га. Почвенный покров ее представлен множеством разных типов почв - от Арктических пустынь и тундр, таежных подзолов и болот до лесостепных и степных черноземов, каштановых, бурых и засоленных почв полупустынь, субтропических коричневых почв и красноцветных terra rossa. Более половины площади России занимают разные северные почвы и около третьей части - почвы горных ландшафтов, преимущественно также холодных. На половине площади России залегает вечная мерзлота. Лишь четверть земельного фонда страны в разной степени благоприятна для сельского хозяйства, так как в северной и средней лесной зонах недостает солнечного тепла. Годовая сумма среднесуточных температур выше 10С в этих местах не превышает 1400 градусодней. В южных континентальных районах недостает атмосферной влаги (меньше 400 мм в год). Всего 13 % территории России занято сельскохозяйственными угодьями, а пашней и того меньше - всего 7%, причем более половины пашни сосредоточено на черноземах.

Учет почвенных ресурсов в России был начат еще в XV в. в виде так называемых “писцовых книг”, которые вели писцы - чиновники поместного приказа (ведомства). Эти книги содержали описания землевладений, качественную характеристику сельскохозяйственных и лесных угодий и почв. В дальнейшем большую роль в изучении природных ресурсов России, в том числе ее почвенного покрова, сыграли так называемые академические экспедиции XVIII в., возглавлявшиеся крупными учеными Академии наук. Систематическое изучение почвенных ресурсов России началось в 1765 г. на основе указа Екатерины II о проведении генерального межевания. Так было положено начало земельного кадастра России.

По данным генерального межевания, в северных губерниях нечерноземной полосы России (Вятской, Костромской, Новгородской, Пермской) под пашней было 10-19 % земель, под сенокосами - 2-6 %; в промышленных губерниях (Московская, Владимирская и др.) пашня занимала около 30 % всей удобной земли, сенокосы - 4-8 %. В северных губерниях черноземной полосы (Тульская, Орловская, Рязанская, Пензенская) пашня занимала от 41 до 67 % удобных земель, сенокосы - 7-12 %. А в южных, лишь заселявшихся губерниях центральной черноземной полосы (Воронежской, Тамбовской), пашня занимала 35-38 %, сенокосы - 26-28 %. В 1851 г. была опубликована первая схематическая почвенная карта России в масштабе 200 верст в дюйме (1:8 400 000). На ней было отражено распространение восьми типов почв, включая чернозем, глину, песок, суглинок, иловатую почву, солонцы, меловую и каменистую почву. В 1879 г. была издана новая почвенная карта Европейской России масштабом 1:2 520 000, содержащая уже 32 типа почв, включая черноземы, подзолы, серые лесные почвы, солончаки и другие.

До 60-х годов ХIХ в. в период преимущественно экстенсивного земледелия в России уделяли мало внимания состоянию почвенного покрова. После знаменитой реформы 1861 г. дело начало существенно меняться. Только за период с 1860 по 1887 гг. площадь пахотных земель в южных и восточных черноземных губерниях возросла почти в полтора раза. Однообразие натурального малопродуктивного хозяйства начало сменяться разнообразием форм торгового земледелия, примитивные земледельческие орудия постепенно заменялись более глубоко влияющими на изменение свойств почв. Быстро расширялся ассортимент возделываемых сельскохозяйственных растений. Среди зерновых культур началась замена ржи пшеницей - более требовательной к почве сельскохозяйственной культурой. Постепенно складывалась порайонная специализация сельского хозяйства. Так северные, северо-западные, прибалтийские и центрально-промышленные губернии становились районами молочного скотоводства, юго-западные - свеклосахарного производства, северо-западные - льноводства, центральные - винокурения и картофельно-крахмального производства. Быстрое развитие зернового хозяйства южных и восточных губерний опиралось на освоение новых земель.

Однако, рост продуктивности сельского хозяйства того времени достигался в основном все же за счет расширения посевной площади на новых землях, а не за счет повышения плодородия почв и увеличения урожайности сельскохозяйственных растений. Использовалось в основном природное плодородие почв, накопленное веками, в почвах снижался запас элементов питания растений. Начались процессы истощения почв, ухудшения их физических свойств, разрушения зернисто-комковатой структуры, усиления водной и ветровой эрозии, участились явления засухи. Особенно тревожило состояние черноземных почв, на которых выращивалась пшеница - основа сельскохозяйственного экспорта России. В 1880 г. В.В. Докучаев охарактеризовал состояния сельского хозяйства России как крайне неудовлетворительное: средняя урожайность зерновых культур России в три раза ниже, чем во Франции и Германии, и едва достигает 5 ц/га. Одной из причин, по его мнению, является истощение наших почв и вообще незнание производительных сил страны. В те времена было распространено мнение, что единственной причиной степных засух и неурожаев является неблагоприятный климат. Проведя в 1877-1881 гг. исследование почв и природных условий по всех черноземных губерниях России, В.В. Докучаев установил, что важнейшей причиной засух и неурожаев является, прежде всего, бессистемное сельскохозяйственное использование черноземов, неумеренная распашка степей, вырубка лесов на водоразделах и в долинах рек и, как следствие этого, развитие плоскостной и овражной эрозии, понижение уровня грунтовых вод, разрушение комковато-зернистой структуры и ухудшение водно-воздушных свойств черноземных почв, в результате чего они перестали удерживать в себе атмосферную влагу.

