Московский государственный
университет Природообустройства
Кафедра “Мелиорации и рекультивацииземель”
Выпускная работа
на тему:
“Почвы,их происхождение, свойства и
их роль вжизни”
Выполнил: слушатель инженерно-экологического класса Косарева М.А.
Преподаватель: Пчелкин В.В.
“Земля-кормилица…Нет более привычного
длячеловека и более уникального
явления вприроде. Почва – связующее
звеномежду живой и неживой материей.
Впротивоборстве стихий возник
исформировался этот тончайший, легко-
ранимыйплодородный покров планеты.
У истоковплодородия – Человек.”
М.И. Калинин
Москва 2001 г.
/>
1. Введение……………………………….…………………..3Факторы и условия почвообразования………….…………..5
· Почвообразующие породы…………….………………………..5
· Климат и почвообразование………………………...………..10
· Значение рельефа в почвообразовании……………………… 11
· Роль организмов в почвообразовании ………….……………..12
3. Химические и физическиесвойства почв……….…………..14· Поглотительная способностьпочв …….………………...14
· Химические свойства…………………….………………..….15
· Физические свойства ………………….…………….…...16
4. Водныесвойства почв………………….……………….…20
· Влажность почвы……………………….……………………..20
· Влагоемкость почв…………………….……………………....21
· Водный режим и водный баланс почвы. …………………...21
5. Тепловыесвойства и тепловой режим почв….…………….24
6. Плодородиепочв……………………....…….………….….27
· Категории плодородия …………………….….……….…27
· Динамика плодородия……………………….…………….…..29
7. Рольпочвы в жизни……………………….…………….…30
8. Заключение…………………………………………….…33
9. Списокиспользованной литературы…………………….....35
Введение.
Выдающийся русский ученый В.В.Докучаеввпервые дал следующее определение почвы: “Почвой следует называть ”дневные”,или наружные, горизонты горных пород (все равно каких ), естественноизмененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов,живых и мертвых.”
Почва – элемент географическоголандшафта. Первопричиной образования почв явились живые организмы (главнымобразом растения и микробы ), поселяющиеся в разрушенной выветриванием горнойпороде.
Происхождение почвы и ее свойстванеразрывно связаны с условиями окружающей среды. Она отражает в своихсвойствах исторический ход влияющих на нее природных условий, производительныхсил и производственных отношений.
Почва таит в себе огромные резервыплодородия. Задача заключается в умелом использовании их, что возможно наоснове углубленного познания процессов почвообразования и мелиоративноговоздействия на почву.
Плодородие любой почвы может бытьповышено при правильном ее использовании. Почвы разных участков могут обладатьодинаковым химическим составом, но различным эффективным плодородием на данномотрезке времени из-за различия в водно-физических свойствах, биологических ипроизводственных особенностях.
Различия в естественном, илиприродном, плодородие обуславливаются всем ходом почвообразования, а такжесоставом (химический состав, органическое вещество, коллоиды, газы ),свойствами (физико-химические, биологические ) и строением почвы.
Современное почвоведение достиглотакого уровня, при котором можно приступить не только к коренному улучшениюпочв, но и созданию новых вариантов почв с максимально высоким плодородием.
До начала Х1Х века почву изучали крайне недостаточно инауки о ней не было. Только в конце Х1Х учение о почве стало четкой, ясноочертанной дисциплиной, имеющей свои методику, теорию, задачи и перспективы.Почвоведение было впервые основано в нашей стране. Приоритет русской науки опочве признается во всех странах мира. Он обусловлен следующими причинами:
a) огромными пространстваминашей страны с разнообразными природными условиями почвообразования от полярныхобластей до субтропиков и возможностями улучшения природных почв от тундровыхдо красноземов включительно;
б) элементами диалективно-материалистической методологии, на базе которой
стихийно развивалосьрусское почвоведение с первых моментов его формирования.
Освоение ныне не используемых земельпустынь, болот и улучшение качества почв мало продуктивных сенокосовзначительно увеличит площадь сельскохозяйственных угодий и пахотных земель.
Факторы иусловия почвообразования.
Почвообразующиепороды.
“Почвообразующей (материнской )породой называется всякая горная порода, на минеральной основе которойвозникает и развивается почва. Между почвой и почвообразующей породойпроисходит постоянный обмен энергией (особенно тепловой ), газами парами воды ирастворами.
Почвообразующими породами могут бытьпродукты выветривания массивнокристаллических и осадочных пород. Этими породамичаще всего являются продукты выветривания осадочных пород. Однако наиболеедревние осадочные горные породы обычно прикрыты новейшими четвертичнымиотложениями. Залегая непосредственно на поверхности земли, они служат основнымиматеринскими породами.
Наиболее распространенными материнскимипородами являются континентальные четвертичные отложения: древние и современныеледниковые образования (морена ), лесс и лессовидные породы, аллювий, делювий,элювий и др. (см. рисунок «Схематическая карта распространения ледниковыхотложений четвертичного периода »). Древняя морена представляет несортированныенеоднородные, преимущественно глинистые валунные отложения мощностью иногда до50-60 м и более. Различают основную, донную, боковую и конечную морену.
В древних озерных котловинах и впадинахраспространены ледниково-озерные отложения, образовавшиеся на дне ледниковыхозер из взмученного материала ледниковых вод. Эти отложения представляют супесии ленточные глины с выраженной слоистостью, обусловленной чередованием тонкихтемных глинистых прослоек с более светлыми песчаными слоями.
Все названные древние четвертичныеотложения не везде являются непосредственными материнскими породами, так какони чаще лежат под современными генетическими типами геологических отложений,как элювий, делювий и аллювий.
Элювий (от латинского eluo- вымываю ).Элювием называют континентальные геологические образования, возникшие врезультате сильного изменения и разрушения горных пород на месте их первичногозалегания. К элювию относят продукты выветривания горных пород, сохраняющиереликтовые структурные и петрографические признаки, генетическую связь инепрерывность последовательности перехода к исходным породам.
На поверхности Земли нет горных пород,так или иначе не измененных и не затронутых элювиальным процессом –совокупностью многообразных явлений денудации, выветривания и почвообразования.Однако малозаметные изменения горной породы не делают ее элювием. Элювиальный процесс протекает, и элювий в основном формируется непосредственнов поверхностных горизонтах Земли. Наибольшее значение в распространении имеетназемный элювий, в формировании которого участвует почвообразование.
При резкой смене физико-географическихусловий элювий часто перекрывается сверху позднейшими наносами, т.е.оказывается погребенным (ископаемым ), сохраняя свои генетические признаки.Погребенный элювий наземного происхождения легко распознается по ископаемымпочвам или по сохранившимся прямым и косвенным признакам почвообразования(генетические горизонты почвы, включения, новообразования и т.д. ). Однако вэлювии древнейших эпох признаки почвообразования сглаживаются и даже исчезают.
Характер элювия сильно зависит от тойприроды, на которой он возникает. Так элювий равнин, образовавшийся наплотных массивно-кристаллических породах, резко отличается от элювия,сформированного на рыхлых осадочных породах. Верхний слой элювия на плотныхпородах состоит из рыхлых продуктов разрушения плотной породы, часто измененнойвыветриванием и почвообразованием до неузнаваемости, представляет собойземлистую массу без малейших признаков массивно-кристаллических пород. Наглубине нескольких метров эта массивно-кристаллическая масса залегает в малоизмененном, а еще ниже практически в неизменном виде.
Иной характер имеет элювий, возникшийна рыхлой, осадочной породе. Вследствие большой воздухо- и водопроницаемостиэта порода разрушается значительно быстрее и на большую глубину. Водныерастворы проникают в нее вплоть до первого водоносного горизонта, залегающегоиногда на глубине десятков метров. В связи с этим формируется наиболее мощныйэлювий, притом чем рыхлее осадочная горная порода, тем большей мощности ондостигает. Наиболее интенсивное образование элювия приурочено к корнеобитаемойзоне.
Элювий так многообразен, какразнообразны горные породы, на которых он образован.
Элювий имеет ясно выраженные чертызональности. В засушливых условиях он щелочной, а в относительно влажныхкислый. В кислой среде протекает глееобразование или желатеритообразование. В щелочной среде возникает карбонатный элювий типамергелей, лесса, лессовидных пород, засоленных грунтов и т. д. Нередко вверхних горизонтах элювий кислый, так как вода здесь обогащена углекислымгазом, а книзу происходит нейтрализация углекислоты и нарастает щелочнаяреакция. В холодном климате наблюдается выраженное оглеение и ожелезнение –формирование мощных сизо-серых, вязких, глиноподобных масс и болотныхохристо-желтых образований. В умеренном климате накапливаются красно- ижелто-бурые глины и суглинки, а в условиях континентально-умеренного пояса принекоторой засушливости образуется карбонатный палево-желтый лессовидный элювий,иногда гипсоносный и обогащенный легкорастворимыми солями. Соли местами имеюттенденцию к накоплению в поверхностных горизонтах элювиальных толщ. Во влажномклимате, наоборот, растворимые соли выщелачиваются и накапливается кремнезем.
