Почвы

1.Понятие  о почве, её плодородии и биопродуктивности

По́чва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов.

Плодородие почвы — способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаги и воздуха, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности. Это эмерджентное свойство почвы. При взаимодействии компонентов почвы появляется плодородие. Почва состоит из перегноя, азота, фосфора, калийных солей, воды, воздуха, глины и песка.

С давних пор  человек оценивает почву главным  образом с точки зрения её плодородия. Именно от плодородия зависит урожай и красота растений. Почва —  сложная система, которая живёт  и развивается по своим законам, поэтому под плодородием нужно  понимать весь комплекс почвенных свойств  и процессов, определяющих нормальное развитие растений. Все процессы, происходящие в почве, связаны между собой. Исключение или ослабление какого–либо  составляющего ведёт за собой  изменение всего состава почвы  и потере ценных её качеств. Деградация почвы — цепная реакция, которую  трудно остановить. Ухудшение земель снижает продуктивность растений. Почва  в этом случае становится подвержена эрозии и вымыванию полезных веществ, что опять ведёт к снижению численности растений. Мероприятия  по возобновлению плодородия почв долговременны, очень дорогостоящи и сложны, поэтому  так важно следить за состоянием почвы, не допуская её сильного истощения  или загрязнения. Результатом такого внимательного отношения будет  привлекательность цветов и отличный урожай.

Для определения плодородия почвы  необходимо обратить внимание на её состав, кислотность, отношение к воде и кислороду. Обладая наблюдательностью и элементарными знаниями по биологии можно определить состояние почвы и предпринять необходимые меры по улучшению или поддержанию почвенных свойств.

 

2.Методы изучения почвы

Профильный  метод лежит в основе всех почвенных  исследований. Он требует изучения грунта с поверхности на всю глубину  его толще, последовательно, по генетическим горизонтам к материнской породы.

Морфологический метод — эффективный способ познания свойств грунта по внешним признакам: окраске, структурой, сложением, новообразованиями, глубиной и последовательностью залегания горизонтов т.д. Он является базисным при проведении полевых почвенных исследований и составляет основу полевой диагностики почв. Содержит три вида морфологического анализа: макро-- невооруженным глазом; мезо-- с применением лупы и бинокуляр, микро-- с помощью микроскопа.

Сравнительно-географический метод основывается на сопоставлении  почв и соответствующих факторов почвообразования в их историческом развитии и пространственном распространении  в различных ландшафтах.

Сравнительно-исторический метод дает возможность исследовать  прошлое почв и почвенных горизонтов по сравнению с современными процессами. В основе лежит палеогрунтознавство — наука о прошлом почв.

Метод грунтовых  ключей основывается на детальном генетико-географическом анализе небольших репрезентативных участков и интерполяции полученных таким путем выводов на большие  территории.

Метод почвенных  монолитов базируется на принципе физического  моделирования почвенных процессов (перемещение влаги, солей, обмена ионов) на грунтовых колонках (монолитах) ненарушенной строения.

Метод грунтовых  лизиметрив используется для изучения процессов вертикальной миграции веществ в природных почвах с использованием больших сосудов.

Метод почвенно-режимных наблюдений применяется для изучения кинетики современного почвообразования на основе замеров тех или иных параметров (содержания солей, гумуса, азота, других элементов питания) в  течение вегетационного периода, года, нескольких лет через заданные промежутки времени.

Балансовый  метод используется при изучении поступления и расходов веществ  в единице объема грунта за определенный промежуток времени.

Метод почвенных  вытяжек базируется на том, что растворитель (вода, растворы различных кислот, щелочей  или солей различной концентрации, органические растворители — спирт, ацетон, бензол) извлекает из почвы  определенную группу соединений, элементов. Метод применяется для изучения доступных растениям элементов  питания, фракционного состава почвенного гумуса, подвижных соединений в почвах, процессов миграции и аккумуляции  различных соединений, элементов.

Аэрокосмический метод охватывает визуальное изучение фотографий земной поверхности, полученных в различных диапазонах спектра  с различной высоты, а также  прямое исследование с самолетов  и космических аппаратов спектрального  отражения или поглощения почвой в различных областях спектра.

Радиоизотопные  методы применяются для изучения миграции элементов на основе меченых  атомов (радиоактивных изотопов), соотношение  различных изотопов в почвах, используется для определения возраста почвы.