После страшной засухи 1891 г. В.В. Докучаев разработал комплексную программу борьбы с засухами, включавшую перечень практических мероприятий по улучшению водного режима и свойств черноземных почв.

Разрабатывая практические методы и приемы борьбы с засухами и недородами в черноземных степях России, В.В. Докучаев обосновал и сформулировал совершенно новое понимание почв как особых естественноисторических природных тел, сформировавшихся на поверхности Земной суши под воздействием солнечного тепла, атмосферной влаги, растительного и животного мира. Это учение легло в дальнейшем в основу новой естественноисторической науки - генетического почвоведения.

В начале ХХ в. Россия пережила русско-японскую войну, революцию 1905 г., стремительное развитие промышленного капитализма. На судьбы крестьянства, а следовательно, и на использование земельных ресурсов, большое влияние оказала известная “столыпинская реформа”, сопровождавшаяся массовым переселением обедневших крестьян из Европейской России на “свободные земли” Азиатской России.

Переселение крестьян в Сибирь началось еще во второй половине XIX в. За время с 1861 до 1885 гг. было переселено около 300 тыс. крестьян. После “столыпинской реформы” число переселенцев резко возросло. С 1906 по 1910 гг., то есть всего за четыре года было переселено более 2,5 млн. человек. В 1908 г. Переселенческое управление Главного управления землеустройства и земледелия организовало исследование почв и растительности Азиатской России в целях отбора земель, пригодных для переселения крестьян. Составленные при выполнении этой работы почвенные карты имели очень большое значение для познания и освоения почвенных ресурсов России. Они позволили в 1927 г. составить первую почвенную карту Азиатской части СССР.

К 1913 г. посевная площадь России достигла 69,8 млн. га при населении в 89,9 млн. человек и средней урожайности зерновых - 5-7 ц/га.

Затем наступили годы первой мировой войны, революции и гражданской войны (1914-1922), когда большая часть земельного фонда оставалась без должного использования.

Новый период в изучении, использовании и освоении почвенных ресурсов наступил в 20-х годах ХХ в. В соответствии с новым социально-экономическим строем и новым земельным законодательством были широко развернуты работы по изучению и инвентаризации почвенных ресурсов, организации нового общественного землевладения и внутрихозяйственного землеустройства.

К 1939 г. были исследованы почвы колхозов и совхозов на общей площади 120 млн. га, что составило около четверти всей площади колхозов и совхозов Советского Союза в границах того времени. К концу 1930-х годов были составлены также разномасштабные почвенно-агрохимические карты, а в 1937 г. началась большая работа по составлению детальных (1:2 000) почвенных карт 1060 участков государственной сети по сортоиспытанию зерновых, а позднее и овощных сельскохозяйственных культур.

В 1930 г. под руководством академика Л.И. Праслова была составлена почвенная карта Европейской части СССР в масштабе 1:2 500 000, а в 1938 г. началось составление уникальной многолистной Государственной почвенной карты СССР в масштабе 1:1 000 000.

К весне 1941 г. посевные площади России достигли 92 млн. га при населении 110,1 млн. чел. Было выращено около 55 млн. тонн зерновых.

Вторая мировая война принесла огромные потери России, в том числе и ее почвенному покрову. Почвы на большей части пашни не обрабатывались и уходили в залежи, не удобрялись, заболачивались, истощались, материалы почвенных исследований были утрачены или потеряли свое значение. После окончания войны пришлось почти все делать заново на огромных пространствах сельскохозяйственных угодий. К этим бедам и невзгодам добавились еще и гонения со стороны советских властей на ученых и практиков, несогласных с официальными установками в области биологических наук, почвоведения и земледелия.

Долгое время не обращали внимания на необходимость восстановления сельского хозяйства и использование почв Нечерноземной зоны Центральной России. Обнаружившийся недостаток производства зерна в стране заставил в 1950-е годы организовать массовую распашку целинных и залежных земель в районах Поволжья, Южного Урала, Западной и Восточной Сибири, Северного Казахстана. Площадь пашен, а следовательно, и посевная площадь России увеличилась на 34,7 % и составила к 1960 г. 120,7 га. Сбор зерна увеличился по сравнению с 1953 г. на 65,3 % и достиг 125,9 млн. тонн. Население России к 1960 г. возросло до 119,0 млн. человек. Однако успех был временным - столь масштабная распашка целинных земель вызвала резкое усиление ветровой эрозии почв. В результате в 1960-1970-е годы в южных районах России резко усилились пыльные бури.