В субтропиках с теплым и влажнымклиматом наблюдается сильное выщелачивание элювиальных толщ. Возникший вподобных условиях , близких к современным, элювий содержит очень многополуторных окислов. Окиси железа в таком элювии в несколько раз больше, чем висходной породе. Во влажных тропиках элювий лишается щелочных ищелочноземельных оснований, а также SiO2. Здесь накапливается Al2O3 c Fe2O3 и формируются красноцветные латерито- ибокситоподобные породы.
Элювиальный процесс протекает на всехэлементах рельефа и захватывает все геологические отложения, не исключаяновейших делювиальных, аллювиальных, эоловых, ледниковых и морских. В последнихслучаях образование элювия сводится к минимуму, так как оно подавляется другимипреобладающими геологическими процессами и маскируется, исчезая подобнопостоянно и повсеместно оседающей эоловой пыли, тонущей, как правило, в масседругих отложений.
Делювий (от латинского deluo – смываю )– генетический тип континентальных отложений, образующихся на склонах в результате смыва и отложения разрушенных выветриванием горных пород.
Делювиальные отложения – эторазнообразные по цвету и механическому составу, обычно пористые, образования,обязанные происхождением деятельности переменных по силе, мощности временидействия струйчатых водных потоков, которые не имеют определенных русл, аразвиваются на склонах и производят смыв и отложение осадков на склоннойповерхности.
Делювий надо рассматривать какпроизводное от ряда факторов: а) климатических (зональных ) условий; б) горныхпород; в) формы и величины склона; г) водосборной площадки склона; д) почвообразования и развития растительности.
Вниз по склону механический составделювия последовательно меняется от более крупнозернистого к мелкозернистому;то же наблюдается и в вертикальном направлении – внизу делювиального чехлазалегают более крупные осадки, вверху – более тонкие. Последнее связано свыравниванием ( выполаживанием ) склона и затуханием потоков.
Часто в разрезе делювиальной толщинаблюдаются ископаемые почвы, в большинстве случаев к перерывам в интенсивностиотложения делювия. Ископаемые почвы делят всю толщу делювия на горизонтыразличного возраста. При этом делювий таких горизонтов часто различен помеханическому и литологическому составу в зависимости от изменения факторовделювиообразования.
Делювий выпуклых склонов в отличии отвогнутых и прямых характеризуется несколько более легким механическим составом.Делювий длинных пологих склонов имеет более тяжелый механический состав, нежелиделювий крутых коротких склонов. Различия в экспозиции склонов сказываются нахимическом составе делювия: делювий южных склонов относительно менее промыт, болеебогат солями, особенно карбонатами. По разрезам делювиальной толщивосстанавливаются древний ископаемый рельеф и бывшее положение базисов эрозиии денудации.
В связи с выполаживанием склона и помере приближения наклонной поверхности его горизонтальной постепенно затухаетделювиальный процесс и преобладает элювиальный.
По механическому составу делювий восновной массе представлен в большинстве случаев средними суглинками. Мощныйпесчаный делювий на широких склонах при относительно малом стоке воды не возникает,так как выпадающие осадки успевают фильтроваться в песчаные породы, не стекаяпо поверхности склона. Там, где идет разрушение твердых пород, в делювийпоступает крупнообмолочный материал в виде брекчии и щебня, часто слагающегоцелые горизонты в основании делювиальных толщ.
Исследование делювиальных отложенийсклонов показало, что главная масса делювия возникла со времени образованияглубоких долин древней гидрографической сети. Верхние горизонты делювиальныхтолщ местами завершаются новейшим делювием, достигающим иногда мощности внесколько метров, сильно окрашенным перегноем. Возникновение окрашенныхперегноем толщ новейшего делювия, как и образование аллювиально – делювиальныхтемно – серых осадков молодых речных террас, по времени необходимо связывать сначалом земледельческой культуры.
Таблица: «Классификацияпочвообразующих рыхлых осадочных пород»
Группа Подгруппа Свойства
/>
А. Слабовыветрелые 1. Галечниковые наносы Бедны доступными элемен- I. Крупнозернистые 2. Щебневые наносы тами минерального питания. Галечниковые (осыпи) Характеризуются слабой и щебневые 3. Гравий влагоемкостью. Отсортиро- 4. Крупнозернистые ванные водой кварцево — пес- пески чаные породы; характеризу- ются малой вдагоемкостью.
/> II.Среднезернистые 5. Рыхлые пески Бедны элементами питания. Песчаные 6. Плотные пески Б. Средневыветрелые 7. Покровные супеси Характеризуются песчано- III. Мелкозернистые 8. Супеси разного происхож- глинистым составом, средней Супесчаные дения циркуляцией растворов и средней влагоемкостью. От- носительно бедны элемента- ми питания IV. Мелкозернистые и 9. Покровные (элювиальные) Количество глинистых частиц смешанные суглинки возрастает. Характеризуются Суглинистые 10. Бурые делювиальные замедленной циркуляцией суглинки растворов и значительной влагоемкостью. Содержат значительное количество элементов питания растений V. То же, кербонатные 11. Бурые моренные суглин- То же ки 12. Лессовидные суглинки 13. Лессы В. Сильноглинистые 14. Глины различного проис- Глинистые наносы и элювий (аллитные) хождения умеренных широт. Обладают VI. Тонкозернистые 15. Ленточные глины высокой влагоемкостью. Со- Глинистые 16. Илы (пойменные, держат повышенный запас озерные) недоступной для растений влаги и повышенное количес- тво элементов питания VII. Аллиты и аллитно-алло- 17. Латеритные красноцветы Продукты распада и переот- фановые ( обогащенные гли- и пестроцветы ложения глин, обогащенные ноземом и соединениями же- 18. Бокситы и железистые глиноземом Al(OH). Выщело- леза ) латеритные наносы ченные породы; могут быть карбонатными и соленосны- ми. Беднее предыдущих Г. Отсортированные 19. Типичные лессы Пылеватые породы, лишен- (переотложенные ) 20. Прирусловые пойменные ные глинистых и песчаных наносы частиц. Переотложенные, VIII. Пылеватые (аллеврито- 21. Мелкозернистые пески сортированные. Беднее пре- вые ) (русловые и озерные отложе- дыдущих ния ) IX. Слоистые 22. Песчано-глинистые Характер слоистости определя- наносы ет водный и в значительной степени питательный режим почв Д. Обогощенные солями 23. Солевые коры Водорастворимые соли содер- X. Сильнозасоленные жатся в количестве, угнета- ющем растения
Аллювий (от латинского alluvio –намываю) – генетический тип континентальных рыхлых слоистых песчано-глинистыхречных, дельтовых, овражно-балочных и озерных отложений. Типичный, широкораспространенный речной аллювий образуется в результате миграции водных потоковв пределах речных долин. Он дифференцируется на два яруса отложений:
а) верхний – собственно пойменные,песчано-глинистые, относительно горизонта слоистые отложения с разнообразнымиископаемыми почвами. Формируется в период разлива полых вод. В составепойменных отложений закономерно залегает старичный аллювий;
б) нижний – русловыепесчано-галечниковые, часто косослоистые отложения с ориентированными галькамии валунами в основании; образуются в русле в условиях миграции потока; залегаютв основании эрозионной выемки, на «плотике».
Верхний и нижний ярусы генетически тесносвязаны между собой, составляя единый аллювиальный комплекс, часто осложненныйпроисходившими изменениями базисов эрозии в период формирования этогокомплекса. У основания склонов коренных берегов речных долин формируютсясмешанные аллювиально-делювиальные отложения. Аллювий равнинных рекхарактеризуется хорошо выраженным полным аллювиальным комплексом отложений. В долинахгорных рек доминирует русловый галечниковый аллювий. В овражно-балочныхдолинах с выраженным профилем равновесия преобладает пойменный аллювий. Вдельтах рек формируется озерно-речной и пресноводно-морской аллювий.
Различают новейший аллювий – массивов современных пойм идревний аллювий, слагающий речные террасы, сформированный в период их пойменнойстадии. Генетически близки к аллювию флювиогляциальные отложения, образованныемощными потоками талых вод ледника. Аллювий служит материнской породой в поймахи надпойменных террасах.
