Почвоведение как отрасль естествознания. Понятие о почве как особом естественноисторическом теле. Глобальные функции почв.

Почвоведение

Почвоведение как отрасль естествознания. Понятие о почве как особом естественноисторическом теле. Глобальные функции почв.

Почвоведение (педология) – наука о происхождении, строении, составе, свойствах, функционировании почв, их роли в природе, а также о путях рационального использования и охраны почв. Закономерности формирования и распространения почв рассматриваются в географии почв. Объектом изучения почвоведения является почва.

Почва – это биокосное тело природы, которое формируется в течение длительного времени в верхней части литосферы в результате взаимодействия горных пород, рельефа, климата, почвенно-грунтовых вод, растений, животных, деятельности человека и обладает плодородием. Почва – полидисперсное, многофазное тело природы.

В ее составе выделяются следующие фазы: твердая, жидкая, газовая и живая фаза.

Твердая фаза характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, а также сложением, структурой и порозностью. Так как твердая фаза почвы формируется в процессе почвообразования из горной материнской породы, она унаследует состав и свойства последней.

Жидкая фаза почвы – это почвенный раствор, вода в почве очень динамичная по объекту и составу. Она выполняет роль «крови» в почвенном теле, служит ведущим фактором дифференциации почвенного профиля.

Газовая фаза – это воздух пор, свободных от воды, его состав отличается от атмосферного воздуха и очень динамичен.

Живая фаза – представлена организмами, населяющими почву, которые, как правило, активно участвуют в процессе почвообразования. Сюда относятся многочисленные микроорганизмы: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли; представители почвенной микро- и мезофауны: простейшие, насекомые, черви и др.; корневые части растений.

Динамика твердой, жидкой, газовой, живой фаз почв предопределяет облик той или иной почвы, ее морфологическое строение. Тело почвы – это система генетических горизонтов, которые формируются в ходе преобразования, генезиса материнской породы процессами почвообразования.

 

Кислотность почв: ее природа, виды и значение. Почвенная кислотность и щелочность.

Физико-химическая поглотительная способность почв и почвенная кислотность и щелочность тесно взаимосвязаны. Носителем кислотности могут быть почвенные коллоиды, а также почвенные растворы. Кислотность определяется ионами водорода. Различают: актуальную (активную) – обусловлена наличием свободных катионов Н; потенциальную (обменную) – обусловлена наличием катионов Н, находящихся на наружном слое колоидной частицы; и гидролитическая кислотность – обусловлена как свободными так и всех поглощенных катионов Н, находящихся в колоидных частицах, формы кислотности.

Актуальная кислотность обусловливается ионами водорода почвенного раствора. Он появляется в почвенном растворе в ходе диссоциации фульвокислот, угольной, уксусной, щавелевой, лимонной и других кислот. Реакция почвенного раствора характеризуется концентрацией ионов водорода в г/л и выражается величиной рН, представляющей отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода. При кислой реакции раствора величина рН меньше 7, при щелочной – больше 7 и при нейтральной – равна 7. При этом по величине рН различают: сильнокислые почвы – 3,0–4,5; кислые – 4,5–5,5; слабокислые – 5,5–6,5; нейтральные 6,5–7,0; слабощелочные 7,0–7,5; щелочные – 7,0–8,5; сильнощелочные – 8,5 и более.

Обменная (pH KCL) обуславливается наличием катионов водорода находящихся на наружном слое коллоидной частицы.    

Гидролитическая кислотность (pH CH3COONa) обуславливается наличием свободных или поглощенных катионов водорода находящихся в коллоидных частицах.

 

Таксономия почв.

Таксономия почв - система единиц групповых подразделений почв различного ранга (типы, подтипы, роды,
виды и др.) в их взаимном соподчинении для систематики и классификации.

Тип – это группа почв, для которой характерно единство биоклиматических и гидроклиматических факторов почвообразования и четкое проявления доминирующего почвообразовательного процесса.

Подтип – определяются добавляющимися к основному элементарные процессы почвообразования.

Род – определяется литологическими особенностями материнский пород.

Вид – определяется мощностью основных почвенных горизонтов.

Разновидность – определяется механическим составом почв.

Разряд – определяется генезисом материнских пород.

Пример: тип алфегумусовый, подтип торфянистый, род акварцованные, вид мощный, разновидность песчаный, разряд озерно-ледниковые отложения.

 

20. Общие и элементарные процессы почвообразования.