В те же 1960-1970-е годы была выполнена большая и важная в научном и практическом отношении работа по обобщению детальных почвенно-картографических материалов и разработке на этой основе карт почвенно-географического и почвенно-агрохимического районирования всей территории Советского Союза. Карты сопровождались систематизированной и детальной характеристикой разнообразия структуры почвенного покрова страны по всем регионам. С конца 1970-х - начала 1980-х годов стало ощущаться замедление, а затем и спад развития сельскохозяйственного производства. Принимаемые правительством постановления и программы повышения плодородия почв не выполнялись, уменьшались поставки минеральных и органических удобрений. Негативные процессы в состоянии почвенного покрова России особенно усилились в 1990-е годы.

Количество элементов питания растений, вносимых в почвы с органическими удобрениями, уменьшилось за последние 10-15 лет в 7 раз, с минеральными - в 10 раз. Общий баланс питательных элементов в почвах пашни стал отрицательным и достиг более 100 кг/га. Это значит, что уже много лет идет процесс не повышения, а истощения природного плодородия почв. Из-за использования тяжелых сельскохозяйственных машин широко распространилось переуплотнение и общее ухудшение физических свойств почв, а значит, иссушение почв на юге и заболачивание на севере. Огромные территории сельскохозяйственных угодий и особенно пашни эродированы, засолены и закислены, заболочены и подтоплены, загрязнены техногенными выбросами. Состояние почвенного покрова российской пашни стало критическим.

К 2000 г. оказалось, что 23 % сельскохозяйственных угодий и 27 % пашни эродированы, а 57 % сельскохозяйственных угодий и 65 % пашни представляют эрозионно-опасные земли. Больше 70 млн. га имеют повышенную кислотность из-за резкого снижения известкования почв. Больше 40 млн. га в разной степени засолены, а 26 млн. га переувлажнены и заболочены, около 5 млн. га загрязнены радионуклидами. В Прикаспийском регионе России образовалась антропогенная пустыня.

В целом почвенный покров России в конце ХХ в. оказался в критическом состоянии. Как отражение этого состояния урожайность сельскохозяйственных культур опустилась к 1995 г. до низких уровней: зерновые - 11,6, сахарная свекла - 176, картофель - 66, овощи - 82 ц/га. Среднегодовой валовой сбор зерна снизился с 104,3 ц/га в 1986-1990 гг. до 87,9 ц/га в 1995 г.

За 1990-е годы около 25-30 млн. га пашни было утрачено и переведено в категорию земель запаса и залежных земель. Лишь в 2001 г. урожайность зерновых поднялась в среднем до 18 ц/га - их было собрано 85 млн. тонн. Какую роль в этом подъеме сыграли благоприятные погодные условия или лучшая организация работы, пока сказать сложно.

2. Горные породы, виды горных пород. Условия их формирования

горная мелиорация альбедо почва

Как образуются горные породы

Три основных вида горных пород -- магматические, осадочные и метаморфические -- формировались по-разному.

Магматические породы образовались из магмы (расплавленной массы внутренней мантии Земли) в результате ее остывания и отвердевания. Иногда магма вытесняется на поверхность и изливается из кратеров вулканов в виде лавы. Базальт -- одна из экструзивных горных пород, названных так, поскольку магма остывает и отвердевает на поверхности Земли. Интрузивные породы формируются при застывании магмы в земной коре. Наиболее часто встречающейся из таких пород является гранит. Осадочные породы состоят из осколков эродированной породы, а иногда из остатков некогда живой материи. Осколки породы, включая гальку, песок и глину, переносятся ветром или потоками воды или ледников и обычно оседают на дне озер и морей, где постепенно уплотняются. Просачиваясь через уплотненные частицы, вода оставляет там цементирующие их минералы. Сюда относятся конгломераты (сцементированный галечник с примесью более тонкого материала), песчаники (состоящие из крупиц песка), а также глинистые сланцы, или аргиллит. Некоторые виды известняка образовались из остатков вымерших организмов, таких как ракушечник. Чистый известняк (мел) состоит из остатков планктона (микроскопических морских растений и животных). Уголь относится к породам, состоящим из окаменевших остатков растительного материала. Другие осадочные породы образовались из растворенных в воде химических веществ. Так появились отдельные виды известняка, а также каменная соль, образующаяся при испарении морской воды.

К метаморфическим относятся магматические или осадочные породы, измененные в результате нагревания, давления или химических реакций. Так известняк становится мрамором, а уплотненная глина -- сланцем.

Все многообразие земных ландшафтов сформировалось под влиянием трех основных факторов: твердости горных пород, составляющих поверхность суши, их структуры и сил природы, постоянно изменяющих очертания поверхности.

Относительная крепость (твердость) горных пород -- это их способность сопротивляться механическому разрушению. Многие магматические и метаморфические породы обладают высокой твердостью, поскольку состоят из кристаллов. Например, такая кристаллическая магматическая порода, как гранит, часто залегает на поверхности в горных районах благодаря сопротивляемости к эрозии. Гранит образовался из расплавленной магмы, остывшей и затвердевшей в недрах Земли, и обнажился в результате выветривания более рыхлых пород, залегавших над нею.