Пролювий (от латинского proluo – сношу)впервые выделен А.П. Павловым как особый генетический тип геологическихотложений. Он возникает на склонах гор, в области конусов выноса и в устьевыхчастях горных оврагов в результате деятельности повторяющихся ливневыхводотоков. Пролювий склонов и конусов выноса состоит из обломков горных породразной крупности: от щебня, галечника и гравия до песчано-пылеватых и глинистыхосадков включительно. По шлейфам склонов и периферии обширных конусов выносаобразуются лессовидные и глинистые пролювиальные отложения.
Пролювий горных склонов по генезисуприближается к делювию, а отложения конусов выноса близко стоят к овражномуаллювию. Поэтому правильнее считать первый разновидностью делювия, а второй –разновидностью аллювия. Климати почвообразование
Климат включает воздух приземного слоя, поверхностные игрунтовые воды и солнечную радиацию. Действие его на развитие почв может бытьпрямым, выражающимся в увлажнении, промачивании, нагревании и охлаждении почв,И косвенным, сказывающимся в жизнедеятельности почвенных организмов. Всеклиматы группируются на нивальные, где осадки выпадают только в форме снега,гумидные – осадков выпадает больше, чем испаряется с поверхности, и аридные –сухие, где возможная испаряемость с поверхности почвы значительно больше, чемвыпадает осадков.
Огромную роль в почвообразовании играютместный климат вообще и почвенный в особенности. Почвенный климат известнымобразом сказывается на свойствах почвы (содержание перегноя, температура,влажность, условия аэрации и др.) и, в свою очередь, зависит от почв,произрастающей на ней растительности и элементов рельефа.
Наиболее важными элементами климата впочвообразовании являются осадки и приток лучистой энергии солнца (тепло исвет).
Неравномерное периодическое выпадениеосадков местами создает и неблагоприятный водный режим почвы, характеризующийсясменой периодов иссушения периодами избыточного увлажнения.
Вторым элементом климата, важным впочвообразовании, является температура воздуха и почвы. она влияет на скоростьхимических и биологических процессов, протекающих в почве.
Температурные условия местности ипродолжительность вегетационного периода определяют длительность интенсивногосезонного почвообразования. При отрицательных температурах почвообразованиеесли полностью не останавливается, то протекает крайне слабо. При низкихтемпературах происходит необратимое свертывание перегнойных кислот свозникновением нерастворимых веществ, то же наблюдается с некоторыми другимиорганическими соединениями, органо-минеральными и минеральными коллоидамипочвы. Периодическое влияние положительных и отрицательных температурсопровождается замерзанием, размерзанием и оттаиванием почвы. В связи свыкристаллизованием воды в порах почвы в ней появляются трещины и непрочныеотдельности в виде мерзлотной структуры.
На почвообразование может влиять ветер,вызывая дефляцию. При скорости у поверхности почвы >5 м/сек он отрываетмелкие почвенные частицы и переносит их по воздуху, частицы средних размеровперемещаются скачкообразно, а более крупные катятся по поверхности. Ветерспособствует обмену воздуха атмосферы и почвы, усиливая испарение воды споверхности земли и из почвы.
Климатические условия природных зоннакладывают отпечаток на все физико-географические процессы и напочвообразование в особенности. В зависимости от климата в комплексе с другимифакторами формируются весьма разнообразные почвы.Значение рельефа впочвообразовании
Основными элементами рельефа являются водораздельныепространства, склоны и долины. Развитая долина имеет террасы со склонами,пойму, дельту и русло. Всем элементам рельефа присущи свои условияпочвообразования и почвы. Формирование почв связано с макро-, мезо- имикрорельефом.
М а к р о р е л ь е ф – это совокупностьнаиболее крупных форм поверхности земли данной территории – горной, холмистойили равниной. М е з о р е л ь е ф – средние формы поверхности земли,размещающиеся на элементах макрорельефа (второстепенно выгнутые и вогнутыеформы поверхности – ложбины, всхолмления и прочие неровности). М и к р о р е ль е ф – наименьшие формы поверхности земли, наблюдаемые лишь внепосредственной близости и образующиеся на элементах макро- и мезорельефа. Кним относятся различные микроповышения и понижения от одного или несколькихквадратных метров до десятков и сотен квадратных метров с амплитудой по высоте,не превышающей десятка сантиметров (западинки, блюдца, лунки, бороздки иливыпуклые возвышения, бугорки, валеки, кочки и т.д.).
Образование макрорельефа может быть обязано разнымфакторам:
а) геологическим (неровности, обусловленные деятельностью воды иветра, карстовые и суффозионные провалы и оседания, грязевые вулканчики ит.п.);
б) климатическим (сжатие, набухание, замерзание и размерзание, развитиетрещин );
в) антропогенным (борозды, канавы, валы, бугры, чухалды).
На формирование почв большое влияниеоказывает микрорельеф. Разность высот его измеряется десятками сантиметров.Ширина микроповышений или микропонижений не превышает десятков метров.Микрорельеф обуславливает комплексное распределение почв на неровнойповерхности земли. Почвы блюдец, лиманов, лунок и ямок сильнее увлажнены, содержат перегноя больше, чем почвы бугорков, валиков, холмиков.
Наибольшее значение в почвообразованииимеет макрорельеф и его элементы, что особенно заметно в горных областях, гдепочвенный покров сильно разобщен и местами деформирован в связи с усиленнойденудацией поверхности. Почвы здесь формируются в соответствии с климатическимиособенностями горных зон. Роль организмов впочвообразовании
Образование почвы и ее плодородие в основном зависят отрастительности, микроорганизмов и почвенной фауны.
Отмирающие корни – основной источникпоступления в почву органического вещества, из которого образуется перегной,окрашивающий почву в темный цвет до глубины массового распространения в нейкорневых систем. Извлекая элементы питания с глубины несколько метров иотмирая, растения вместе с органическим веществом накапливают элементы азотногои минерального питания в верхних горизонтах почвы. При этом травянистыерастения извлекают минеральных веществ из почвы больше, чем древесные.
Каждой растительной формациисоответствует комплекс микроорганизмов разного видового состава, меняющегося сизменением почвообразования. Между почвообразовательным процессом и организмамипочвы существует теснейшая связь.
Корни растений, как муфтой, одеты живымслоем микробных клеток – бактерий и грибов, полезных и вредных. При подборесоответствующих растений в севообороте можно вести борьбу с нежелательнымимикроорганизмами почвы.
Отмирающая зеленая растительностьразлагается бактериями и грибами. Микроорганизмы энергично изменяют не толькоорганическую, но и минеральную часть почвы. Жизнедеятельность их зависит откомплекса почвенных условий, которые могут или способствовать, или задерживатьразвитие микробов.
Количество микроорганизмов в почведостигает огромных величин. В 1 г целинных почв насчитывается 0,5 – 2, вокультуренных – 2 – 3 и более миллиардов микробов. Вес сухой массы их достигает0,1-0,3 т/га и более.
Больше всего микроорганизмов вповерхностных горизонтах почвы (10 см). Книзу количество их убывает; на глубиненескольких метров почва относительно стерильна.
Наиболее благоприятна длямикробиологических процессов температура от 20 до 40о. В хорошообработанной окультуренной почве микроорганизмов больше, чем в необработанной;их больше в пресных нейтральных и известковых почвах и меньше в засоленных.
Черви и личинки перемешивают почву,вынося землю наверх из глубоких слоев и обогащают ее органическим веществом.Почвенная масса, прошедшая через кишечник дождевых червей, обогащается азотом икальцием, приобретает большую емкость поглощения. Следовательно, дождевые червиулучшают химические и физические свойства почвы, увеличивая пористость, аэрациюи влагоемкость ее. В сильно кислых и щелочных, заболоченных или очень сухихпочвах дождевых червей нет.
Наконец, почву населяют позвоночныеживотные, главным образом грызуны (суслики, байбаки, сурки, хомяки, хорьки,мыши, слепыши, кроты), образующие местами многочисленные норы. Заполненные норыземлероев, имеющие на почвенном разрезе вид овальных пятен разного диаметра,известны под названием котловин. Перерытость почвы чаще отрицательно влияет наее свойства, увеличивая карбонатность и водопроницаемость до очень большойпотери воды на фильтрацию. Глубокая обработка почвы и выравнивание поверхностиуменьшают вредное действие землероев.
Химическиеи физические свойства почв.
