Федеральное агентство по сельскомухозяйству
Департамент научно-техническойполитики и образования
ФГОУ ВПО « Самарская государственнаясельскохозяйственная академия»
Контрольная работа
«Основы почвоведения»
Факультет Агрономический
шифр 409001
студент Агафонова И.С.
Вопрос 1. Предмет, содержание изадачи почвоведения
Почвоведение как научнаядисциплина оформилась в нашей стране в конце 19 столетия благодаря трудамвыдающихся русских ученых В.В. Докучаева, П.А. Костычева, Н.М. Сибирцева.
Почвоведение –биологическая наука, предметом изучения которой является почва. Это наука о почвах,ее образовании (генезисе), строении, составе, свойствах, закономерностяхгеографического распространения, о формировании и развитии ее главных свойств,о экологических функциях почв в биосфере, о региональном использовании почв.Почва – основное незаменимое средство сельскохозяйственного производства. Почваснабжает растения водой и питательными элементами, регулирует рост и развитиерастений, объем и качество урожая. Почва при правильном использовании неизнашивается, не ухудшает свои свойства, а прогрессивно улучшаются. В этом ееотличие от других средств производства. Почва – основное и вечное богатстволюбого народа и является неиссякаемым источником его жизнедеятельности,обеспечивая человека продуктами питания и материалом для производственной деятельности.Почва образуется из выходящих на дневную поверхность горных пород подсовместным и взаимосвязанным воздействием воздуха, воды и различного родаорганизмов, живых и мертвых. Живые организмы разрушают горные породы, извлекаютиз них питательные вещества и после отмирания обогащают верхние горизонтыперегноем и элементами питания, которыми пользуются последующие поколенияорганизмов. Так происходит накопление элементов питания и развивается одно изосновных свойств почвы – плодородие. Почвообразовательный процесс захватываетсобой лишь самые верхние слои земной коры, куда проникают воздух, тепло, влага,корни растений, микроорганизмы. В одних случаях этим процессом захваченабольшая толща горных пород, в других – меньшая. Отсюда и мощность почв в различныхзонах разная. Таким образом, воздействуя на условия развития почв можноизменять и улучшать их свойства.
Почва (по В.В.Докучаеву)– это дневные или наружные горизонты горных пород, естественноизмененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов,живых и мертвых. Почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры,который видоизменяется и продолжает непрерывно видоизменяться под воздействиембиологических и атмосферных факторов и который обладает существенным качеством– плодородием. Основной показатель плодородия – способность почв удовлетворятьрастения достаточным количеством пищи и воды. Необходимо различать естественноеи искусственное плодородие. Искусственное плодородие создается человеком врезультате воздействия на почву (обработка, удобрения, мелиорация и т.д.). Онавозникает с момента введения целинного участка в сельскохозяйственноеиспользование. Здесь велика роль технического и технологического вооружения.Эффективное плодородие – реальное выражение искусственного и естественногоплодородия.
Таким образом, почва –это не только особое природное тело, и не и только основное средствосельскохозяйственного производства, но это и продукт труда. А плодородие неесть что-то статическое, но динамическое, и при рациональном использованииплодородие будет возрастать.
Задачами почвоведенияявляется:
— изучение направленностии типов эволюции почв под влиянием природных и техногенных факторов;
— поток путей управления,изменениями происходящими в почве в целях повышения плодородия почв;
— познание глубинынегативных процессов при использовании почв к которым относится эрозия,декальцификация, переуплотнение
Важнейшими задачамипочвоведения является оценка земельных ресурсов. В настоящее время, в условияхкоммерческого оборота некоторых категорий земель, эта задача становитсяособенно актуальной. Ее решение требует определения качества почвы,квалифицированной экономической и экологической оценки и, наконец, определенияее стоимости.
Вопрос 2. Строение почвенного профиля,мощность почвы и отдельных горизонтов, характер перехода от одного горизонта кдругому как морфологические признаки
В результате образованияпочв произошли большие изменения в составе и свойствах материнских пород. Этоотразилось на изменениях их внешнего вида или внешних признаков. Внешниепризнаки называются морфологическими. К ним относятся строение почвенногопрофиля, мощность почвы и отдельных горизонтов, окраска почвы, ее влажность,гранулометрический состав, структура, сложение, новообразования, включения,характер перехода от одного генетического горизонта к другому и иныеособенности. В связи с тем, что они точно отражают последствия определенныхпочвообразовательных процессов, состав и свойства почв, их используют вклассификационных целях, для диагностики почв; по ним можно делать выводы оплодородии и эволюции почв. Что очень важно для агрономической практики.
