Б.Р. Григорьян, В.И. Кулагина

Стр 1 из 9Следующая ⇒

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ В.И. УЛЬЯНОВА-ЛЕНИНА

Б.Р. Григорьян, В.И. Кулагина

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Учебное пособие

По курсу «Почвоведение»

Издательство

Казанского государственного университета

УДК 631.4

ББК 40.3

Печатается по решению учебно-методической комиссии

биолого-почвенного факультета КГУ

Научный редактор –

канд. биол. наук, зав. кафедрой почвоведения Б.Р.Григорьян

Рецензенты:

докт.биол.наук., профессор каф. почвоведения Г.Ф. Копосов,

канд.биол.наук., зав. лаб. биогеохимии Института проблем экологии и недропользования АН РТ Д.В. Иванов

Григорьян Б.Р.

Г	Почвоведение: Учебное пособие по курсу «Почвоведение»/ Б.Р. Григорьян, В.И. Кулагина. – Казань: Изд-во Казанск. гос. ун-та, 2008. – с.

Методическое руководство по курсу «Почвоведение» предназначено для студентов биолого-почвенного и других факультетов, изучающих этот предмет в объеме 30-60 часов.

Методическое руководство включает краткое тезисное изложение главных разделов курса, задания для самоконтроля и практических занятий. Для лучшего восприятия материала в начале каждой темы перечислены рассматриваемые вопросы.

УДК 631.4

ББК

©Григорьян Б.Р., Кулагина В.И., 2008

©Казанский государственный университет, 2008

ВВЕДЕНИЕ

Почвоведение - наука о почве, ее строении, составе, свойствах и географическом распространении, закономерностях ее происхождения, развития, функционирования и роли в природе, путях и методах ее мелиорации, охраны и рационального использования в хозяйственной деятельности человека.

Учение о почве как о самостоятельном естественно-историческом теле природы было создано в конце XIX века В.В.Докучаевым (1846-1903) и развито его учениками и последователями. Оно сформировалось в начале XX века в новую отрасль естествознания - современное генетическое почвоведение (генетическое потому, что в его основе лежит учение о генезисе - происхождении, развитии и эволюции почв).

Рис.1. Докучаев В.В.

Тема 1

ПОНЯТИЕ О ПОЧВЕ

Вопросы:

1. Понятие о почве.

2. Место и роль почвы в природе и жизни человека.

3. Функции почв.

По современным представлениям:

Почва - это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.

Почва обладает важнейшим свойством - плодородием, т.е. способностью производить урожай.

Почва - особое тело природы. Она занимает промежуточное положение между живой и неживой природой, являясь по В.И.Вернадскому (1863-1945) биокосным телом природы.

Почва является неотъемлемым компонентом природных экосистем или биогеоценозов, из которых состоит биосфера.

Почву называют зеркалом ландшафта и четвертым царством природы, а также «благородной ржавчиной земли». По отношению к человеку имеет двойственную природу: как компонент среды обитания и как средство производства.

Функции почвы в биосфере

1. Обеспечение жизни на Земле.

2.Обеспечение постоянного взаимодействия между большим геологическим и малым биологическим круговоротом.

3. Регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

4. Регулирование биосферных процессов, в частности плотности жизни на Земле.

5.Аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности.

Вопросы для самопроверки к теме 1

1. Какое свойство почвы является ее наиболее существенной характеристикой?

2. Как Вы понимаете термин «открытая система»?

3. К каким объектам относится почва: биологическим или минеральным?

4.В чем заключается сложность почвы как объекта изучения?

5.Почему почву называют зеркалом ландшафта?

6.Почему почву называют четвертым царством природы?

Тема 2

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ

Вопросы:

Плодородие

2.Категории почвенного плодородия

Плодородие почв – это способность производить урожай растений. Считается наиболее существенным свойством почвы. Заключается в способности почвы обеспечивать растения одновременно всеми земными факторами их существования – водой и пищей.

Каждой почве присуще природное или естественное плодородие, которое возникает в результате естественно-исторических процессов, без участия человека. Естественное плодородие создается под влиянием природных факторов почвообразования. Этот процесс занимает длительный промежуток времени, так как накопление элементов питания и формирование водно-воздушного режима происходит в естественных условиях очень медленно. Естественное плодородие характерно для биогеоценозов, не затронутых деятельностью человека.