Поглотительная способностьпочвПоглотительнойспособностью почвы называется свойство задерживать или поглощать различныевещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почваспособна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов,минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвойэнергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений – K, N, Ca, Mg, P.Механическаяпоглотительная способность – свойство почвы механически задерживатьвзвешенные в воде вещества, обусловлена механическим составом, структурой,сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способназакреплять 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.Физическаяпоглотительная способность – свойство почвы поглощать из растворамолекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей слабыхкислот и сильных оснований, а также коллоиды при их коагуляции. При физическомпоглощении происходит а п о л я р н а я а д с о р б ц и я (сгущение молекулна поверхности раздела двух фаз – твердой и жидкой, твердой и газообразной),определяемая наличием ненасыщенной энергии на поверхности почвенных частиц. Этаэнергия тем больше, чем тоньше механический состав почвы. Физическаяпоглотительная способность поэтому выше у суглинистых почв и слабее у песчаных.
Физическое поглощение защищает водорастворимые соединенияот вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией коллоидныхвеществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымыванияводорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можноспособствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.
Химическая поглотительнаяспособность – свойство почвыудерживать ионы в результате образования нерастворимых или труднорастворимых солей. Она заключается в выпадении из почвенных растворов осадков и закрепленияих в почве. При взаимодействии растворимых и среднерастворимых солей возникаюттруднорастворимые соли, которые и присоединяются к твердой фазе почвы.например: Na2СО3+СаSO =СаСО3+Na2SO4; 3CаSO4+2Na3РО4=Са(РО4)2+ 3Na2SO4.Легкорастворимые соли, например, Na2SO4, уносятсяиз сферы взаимодействия. Химическое поглощение происходит в том случае, еслианион раствора дает нерастворимое соединение с ионами, находящимися наповерхности твердых частиц почвы
Физико-химическая, или обменная,поглотительная способность –свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени анионовиз соприкасающихся растворов. Здесь наблюдается физическое и химическоепоглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы из растворапереходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных коллоидов, а катионы изслоя компенсирующих ионов – в раствор. Изменяя искусственно реакцию почвенныхрастворов, можно направленно воздействовать на емкость поглощения, а изнеобменного состояния катионы перевести в обменные. Перевод в необменноесостояние катионов совершается при периодическом высушивании почвы, чтообъясняется старением и частичной кристаллизацией гелей коллоидов.
Биологическая поглотительнаяспособность связана сжизнедеятельностью организмов почвы (главным образом микрофлоры), которыеусваивают и закрепляют в своем теле различные вещества, а при отмиранииобогащают ими почву. Растворимые соединения, поступающие из раствора, а такжевещества, ассимилируемые организмами из твердой и газообразной фазы почвы,переходят в нерастворимую форму в теле организмов. Благодаря такому поглощениюв почве аккумулируются необходимые для растений элементы зольного и азотногопитания. Это избирательная поглотительная способность по отношению к элементампитания растений. Особенно большое значение имеет для улучшения бедныхпитательными веществами легкопромываемых почв.
Почва задерживает бактерии и адсорбируетих как физическая среда. Это свойство более выражено у суглинистых и меньше упесчаных почв. Адсорбирующая способность почв различна по отношению к разнымвидам бактерий.
Поглотительная способность почв сильнеепроявляется в условиях оптимальной влажности почв, когда накапливается перегнойи элементы пищи растений и повышается плодородие почв.
Химическиесвойства
Химические свойства почвыопределяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкойфазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в растворразличные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердойчастью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора частьвеществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличенииконцентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазепочвы.
Почвенный раствор. В почвенной воде растворимы различныесоли и кислоты, которые представляют так называемый п о ч в е н н ы й р а ст в о р. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительноговремени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Соли растворяютсяпод действием кислот, коалинизации, окислительно-восстановительных процессов,гидролиза веществ и т.д. Почвенный раствор по составу и концентрацииопределяется взаимодействием почвы, воды и организмов, которое состоит врастворении минеральных и органических веществ, пептизации, коагуляции и обменеионами растворов с почвенными коллоидами.
Реакция почвенногораствора создается при взаимодействии почвы с водой или растворами солей,характеризуется концентрацией водородных и гидроксильных ионов. Реакция можетбыть кислой, щелочной или нейтральной. В последнем случае концентрация ионов Н+и ОН- одинакова. Реакция почвенного раствора выражается символом рН– десятичным логарифмом с обратным знаком, показывающим степень концентрации Нв почвенном растворе, или количеством Н-иона в листе раствора.
Различают активную(актуальную) и потенциальную кислотность. Активная кислотность возникает засчет слабых кислот (главным образом углекислоты, органических кислот), а такжекислых солей и минеральных кислот, особенно H2SO4. Эта кислотность обнаруживается действием воды на почву,поглощающий коллоидный комплекс которой не насыщен основаниями.
Буферность. Способность почвенной суспензиипротивостоять изменению ее активной реакции (рН) при внесении в почву кислотили щелочей называется б у ф е р н ы м д е й с т в и – е м. В следствиебуферности почва обладает относительно устойчивой реакцией почвенного раствора.Буферное действие присуще твердой фазе почвы и зависит от ее химического,коллоидного и механического состава.
Физическиесвойства
Физические свойства почвыразделяются на основные (объемный и удельный вес, пористость, пластичность,липкость, связность, твердость, спелость) и функциональные (водные, воздушные итепловые). К последним относят способность поглощать (впитывать) выпадающиеосадки или оросительную воду, пропускать, сохранять или удерживать ее, подаватьиз глубоких горизонтов к поверхности, снабжать ею растения и т.д. Водазначительно изменяет физические, химические, тепловые и воздушные свойствапочвы.
Физические свойства почвы,тесно связанные с другими ее свойствами, изменяются в соответствии с ходомпочвообразования, а с изменением свойств изменяется и почвообразование.
Объемный и удельный вес. О б ъ е м н ы й в е с – вес единицыобъема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (с порами), или вес вграммах 1 см3 сухой почвы. Он определяется взвешиванием образца сненарушенным строем, взятого в строго определенном объеме.
У д е л ь н ы й в е с –вес в граммах 1 см3 твердой массы почвы без пор. Удельным весомпочвы называют отношение веса твердой ее фазы определенного объема к весу водыпри 40оС в том же объеме.
Пористость (скважность). Суммарный объем пор между частицамитвердой фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор кобъему почвы называется п о р и с -
т о с т ь ю, или с к в а ж но с т ь ю. В отличии от пористого сложения почвы или от пористости горных породили других тел, скважность почвы нередко называют порозностью.
Размер пор, форма исочетание их весьма разнообразны, так как они являются производными отслучайного расположения полидисперсных частиц механического состава –элементарных почвенных частиц, микроагрегатов и структурных отдельностей,крайне различных по размерам, форме и характеру их поверхностей.
Эти промежутки по форме иразмерам сильно изменяются во времени в зависимости от происходящих в почвефизико-механических и биологических процессов. вследствие частичной или полнойзакупорки некоторые поры исчезают, другие возникают вновь.
В почвах возможнауплотненная укладка, если промежутки первого порядка будут заняты частицами илиагрегатами, диаметр которых отвечает размерам пор./> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>а./> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>/>/>/>
/>/>б./> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Схема изменения плотности упаковки:
а – увеличение плотности; б –уменьшение плотности.
Пористость почвообразующихпород и почв различного механического состава колеблется значительно.Пористость тем выше, чем мельче механический состав почвы. Более крупныечастицы образуют хотя и более крупные поры, но общий объем их несравненноменьше, чем сумма объема многочисленных пор, создаваемых мелкими (тонкими)частицами. Соотношение общей, внутриагрегатной и межагрегатной можно видеть изтаблицы:
Пористость почв (%) по Н. А. Качинскому
Почва Гори — зонт Глубина (см)
Объем - ный вес (г/см3) Удельный вес твер — дой фазы Пористость общая агркгат- ная межагре -гатная Среднеподзолистая суглини - А 0 — 12 1,33 2,61 49 39 10 стая Московской области
А1 12 ~ 20 1,35 2,6 48,1 ~ ~
А2 20 — 32 1,39 2,65 47,6 38,1 9,5
В1 32 — 55 1,56 2,68 41,8 ~ ~
В2 85 — 110 1,78 2,7 34,1 26,5 7,6 Выщелоченный легкоглинистый А 0 — 4 0,9 2,49 63,9 52,9 11 чернозем Курской области
А1 10 ~14 0,99 2,55 61,2 50,3 10,9
А2 40 — 44 1,06 2,57 58,8 ~ ~
В1 55 — 59 1,08 2,63 59 47,1 11,9
В2 80 — 84 1,1 2,61 57,9 46,1 11,8 Ореховато — глыбистый легко - А 0 — 4 1,07 2,46 56,5 38,3 18,2 суглинистый солонец Сверд -
А1 10 ~ 14 1,32 2,64 50,1 37,2 12,9 ловской области
В1 15 — 19 1,36 2,73 50,2 28,9 21,3 С 60 — 64 1,54 2,77 44,4 ~ ~
Пластичностью почвы называется способность ее вопределенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять своюформу с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке).Это свойство обуславливается образованием гидротированных плотных оболочеквокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемыежирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенныхв форме плотных штабелей.