 Почвообразовательный процесс – сложный природный процесс формирования почв из горных пород, их развития, функционирования и эволюции под воздействием факторов почвообразования. Почвообразовательный процесс – результат взаимодействия 2х круговоротов веществ: геологического и биологического. Можно выделить 3 варианта: а) когда параметры равны, это приводит к формированию почв со средним плодородием. б) когда геологический процесс меньше биологического,то формируются почвы с высоким плодородием. в) геологический преобладает над биологическим почвы с низким уровнем плодородия.(Ку>1)
Элементарные почвообразовательные процессы:

1) Биогенно-аккумулятивные ЭПП:

а) подстилкообразование – формирование на поверхности почвы органического (в нижней части органо-минерального) слоя лесной подстилки или степного войлока, находящегося по местоположению и сезонам года на различных стадиях разложения растительных остатков.

б) торфообрахование (Ат) процесс преобразования и консервации органических остатков при их незначительной гумификации, ведущей к образованию поверхностных горизонтов торфа различной степени разложенности.

в) гумусообразование (А1) процесс преобразования органических остатков в почвенный гумус и его перемешивание с минеральной частью почвы.

2) Гидрогенно-аккумулятивные ЭПП:

а) засоление – процесс накопления водорастворяющихся солей в почвенном профиле при выпотном водном режиме и высокой минерализации грунтовых вод.

б) загипсовывание (CaSO4) процесс вторичной аккумуляции гипса в почвенной толще при отложении его из минерализованных грунтовых вод достигших насыщения сульфатом кальция.

в) ожелезнение  - процесс гидрогенного накопления оксидов железа и марганца в толще почвы с образованием железистых образование (болотная руда).

3) Метаморфические ЭПП:

а) сиаллитизация – процесс внутрипочвенного выветривания первичных минералов с образованием и относительно интенсивным накоплением вторичной глины сиаллитного состава.

б) монтмориллонизация - процесс внутрипочвенного выветривания первичных минералов и образование с интенсивным накоплением вторичной глины монтмореллотивованного состава.

в) оглеение - процесс метаморфического преобразование минеральной почвенной массы в результате простого или длительного периодического переувлажнения почвы приводит к развитию восстановительных процессов, характерных восстановительных элементов с переменной валентностью, разрушению первичных минералов, синтезу специфичных вторичных минералов, аккумуляции железа, серы, фосфора и кремния. 

4) Элювиальные ЭПП:  

а) выщелачивание – процесс обеднения одного из горизонтов почвы или профиля в целом, основаниями, щелочами или щелочно-земельными элементами в результате выхода их из кристаллической решетки минералов или из органических соединений, растворения или выноса просачивающейся водой. Частные варианты: декарбонизация, рассоление.

б) оподзоливание - процесс, в основе которого лежит кислотный гидролиз глинистых силикатов в условиях гумидного климата и промывного водного режима с остатками в аккумулятивном подзолистом горизонте кремнезёма и обедненный его иолом, алюминием, железом и основаниями.

в) лессиваж – процесс отмывки илистых и тонкопылеватых частиц с поверхности зерен грубозернистого материала, песчаных и крупнопылеватых и выноса их в ненарушенный состав из элювиального горизонта.

5) Иллювиально-аккумулятивный ЭПП:

а) иллювиально-глинистый – процесс накопления илистых частиц выносимых про лессиваже.

б) иллювиально - железистый – накопление оксидов железа, выносимых их элювиального горизонта в разных формах: ионных, коллоидных или связанных с органическим веществом.

в) иллювиально-карбонатный - накопление карбонатов кальция, выносимых с поверхности из средней или нижней части профиля, приводит к образованию Вса. 

6) Педотурбационные:

а) пучение – характерно для мерзлотных почв.

б) биотурбация – результат жизнедеятельности различных животных.

в) ветровая педотурбация.

г) агротурбация - процесс перемещение почвенных слоев человеком.

7) Деструктивные:

а) дефляция – ветровая эрозия.

б) эрозия – водная.

в) погребение.

 

21. Первичное почвообразование.

 Первичное (примитивное) почвообразование представляет собой первую ступень развития почвообразовательного процесса, прослеживается на выходах плотных горных пород при участии низших организмов. Под воздействием микроорганизмов, лишайников и мхов на поверхности скальной массивно-кристаллической породы образуется первичная почва. Она состоит из минералов исходных горных пород, промежуточных продуктов их разрушения и вторичных синтетических глинистых минералов. Образование рыхлой минеральной почвенной массы является характерной чертой первичного (примитивного) почвообразования. Первичное почвообразование подготавливает условия для поселения и развития травянистых, древесных, кустарниковых пород.
Оглинение (сиаллитизация) – образование вторичных глинных минералов. Оно начинает развиваться при первичном почвообразовании, но достигает своего максимального развития в полноразвитых почвах, формирование которых идет не только при участии низшей, но и высшей растительности.