Искусственное плодородие почвы создается трудом человека в процессе производственного использования, применения агротехники, удобрений, мелиорации и других мероприятий. Искусственное плодородие накладывается на естественное, в той или иной степени изменяя его.

Смешанное (естественно-искусственное) плодородие присуще всем сельскохозяйственным угодьям, в особенности агроценозам на пахотных почвах. На освоенных человеком территориях отделить естественное плодородие от искусственного не представляется возможным. Лишь сравнением с целинными аналогами можно определить величину того и другого.

По уровню реализации выделяют эффективное и потенциальное плодородие.

Эффективное плодородие – это та часть естественного и искусственного плодородия, которая реализуется в урожае данного года при данных климатических (погодных) и технико-экономических (агротехнических) условиях. Оно измеряется величиной урожая.

Потенциальное плодородие – это максимальное теоретически возможное плодородие данной почвы, определяемое ее свойствами, приобретенными в процессе почвообразования, а также созданными или измененными человеком. Это максимальная урожайность, которую можно получить на данной почве при оптимальном сочетании всех условий.

Вопросы для самопроверки к теме 2:

1. Какой вид плодородия характеризуется урожаем данного года?

2. Какой вид плодородия характерен для сельскохозяйственных угодий?

3. Перечислите несколько мероприятий, при помощи которых можно изменить эффективное плодородие в сторону увеличения.

4. Какой вид плодородия больше всего зависит от капризов погоды?

5. Что нужно сделать, чтобы урожайность как можно меньше зависела от капризов погоды?

Тема 3

ФАКТОРЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ

Вопросы: 1.Учение В.В. Докучаева о факторах почвообразования.

2. Факторы почвообразования.

Факторы - внешние по отношению к почве условия среды.

Основы учения о факторах почвообразования были заложены В.В. Докучаевым. Он установил, что почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов - климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени). Докучаев В.В. выделял пять факторов почвообразования. В настоящее время наряду с указанными пятью природными факторами почвообразования выделяется еще шестой - производственная деятельность человека.

Климат - это среднее состояние атмосферы определенной территории, которое характеризуется средними показателями метеорологических элементов (температура, осадки, влажность воздуха и т.д.) и их крайними значениями (амплитудами колебания в течение суток, сезонов года).

По сумме температур воздуха > +10оС за вегетационный период выделяются термические группы климата:

Группы климата	Сумма активных температур
холодные (полярные)	< 600о
холодно-умеренные (бореальные)	600-2000о
тепло-умеренные (суббореальные)	2000-3800о
теплые (субтропические)	3800-8000о
жаркие (тропические)	> 8000о

По условиям увлажнения выделяют шесть главных групп климата. В основе лежит коэффициент увлажнения - отношение количества осадков к испаряемости:

Группы климата	Коэф. увлажнения по Высоцкому
очень влажные (экстрагумидные)	> 1.33
влажные (гумидные)	1-1.33
полувлажные (семигумидные)	0.55-1
полусухие (семиаридные)	0.33-0.55
сухие (аридные)	0.12-0.33
очень сухие (экстрааридные)	< 0.12

Климат оказывает прямое и косвенное влияние на почвообразование. Прямое влияние сказывается в непосредственном воздействии факторов климата на почву (увлажнение, промачивание, нагревание, охлаждение, промораживание, оттаивание). Косвенное влияние проявляется через воздействие климата на растительный и животный мир.

Рельеф - совокупность неровностей земной поверхности.

В основном различают три группы форм рельефа:

а) макрорельеф - крупные формы рельефа: равнины, плато, горные системы;

б) мезорельеф - рельеф средних размеров - увалы, холмы, долины, террасы, склоны;

в) микрорельеф - мелкие формы рельефа, занимающие незначительную площадь: бугорки, западины, возникающие из-за просадочных явлений, мерзлотные деформации.

Рельеф выступает как фактор перераспределения солнечной радиации и осадков. Например, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения влажности. Элементы мезо- и микрорельефа перераспределяют влагу осадков на земной поверхности и регулируют соотношение вод, стекающих по поверхности, просачивающихся в почву, накапливающихся в понижениях. Поверхности разного наклона и экспозиции получают разное количество солнечной радиации (южные склоны нагреваются быстрее северных). Это приводит к поселению различной растительности, к различиям в синтезе и разложении органического вещества, превращении минералов и, в конечном счете, к формированию разных почв.