Липкость (клейкость) – способность почвы вовлажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся снею. Она зависит от влажности, механического и химического состава и другихсвойств почвы. Начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 –70% и в бесструктурной – при 40 – 60% полной влагоемкости. Затем липкостьвозрастает до степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, апри последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы втекущее состояние исчезает.
Липкость определяетсяколичеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса принекоторой наименьшей влажности начинает прилипать.
Связность – это свойство взаимного сцепления илипритягивающего 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.
Твердость (плотность). Твердостью почвы называетсяспособность ее оказывать сопротивление проникновению в нее твердых режущих телрод давлением.
Твердость в поле обычноустанавливают визуально, различая следующие степени плотности почвы:
а) рыхлая – осыпается состенок разреза от прикосновения ножа, легко проникающего в почву;
б) рыхловатая – осыпаетсяменьше предыдущей, почвенный разрез без затруднения копается лопатой, ножхорошо проникает в почву;
в) уплотненная(плотноватая) — удовлетворительно режется лопатой и ножом, нож с трудом входитв почву;
г) твердая – с трудомрежется лопатой; стенки разреза очень плотные, нож с трудом входит а почву;
д) очень твердая – слабоподдается действию лопаты. Нож лишь оставляет черту, не проникая в почву. Этастепень твердости характерна для иллювиальных горизонтов сильносолонцеватыхпочв, солонцов и в ряде случаев подзолов (ортштейны, ортзанды) и пр.
Почвенная корка и плужнаяподошва. На поверхностисуглинистой и глинистой почвы после увлажнения очень часто образуется заплывшийверхний слой пахотного горизонта, изрезанный вертикальными трещинами,называемый п о ч в е н н о й к о р к о й. Она, увеличивая потери влаги изпашни, снижает полевую всхожесть, ухудшает условия роста и развития растений ипонижает урожай всех культур.
Ниже границ пахотногогоризонта суглинистой и глинистой почвы (Ап) нередко наблюдаетсяуплотненный подпахотный горизонт, называемый п л у ж н о й, или п а х о т н ой п о д о ш в о й. Для ее уничтожения необходимо менять глубину вспашки иразрушать подошву почвоуглубителем, известкованием кислых и гипсованиемщелочных почв и пр.
Водныесвойства почвы
Вода в почве является однимиз основных факторов почвообразования и одним из главнейших условий плодородия.В мелиоративном отношении особенно важное значение вода приобретает какфизическая система, находящаяся в сложных взаимоотношениях с твердой и газообразнойфазой почвы и растением (рис. 9). Недостаток воды в почве губительноотражается на урожае. Лишь при необходимом для нормального роста и развитиярастений содержании жидкой воды и элементов питания в почве при благоприятныхвоздушных и термических условиях можно получить высокий урожай.
Основной источник воды впочве – выпадающие осадки, каждый миллиметр которых на гектаре составляет 10м3,или 10т воды.
На Земле непрерывносовершается круговорот воды. Это постоянно протекающий геофизический процесс, включающийследующие звенья: а) испарение воды с поверхности мирового океана; б) переноспаров воздушными потоками в атмосфере; в) образование облаков и выпадениеосадков над океаном и сушей; г) движение воды на поверхности Земли и в недрахее (аккумуляция осадков, сток, инфильтрация, испарение).
Содержание воды в почвеопределяется климатическими условиями зоны и водоудерживающей способностьпочвы. Роль почвы во внешнем влагообороте и внутреннем влагообмене повышается врезультате ее окультуривания, когда заметно увеличиваются влажность,водопроницаемость и влагоемкость, но сокращаются поверхностный сток ибесполезное испарение.
Влажность почвы
Содержание воды в почве колеблется в пределах от сильногоиссушения (физиологической сухости) до полного насыщения и переувлажнения.Количество воды, находящейся в данный момент в почве и выраженное в весовых илиобъемных процентах по отношению к абсолютной сухой почве, называется в л а жн о с т ь ю п о ч в ы. Зная влажность почвы, нетрудно определить запаспочвенной влаги. Одна и та же почва может быть неодинаково увлажнена на разныхглубинах и в отдельных участках почвенного разреза. Увлажненность почвы зависитот физических свойств ее, водопроницаемости, влагоемкости, капиллярности,удельной поверхности и других условий увлажнения. Изменение влажности почв исоздание благоприятных условий увлажнения в течение вегетационного периодадостигаются приемами агротехники.
Каждая почва имеет свою динамикувлажности, меняющуюся по генетическим горизонтам. Различают влажностьабсолютную, характеризующуюся валовым (абсолютным) количеством влаги в почве вданной точке на данный момент, выраженном в процентах от веса или объемапочвы, и влажность относительную, исчисляемую в процентах от пористости(полной влагоемкости).
Влажность почвы определяется разнымиметодами.
Влагоемкость почв
В л а г о е м к о с т ь (влагоудержание) – свойство почвыпоглощать и удерживать то максимальное количество воды, которое в данное времясоответствует воздействию на нее сил и условиям внешней среды. Это свойствозависит от состояния увлажненности, пористости, температуры почвы, концентрациии состава почвенных растворов, степени окультуренности, а также от другихфакторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и воздуха, темменьше влагоемкость, за исключением почв, обогащенных перегноем. Влагоемкостьменяется по генетическим горизонтам и высоте почвенной колонны.
В почвенной колонне как бы заключенаводная колонна, форма которой зависит от высоты столба почвенного грунта надзеркалом и от условия увлажнения с поверхности. Форма такой колонны будетсоответствовать природной зоне. Эти колонны в природных условиях меняются посезонам года, а также от погодных условий и колебания влажности почвы. Воднаяколонна изменяется, приближаясь к оптимальной, в условиях окультуривания имелиорации 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 сразвитием почвы в природе и еще более – в производственных условиях. Даже однаобработка (рыхление спелой почвы) может улучшить ее водные свойства, увеличиваяполевую влагоемкость. А внесение в почву минеральных и органических удобренийили других влагоемких веществ может на длительное время улучшить водныесвойства или влагоемкость. Это достигается заделкой в почву навоза, торфа,компоста и других влагоемких веществ. Мелиорирующее действие может оказыватьвнесение в почву влагоудерживающих высокопористых влагоемких веществ типаперлитов, вермикулита, керамзита.
Водный режим и водный баланс почвы
Водным режимом называют совокупностьвсех явлений поступления воды в почву, ее передвижения в ней и расходования. Впочве происходит изменение влажности по генетическим горизонтам, по площади еераспространения и срокам. Количество притекающей в почву воды и расходование ееиз почвы за учетный отрезок времени характеризуют в л а г о о б о р о т п о ч– в ы. Совокупность количественных изменений влажности почвы за этототрезок называют р е - ж и м о м в л а ж н о с т и.
Водный баланс почв отдельных участков ирайонов слагается из многих переменных величин. Приближенно его можно выразитьследующим уравнением (по А. А. Роде):
Вн+ (О + К + Г + П +Б) = Вк+ (Т+ И + Сп+ Св),
где Вн – запас в начале изучаемогопериода;
Вк – запас воды в конце изучаемогобалансового периода;
О – сумма осадков за весь год;
К – величина конденсации паров воды из атмосферы завесь период;
Г – количество воды, поступающей из грунтовых вод завесь период;
П – приток поверхностной воды из каналов и оросителей,с орошаемой площади,из водохранилищ, с соседней территории и др.;
Б – внутрипочвенный приток воды;
Т – транспирация за весь год;
И – величина испарения воды почвой за весь период;
Сп – величина поверхностного стока;
Св – внутрипочвенный сток (фильтрация идр.)
Типы водного режима. Средний годовой водный баланс определяет тип водногорежима почв. В результате проявления того или иного типа водного режима попочвенному профиля распределяются растворенные и диспергированные вещества,возникают генетические горизонты и создается общий облик (тип) почв той илииной зоны. Тип водного режима почвы состоит из годовых и сезонных водныхрежимов или посезонного распределения воды а почве. Тип водного режима почвы иэлементы его отличаются известной динамичностью.