3.Факторы почвообразования.                                                                                                                           Основы учения о факторах почвообразования заложил В. В. Докучаев. Он установил, что почва формируется в результате взаимодействия климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени). В дальнейшем был выделен еще один фактор почвообразования — производственная деятельность человека.

Климат. С этим фактором почвообразования связано поступление в почву воды, необходимой для жизни растений и для растворения минеральных питательных веществ. От климата зависит активность биологических процессов. Количество солнечной энергии, попадающей на земную поверхность, возрастает от полюсов к экватору.

Большое значение имеют такие элементы климата, как атмосферные осадки, испарение  и температура. Атмосферные осадки, выпадающие на земную поверхность, расходуются  на испарение, фильтрацию в нижние горизонты, стекание по склонам, рост и развитие растений. При этом растворенные вещества и механические частицы передвигаются  с водой как по поверхности почвы, так и по ее вертикальному профилю. 
Рельеф. Роль рельефа в почвообразовательном процессе проявляется в перераспределении и различном количестве тепла, поступающего на склоны разной экспозиции. Рельеф влияет на относительный возраст почв, так как в различных условиях почвообразовательный процесс может протекать с разной скоростью. Так, в лесостепной зоне, а также в горах на северных склонах часто растет лес и образуются дерново-подзолистые или серые лесные почвы. На южных склонах, покрытых травянистой растительностью, формируются степные черноземы или даже каштановые почвы. Южные склоны всегда более теплые и сухие, чем северные, поэтому на склонах разной экспозиции создаются неодинаковые условия почвообразования.

Почвообразующие породы. В одних и тех же природных  условиях, но на различных материнских  породах могут формироваться  разные почвы. Это обусловлено тем, что почва наследует от почвообразующей  породы гранулометрический, минералогический и химический составы, а также  физические свойства. От материнских  пород зависят биологическая  продуктивность, скорость разложения растительных остатков и образование  гумуса. Так, в таежно-лесной зоне на алюмосиликатной морене формируются  малоплодородные подзолистые почвы, а на карбонатной морене — почвы  с высоким плодородием, имеющие  хорошо развитый гумусовый горизонт. В южных зонах на засоленных породах  образуются солончаки и солонцы.

Биологический фактор. Ведущая роль в образовании  и формировании плодородия почв принадлежит  трем группам организмов — зеленым  растениям, микроорганизмам и животным. Каждая из этих групп организмов выполняет  свои функции, но только при их совместной деятельности материнская горная порода превращается в почву.

Зеленые растения синтезируют органическое вещество. После завершения жизненного цикла растений часть биомассы в  виде корневых остатков и наземного  опада ежегодно возвращается в почву. В верхних горизонтах накапливаются элементы питания, образуется и разрушается органическое вещество. Вместе с биомассой в почвах аккумулируется солнечная энергия

Возраст почв. В развитии почвы различают  абсолютный и относительный возраст.

Абсолютный  возраст определяется временем, прошедшим  от начала возникновения почвы до современной стадии ее развития. Чем  раньше территория освободилась от моря или ледника, тем больший возраст  имеет почва. Это обусловлено  суммарным проявлением биологических  процессов. В южных зонах, где  на земную поверхность поступает  много солнечного света и тепла, биологические процессы протекали  более длительный период, чем в  северных зонах, поэтому на юге почвообразование наиболее древнее. К старым почвам нашей  страны относятся каштановые почвы  и черноземы. На севере на поверхность  земли поступает меньше солнечной  энергии, биологические процессы в  зимний период замедленны, кроме того, в ледниковые периоды почвы были разрушены материковыми льдами, абсолютный возраст почв определяется временем последнего ледникового периода (10...25 тыс. лет). Поэтому в таежно-лесной зоне почвы более молодые, чем  в степной зоне.

Еще меньший абсолютный возраст имеют  почвы тундровой зоны, где территория освободилась от ледника и морских  вод в наиболее поздний период.

Относительный возраст зависит от рельефа и  свойств почвообразующих пород. Эти факторы влияют на интенсивность  почвообразовательных процессов. Так, в Черноземной зоне на песках под  сосновым лесом наблюдается более  ранний подзолистый период почвообразования, а на суглинистых породах уже  давно сформированы лугово-степные  черноземные почвы. О влиянии  рельефа на относительный возраст  почв было сказано выше. Различия в  рельефе создают разные направления  и скорости биологических процессов  на участках, имеющих одинаковый абсолютный возраст.