В настоящее время по положению в рельефе и связанному с ним перераспределению осадков различают группы почв, которые называют рядами увлажнения:

Автоморфные почвы - формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м). К автоморфным относится большинство зональных почв.

Полугидроморфные почвы - формируются в условиях кратковременного застоя поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м.

Гидроморфные почвы - формируются в условиях длительного застоя поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3м.

Рельеф оказывает большое влияние на процессы эрозии почв.

Почвообразующие породы.

Почвообразующая (материнская) порода является основой почвы и передает ей свой гранулометрический, минералогический и химический составы, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса, а также обусловливает физические и химические процессы, протекающие в почве.

На засоленной почвообразующей породе обычно образуются засоленные почвы. На карбонатных породах в нечерноземной зоне образуются дерново-карбонатные почвы, сильно отличающиеся по свойствам от других почв данной зоны. На песчаной материнской породе никогда не образуется глинистая почва. На плотных скальных породах образуются почвы с укороченным профилем и т.д.

Состав и свойства почвообразующей породы влияют на скорость почвообразовательного процесса и его направленность. Так, на маломощной коре выветривания очень плотных гранитов Карелии за длительный период времени сформировались примитивные, слабо развитые подзолистые почвы, мощность профиля которых не превышает 10-15 см. В то же время в депрессиях и межсклоновых равнинах той же территории, выполненных рыхлыми породами (песками, супесями) распространены довольно мощные подзолистые почвы с хорошо развитым профилем до 1-1, 5 м.

Главные почвообразующие породы:

1. Элювий – продукты выветривания коренных пород, оставшиеся на месте образования.

2. Делювий – наносы, отложенные на склонах дождевыми и талыми водами.

3. Пролювий – формируется в результате деятельности временных водных и селевых потоков значительной силы.

4. Аллювий – отложения постоянных водных потоков (чаще всего речные отложения).

5. Озерные отложения.

6. Моренные (ледниковые) – перемещенные и отложенные в результате деятельности ледника.

7. Флювиогляциальные или водно-ледниковые отложения – связаны с деятельностью мощных ледниковых потоков. Вытекая из-под ледника, они перемещали моренный материал и переоткладывали его за краем ледника.

8. Покровные суглинки – отложения мелководных приледниковых разливов талых вод.

9. Эоловые отложения – формируются в результате деятельности ветра.

10. Морские отложения.

11. Лессы и лессовидные суглинки распространены на равнинах умеренного и субтропического пояса. К ним приурочены, например, черноземы. Имеют светлую (желтую или палевую) окраску, карбонатны, неслоисты, имеют видимые невооруженным глазом канальцы, склонны проседать и обваливаться вертикальными глыбами. Происхождение точно не установлено.

12. Коллювий – обломочный материал, переместившийся вниз по склону под действием силы тяжести (обвалы, осыпи, оползни).

Биологический фактор.

Под биологическим фактором понимается многообразное участие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в почвообразовательном процессе.

Соотношение надземной и подземной частей отмирающих растений отличается в разных зонах.

В тундре -	фитомасса составляет 1.5-25 т/га, причем корневая масса превышает надземную в 3-4 раза.
В таежно-лесной зоне-	фитомасса 200-400 т/га, корневая в 3-5 раз меньше надземной. Опад - 3-7 т/га в год, причем в основном на поверхность почвы.
Степь -	фитомасса 12-15 т/га. Корневая масса превышает надземную в 3-6 раз Ежегодный опад = биомассе

Химический состав опада в разных зонах также отличается. Например, опад хвойных растений богат восками, смолами, лигнином, но содержит мало Са и N. Опад травянистых растений, наоборот, содержит больше Са и N, белковых веществ.

Возраст почв

Процесс почвообразования протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годичный, многолетний) вносит определенные изменения в превращение органических и минеральных веществ в почвенном профиле.

Различают абсолютный и относительный возраст почв.

Абсолютный возраст - время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего момента. Наибольший возраст имеют почвы тропических территорий. Абсолютный возраст почв нашей страны исчисляется тысячелетиями. Возраст почвенного покрова равнин северного полушария соответствует концу последнего материкового оледенения и связан с периодом освобождения территории от четвертичного оледенения и ледниковых вод, т.е. около 10 тыс. лет назад. В пределах Русской равнины, в ее северной части, возраст почв определяется постепенным отступлением ледниковых покровов на север в конце ледникового периода, а в южной части – постепенной Каспийско-Черноморской регрессией (понижение уровня моря) примерно в то же время. Соответственно возраст черноземов Русской равнины составляет 8-10 тыс. лет, а подзолов Скандинавии – 5-6 тыс. лет.