Латеризация (аллитизация) – почвообразовательный процесс, развивается в условиях жаркого и влажного климата, где под влиянием тепла и влаги, энергичного воздействия высших и низших растительных организмов разрушаются не только первичные, но и вторичные глинистые минералы.

Гумусонакопление – процесс превращения исходных материалов растительного и животного происхождения, сопровождающийся образованием новых, специфической природы гумусовых веществ. Образование гумуса и формирование гумусового горизонта является характерной чертой всякого почвообразования. Дерновый процесс является одной из форм гумусонакопления. С увеличением гумуса в почве увеличивается содержание питательных элементов: азота, фосфора, калия.    

Торфонакопление сопровождается торфообразованием, то есть накоплением на поверхности почвы, благодаря замедленной гумификации и минерализации органических веществ, полуразложившихся растительных остатков. Засоление почв – солончаковый процесс развивается под влиянием засоления почвенной толщи чаще всего в условиях сухого климата, где испаряемость больше количества осадков, почва не промывается, легкорастворимые соли накапливаются и засоляют почву.

Оглеение (глеевый процесс) представляет собой сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в анаэробных условиях при непременном наличии органического вещества и участии анаэробных микроорганизмов.

Выщелачивание (лессиваж) – это процесс удаления из почвенной толщи или перемещение в ее пределах не только водорастворимых солей, но и мелких илистых частиц.

 

Почвы северной тайги.

В восточной Европейской провинции и Западно-Сибирской провинции на грунтах тяжелого механического состава (суглинистой морене) под таежно-хвойными лесами формируются:

1. глееподзолистые,которые имеют профиль: Ao, A1(g), A2(g), B (g), C (g).

У глееподзолистых почв почти во всех горизонтах выражены признаки оглеения. Содержание гумуса (А1) порядка 2-3% и его резкое убывание с глубиной. Кислотность на уровне 4-5% - кислые почвы. Емкость поглощения на уровне 15-20 мг/экв.   Малое содержание подвижных (усвояемых) N, P, K. Обладают низким уровнем плодородия, холодные почвы. Типичные для сев Тайги в Западно-Сибирской провинции и Восточно-Европейской.

2. Подзолы иллювиально-гумусовые.

Формируются под светло хвойными лесами на грунтах легкого механического состава (песочек).

Профиль: Aov, A2, Bh, C. Гумус вымывается из подстилки в горизонт Bh.

Содержание гумуса мизерное. Эти почвы обладают очень низким уровнем плодородия (мало гумуса). PH = 3-4 – кислые.

Емкость поглощения < 10 мг/экв. Мизерное содержание N, P, K. Менее плодородные, чем глееподзолистые, но эти почвы более теплые (быстро прогреваются).

3. Болотно-подзолистые. Общие заболоченные лесов. Преобладает сфагнум в надпочвенном покрове.

Aov, Aт, A2(g), B(g), C. Сформировались в результате наступления болот на водоразделы. PH = 3-3.5. Мизерное содержание N, P, K. В земледелии практически не используются.

4. Болотные почвы.

Профиль верховых болот: Aov,Aт,G,C(g). Разная мощность торфянистого горизонта подразделяют: - торфяноболотные, торфянистые.

Почвы ультракислые PH = 3. мизерное содержание N, P, K. В торфе присутствуют в связанной форме N, P, K, S – не используются. Торф с мизерным содержанием микрофлоры. Недоступные формы питательных элементов переходят в доступные.

Почвы средней тайги.

Во вне мерзлотных районах Восточно-Европейской и Западно-Сибирской провинции на грунтах тяжелого механического (суглинистая морена) формируются:

1. Подзолистые почвы. Aov, A1, A2, B, C.

Нет оглеения. Кислые почвы, низкая емкость поглощения, мало N, P, K. Невысокое плодородие.

2. Подзолы Al-Fe– гумусовые.

Формируются в светло-хвойных лесах. Профиль:

 

 

Доминирующие, но среди них встречается то, что типично для северной Тайги.

Почвы Южной Тайги.

1. Дерново-подзолистые.

Профиль: Ao, Ad, A1, A2, B,C.

В надпочвенном слое хорошо развит травянистый покров. Кроме лесных трав, травы характерные для лугов.

Дерново-подзолистые – Россия, Франция, Германия, Бельгия, Нидерланды (От Атлантического до Тихоокеанского побережья). Дерново-подзолистые широко распространены на западе России (от С-Пб до Киева), при движении на восток сужаются дерново-подзолистые. Более высокое плодородие средней, чем южной Тайги.