Строение почвенного профиля
Почвенным профилемназывается определенная вертикальная последовательность генетических горизонтовв пределах почвенного индивидуума, специфическая для каждого типапочвообразования
Главным факторомобразования почвенного профиля, т. е. дифференциации исходной почвообразующеепороды на генетические горизонты, — это, во-первых, вертикальные потоки веществи энергии (исходящие или восходящие в зависимости от типа почвообразования иего годовой, сезонной или многолетней цикличности) и, во-вторых вертикальноераспределение веществ (корневые системы растений, микроорганизмы,почвообитающие животные).
Строение почвенногопрофиля, т.е. характер и последовательность составляющих его генетическихгоризонтов, специфично для каждого типа почвы и служит его основнойдиагностической характеристикой. При этом имеется в виду. Что все его горизонтыв профиле взаимно связанны и обусловлены. И хотя в разных типах почв отдельныегоризонты могут иметь близкие признаки и свойства и быть аналогичными илиоднотипными в генетическом плане, как, например, гумусовый или глеевыйгоризонты в разных почвах, тем не менее для каждой конкретной почвы всегдаимеется комплекс взаимосвязанных горизонтов, составляющих ее характерныйпрофиль, а не их простая сумма. Генетическая целостность, единство почвенногопрофиля – основное свойство почвенного тела, почвы как таковой, формирующиеся впроцессе почвообразования из исходной материнской породы как единое целое иразвивающейся во времени в единстве составляющих ее генетических горизонтов.
Генетические почвенныегоризонты – это формирующиеся в процессе почвообразования однородные, обычнопараллельные земной поверхности слои почвы, составляющие почвенный профиль иразличающиеся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам.Генетическими они называются потому, что образуются в процессе генезиса почв.
Строение почвенногопрофиля в зависимости от наличия и характера соотношения генетическихгоризонтов может быть простым и сложным. Почвенные профили, имеющие наиболеераспространенное простое строение, представлены пятью типами: 1) примитивныйпрофиль, имеет небольшое по мощности гумусовый горизонт (А), расположенныйнепосредственно на почвообразующей породе (С); 2) неполноразвитый профиль,имеет все генетические горизонты, но они не развиты и маломощны, сам профильукорочен; 3) нормальный профиль, имеет все генетические горизонты, характерные дляданного типа почв с нормальной для неэродированных территорий мощностью; 4)слабо дифференцированный профиль, имеет достаточно мощные, но однородные, слаборазличимые генетические горизонты; 5) эродированные (нарушенный) профиль, имеетне все (или маломощный верхний) генетические горизонты из-за смыва верхнейчасти профиля[1].
Сложное строениепочвенного профиля так же характеризуется пятью типами: 1) реликтовый профиль,в котором присутствуют погребенные горизонты или погребенные профили палеопочв;с другой стороны, в профиле могут присутствовать не погребенные, а реликтовыегоризонты, являющиеся следами древнего почвообразования, идущего сейчас поиному типу; 2) многочисленный профиль формируется в случае литологических сменв пределах почвенной толщи; 3) полициклический профиль образуется в условияхпериодического отложения почвообразующего материала (речной ллювии,вулканический пепел, эоловый нанос); 4) нарушенный (перевернутый)профиль сискусственно или природно перемещенными на поверхность нижележащимигоризонтами; 5) мозаичный профиль, в котором генетические горизонты образуют непоследовательную по глубине серию горизонтальных слоев, а прихотливо мозаику,сменяя друг друга пятнами на небольшом протяжении[2].
Генетические горизонтывпервые выделил и описал В.В. Докучаев. Им установлены следующие основные,составляющие почвенный профиль горизонты:
А – горизонт аккомуляциипочвенного органического вещества – гумусовый горизонт;
В – переход от верхнегогоризонта (А) к материнской горной породе – переходный горизонт;
С – материнская порода –горизонт горной породы, из которой сформировалась почва;
D — коренная горная порода.
Определенное сочетаниегоризонтов составляет профиль почвы. Например, в целинной дерново-подзолистойпочве сверху выделяется горизонт лесной подстилки, под ним гумусовый горизонт,ниже – подзолистый, иллювиальный, далее горизонт, переходный к материнскойпороде, и материнская порода; для болотной почвы обязательными будут торфянойслой и под ним – минеральный глеевый горизонт. Почвы получили название поналичию тех или иных горизонтов с соответствующими морфологическими признаками.