Типы и подтипы режима почв
(Составлена по литературным источникам)Тип Подтип
Влажность Положение грунтовых Почвы
вод (ГВ) и капилляр-
ной каймы (КК)
I. Надмерзлотные
1. Тундрово-болотные
ПВ — ППВ Летом над мерзлотой Тундровые
КУ 1
2. Лесотундровый
и ниже верховодка Лесотундровые
II. Промывные
3. Таежные
ПВ — ППВ ГВ приближаются к Подзолистые
КУ > 1
4. Полуболотные
нижней границе про- Подзолисто-болотные
филя
III. Застойно-слабо-
5. Болотные (питание ат-
ПВ — ППВ ГВ увлажняют посто- Верховых болот
промываемые. Сла- мосферное и поверхност-
янно проточные или за- ное)
КК у поверхности стойные
6. Грунтово-болотный
ПВ — ППВ Низинных болот
IV. Грунтово- про-
7. Таежный глубоко-про-
ППВ — ВЗ ГВ и КК ниже почвен- Дерново-подзолистые
мывные
мывной (лесной)
ного профиля
КУ > 1
8. Грунтово-таежный
ППВ — ММВ Периодически в про- Темноцветные подзо- Питание грунтово-
ПВ — ППВ филе листые атмосферное
9. Грунтово-полуболот-
КК часто у поверхно- Дерново-глеево-подзо-
ные
сти листые и торфянисто-
глеевые
V. Периодически
10. Лесостепной
КВ — ВЗ ГВ всегда ниже про- Темно-серые, серые и
промывные
11. Степной потускуль-
филя светло-серые
КУ 1
ный
ГВ и КК ниже профи- Лугово-степные
ля
VI. Непромывные
12. Степной
КВ — ВЗ ГВ и КК лежат значи- Черноземы, каштано-
КУ
тельно ниже почвен- вые и бурые
ГВ глубже 10 м
13. Полупустынно-степ-
ного профиля Бурые и сероземы
ной
VII. Выпотные (вод-
14. Луговой
КВ — ВЗ КК постоянно в почве Черноземно-луговые и но-грунтовые)
15. Лугово-степной
КК поднимается до луговые солонцы
КУ
16. Солончаковый
ПВ — КВ профиля Лугово-черноземные
ГВ и КК всегда в Лугово-каштановые и
почве лугово-сероземные
Луговые засоленные
VIII. Застойно-вод-
17. Солончаково- болот-
ПВ — ППВ ГВ приближаются к Минеральные, болот-
но-грунтовые
ный
поверхности ные и солончаковые
КУ 1
18. Болотно-согровый
ГВ не выходят из Болотные пойменные
тугайный
профиля и террасовые
IX. Дренажно-ирри-
19. Дренажный
ПВ — КВ ГВ достигают поч- Осушаемые болотные
гационные
венного профиля Орошаемые
КУ 1
20. Ирригационный
ПВ — ВЗ ГВ повышаются
21. Дренажно-ирригацион-
ный
X. Пойменные
22. Пойменно-болотный
ПВ — ППВ КК достигают повер- Пойменно-болотные
КУ 1
23. Пойменно-луговой
ПВ — ММВ хности почвы Пойменно-луговые и
ГВ достигают про- лесные
филя
XI. Инфильтрацион-
24. Песчаный
ППВ — КВ ГВ на водоупорных Пески и галечники
ные
25. Галечниковый
(ВЗ) слоях /> /> /> /> /> /> /> />
О б о з н а ч е н и я: КУ – коэффициент увлажнения, ВЗ –влажность завядания, ММВ – максимальная молекулярная влагоемкость, КВ –капиллярная влагоемкость, ППВ – предельная полевая влагоемкость, ПВ –полная влагоемкость.
Тепловыесвойства и тепловой режим почв
Почвахарактеризуется тепловыми свойствами и тепловым режимом. Последний зависит восновном от нагревания ее солнцем или, точнее, способности поглощать лучистуюэнергию, которая превращается в тепловую.
Количествотепла, получаемое поверхно стью Земли, убывает от экватора к полюсу.
Почвапоглощает огромное количество солнечного тепла, отражая при этом от 0,1 до 0,3лучистой энергии. Отношение количества отраженной поверхностью Земли лучистойэнергии (А) к количеству падающей (Е), выраженное в процентах, называется о т ра ж а т е л ь н о й с п о с о б- н о с т ь ю, или альбедо поверхности. Альбедоизмеряется специальными приборами – альбедометрами.
Альбедоколеблется (%): чернозем влажный – 8, сухой – 14, серозем влажный – 10 – 12,сухой – 25 – 30, глина – 16 – 23, трава зеленая – 26, песок белый и желтый – 34– 40, пшеница – 10 – 25, хлопчатник – 20 – 22, снег сухой – 88 – 91 (А. Ф.Чудновский, 1959). /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Кромеосновного источника лучистой энергии, в почву поступает тепло, выделяемое приэкзотермических, физико-химических и биохимических реакциях. Однако тепло,получаемое в результате биологических и фотохимических процессов, почти неизменяет темммпературу почвы. В летнее время сухая нагретая почва может повышатьтемпературу вследствие смачивания. Эта теплота известна род названием т е п л от ы с м а ч и в а н и я. Она проявляется при слабом смачивании почв, богатыхорганическими и минеральными (глинистыми) коллоидами.
Весьманезначительное нагревание почвы может быть связано с внутренней теплотой Земли.
Из другихвторостепенных источников тепла следует назвать «скрытую теплоту» фазовыхпревращений, освобождающуюся в процессе кристаллизации, конденсации изамерзании воды и т. д.
Взависимости от механического состава, содержания перегноя, окраски и увлажненияразличают теплые и холодные почвы.
Теплоемкостьопределяется количеством тепла в калориях, которое необходимо затратить,чтобы поднять температуру единицы массы (1г) или объема (1 см3)почвы на 1оС.
Из таблицывидно, что с увели чением влажности теплоемкость меньше возрастает у песков,больше у глины и еще больше у торфа. Поэтому торф и глина являются холоднымипочвами, а песчаные – теплыми.Механический состав почв Содержание воды (% от пористости) 20 30 40 60 70 80 100 Песок……………. 0,3 0,39 0,43 0,47 0,55 0,59 0,53 0,72 Глина……………. 0,24 0,36 0,42 0,47 0,59 0,65 0,71 0,83 Торф…………….. 0,15 0,3 0,37 0,45 0,6 0,68 0,75 0,91
Теплопроводностьи температуропроводность. Т е п л о п р о в о д н о с т ь – способностьпочвы проводить тепло. Она выражается количеством тепла в калориях, проходящегов секунду через площадь поперечного сечения 1 см2 через слой 1 смпри температурном градиенте между двумя поверхностями 1оС.
Воздушно-сухаяпочва обладает более низкой теплопроводностью, чем влажная. Это объясняетсябольшим тепловым контактом между ьтдельными частицами почвы, объединеннымиводными оболочками.
Наряду степлопроводностью различают т е м п е р а т у р о п р о в о д н о с т ь – ходизменения температуры в почве. Температуропроводность характеризует изменен иетемпературы на единице площади в единицу времени. Она равна теплопроводности,деленной на объемную теплоемкость почвы.
Прикристаллизации льда в порах почвы проявляется кристаллизационная сила,вследствие чего закупориваются и расклиниваются почвенные поры и возникает такназываемое м о р о з н о е п у ч е н и е. Рост кристаллов льда в крупныхпорах вызывает подток воды из мелких капилляров, где в соответствии суменьшающимися их размерами замерзание воды запаздывает.
Зависимость температуры замерзания воды от диаметракапилляров
(по Огиевскому)Диаметр капилляра (мм) 1,57 0,24 0,15 0,06
Температура замерзания(оС) -6,4 -13,3 -14,5 -18,5
В связи с тем, что многие источникипритока тепла и расходования его исчисляются еще недостаточно точно, тепловойбаланс определяется приближенно по упрощенной формуле:
Е = А(приток) –Б(расход),
а также
Rб=B+ L или Rб– V= B+ L
где Rб– радиационныйбаланс (приход и расход лучистой энергии);
В – теплообмен в деятельном слое (почва + растения);
L–теплообмен в воздухе;
V– обментепла, связанный с влагооборотом – испарением и конденсацией.
Источники поступающего в почву тепла ирасходования его – неодинаковые для различных зон, поэтому тепловой баланс почвможет быть и положительным и отрицательным. В первом случае почва получаеттепла больше, чем отдает, а во втором – наоборот. Но тепловой баланс почв любойзоне с течением времени заметно изменяется.
Тепловой баланс почвы поддаетсярегулированию в суточном, сезонном, годичном и многолетнем интервале, чтопозволяет создать более благоприятный термический режим почв.