Возраст почв эрозионных равнин Африки, где в течение последнего геологического времени не было существенных катастрофических смен, за исключением района Рифтовой долины и вулканических нагорий, насчитывает миллионы лет. Такой же возраст имеет почвенный покров равнин Австралии, плато Юго-Восточной Азии и Южной Америки.

Абсолютный возраст почв в поймах рек значительно меньше, чем на окружающей территории, что связано с постоянным отложением свежего аллювия и переработкой берегов.

Очень небольшой абсолютный возраст (всего в несколько лет) имеют поверхности суши, недавно освободившиеся от покрывающей их воды (Прикаспий и Приаралье), поверхности, создаваемые лавовыми и пепловыми покровами современных вулканических извержений и создаваемые человеком свежие срезы пород при горных или строительных работах, карьеры и насыпи.

Относительный возраст характеризует скорость почвообразовательного процесса, быстроту смены одной стадии развития почвы другой.

Вопросы: 1. Структура почв

2. Классификация структур.

3. Значение структуры

4. Образование и разрушение структуры.

Частицы твердой фазы почвы, механические элементы почвы, как правило, склеиваются в комочки (структурные агрегаты) разной формы и размеров.

Структура почв - совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава.

Форма и размер агрегатов весьма разнообразны и неодинаковы в разных почвах и горизонтах. По классификации С.А. Захарова различают три основных типа структур.

I тип – кубовидная

Х арактерно равномерное развитие агрегатов по трем осям. В пределах типа выделяют 4 рода:

Глыбистая Комковатая Ореховатая Зернистая

Рис.4 Агрегаты кубовидной структуры.

1. Глыбистая - агрегаты имеют неправильную форму и неровную поверхность, грани и ребра плохо выражены. Размер - более 5 см диаметром.

Мелкоореховатая менее 7 мм

4. Зернистая - более или менее правильная форма, иногда округлая. Размер сопоставим с размером зерен (семян растений) - 0.5-5 мм диаметром. Встречается в гумусовых горизонтах с высоким содержанием гумуса (в лучших черноземах, луговых почвах, дерново-кабонатных и некоторых других). Виды:

Крупнозернистая (гороховатая) 3-5 мм

Зернистая (крупитчатая) 1-3 мм

II тип - призмовидная

Для агрегатов характерно преимущественное развитие по вертикальной оси.

В пределах типа выделяют 3 рода

Столбовидная Столбчатая Призматическая

Рис. 5 Агрегаты призмовидной структуры.

1. Столбовидная - вытянутые агрегаты со слабовыраженными неровными гранями и округлыми ребрами.

Столбовидная 30-50мм

Мелкостолбовидная менее 30 мм

2. Столбчатая - агрегаты с довольно хорошо выраженными гладкими вертикальными боковыми гранями, с округлым верхним основанием и плоским нижним. Столбчатая структура чаще всего встречается в солонцовых горизонтах засоленных почв.

Виды: Крупностолбчатая - более 50 мм высотой

Столбчатая - 30-50 мм

III тип - плитовидная.

Для агрегатов характерно преимущественное развитие по двум горизонтальным осям. В пределах типа выделяют 2 рода.

Плитчатая Чешуйчатая

Рис. 6. Агрегаты плитовидной структуры.

1. Плитчатая - плоские, часто слоеватые агрегаты. Часто встречается в элювиальных горизонтах.

Значение структуры

В зависимости от наличия и степени выраженности структуры различают структурные и бесструктурные почвы. Бесструктурные – это песчаные и супесчаные, а также суглинистые сильно распаханные (распыленные) почвы.

Оструктуренные почвы обладают большим плодородием, чем бесструктурные (распыленные). Структура создает более благоприятный водно-воздушный режим, способствует лучшему впитыванию влаги и более постепенной мобилизации зольных элементов. Структурные почвы не образуют корки, не заплывают, легче обрабатываются, меньше подвержены эрозии.

Структура почвы считается агрономически ценной, если комковато-зернистые водопрочные агрегаты размером от 0.25 до 10 мм диаметром составляют более 55%.