Названия почв на почвенныхкартах обозначают индексами (Пд – дерново-подзолистые, Л – лесные почвы, Ч –черноземы и т.д.)
Каждый горизонт так жеимеет название и индекс: А0 – горизонт лесной подстилки или степной войлок; А –гумусовый аккумуляторный горизонт; Ап – пахотный; А2 – элювиальный; В –иллювиальный, или горизонт вымывания; в черноземах этим индексом можетобозначаться горизонт без признаков иллювиированности; Т – торфяной; G – глеевый, другие горизонты; С –материнская порода; Д – подстилающая порода. Горизонт с морфологическимипризнаками выше и нижележащего слоев называют переходным и обозначают двумябуквами, например А2В, ВС; первая буква – индекс вышележащего слоя, вторая — нижележащего[3].
Мощность почвы и отдельных горизонтов
Мощность почвы – толщина ее поверхности дослабодотронутой почвообразовательной поверхности (А0- С)
Мощность почвыскладывается из мощности отдельных горизонтов. Под почвенным слоем выделяетсяслабо затронутая почвообразовательным процессом материнская порода. Мощностьотдельных горизонтов обозначают в сантиметрах (верхняя и нижняя границы отповерхности), например Ап 0- 22 см., В1 57-82 см. Эти границы горизонтовопределяются при просмотре профиля почвы сверху вниз по изменению одного илинескольких морфологических признаков.
Мощность отдельныхгоризонта разнообразна так например: примитивный профиль имеет маломощныгоризонт А либо АС; неполноразвитый профиль, имеющий полный набор всехгенетических горизонтов укороченный, с малой мощностью каждого горизонта;нормальный профиль, имеющий полный набор всех генетических горизонтов, имееттипичную для неэродированных почв мощность; слабо-дифференцированный профиль, вкотором генетические горизонты выделятся с трудом и очень постепенно сменяютдруг друга.
Характер перехода отодного горизонта к другому как морфологические признаки.
Характер перехода междугоризонтами в профиле имеет диагностическое значение и может служить в рядеслучаев критерием интенсивности почвообразования, его направления и дажевозраст. При этом необходимо обратить внимание как а форму границ междугоризонтами, так и на их выраженность в профиле.
По своей форме границамежду двумя горизонтами может быть ровной, волнистой, карманной, языковатой,затечной, размытой, пильчатой, палисадной. По степени выраженности, ясностиграниц переход между горизонтами может быть резким, ясным, заметным ипостепенным.
Границы между горизонтамив профиле обычно выделяются по ряд морфологических признаков, но наиболее частои в первую очередь по окраске, изменения которой всегда отражают изменениясостава почвы. Однако переход к другому горизонту или подгоризонту не всегдасопровождается изменением окраски; иногда его можно определить по структуре,сложению плотности, характеру и обилию новообразований, наличию тех или иныхвключений.
Выделение переходныхгоризонтов АВ, ВС предполагает очень постепенные переходы между горизонтами А, Ви С. Наличие большого количества подгоризонтов, например В1, В2, В3, такжепредполагает постепенность переходов в профиле. С другой стороны, границыгоризонта Е всегда более или менее четкие, а их форма может иметьдиагностическое значение. Ровные границы характерны для изогумусового,метаморфического, гидрогенно-дифференцированного профиля, в то время какпереход от элювиальной к иллювиальной части в текстурно-дифференцированномпрофиля всегда характеризуется более или менее нервной границей, за исключениемнекоторых специфических случаев, когда образование горизонта Е связанно спроцессами оглеения или отбеливания.
Постепенные переходымежду горизонтами характерны как для молодых слаборазвитых почв на рыхлыхпородах, так и для очень древних почв на мощных корах выветривания, хотяпричины этой постепенности разные: первичная гомогенность материнской породы ивторичная гомогенизация почвы уже на фоне совсем иного минералогического ихимического состава. Чем более дифференцирован профиль на генетическиегоризонты, тем более четко выражены переходы между ними.
Для изучения почв в полероют почвенные ямы и описывают по определенной форме и методике морфологическихпризнаков всех генетических горизонтов профиля почв. Это позволяет датьназвание почвам, сделать вывод о многих агрономических свойствах и процессах,протекающих в них, наметить и обосновать непосредственно в поле мероприятия повозделыванию сельскохозяйственных культур.
Таким образом характерперехода от одного горизонта к другому является важным признаком, характеризующимусловия увлажненности почв, интенсивности нисходящих токов почвенных растворов,а так же последствия обработки почв земледельческими орудиями.