2 процесса: 1. Подзолистый процесс. 2. Дерновый - аккумулятивный процесс.

Содержание гумуса в А1 – 6-10%. При движении с З. на В. содержание гумуса увеличивается. Мощность почвенного профиля уменьшается с Востока на Запад с 1 метра до 2 метров.

Запасы гумуса достигают – 100-120 т/га, емкость поглощения около 20-25 мг/экв.

PH = 4-5.5 (кислые, слабо-кислые). Требуется известкование. Кислые → преобладают фульвокислоты, но в отличие от сев. Таежных и от средне-таежных в составе гумуса фульвокислот становится меньше, гуминовых больше. За счет фульвокислот – А2, гуминовых – А1. Содержание подвижного K = 6-8 т/га.

Запасы подвижного N 10-11 т/га. Обладают средним уровнем плодородия – широко используются в земледелие. Дерново-подзолистые – требуют известкования, внесения минеральных и органических удобрений.

 

28. Условия почвообразования и почвы мерзлотных провинций таежной зоны.

Подзоны	Средне-Сиб. провинция (до Лены).	Дальневост. провинция.
Северная тайга	Мерзлотная тайга.
	1)Глее-мерзлотно таёжные.	1)Глее-мерзлотно таёжные.
	2) Горно-тундровые.	2) Горно-тундровые.
	3) Подбуры	3) Подбуры.
Средняя тайга	1) Мерзлотно-таёжные.	1) Горно-тундровые.
	2) Мерзлотно-таёжные палевые.	2) Подбуры.
	3) Подбуры.
Южная тайга
	2) Подбуры.	3) Подбуры.
	3) Горно-Тундровые.	3) Горно-Тундровые.

На почвы таежно-лесных территорий влияет наличие выхода кабонатно-осадочных пород (мергели). На них будут формироваться дерново-карбонатные почвы. В восточной части Евразии – мерзлотно-таежные палевые. На почвообразование оказывают влияние докембрийские породы. При выветривании этих пород образуются четвертичные отложения легкого механического состава. Распространены подзолы. Низменности чередуются с возвышенностями, равнины, горы.

Хорошо выражены Ao, Aov.

Север в составе гумуса преобладают фульвокислоты.

Осадки. Коэффициент увлажнения > 1. Доминирует промывной тип водного режима, может быть мерзлотным застойным. Колоссальная значение на почвообразование оказывает вечная мерзлота – является водоупором. При небольшом количестве осадков → застой, возникает подмерзлотное оглеение. Мерзлотный тип водного режима. Для почв мерзлотных регионов отсутствие четко выраженных почвенных горизонтов. Криотурбационные процессы. В таежной зоне, где промывной тип водного режима – благоприятные условия для почвообразования, там, где непромывной – условия для развития оглеения.

Почвы северной тайги.

В восточной Европейской провинции и Западно-Сибирской провинции на грунтах тяжелого механического состава (суглинистой морене) под таежно-хвойными лесами формируются

1. Глеемерзлотно-таежные.

Формируются на равнинных территориях, на грунтах тяжелого механического состава. Профиль их слабо дифференцирован: Ao, AB, Cg – многолетняя мерзлота.

Гумус увеличивается в горизонте Cg. Мощность почв 50-60 см, ниже многолетняя мерзлота. Характеризуются высокой кислотностью PH = 3.5 – 4. Емкость поглощения 15 мг/ экв. Малое содержание N, P, K. В составе гумуса преобладают фульвокислоты, но нет горизонта A2- подзолистого, нет промывного типа водного режима, а мерзлотный – миграция воды→ оподзоливание не выражено. Равномерное распределение гумуса связано с процессом криотурбации (механическое перемешивание грунта), образуются морозобойные трещины, сырье для гумуса оказывается на поверхности или глубине. Происходит надмерзлотное накопление гумуса.

2. Подбуры.

Как правило, формируются на склоновых поверхностях, на грунтах щебнисто-гравийнистого состава (грубообломочный материал), обогащенных соединением Fe, что определяет буроватую окраску. Профиль: Aov, AfBh, Bh, C.

f – наличие железа. Нет оглеения. На склонах поверхностный сток.

3. Горно-тундровые.

В мерзлотных районах нет оподзоливания: отличие почв от внемерзлотных районов.

Почвы средней тайги.

В Средне-Сибирской провинции распространены 2 типа почв:

1. Глеемерзлотно-таежные (Средне – Сибирское плоскогорье).