Производственная  деятельность человека. Освоенная почва  подвергается сильному воздействию  обрабатывающих орудий, на ее состав и  свойства влияют вносимые удобрения, мелиоративные  мероприятия и др. При этом ее свойства изменяются значительно быстрее, чем это происходит в природных  условиях. Действие природных факторов продолжается, но сильно видоизменяется. Влияние климата на обрабатываемую почву становится иным, в особенности  в условиях мелиорации — орошения и осушения. С заменой природной  растительности на культурную изменяются состав почвенных микроорганизмов и характер биохимических процессов.

В результате правильной агротехники, применения высоких доз органических удобрений, фитомелиорации и других приемов создаются окультуренные и культурные почвы.

Знание  законов развития почв необходимо для  целенаправленного расширенного воспроизводства  почвенного плодородия. Проект землеустройства, составленный с учетом взаимосвязей всех факторов почвообразования в ландшафте, — важная предпосылка для применения системы земледелия, обеспечивающей формирование почв с более высоким  уровнем эффективного и потенциального плодородия. Если же производственная деятельность осуществляется без учета  условий развития почв и их свойств, то возникают такие отрицательные  последствия, как эрозия, засоление, заболачивание, загрязнение, дегумификация, разрушение структуры почв и др.

4.Формирование гранулометрического  состава почв.

В почвах могут находиться частицы  диаметром как менее 0,001 мм, так и более нескольких сантиметров. Меньший диаметр частиц означает большую удельную поверхность, а это, в свою очередь — большие величины ёмкости катионного обмена, водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую порозность. Тяжёлые (глинистые) почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие (песчаные) — с водным режимом.

Для подробного анализа весь возможный  диапазон размеров делят на участки, называемые фракциями. Единой классификации частиц не существует. В российском почвоведении принята шкала Н. А. Качинского. Характеристика гранулометрического (механического) состава почвы даётся на основании содержания фракции физической глины (частиц менее 0,01 мм) и физического песка (более 0,01 мм) с учётом типа почвообразования.

В мире также широко применяется определение  механического состава почвы  по треугольнику Ферре: по одной стороне откладывается доля пылеватых (silt, 0,002—0,05 мм) частиц, по второй — глинистых (clay, <0,002 мм), по третьей — песчаных (sand, 0,05—2 мм) и находится место пересечения отрезков. Внутри треугольник разбит на участки, каждый из которых соответствует тому или иному гранулометрическому составу почвы. Тип почвообразования при этом не учитывается.

5.Классификация почв по гранулометрическому  составу.

 В основе классификации почв по гранулометрическому составу лежит соотношение фракций физической глины и физического песка. В классификации, предложенной Н. А. Качинским, учитываются генетические особенности почв (табл.).

 Классификация почв по гранулометрическому составу (по Н. А. Качинскому)

Шкала Качинского

Граничные значения, мм  Название фракции

до 0,001  Ил

0,001—0,005  Мелкая пыль

0,005—0,01  Средняя пыль

0,01—0,05  Крупная пыль

0,05—0,25  Тонкий песок

0,25—0,5  Средний песок

0,5—1  Крупный песок

В указанных в таблице трех типах почвообразования элементарные глинистые частицы обладают различной способностью склеиваться в микроагрегаты — комочки размером менее 0,25 мм. Способность к агрегированию зависит от содержания в почве ила, гумуса, СаСO₃ и др. При одном и том же содержании физической глины в почвах с лучшей агрегированностью и структурностью создаются более благоприятные водные и воздушные свойства, чем в неагрегированных почвах. В суглинистых и глинистых степных почвах содержится больше физической глины, чем в подзолистых почвах и солонцах, поэтому в степных почвах способность к агрегированию выражена лучше.

Согласно приведенной выше классификации, сначала различают почвы по соотношению  физической глины и песка, а затем  учитывают преобладающие фракции. Полное название почвы по гранулометрическому  составу дают с учетом трех фракций: глины, песка и преобладающей  фракции. Причем фракцию, имеющую более  высокий показатель, ставят в конце  названия почвы. Например, если в подзолистой  почве содержится 10 % песка, 52 % крупной  пыли, 15 % средней и мелкой пыли, 23 % ила, то по гранулометрическому составу  она относится к среднесуглинистой иловато-крупнопылеватой. В состав этой почвы входит 35 % физической глины и 65 % физического песка, а преобладающими фракциями являются крупная пыль — 52 % и ил — 23 %.