Вулканические породы, включая застывшую лаву и пепел, обычно разрушаются намного быстрее гранита. Часто от потухшего вулкана остается лишь его некк -- своего рода труба, по которой магма выходила на поверхность. Осадочные породы также бывают разной твердости. Так, породы, образовавшиеся из глин, неустойчивы и быстро смываются. Поэтому они часто образуют долины между обнажившимися песчаниками и известняками. Кристаллические, или горные, известняки противостоят эрозии и часто образуют крутые утесы. Этот вид известняка покрывает подстилающие рыхлые породы у Ниагарского водопада в Северной Америке. Мел, слабо кристаллизованный вид известняка, менее устойчив. Поэтому меловые холмы обычно бывают пологими.

Структура горных пород

Рельеф зависит и от структуры горных пород. Когда застывшая лава превращается в базальт, она часто сжимается в шестигранные колонны. В трещинах между ними порода открыта разрушающему действию дождя, льда и водных потоков. Возникающие в горных известняках вертикальные трещины дождевая вода со временем превращает в глубокие колодцы. Поверхностные воды стекают в эти карстовые воронки, или поноры, вымывая сеть подземных пещер. Такой вид ландшафта называется карстовым -- по названию района известняков в Югославии.

Движения земной коры разрушают породу, создавая разломы, или сбросы, вдоль которых они сдвигаются, вызывая землетрясения. Иногда блоки выдавливаются наверх, образуя крутые склоны -- сбросовые уступы. Или же блок земной коры может осесть между двумя практически параллельными сбросами. Так образуется рифтовая долина, ограниченная двумя крутыми сбросовыми уступами. Когда пласты породы располагаются наклонно в результате сдвига земной коры, более твердые породы формируют гряды -- куэсты, -- а менее устойчивые выветриваются и образуют между ними долины. При небольшом сдвиге пласта породы одна сторона куэсты обычно образует крутой обрывистый склон, а другая -- пологий. Типичными примерами такого ландшафта являются Котсуолдс-Хилс и Чилтерн-Хилс, холмы на юге Англии. Другие характерные виды ландшафта образуют смятые в складки слои пород. Например, Уилд на юго-востоке Англии представляет собой антиклиналь (складка, обращенная выпуклостью вверх). Вершина антиклинали выветрилась.

Силы природы

Некоторые ландшафты своим образованием обязаны не столько подстилающим породам и структурам, сколько внешнему разрушающему воздействию сил природы. Так, многие горные районы сформировались под действием мороза и ледников (ледяных потоков). Этим силам обязаны своим возникновением многие характерные виды рельефа, включая U-образные долины (троги), креслообразные бассейны (кары) и пирамидальные пики (карлинги).

3. Основные морфологические признаки почвы

Как всякое природное тело, почва обладает суммой внешних, так называемых морфологических признаков, которые являются результатом процессов ее формирования и поэтому отражают происхождение (генезис) почв, историю их развития, их физические и химические свойства. В качестве основных морфологических признаков почвы выделяют: почвенный профиль, окраску и цвет почв, почвенную структуру, гранулометрический (механический) состав почв, сложение почв, новообразования и включения.

4. Пластичность почвы

Пластичностью почвы называется способность ее в определенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять свою форму с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке). Это свойство обуславливается образованием гидротированных плотных оболочек вокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемые жирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенных в форме плотных штабелей. Липкость (клейкость) - способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся с нею. Она зависит от влажности, механического и химического состава и других свойств почвы. Начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 - 70% и в бесструктурной - при 40 - 60% полной влагоемкости. Затем липкость возрастает до степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, а при последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы в текущее состояние исчезает. Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать. Связность - это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой. Оно обуславливается проявлением адсорбции, когезии, цементирующим действием различных веществ (глина, перегной, известь), степенью увлажнения почвы и другими факторами.

Поглотительной способностью почвы называется свойство задерживать или поглощать различные вещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов, минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений - K, N, Ca, Mg, P.

Механическая поглотительная способность - свойство почвы механически задерживать взвешенные в воде вещества, обусловлена механическим составом, структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы в зависимости от их размеров, диаметров капиллярных и расположения их. Эта способность используется при кольматировании (заилении) песчаных почв и очистке бытовых и технических сточных вод. Физическая поглотительная способность - свойство почвы поглощать из раствора молекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей слабых кислот и сильных оснований, а также коллоиды при их коагуляции. При физическом поглощении происходит аполярная адсорбция (сгущение молекул на поверхности раздела двух фаз - твердой и жидкой, твердой и газообразной), определяемая наличием ненасыщенной энергии на поверхности почвенных частиц. Эта энергия тем больше, чем тоньше механический состав почвы. Физическая поглотительная способность поэтому выше у суглинистых почв и слабее у песчаных. Физическое поглощение защищает водорастворимые соединения от вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией коллоидных веществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымывания водорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можно способствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.