Вопрос 3. Микроэлементы в почвах
В составе почв обнаруженыпочти все элементы Периодической системы Д.И. Менделеева, которые найдены и врастениях. Главным источником поступления микроэлементов в почвы являютсяматеринские горные породы. Микроэлементы могут поступать в почву с метеоритнойи космической пылью, вулканическими газами, с морскими брызгами, из почвенно-грунтовыхвод, в результате геохимической деятельности человека и техногенногозагрязнения биосферы.
В почвах наблюдаютсянакопление, поглощение и закрепление большого числа микроэлементов. Поглощениемикроэлементов происходит различными путями: они могут входить в составпоглощенных катионов, в кристаллическую решетку первичных и вторичныхминералов, могут давать собственные коллоидные минералы, адсорбироваться наповерхности коллоидных частиц, входить в состав органического вещества,образовывать нерастворимые соединения (соли, оксиды).
Содержание ираспределение микроэлементов в почвах зависят от направления и степени развитияпочвообразовательного процесса и особенностей поведения микроэлементов вландшафте. Характер распределения микроэлементов в почвенном покровеопределяется гумусностью, гранулометрическим составом, реакцией среды,окислительно-восстановительными условиями, емкостью поглощения, содержанием CO2. В кислой среде уменьшается подвижность молибдена, но увеличиваетсяподвижность меди, марганца, цинка и кобальта. Такие микроэлементы, как бор,фтор и йод, подвижны как в кислой, так и в щелочной среде. Некоторыемикроэлементы, например бор, образуют с органическим веществом растворимыесоединения, другие (йод и медь) закрепляются и становятся недоступными длярастений. Растениям доступны микроэлементы, находящиеся в растворимом илипоглощенном состоянии. Количество подвижных микроэлементов составляет всего5-25% их валового содержания. Рассмотрим содержание и распределениемикроэлементов на примере почв Центрального Черноземья. В гумусовом горизонтесерых лесных почв и черноземов наблюдается заметная аккумуляция микроэлементов(медь, бериллий, марганец, йод). В карбонатном горизонте всегда накапливаетсястронций
В результатепочвообразовательного процесса происходит перераспределение элементов попрофилю. Микроэлементный состав почв региона выглядит так:
Ti > Mn> Ba, Zr > Sr, Cr, V > Zn > B > Ni > Cu >
> Co > I > Mo> Be
Серые лесные почвысохраняют запасы титана, бария, хрома, цинка, молибдена и бериллия (рис. 1).Содержание марганца, циркония, бора, йода в них повышается за счетбиологической аккумуляции. Концентрация ванадия, меди, стронция, никеля икобальта несколько снижается вследствие их миграции в кислой среде.
Самые плодородные почвыЦентрального Черноземья — черноземы имеют более высокий уровень содержания всехэлементов, чем почвообразующие породы (см. рис. 1). Черноземы принято считатьпочвами оптимального микроэлементного состава, своего рода эталонами. Однакопри детальном изучении оказалось, что это не совсем так. В определенныхгеохимических условиях даже плодородные черноземы могут испытывать недостатокили избыток тех или иных микроэлементов или их подвижных форм. Например, посравнению с кларком — средним, нормальным содержанием в почвах (терминпредложен А.П. Виноградовым ) черноземы Центрального Черноземья имеют дефициттаких микроэлементов, как бериллий, стронций, ванадий, хром, подвижных формцинка и молибдена.
Таким образом, впочвенном покрове определенной территории наблюдается отчетливая дифференциацияв содержании и распределении микроэлементов. Для каждого элемента характернысвои особенности географического (пространственного) распространения в почвах.Концентрация большинства микроэлементов в одних и тех же почвах варьирует вбольших пределах в зависимости от их гумусированности, величины pH, емкостипоглощения, гранулометрического состава, карбонатности. Закономерностигеографического распространения микроэлементов в почвенном покрове используютдля проведения почвенно-геохимического районирования отдельных регионов.
Вопрос 4. Агроэкологическаяхарактеристика и охрана почв
В современных условияхсельскохозяйственное использование почвенного покрова должно базироваться насовершенствовании зональных систем земледелия на основе организации адаптивно-ландшафтногоземледелии. Последнее считается важнейшей задачей максимально полное(целесообразное) использование каждого участка земли с обеспечением при этомэкологического благополучия территории.
Агроэкологическую оценкутерритории целесообразно проводить два этапа.