Профиль: Aov, Ag, Bg, Cg.

На грунтах тяжелого механического состава. Кислые – фульвокислоты в гумусе. Нет оподзоливания.

2. Мерзлотно-таежные палевые.

Лена-Вилюйская. Для этих почв профиль: Aov, A, B(ca), C(ca).

Нет оглеения, появляются в нижней части карбонаты. Формируются на грунтах карбонатного состава. Эти почвы в отличие от всех ранее рассмотренных имеют слабо-кислую или нейтральную реакцию PH =6-8. Емкость поглощения высокая 20-30 мг/экв. Содержание гумуса около 5-6% с убыванием с глубиной. Почвы средне-плодородные, но из-за суровости климата для земледелия не используются. Мало осадков до 400 мм/год, коэффициент увлажнения < 1.

Мало осадков, карбонатные материнские породы, → засоленные почвы (солоди и солонцы). В карбонатных породах содержится CaCl2, MgCl2, Na2CO3 → соли не вымываются из почвенной толщи, в понижениях рельефа формируются засоленные почвы. Мигрируют с положительных элементов рельефа в отрицательные. Встречаются в таежной зоне (Якутия) черноземовидные почвы.

Почвы южной тайги.

1. Дерново-подзолистые.

Профиль: Ao, Ad, A1, A2, B, C.

В надпочвенном слое хорошо развит травянистый покров. Кроме лесных трав, травы характерные для лугов.

Дерново-подзолистые – Россия, Франция, Германия, Бельгия, Нидерланды (От Атлантического до Тихоокеанского побережья). Дерново-подзолистые широко распространены на западе России (от С-Пб до Киева), при движении на восток сужаются дерново-подзолистые. Более высокое плодородие средней, чем южной Тайги.

2 процесса: 1. Подзолистый процесс. 2. Дерновый - аккумулятивный процесс.

Содержание гумуса в А1 – 6-10%. При движении с З. на В. содержание гумуса увеличивается. Мощность почвенного профиля уменьшается с Востока на Запад с 1 метра до 2 метров. Причина – уменьшение количества осадков.

Запасы гумуса достигают – 100-120 т/га, емкость поглощения около 20-25 мг/экв.

PH = 4-5.5 (кислые, слабо-кислые). Требуется известкование. Кислые → преобладают фульвокислоты, но в отличие от сев. Таежных и от средне-таежных в составе гумуса фульвокислот становится меньше, гуминовых больше. За счет фульвокислот – А2, гуминовых – А1. Содержание подвижного K = 6-8 т/га.

Запасы подвижного N 10-11 т/га. Обладают средним уровнем плодородия – широко используются в земледелие. Дерново-подзолистые – требуют известкования, внесения минеральных и органических удобрений.

 

 

Почвоведение

Почвоведение как отрасль естествознания. Понятие о почве как особом естественноисторическом теле. Глобальные функции почв.

Почвоведение (педология) – наука о происхождении, строении, составе, свойствах, функционировании почв, их роли в природе, а также о путях рационального использования и охраны почв. Закономерности формирования и распространения почв рассматриваются в географии почв. Объектом изучения почвоведения является почва.

Почва – это биокосное тело природы, которое формируется в течение длительного времени в верхней части литосферы в результате взаимодействия горных пород, рельефа, климата, почвенно-грунтовых вод, растений, животных, деятельности человека и обладает плодородием. Почва – полидисперсное, многофазное тело природы.

В ее составе выделяются следующие фазы: твердая, жидкая, газовая и живая фаза.

Твердая фаза характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, а также сложением, структурой и порозностью. Так как твердая фаза почвы формируется в процессе почвообразования из горной материнской породы, она унаследует состав и свойства последней.

Жидкая фаза почвы – это почвенный раствор, вода в почве очень динамичная по объекту и составу. Она выполняет роль «крови» в почвенном теле, служит ведущим фактором дифференциации почвенного профиля.

Газовая фаза – это воздух пор, свободных от воды, его состав отличается от атмосферного воздуха и очень динамичен.

Живая фаза – представлена организмами, населяющими почву, которые, как правило, активно участвуют в процессе почвообразования. Сюда относятся многочисленные микроорганизмы: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли; представители почвенной микро- и мезофауны: простейшие, насекомые, черви и др.; корневые части растений.

Динамика твердой, жидкой, газовой, живой фаз почв предопределяет облик той или иной почвы, ее морфологическое строение. Тело почвы – это система генетических горизонтов, которые формируются в ходе преобразования, генезиса материнской породы процессами почвообразования.