Химическая поглотительная способность - свойство почвы удерживать ионы в результате образования нерастворимых или трудно растворимых солей. При взаимодействии растворимых и среднерастворимых солей возникают трудно растворимые соли, которые и присоединяются к твердой фазе почвы например:

Na2СО3+СаSO = СаСО3+Na2SO4; 3CаSO4+2Na3РО4= Са(РО4)2+ 3Na2SO4.

Легкорастворимые соли, например, Na2SO4, уносятся из сферы взаимодействия. Химическое поглощение происходит в том случае, если анион раствора дает нерастворимое соединение с ионами, находящимися на поверхности твердых частиц почвы. Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность - свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени анионов из соприкасающихся растворов. Здесь наблюдается физическое и химическое поглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы из раствора переходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных коллоидов, а катионы из слоя компенсирующих ионов - в раствор. Изменяя искусственно реакцию почвенных растворов, можно направленно воздействовать на емкость поглощения, а из необменного состояния катионы перевести в обменные. Перевод в необменное состояние катионов совершается при периодическом высушивании почвы, что объясняется старением и частичной кристаллизацией гелей коллоидов.

5. Влажность почвы

Водные свойства почвы

Вода в почве является одним из основных факторов почвообразования и одним из главнейших условий плодородия. В мелиоративном отношении особенно важное значение вода приобретает как физическая система, находящаяся в сложных взаимоотношениях с твердой и газообразной фазой почвы и растением. Недостаток воды в почве губительно отражается на урожае. Лишь при необходимом для нормального роста и развития растений содержании жидкой воды и элементов питания в почве при благоприятных воздушных и термических условиях можно получить высокий урожай. Основной источник воды в почве - выпадающие осадки, каждый миллиметр которых на гектаре составляет 10м3, или 10т воды. На Земле непрерывно совершается круговорот воды. Это постоянно протекающий геофизический процесс, включающий следующие звенья: а) испарение воды с поверхности мирового океана; б) перенос паров воздушными потоками в атмосфере; в) образование облаков и выпадение осадков над океаном и сушей; г) движение воды на поверхности Земли и в недрах ее (аккумуляция осадков, сток, инфильтрация, испарение). Содержание воды в почве определяется климатическими условиями зоны и водоудерживающей способность почвы. Роль почвы во внешнем влагообороте и внутреннем влагообмене повышается в результате ее окультуривания, когда заметно увеличиваются влажность, водопроницаемость и влагоемкость, но сокращаются поверхностный сток и бесполезное испарение.

Влажность почвы

Содержание воды в почве колеблется в пределах от сильного иссушения (физиологической сухости) до полного насыщения и переувлажнения. Количество воды, находящейся в данный момент в почве и выраженное в весовых или объемных процентах по отношению к абсолютной сухой почве, называется влажностью почвы. Зная влажность почвы, нетрудно определить запас почвенной влаги. Одна и та же почва может быть неодинаково увлажнена на разных глубинах и в отдельных участках почвенного разреза. Увлажненность почвы зависит от физических свойств ее, водопроницаемости, влагоемкости, капиллярности, удельной поверхности и других условий увлажнения. Изменение влажности почв и создание благоприятных условий увлажнения в течение вегетационного периода достигаются приемами агротехники. Каждая почва имеет свою динамику влажности, меняющуюся по генетическим горизонтам. Различают влажность абсолютную, характеризующуюся валовым (абсолютным) количеством влаги в почве в данной точке на данный момент, выраженном в процентах от веса или объема почвы, и влажность относительную, исчисляемую в процентах от пористости (полной влагоемкости). Влажность почвы определяется разными методами.

Влагоемкость почв

Влагоемкость (влагоудержание) - свойство почвы поглощать и удерживать то максимальное количество воды, которое в данное время соответствует воздействию на нее сил и условиям внешней среды. Это свойство зависит от состояния увлажненности, пористости, температуры почвы, концентрации и состава почвенных растворов, степени окультуренности, а также от других факторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв, обогащенных перегноем. Влагоемкость меняется по генетическим горизонтам и высоте почвенной колонны. В почвенной колонне как бы заключена водная колонна, форма которой зависит от высоты столба почвенного грунта над зеркалом и от условия увлажнения с поверхности. Форма такой колонны будет соответствовать природной зоне. Эти колонны в природных условиях меняются по сезонам года, а также от погодных условий и колебания влажности почвы. Водная колонна изменяется, приближаясь к оптимальной, в условиях окультуривания и мелиорации почвы. Различаются следующие виды влагоемкости: а) полная (ПВ); б) максимальная адсорбционная (МАВ); в) капиллярная (КВ); г) наименьшая полевая (НВ) и предельная полевая влагоемкость (ППВ). Все виды влагоемкости меняются с развитием почвы в природе и еще более - в производственных условиях. Даже одна обработка (рыхление спелой почвы) может улучшить ее водные свойства, увеличивая полевую влагоемкость. А внесение в почву минеральных и органических удобрений или других влагоемких веществ может на длительное время улучшить водные свойства или влагоемкость. Это достигается заделкой в почву навоза, торфа, компоста и других влагоемких веществ.