Образование структуры

В формировании структуры почв различают два основных процесса: механическое разделение на агрегаты и образование водопрочных агрегатов. Эти процессы протекают под воздействием:

1) физико-механических,

2) физико-химических,

3) химических,

4)биологических факторов структурообразования.

1) Физико-механическое воздействие. Агрегаты образуются в результате попеременного высушивания и увлажнения почвы, замерзания и оттаивания, разрыхляющего воздействия с/х орудий. Обработка почвы с/х орудиями может привести к образованию хорошей структуры, а может и нарушить ее. Обработка почвы в пересохшем состоянии приведет к распылению ее, в переувлажненном – к глыбистой структуре или слитой. Только обработка при физической спелости почвы способствует структурообразованию. Физическая спелость – это такая влажность почвы, при которой почва легче всего рассыпается на агрегаты. Структурность – способность почвы распадаться на агрегаты.

2) Физико-химические факторы – скрепление почвенных механических частиц коллоидными веществами, выпадающими в осадок (коагуляция коллоидов). В результате агрегаты приобретают водопрочность. Особенно важны органические коллоиды.

3) Химические факторы. Это образование нерастворимых химических соединений, которые пропитывают почвенные агрегаты (гидроксиды железа, CaCO3).

4)Большая роль принадлежит биологическим факторам – растениям и животным организмам, как за счет механического разделения почвы на комки (давление корней, роющие животные), так и за счет образования гумуса. Наиболее водопрочной структурой обладают почвы черноземной зоны, где оптимально выражены факторы структурообразования (мощное развитие травянистой растительности, высокое содержание гумуса, биологическая активность почвы).

Тема 7

МИНЕРАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПОЧВЫ

Вопросы: 1. Происхождение и состав минеральной части почв.

2. Выветривание. Типы выветривания.

3.Минералогический состав почв.

Минеральная часть почвы определяется почвообразующей или материнской породой.

Формирование почвообразующих пород связано с процессами выветривания горных пород и переносом и переотложением продуктов выветривания.

Выветривание - совокупность сложных и разнообразных процессов качественного и количественного изменения горных пород и минералов под влиянием атмосферы, гидросферы и биосферы. Различают следующие типы выветривания:

1. Физическое - механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава. Протекает под воздействием колебаний температуры, воды, замерзающей в трещинах камней, а также ветра.

2. Химическое - химическое изменение горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений. Протекает под воздействием кислорода, углекислого газа, а также воды и растворенных в ней веществ в результате реакций гидролиза, гидратации, окисления и обмена.

3. Биологическое - механическое и химическое изменение минералов под воздействием живых организмов и продуктов их жизнедеятельности.

Обычно все три типа выветривания протекают одновременно. Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания, называют корой выветривания.

В результате выветривания горных пород и переотложения продуктов выветривания формируются почвообразующие породы.

ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВ

Вопросы:

1. Происхождение и источники органического вещества почв.

2. Процессы превращения органических остатков в почвах.

3. Состав органической части почв.

4. Гумусное состояние почв.

5. Роль органического вещества почв.

Источниками органического вещества почв являются все компоненты биоценоза, которые попадают на поверхность почвы или в толщу почвенного профиля и участвуют в процессах почвообразования.

Различают первичные и вторичные источники органического вещества почв.

К первичным относятся автотрофы - организмы, способные к самостоятельному синтезу органического вещества из минеральных соединений. В наземных экосистемах подавляющую часть первичной продукции производят зеленые растения.

К вторичным источникам органического вещества почвы относятся продукты микробиологической деятельности и животных.

Биомасса зеленых растений превышает биомассу беспозвоночных животных и микроорганизмов в несколько десятков или сотен раз, а позвоночных животных - в несколько тысяч раз. Первичная продуктивность различных наземных экосистем неодинакова и лежит в пределах от 1-2 т/га в год до 30-35 т/га. Поступление органического вещества с поступающей почвенной фауной не превышает в большинстве типов почв 100-200 кг/га в год.

Питательные вещества

Величина урожая зависит прежде всего от питания растений.

Все питательные элементы делятся на органогены и зольные элементы. Органогены – это химические элементы, составляющие основную массу растения. Это углерод (кларк в растениях - 42.1%), кислород (37.9%), водород (5.5%) и азот (4.3%). При сжигании они улетучиваются, тогда как зольные элементы P, K, Ca, Mg, Fe и др. остаются при сжигании в золе растений. В настоящее время в золе растений обнаружено 85 различных химических элементов. Все эти элементы находятся в почве, однако, форма нахождения того или иного элемента может быть различной. Большинство элементов встречается как в составе почвенных минералов, так и органической части, в ППК в виде обменных катионов и анионов, в почвенном растворе.