Тепловым балансом почв природных зонможно управлять не только через гидромелиорации, но и соответственнымиагромелиорациями и лесомелиорациями, а также некоторыми приемами агротехники.Растительный покров усредняет температуру почвы, уменьшая ее годовойтеплооборот, способствуя охлаждению приземного слоя воздуха вследствиетранспирации и излучения тепла. Большие водоемы и водохранилища умеряюттемпературу воздуха.
Весьма простые мероприятия, напримеркультура растений на гребнях и грядах, дают возможность создать благоприятныеусловия теплового, светового, водно-воздушного режима почвы на Крайнем Севере.В солнечные дни среднесуточная температура в корнеобитаемом слое почвы нагребнях 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 итеплового баланса почвы вместе с водно-воздушным имеет весьма большоепрактическое и научное значение. Задача заключается в том, чтобы управлятьтепловым режимом почвы, особенно уменьшением промерзания и ускорениемоттаивания ее.
Плодородиепочв
Плодородие – способность почвобеспечивать потребность растения в элементах питания, воде, воздухе, тепле,рыхлости для корней и прочих благоприятных условий произрастания. в то же времяоно тесно связано с растениями. Плодородие – это результатпочвообразовательного процесса. Почва и плодородие неотделимы одно от другого.
Плодородие постоянно развивается,претерпевая заметные изменения, которые связаны с природными исоциально-экономическими факторами.
Урожай в значительной степени зависит отклиматических условий, уровня агротехники и мелиоративного состояния почв.Абсолютная величина урожая на разных по плодородию почвах заметно сглаживаетсясистемой удобрений. Но урожай различных культур определяется многими факторами,условиями и элементами плодородия.
К элементам плодородия относятсяконкретные свойства почвы, определяющие высоту урожаев, такие, какводно-воздушные,. физические и химические свойства, содержание и состав солей иорганического вещества в почве, характер почвенного поглощающего комплекса,емкость и насыщенность почвы основаниями, буферная способность и др., а такжесостав, строение и структурное состояние почвы, мощность Ап, сложение иплотность его и т.д.
Плодородие зависит от содержания исоотношения элементов зольного питания и азота в почве, от содержания и составамикроэлементов и веществ, изменяющих свойства почв (известкование, гипсование),а также от управления водным, воздушным, тепловым, питательным и биологическимрежимами почвы.
Категорииплодородия
Различают следующие категорииплодородия: а) естественное – природное (зональное), б) искусственное –эффективное (актуальное), экономическое, в) потенциальное.
Плодородие неразрывно с самой почвойразвивается по стадиям, соответствующим процессам почвообразования.
К. Маркс по этому поводу писал: «Хотяплодородие и является эффективным свойством почвы, экономически оно все жепостоянно подразумевает известное отношение – отношение к данному уровнюразвития земледельческой химии и механики, а поэтому и изменяется вместе с этимуровнем развития».
К. Маркс. Капитал, т. III, ч. II, 1955, стр. 664
Стадии развития почв иплодородияПочвообразование Почвы Плодородие Действительное Потенциальное Природное Природные Природное Потенциальное (зональные) природное Антропогенное: а) экстенсивное, Окультуренные с Искусственное Потенциальное наложенное на признаками актуальное, искусственное I природное зональных эффективное б) интенсивное Культурные, утрачи- Искусственное Потенциальное культурное вающие признаки культурное искусственное II зональных
Всякая почва всегда обладает такжепотенциальным (скрытым) плодородием, которое выражает максимальные возможностив повышении продуктивности на основе конкретного состава, строения и всехсвойств ее, могущих проявиться в наиболее благоприятных условиях. Потенциальноеплодородие почвы зависит от запаса в данное время и доступности питательныхвеществ в ней, а также от ее водно-физических, химических, биологических ипрочих условий произрастания растений. Наибольшая степень использования этогоплодородия предусматривает мобилизацию всех ресурсов и скрытых источниковплодородия почвы путем улучшения состава, строения и всех ее свойств.
Потенциальное плодородие развиваетсявместе с почвой и отражает состояние ее на данной стадии развития. Но развитиепотенциального плодородия идет не всегда соответственно и параллельноприродному и эффективному плодородию. Уровень потенциального плодородия можноустановить системой физико-химических, биологических и других анализов, а такжеданными о мелиоративном состоянии почвы (в настоящий момент и в перспективе),прогнозируя ход почвообразования путем программирования известных и возможныхпараметров в их динамике. Скрытые возможности повышения плодородия почвпроявляются при освоении и окультуривании их и конкретно выражаются ввозрастающем эффективном плодородии.
Эффективное плодородие возрастает помере развития мелиорации, агротехники и агрохимии. Оно стремится приблизиться ивыровняться с потенциальным плодородием. По мере окультуривания почв интервалмежду ними как показатель степени окультуривания уменьшается. Большой разрывмежду эффективным и потенциальным плодородием указывает на неудовлетворительноемелиоративное состояние почв, находящихся в сельскохозяйственном производстве.
Динамика плодородия
Плодородие почв непрерывно изменяется,нормально возрастая и лишь на некоторых этапах развития почв убывает.Эффективное плодородие меняется в зависимости от способов использования почвы,погодных условий, от свойств выращиваемых культур, от приемов агротехники,вносимых удобрений и т. д.
Почва и ее плодородие не являютсянеисчерпаемыми, тем более, если истощать, неограниченно извлекая элементыпитания, например, беспрерывно отчуждая зерно и не возвращая в почву дефицитныхэлементов питания.
Увеличение населения городов и снабжениеих сельскохозяйственными продуктами создают усиленный отток из почвы элементовпитания растений вместе с продуктами. В целях предотвращения подобногоистощения почв необходимо противопоставить усиленный приток элементов питаниярастений в форме минеральных удобрений, заводских и фабричных отходов,городских брикетированных отбросов, микробных удобрений и т. д.
Почва, как основное средствосельскохозяйственного производства, в отличие от прочих средств производствахарактеризуется неизнашиваемостью. Неизнашиваемость почвы, как средствапроизводства, и улучшение ее в процессе высокоразвитого производства – залог иисточник материального благополучия человечества.
Рост урожае и плодородия почв являетсяважным показателем возрастающей производительности труда в сельском хозяйстве.С ростом эффективного плодородия создается новый уровень его, которыйстановится как бы новым свойством окультуренной почвы. Окультуренная, а затемна базе ее возникшая почва является не только результатом почвообразования, нои продуктом труда.
Почва в процессе развития обладаетисключительной способностью наращивать свое плодородие. Возрастание плодородиякак аксиома лежит в определении понятия о почве как природном развивающемсятеле.
Плодородие и урожай – производные отсвойств почв. Улучшая свойства почвы, мы тем самым повышаем ее плодородие и «Чемболее всеобщим является улучшение земли, тем большее количество сортов землионо будет захватывать» (К. Маркс, Ф. Энгельс. Избранные письма, стр. 44,1947. Письмо от 7 января 1851 г.). Повсеместная мелиорация почв теперьнеобходима как один из приемов сельскохозяйственного производства.
Для обеспечения высокого плодородия почвнеобходимо коренным образом улучшать все элементарные свойства, начиная сфизических, химических, физико-химических и биологических. Но мелиорация этимне ограничивается, она включает в свой комплекс также мероприятия повоздействию на состав и строение почв, от которых зависит им плодородие.”
И.И. Плюснин
Роль почвы в жизни
Земля-кормилица. Мы так часто слышим этислова, что почти не придаем им значения. А ведь правильнее было бы сказать, чторастут деревья и трава, шумят леса и колышется в поле пшеница только благодарятому, что у нас есть земля, а точнее почва.
Образование почвы началось с появлениемна Земле первых живых существ, так что именно им мы обязаны жизнью, и не толькогенетически.
“С давних времен люди знали, чтоокружающий их мир обладает удивительным свойством, которое было названоплодородием. Наиболее заметно, наиболее повседневно близко и понятно людямпроявляла это свойство почва, которой своим существованием и развитием обязансовременный растительный и животный мир. Она является необходимым условием дляжизни растений, животных, человека.
Возделывая сельскохозяйственныекультуры, люди обратили внимание на то, что урожай, выращенный из семян одногои того же растения, оказывается неодинаковым на различных земельных участках.Еще в глубине веков узнали о том, что существуют различные почвы и научились повнешним признакам определять, на каких участках можно при меньшей затрате трудаполучить больший урожай. Такими признаками были прежде всего состав и мощностьразвития естественной растительности, окраска почвы, мощность окрашенного втемные тона почвенного профиля, характер более глубоких, подстилающих верхниеслои почвы, горизонтов. Накопленный опыт в дальнейшем был проанализирован иобобщен учеными ранних эпох. Так, уже в трудах древнекитайских ученыхприводятся сведения о почвах. Почва обеспечивает растения комплексом факторов,необходимых для их жизни – минеральными и органическими питательнымивеществами, водой, кислородом. Это свойство называется плодородием почвы.Именно почвенное плодородие в далеком прошлом, еще неосознанно, ценоймногочисленных удач и еще более многочисленных неудач было замечено ииспользовано людьми на самых ранних этапах развития земледелия.”