6. Почвы таежно-арктической зоны. Тепловая мелиорация мерзлотных почв

Почвы таежно-арктической зоны относятся к криогенным почвам. Криогенез - это генезис (образование, развитие и эволюция) почв в условиях влияния многолетней мерзлоты.

Общими свойствами криогенных почв являются:

1) мерзлотный тип температурного и водного режимов;

2) низкие скорость и емкость биологического круговорота веществ;

3) оторфованность и грубогумусность органогенных горизонтов;

4) слабая дифференциация минеральной части профиля на генетические горизонты;

5) наличие в профиле признаков криогенной деформации и криотурбаций (полигональность, бугорковатость и пятнистость поверхности, морозобойная трещиноватость, криогенная дифференциация скелетного материала и т.д.);

6) криогенная оструктуренность;

7) криогенная коагуляция продуктов выветривания и почвообразования.

Арктические почвы - это хорошо дренированные почвы высокой Арктики и Антарктики, формирующиеся в условиях полярного холодного климата.

Арктические почвы могут быть разделены на два подтипа:

1)арктические пустынные;

2) арктические типичные гумусные.

Современный уровень изученности этих почв позволяет в пределах первого подтипа выделить два рода: а) насыщенные и б) карбонатные и засоленные.

Арктические пустынные карбонатные и засоленные почвы характерны для супераридной и ультрахолодной части Арктики и оазисов Антарктики. Эти арктические почвы имеют нейтральную или слабощелочную реакцию и солевую корочку на поверхности. Арктические пустынные насыщенные почвы отличаются от описанных отсутствием новообразований легкорастворимых солей и карбонатов в верхней части профиля.

Арктические типичные гумусные почвы характеризуются слабокислой или нейтральной реакцией, имеют несколько большие запасы гумуса, чем почвы первого подтипа, формируются под задернованными участками полигонов, солевых аккумуляций они не имеют.

Наиболее характерными чертами арктических почв следует считать следующие:

1) комплексность почвенного покрова, связанная с характером микрорельефа, полигональность;

2) укороченность профиля в связи с низкой интенсивностью почвообразовательных процессов и неглубоким сезонным оттаиванием;

3) неполнота и не дифференцированность почвенного профиля из-за малой интенсивности передвижения веществ;

4) значительная скелетность вследствие преобладания физического выветривания;

5) отсутствие оглеения, связанное с небольшим количеством осадков.

Мерзлотно-таежные почвы - это почвы, формирующиеся на многолетнемерзлых породах преимущественно суглинистого гранулометрического состава в условиях холодного климата.

В настоящее время представляется возможным выделить три типа морзлотно-таежных почв: морзлотно-таежные глеевые почвы; мерзлотно-таежные неоглеенные почвы (гомогенные криоземы; мерзлотные палевые почвы).

Мерзлотно-таежные почвы при близком залегании мерзлоты (50 - 60 см) и достаточно большом количестве осадков имеют чаще всего оглееный профиль.

Для Северной Якутии отмечается такое строение мерзлотно-таежных глеевых почв: подстилка мощностью 5-7 см, под которой сразу идет переувлажненный оглееный горизонт; ортшейнов в профиле почвы нет. При малой мощности почвы нанорельеф трещинно-нанополигональный, при достаточно мощной толще суглинка - пучинно-бугорковатый.

Мерзлотно-таежные неоглеенные почвы (гомогенные криоземы) - развиваются под редко стойной угнетенной лиственничной тайгой на самых разнообразных почвообразующих породах.

Гомогенные криоземы имеют следующие признаки:

1) торфянистый характер органогенного горизонта;

2) очень малая мощность профиля и высокое залегание льдистой мерзлоты;

3) обилие в минеральном горизонте неразложившихся и полуразложившихся остатков за счет криотурбаций;

4) гомогенность, бесструктурность, плывунность;

5) отсутствие признаков оглеения;

В отличие от глеевых почв, для которых характерно сегрегационное ожелезнение, для гомогенных криоземов типично равномерное распределение железа в профиле. При этом наблюдается достаточно высокое содержание несиликатных соединений железа.

Палевые мерзлотные почвы в отличие от мерзлотно-таежных (глеевых и неглеевых) почв формируются в условиях ультраконтинентального холодного полуаридного климата преимущественно на средних и основных породах, хотя встречаются и на кислых. Ареал их распространения занимает полосу предтундровых редколесий подзоны северной и средней тайги. Наиболее типичный растительный покров - лишайноково-кустарничковые лиственничники и заросли кедрового стланика.

Тепловая мелиорация мерзлотных почв.

Задача тепловых мелиораций почв - изменение ее температурного режима с целью приведения его к оптимальному для развития сельскохозяйственных растений. Тепловые мелиорации осуществляются двумя путями: изменение структуры теплового баланса (усилением или ослаблением притока тепла или его расходования) и изменением теплофизических свойств почв. Многие мероприятия по улучшению температурного режима обычно сказываются на обоих этих факторах.