Общее содержание элемента (или, как говорят, валовый состав ) не всегда характеризует обеспеченность растений тем или иным элементом. Обеспеченность будет определяться так называемыми доступными (иногда их называют подвижными) формами, которые растение может усвоить. Количество доступных элементов питания определяется свойствами почв: реакцией среды, наличием других химических соединений и элементов, а также биологическими особенностями самого растения.

Большую часть элементов питания растения усваивают из почвенного раствора.

Почвенный раствор

Вступая во взаимодействие с твердой фазой почвы, вода извлекает из нее растворимые вещества и превращается в жидкую фазу почвы (или, по-другому, почвенный раствор).

Почвенный раствор – среда, в которой совершаются важные химические процессы, и из которой усваиваются питательные вещества. Почвенный раствор представляет собой подвижную, динамичную и наиболее активную часть почвы. Он находится в постоянном взаимодействии с твердой и газовой фазами почвы, а также корнями растений. Его сравнивают с кровью организмов.

В почвенном растворе содержатся минеральные, органические и органо-минеральные вещества, которые представлены в виде ионных, молекулярных и коллоидных форм. Кроме того, в почвенном растворе присутствуют растворенные газы: кислород, углекислый газ и др.

В зависимости от типа почв и других условий в почвенном растворе могут присутствовать анионы HCO3-, CO3-2, NO3-, NO2-, Cl-, HPO4-2, и катионы: H+, Ca+2, Mg+2, NH4+, K+, Na+. В кислых почвах могут быть Al+3, Fe+3, а в заболоченных –Fe+2.

В почвенном растворе могут присутствовать специфические и неспецифические органические вещества почвы и их соединения.

Общее количество солей в почвенном растворе колеблется от сотых долей процента (в дерново-подзолистых почвах) до нескольких процентов в засоленных почвах. Избыток их в почвах (более 0.2%) оказывает вредное действие на растения.

Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то прекращается поступление воды в растение, и оно гибнет.

Реакция почвенного раствора характеризует активную (актуальную) кислотность и щелочность почвы и оказывает большое влияние на химические и биологические процессы в почве и на развитие растений.

Состав почвенного раствора не остается постоянным. Его концентрация, например, увеличивается при внесении удобрений, снижении влажности почвы, усилении минерализации органического вещества. Концентрация почвенного раствора уменьшается при усвоении питательных веществ растениями, вымывании растворимых соединений в нижние горизонты, переходе их в нерастворимые соединения.

Для получения высоких урожаев следует правильно регулировать состав почвенного раствора.

Радиоактивность почв

Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радиоактивных элементов. Различают естественную и искусственную радиоактивность почв.

Естественная радиоактивность вызвана естественными радиоактивными элементами, которые всегда в тех или иных количествах присутствуют в почвах и почвообразующих породах. Обычно они находятся в сильно рассеянном состоянии, отклонений в физиологических процессах не вызывают.

Искусственная радиоактивность обусловлена поступлением в почву радиоактивных изотопов, образующихся в результате атомных термоядерных взрывов, в виде отходов атомной промышленности или в результате аварий на атомных предприятиях. Включаясь в биологический круговорот, они через растительную и животную пищу попадают в организм человека и, накапливаясь в нем, вызывают радиоактивное облучение. Наиболее опасны в этом отношении изотопы стронция и цезия.

Вопросы для самопроверки к теме 10

1.Говорят, что «кремния в почве содержится больше, чем в материнской породе из-за относительного накопления». Поясните, что такое «относительное накопление».

2.Довольно часто в книгах и статьях по биохимии или геохимии можно, например, прочесть такую фразу: «Кларк алюминия в почвах выше, чем кларк железа». Что означает эта фраза?

3.Можно ли золу растений использовать в качестве азотного удобрения?

4.Общее содержание фосфора в карбонатных черноземах обычно достаточно велико. Почему же растения на них иногда могут испытывать недостаток фосфора?

5.Почему почвенный раствор сравнивают с кровью организмов?