«Источники плодородия»
Одним из важнейших условий увеличенияпродуктивности земледелия, пастбищного хозяйства и лесоводства являетсясохранение почвенного покрова и повышение плодородия почв. Безпочвенно-экологических систем и без воспроизводства биомассы биосфера каксистема не может существовать. Практическое использование почвенного покрова вразных областях хозяйства должно быть рассчитано на сохранение и расширениебиогеохимических функций живого вещества и почв на планете. Поэтому передчеловечеством стоит как задача охраны почвенных ресурсов планеты, так и задачапостоянного увеличения их производительности для удовлетворения растущегоспроса на продукты питания и сырье. Современные экологические знания приводят квыводу об абсолютной незаменимости роли почвенного покрова в живой природепланеты, а также во многих отраслях деятельности человека (сельское, лесное,водное хозяйство, строительство городов, поселений, дорог).
Экосистемы и гумусовая оболочка суши имелководий играют роль общепланетного фиксатора, аккумулятора и распределителяэнергии, прошедшем через биосинтез растений, и являются экраном, удерживающим вбиосфере важнейшие элементы от геохимического стока в Мировой океан и впустыни. Почвенный покров вместе с его микромиром исполняет функцииуниверсального биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатораразличных загрязнений. Все это делает необходимым сохранение функцийпочвенного покрова, который является очень хрупким и легко уязвимым.
Освоение новых территорий для земледелиянуждается в тщательном и всестороннем анализе. Лучшие угодья уже освоены,оставшиеся требуют огромных капиталовложений и перемещения масс населения.Придется улучшать и превращать в продуктивные ландшафты для хозяйственногоиспользования пустыни (безводные, жаркие и мерзлотные), пески и каменистыетерритории, горные склоны, солончаковые равнины и др., но при этом следуетучитывать экономический фактор и сохранение слаженности процессов обменавеществ в биосфере. Как естественноисторическое образование почвы и почвенныйпокров в своем строении, свойствах, химическом и минералогическом составесохраняют реликтовые черты прошлой истории и признаки, приобретенные привзаимодействии с биогеографической средой настоящего.
Почвенный покров Земли (педосфера)является важнейшим компонентом экологических систем суши и биосферы планеты вцелом. Почвенная оболочка представляет собой незаменимую часть механизмабиосферы. Если это звено будет разрушено или уничтожено на большихпространствах, то общий механизм биосферы будет глубоко и подчас необратимонарушен, с опасностью катастрофических последствий.
Живые организмы, растения и животные,фиксируют и сохраняют космическую (солнечную) энергию в форме фито-зообиомассы;эта энергия может использоваться или потребляться человеком. Приблизительнотакое же количество (или на порядок выше) органического вещества и запасовсвязанной энергии аккумулируется и сохраняется в почвах в форме гумуса иорганических остатков.
Углеродв органическом
веществе осадочных пород n. 1016т
Углерод в живом веществе n.109 – 10n
Углерод в отмершем
органическом веществе n.1012т
Углерод в ископаемых горючих n.1013 – 14т
Углерод в почвенном гумусе n.1012т
Полезная энергия ископаемых
горючих всех видов (Zimen, 1978) 174 – 433.1021Дж
Энергия биомассы(n.1019ккал) 420.1020Дж
Энергия почвенного
органического вещества (n.1020ккал) 420.1021Дж
Современный почвенный покровформировался на протяжении тысячелетий, в условиях, которые в настоящее времяполностью изменились. Отсюда неизмеримо возрастает значение правильного иэффективного использования и сохранения почвенных ресурсов.
Достижение экономической независимости иудовлетворение растущих потребностей населения той или иной страны в жилье,продуктах питания и одежде составляют важнейшие условия подлинной политическойнезависимости и залог прогресса в социальной и культурной сферах жизни народа.
В области удовлетворения спроса напродовольствие, корма, местное топливо, древесину и биологические сырьевыематериалы наиболее существенным фактором выступают почвенные ресурсы и ихрациональное использование.”
«Почвенный покров»
Заключение
Почва и ее плодородие составляютматериальную базу и основное богатство страны. Поэтому улучшение почв иповышение плодородия – одна из важнейших народохозяйственных задач. В решенииее весьма большое значение приобретают почвенные мелиорации, характер которыхопределяется основными почвенно-климатическими показателями природных зон.
Мелиоративные мероприятия,направленные на коренное улучшения почв, позволяют реализовать внутренниересурсы и новые производственные возможности, скрытые в потенциальномплодородии.
К. Маркс писал, что все человеческоеобщество и нации, пользующиеся землею, «…должны оставить ее улучшеннойпоследующим поколениям» (К. Маркс и Ф. Энгельс. Соч. изд. 2-е, т.25, ч. II, стр. 337).
В сложном взаимодействии космическихи земных факторов возникла и сформировалась почва. Развитие почвенного покроваЗемли продолжается и в современный период. В этом процессе неразрывно выступаютстановление и разрушение почвы. Повсюду, где есть зеленые растения, происходитее накопление. Одновременно под влиянием кинетической энергии воды и ветра онаразрушается.
Когда интенсивность накопленияпревышает интенсивность разрушения, происходит увеличение почвенного слоя, еслиже разрушение более интенсивно, то мощность его уменьшается. Под влияниемдиалектического единства этих противоположных процессов формируется почва.
Многие аспекты сезонной динамики почви их взаимодействия с живыми организмами, и гидросферой еще изучаются. Поэтомукрайне необходимы локальный, региональный и комплексный мониторинг, изучение иоценка тенденций изменения свойств почв и экосистем.
Почвенный покров и экологическиесистемы Земли неодинаковы в различных континентах, природных зонах и регионах.однако территории со сходными природно-климатическими условиями, топографией,геологическим строением и историей обнаруживают сходство и даже аналогиюпочвенного покрова. Это становится очевидным при составлении почвенных карт,что облегчает задачу применения в сходных условиях достижений науки и практикив сельском хозяйстве, лесоводстве и животноводстве.
Эффективное сельскохозяйственноепроизводство диктует необходимость глубоких знаний почвенных ресурсов, созданиясоответствующих административных и научных учреждений, подготовки специалистови проведения последовательной государственной политики в области сельскогохозяйства и земельных ресурсов. В прошлом это положение во многих странахнедопонималось, было неизвестно или попросту игнорировалось в погоне заприбылью. Часто это приводило к губительным срывам в осуществлении крупныхпроектов, несло гибель и разрушение древним цивилизациям (Индийскийсубконтинент, Север Африки, долина Тигра и Евфрата).
Имеющиеся трудности в достижениинеобходимого баланса продовольствия в глобальном и локальном масштабах связаныв основном с существованием устаревших и изживших себя феодально-капиталистическихформ собственности на землю, с пренебрежительным отношением к почвам, ихистощению и деградации. Мировое производство продуктов питания можно было быудвоить и даже утроить. И это исторически необходимо. Однако для этоготребуются аграрные реформы, бережное использование национальных почвенныхбогатств, глубокое знание самих почв, методов их улучшения, рациональныхприемов обработки и удобрения, возделывания наиболее выгодныхсельскохозяйственных культур и систем полевого и пастбищного оборота.
Чем более высокую производительностьмы стремимся получить от земли, тем более глубоким и точным должно быть нашезнание почв, методов мелиорации и агротехники и тем более рациональной и четкойдолжна быть организация сельскохозяйственного производства и общая культура вобласти землепользования и сохранения земельных угодий.
Усилия в национальном и международномплане должны быть направлены на изучение, оценку, эффективное практическоеиспользование и сохранения почвенного покрова планеты.
Списокиспользованной литературы:
1. “Мелиоративное почвоведение” И.И.Плюснин. Издательство «Колос», Москва1971г.
2. “Мелиоративное почвоведение” И.И.Плюснин, А.И.Голованов. Издательство «Колос»,Москва 1983г.
3. “Агроклиматический справочник поУльяновской области” , Ленинград 1958г. – почвенная карта.
4. “Почвенный покров. Егоулучшение, использование и охрана”,В.А.Ковда. Издательство «Наука», Москва,1981г.
5. “Истоки плодородия”, М.И.Калинин. Издательское объединение «Вищашкола», 1986г.