Изменение водного режима сказывается и на температурном режиме. Так, орошение приводит к снижению температуры почвы; особенно оно важно для предохранения почвы от перегрева. Осушение приводит к повышению температуры почвы. Вспаханная почва лучше прогревается по сравнению с невспаханной. В северных районах на холодных почвах применяют гребневание поверхности, посев культур на грядках. При гребневании поверхность почвы увеличивается по сравнению с выровненной, что способствует увеличению поглощения лучистой энергии.

Большое распространении получило мероприятие - мульчирование поверхности почвы - покрытие ее различными материалами: торфяной крошкой, соломой, листьями, навозом, древесными опилками, мелом, песком, специальной бумагой, полимерной пленкой и др.

Температура почвы при мульчировании может понижаться или повышаться в зависимости от свойств покрытия. Так при покрытии черной бумагой, пластмассовой пленкой температура почвы повышается.

Таким образом, мы видим, что очень важным мероприятием по улучшению мерзлотных почв являются их утепление и улучшение аэрации путем окультуривания, которое состоит в осушении земель, облесении, снегозадержании, известковании кислых почв, посеве бобовых, оструктуривании, ускорении оттаивания весной и т.д.

7. Источники тепла в почве и тепловой баланс. Альбедо почвы

Кроме основного источника лучистой энергии, в почву поступает тепло, выделяемое при экзотермических, физико-химических и биохимических реакциях. Однако тепло, получаемое в результате биологических и фотохимических процессов, почти не изменяет температуру почвы. В летнее время сухая нагретая почва может повышать температуру вследствие смачивания. Эта теплота известна род названием теплоты смачивания. Она проявляется при слабом смачивании почв, богатых органическими и минеральными (глинистыми) коллоидами. Весьма незначительное нагревание почвы может быть связано с внутренней теплотой Земли. Из других второстепенных источников тепла следует назвать «скрытую теплоту» фазовых превращений, освобождающуюся в процессе кристаллизации, конденсации и замерзании воды и т.д. В зависимости от механического состава, содержания перегноя, окраски и увлажнения различают теплые и холодные почвы. Теплоемкость определяется количеством тепла в калориях, которое необходимо затратить, чтобы поднять температуру единицы массы (1г) или объема (1 см3) почвы на 1оС. Из таблицы видно, что с увеличением влажности теплоемкость меньше возрастает у песков, больше у глины и еще больше у торфа. Поэтому торф и глина являются холодными почвами, а песчаные - теплыми. Теплопроводность и температуропроводность. Теплопроводность - способность почвы проводить тепло. Она выражается количеством тепла в калориях, проходящего в секунду через площадь поперечного сечения 1 см2 через слой 1 см при температурном градиенте между двумя поверхностями 1оС. Воздушно-сухая почва обладает более низкой теплопроводностью, чем влажная. Это объясняется большим тепловым контактом между отдельными частицами почвы, объединенными водными оболочками. Наряду с теплопроводностью различают температуропроводность - ход изменения температуры в почве. Температуропроводность характеризует изменение температуры на единице площади в единицу времени. Она равна теплопроводности, деленной на объемную теплоемкость почвы. При кристаллизации льда в порах почвы проявляется кристаллизационная сила, вследствие чего закупориваются и расклиниваются почвенные поры и возникает так называемое морозное пучение. Рост кристаллов льда в крупных порах вызывает подток воды из мелких капилляров, где в соответствии с уменьшающимися их размерами замерзание воды запаздывает.

Источники поступающего в почву тепла и расходования его - неодинаковые для различных зон, поэтому тепловой баланс почв может быть и положительным и отрицательным. В первом случае почва получает тепла больше, чем отдает, а во втором - наоборот. Но тепловой баланс почв любой зоне с течением времени заметно изменяется. Тепловой баланс почвы поддается регулированию в суточном, сезонном, годичном и многолетнем интервале, что позволяет создать более благоприятный термический режим почв. Тепловым балансом почв природных зон можно управлять не только через гидромелиорации, но и соответственными агромелиорациями и лесомелиорациями, а также некоторыми приемами агротехники. Растительный покров усредняет температуру почвы, уменьшая ее годовой теплооборот, способствуя охлаждению приземного слоя воздуха вследствие транспирации и излучения тепла. Большие водоемы и водохранилища умеряют температуру воздуха. Весьма простые мероприятия, например культура растений на гребнях и грядах, дают возможность создать благоприятные условия теплового, светового, водно-воздушного режима почвы на Крайнем Севере. В солнечные дни среднесуточная температура в корнеобитаемом слое почвы на гребнях на несколько градусов выше, чем на выровненной поверхности. Перспективно применение электрического, водяного и парового отопления, используя промышленные отходы энергии и неорганические природные ресурсы. Регулирование теплового режима и теплового баланса почвы вместе с водно-воздушным имеет весьма большое практическое и научное значение. Задача заключается в том, чтобы управлять тепловым режимом почвы, особенно уменьшением промерзания и ускорением оттаивания ее.