Тема 11

ВОДНЫЕ СВОЙСТВА И ВОДНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВ

Вопросы: 1.Формы воды в почвах.

2.Водные свойства почв.

3.Водный баланс почв.

4.Типы водного режима.

5.Регулирование водного режима.

Основными источниками воды в почве являются атмосферные осадки и грунтовые воды.

Поступающая в почву влага подвержена воздействию сил различной природы, под действием которых она может либо передвигаться в разных направлениях, либо задерживаться. Такими силами являются сорбционные, осмотические, менисковые и гравитационные.

Попадая в почву, вода становится разнодоступной для растений, образуя различные формы. В более простом выражении можно различать в почве следующие формы воды:

1.Химически связанная (кристаллизационная) - находится в составе кристаллической решетки минералов и может выделится только при очень высокой температуре, причем это выделение сопровождается разрушением минералов. Растениям недоступна.

2. Парообразная - находится в почвенном воздухе в виде водяного пара. Она содержится в почве в небольшом количестве и свободно передвигается от мест с большей концентрацией пара к местам с меньшей концентрацией или с током воздуха.

3. Гигроскопическая - вода, адсорбированная поверхностью твердых частиц. Ее содержание зависит от гранулометрического состава и содержания гумуса. Растениям эта вода недоступна. Это оболочка толщиной в 2-3 молекулы воды на поверхности почвенных частиц. Она испаряется при t=105 С.

4. Рыхло-связанная (пленочная) - вода, которая располагается поверх пленки гигроскопической воды и также удерживается силами молекулярного притяжения. Слой толщиной в несколько десятков молекул. Труднодоступна для растений.

5. Капиллярная - передвигается в тонких порах почвы в результате капиллярных (менисковых) сил (в том числе против силы гравитации). Эта вода наиболее доступна растениям, но при близком залегании грунтовых вод может затруднить аэрацию почв и вызвать заболачивание.

6. Гравитационная - вода, которая не может удерживаться в почве и свободно передвигается по крупным порам под действием силы тяжести. Это неустойчивая форма воды и существует главным образом какое-то время после выпадения атмосферных осадков.

Водные свойства почв

Основными водными свойствами почв являются водоудерживающая способность, водопроницаемость и водоподъемная способность.

Водоудерживающая способность - способность почвы удерживать в себе воду, обусловленная действием сорбционных и капиллярных сил.

Количество воды, которое почва может удерживать в себе, называется влагоемкостью. Различают несколько ее видов (полная, капиллярная, полевая или наименьшая).

Легкие песчаные почвы имеют маленькую влагоемкость и удерживают незначительный запас воды, тяжелые глинистые почвы создают значительный запас влаги.

Водоподъемная способность - способность почвы вызывать восходящее передвижение влаги за счет капиллярных сил.

Капиллярные силы начинают проявляться в порах диаметром 8 мм, но особенно ярко выражены в порах диаметром 0.003-0.1 мм. Более тонкие поры заполнены связанной водой. Поэтому водоподъемная способность растет от песчаных почв к суглинистым и снижается в глинистых. Максимальная высота подъема уровня воды над уровнем грунтовых вод для песчаных почв 0.5-0.7 м, для суглинистых - 3-6 м.

Водопроницаемость - способность почвы впитывать и фильтровать через себя влагу.

В легких по гранулометрическому составу почвах поры крупные и водопроницаемость всегда высокая. В суглинистых и глинистых почвах размер пор зависит от структурного состояния.

Водный баланс - это соотношение всех статей прихода и расхода влаги за определенный период (обычно за год).

Общее уравнение водного баланса выражают формулой:

Ос + Гр + Пр + Конд = Исп + Тр. + Инф. + Пов., где

Ос - сумма осадков за период наблюдений,

Гр. - количество влаги, поступающей из грунтовых вод,

Пр. - количество влаги, поступающей в результате поверхностного притока воды,

Исп. - количество влаги, испарившейся с поверхности почвы за период наблюдений.

Тр. - количество влаги, потраченной на транспирацию,

Инф. - количество влаги, потерянной в результате инфильтрации в глубокие слои,

Пов. - количество влаги, теряющейся в результате поверхностного стока

Водный баланс складывается неодинаково для различных почвенно-климатических зон и отдельных участков местности.

Типы водного режима почв

Баланс влаги определяет водный режим почв. В зависимости от соотношения статей прихода и расхода влаги выделяется 6 основных типов водного режима почв:

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