Первый – разделениетерритории по геоморфологическому положению и второй – оценка и группировка ЭАА(Элементарный ареал агроландшафта) в пределах каждой геоморфологической группы.
На первом этапе территориюделят на четыре группы: земли водораздельных пространств, землипроизводственных территорий, земли присетьевых территорий, пойменные ипритеррасные земли.
Такое разделениехарактеризует различие территории по типу увлажнения особенностям водногорежима, уровню возможного гидроморфизма (заболачиванию), геохимическим условиями возможностям антропогенного загрязнения, по предрасположенности к проявлениюэрозии.
На втором этапе проводятдифференциацию земель в пределах каждой из указанных групп на основе комплекснойоценки каждого ЭАА и анализа СПП конкретных земельных массивов.
Элементарныеагроландшафты по комплексу показателей состава, свойств и режимов почв с учетомособенностей пород, гидрологии характеризуются в агрономическом отношении всоответствии с требованиями основных культур с учетом технологии ихвозделывания.
В этом случае конкретныйучасток (ЭАА) оценивают не как отдельную почву или почвенную микро-комбинацию,а как участок земли включающий все компоненты его характеристики, — рельеф,почвы, гидрологию и т. д.
При таком подходекомплексная агроэкологическая характеристика ЭАА включает его оценку последующим параметрам: по проложению в рельефе, что позволяет оценить условияувлажнения и миграции веществ, проявление эрозии, условия применения средствмеханизации и т.д.; по литологии – составу и свойствам почвообразующих пород,что характеризует условия фильтрации и аккумуляции влаги, возможностьобразования верховодки, миграцию веществ и т.д.; по геохимическим условиям, т.е. по принадлежности участка к различным ЭГЛ (элементарный геологическийландшафт), что позволяет оценить ЭАА с точки зрения проявления процессовмиграции и аккумуляции веществ и предвидеть возможности возникновенияантропогенного загрязнения отдельных участков; по свойствам почв.
Детальная агрономическаяхарактеристика ЭАА по свойствам почв складывается из оценки следующихпоказателей: строение профиля, гранулометрического состава, степениокультуренности.
Охрана почв
Исключительная роль почвыв развитии жизни на Земле, в обеспечении человека необходимой продукцией идругими средствами существования, в выполнении ею важнейших экологическихфункций определяет необходимость охраны почв. Эта задача обуславливается такжеограниченностью почвенного ресурсов, возобновление которых невозможно илисопряжено с большими затратами.
Основные потерипродуктивности земель и их плодородия связаны с эрозией, вторичным засолениеморошаемых почв, затоплением и подтоплением при создании водохранилищ, нарушениемрастительности и почв в связи с разработкой ископаемых, отчуждением земель подстроительство населенных пунктов, промышленных предприятий, дорог и т. д., атак же в связи с загрязнением различными вредными веществами.
Снижение почвенногоплодородия связанно так же с переуплотнением почв тяжелыми машинами и орудиями,потерей гумуса и утратой почвами структуры.
Эрозия наносит наибольшийурон почвенному покрову. Предупреждение развития эрозионных процессов, причин,их вызывающие, и конкретные меры по борьбе с эрозией составляют важнейшее звеноохраны почв.
Вторичное засолениеприводит к снижению производительности почв (образованиювторично-солончаковатых почв) или к полному исключению из активногосельскохозяйственного использования (образование вторичных солончаков).
Загрязнение почв.Ежегодно на поверхность почв поступает огромное количество различных веществ изатмосферы (в том числе вредных продуктов промышленных выбросов), при внесениипестицидов и балластных веществ с удобрениями. Почвенный покров являетсяприемником большинства химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Благодарясвоим свойствам почва также – главный аккумулятор, сорбент и разрушительтоксикантов. В этом проявляется одна из важных экологических функций почвы.Вместе с тем загрязнение почвенной среды нарушает и ослабевает экологические функциипочвы. Поэтому возникает проблема загрязнения почв и необходимость егопредотвращения и ликвидации последствий.
Различают следующие видытехногенного загрязнения почв: минеральные техногенные выбросы, поступлениетоксичных органических и металлоорганических соединений, поступление радиоактивныхвеществ.
Минеральные техногенныевыбросы преимущественно возникают в результате сжигания топлива и аэрозольныхотходов промышленности. Отрицательные последствия техногенного загрязнениясвязанны с ухудшением свойств почв, с поступлением токсических элементов врастения, а затем в организм животных и человека. Попадание таких веществ ворганизм человека с продуктами питания вызывает тяжелые заболевания.