Падая на земную поверхность, суммарная радиация в большей своей части поглощается в верхнем, тонком слое почвы или воды и переходит в тепло, а частично отражается. Величина отражения солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой поверхности. Отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, называется альбедо поверхности. Это отношение выражается в процентах. Итак, из общего потока суммарной радиации Isinh+i отражается от земной поверхности часть его

(Isinh + i)А,

где А -- альбедо поверхности. Остальная часть суммарной радиации (Isinh + i) (1- А) поглощается земной поверхностью и идет на нагревание верхних слоев почвы и воды. Эту часть называют поглощенной радиацией.

Альбедо поверхности почвы, в общем, заключается в пределах 10-30%; в случае влажного чернозема оно снижается до 5%, а в случае сухого светлого песка может повышаться до 40%. С возрастанием влажности почвы альбедо снижается. Альбедо растительного покрова -- леса, луга, поля -- заключается в пределах 10--25%. Для свежевыпавшего снега альбедо 80--90%, для давно лежащего снега -- около 50% и ниже. Альбедо гладкой водной поверхности для прямой радиации меняется от нескольких процентов при высоком солнце до 70% при низком солнце; оно зависит также от волнения. Для рассеянной радиации альбедо водных поверхностей 5--10%. В среднем альбедо поверхности мирового океана 5--20%. Альбедо верхней поверхности облаков -- от нескольких процентов до 70--80% в зависимости от типа и мощности облачного покрова; в среднем же оно 50-60%. Приведенные числа относятся к отражению солнечной радиации не только видимой, но во всем ее спектре. Кроме того, фотометрическими средствами измеряют альбедо только для видимой радиации, которое, конечно, может несколько отличаться по величине от альбедо для всего потока радиации.

Преобладающая часть радиации, отраженной земной поверхностью и верхней поверхностью облаков, уходит за пределы атмосферы в мировое пространство. Также уходит в мировое пространство часть рассеянной радиации, около одной трети ее. Отношение этой уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающему в атмосферу, носит название планетарного альбедо Земли или просто альбедо Земли.

Планетарное альбедо Земли оценивается в 35-40%; по-видимому, оно ближе к 35%. Основную часть планетарного альбедо Земли составляет отражение солнечной радиации облаками.

8. Свойства солонцов

Солонцы - это почвы, дифференцированные по элювиально-иллювиальному типу и имеющие специфический иллювиальный (солонцовый) горизонт столбчатой структуры, характеризующийся щелочной реакцией и большой долей обменного натрия в почвенном поглощающем комплексе.

Профиль солонца имеет вид: А-Е-Вna-Bca-Bcs-Bsa-C.

Условия почвообразования. Солонцы образуются в полузасушливых и засушливых областях суббореального и в меньшей степени субтропического и тропического поясов. Количество осадков, в большинстве случаев составляющее 200-600 мм в год, меньше величины испаряемости. В растительном покрове присутствуют специфические виды солонцовой флоры: полынь, кермек, кохия; сообщества отличаются низкой продуктивностью. Солонцы обычно располагаются пятнами среди других почв.

Свойства солонцов. Профиль солонца дифференцирован по железу, алюминию, а также по илу. Солонцовый горизонт, наряду с отмеченными выше особенностями, отличается высокой плотностью, низкой водопроницаемость, большой твердостью.

Верхняя часть профиля (горизонты А и Е) имеет нейтральную реакцию, нижняя - щелочную. Содержание гумуса обычно не превышает 2-3 %, в его составе преобладают фульвокислоты.

Признаки солонцов: весной почва долго «не созревает», мажется, а высохнув, становится твердой и трудно поддается обработке. Улучшать такие почвы очень трудно, так как они насыщены натриевыми солями.

Для нейтрализации вредных натриевых солей вносят по 3--6 кг мелкомолотого гипса на 10 ле2. Хорошие результаты дает сочетание гипса с навозом, но при этом должна соблюдаться последовательность: в первый год дается гипс, во второй -- навоз. Осенью после перекопки участка вносят гипс, рассыпая его на поверхности и слегка заделывая граблями.

Улучшать солонцы можно также путем внесения извести, глиногипса, хлористого кальция, слабого раствора серной кислоты. Но эти материалы менее эффективны, чем гипс. На небольших участках хороших результатов можно добиться землеванием солонцовых почв -- нанесением плодородной почвы толщиной 20 см. Если по какой-либо причине этого сделать нельзя, можно рыть лунки глубиной 30--35 см и, заполнив их хорошей землей, высаживать рассаду или высевать семена растений, требующих большой площади питания (огурцы, тыквы, кукуруза и др.).

Список использованной литературы

1. “Истоки плодородия”, М.И.Калинин. Издательское объединение «Вища школа», 1986 г.

2. “Мелиоративное почвоведение” И.И.Плюснин. Издательство «Колос», Москва 1971 г.

3. “Мелиоративное почвоведение” И.И.Плюснин, А.И.Голованов. Издательство «Колос», Москва 1983 г.

4. “Почвенный покров. Его улучшение, использование и охрана”, В.А.Ковда. Издательство «Наука», Москва,1981 г.

Размещено на Allbest.ru