Почвоведение

Работа принята без замечаний ...

ВВЕДЕНИЕ
1ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХОЗЯЙСТВЕ
2.ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ
2.1Климатические условия
2.2 Рельеф
2.3. Почвообразующие породы
2.4 Растительный покров
3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
3.1. Почвенный покров
3.2 Систематика почвы
3.3 Состав и свойства почвы
4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ
5. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОЧВ И ИХ ОХРАНА
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Почва относится к открытым системам, существующим в условиях при-тока вещества и энергии извне. Устойчивость такой системы в значительной степени зависит от внешних условий, несмотря на то, что почвы обладают буферностью. Почвенные системы характеризуются открытостью и способностью продуцировать биопродукцию и специфическое органическое вещество (гумус), которое определяет плодородие почвы.
Разрушение и создание органического вещества составляют сущность почвообразования. Из этого общеизвестного положения вытекает принципиально важное следствие – соотношение между процессами минерализации и гумификации обусловливает равновесие этих процессов в почве. Сбалансированность названных процессов отражает суть устойчивости почвенного блока, следовательно, и агроэкосистемы в целом.
Благ одаря своим особым качествам почва играет огромную роль в жизни органического мира. Она является продуктом и элементом ландшафта – особым природным телом, она выступает как важная среда в развитии природы земного шара.
В современных условиях сельскохозяйственное использование почвенного покрова должно базироваться на совершенствовании зональных систем земледелия на основе организации адаптивно-ландшафтного земледелия. Последнее считает важнейшей задачей максимально полное использование каждого участка земли с обеспечением при этом экологического благополучия территории.
Находясь в состоянии непрерывного обмена веществом и энергией с атмосферой, биосферой, гидросферой и литосферой, почвенный покров выступает как незаменимое условие поддержания между всеми её сферами сложившегося на Земле равновесия, столь необходимого для развития и существования жизни на нашей планете. Вместе с тем, обладая свойством плодородия, почва выступает как основное средство производства в сельском хозяйстве. Используя это средство производства человек, существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на свойства почвы, её режим и плодородие, так и на природные факторы определяющие почвообразование.
Целью данной курсовой работы является оценка почвенно-экологических свойств выщелоченных черноземов Каргапольского района Курганской области.
Основные задачи, которые решались в ходе написания работы, следующие:
- оценка природных условий почвообразования в Каргапольском районе (характеристика климатических условий, рельефа и почвообразующих пород, поверхностных и грунтовых вод, растительности и ведущих сельскохозяйственных культур;
- характеристика почвенного покрова Каргапольского района (почвенно-географическое районирование территории, систематика почв, гранулометрический, минералогический и химический составы почв, физико-химические, агрохимические, физические, водно-физические, воздушные и тепловые свойства почв);

В них встречаются песчаные и суглинистые слои.Современные пахотные черноземы, выщелоченные разными сельскохозяйственными культурами, характеризуются ухудшением  оструктуренности верхнего горизонта.Пропашные культуры и пары наиболее сильно ухудшают структуру горизонта. Содержание агрегатов раз 10-0,25мм в нем колеблется в широких пределах и составляет в среднем 78%, в том числе на долю водопрочных приходится 57-61%. Среди водопрочных агрегатов преобладает фракция 1-0,25мм (40—46%), а наиболее ценные агрегаты размером 10—1мм составляют в среднем 15—17% (с колебаниями от 5 до 42%).Под зерновыми культурами структура разрушается несколько меньше по сравнению с пропашными, и количество водопрочных агрегатов размером 10-1 мм колеблется от 6-51% в пахотном горизонте, при среднем 25%. С глубиной различия в структурном составе исчезают.Восстановление структуры черноземов выщелоченных происходит под многолетними травами, особенно в слое 0-10см, где сумма водопрочных агрегатов возрастает до76%, в том числе размером 10-1 мм  - до 46%.Положительное влияние на структуру черноземов оказали 30-40-летнии полосы, под которыми она полностью восстановилась во всей толще гумусового горизонта. Среднее содержание агрегатов 10-0,25 мм увеличилось до 90-93%, пыли уменьшилось до 3-5%. Структура отличается высокой водопрочностью. Сумма водопрочных агрегатов составляет 86%, в их составе преобладают агрегаты 10-1 мм (60-61%). Однако и под лесными полосами разброс данных большой: сумма водопрочных агрегатов размером 1мм колеблется от 25 до 73%, размером 1-0,25 мм – от16 до 45%.В агрофизической литературе разработаны оценочные критерии и оптимальные параметры структурного состояния почв, т. е. такое сочетание количественных и качественных его показателей, при котором могут быть максимально использованы все жизненно важные для растения факторы и полностью реализованы потенциальные возможности выращиваемых культур. Установлено, что для сельскохозяйственных культур оптимальными являются агрегаты размером 0,25мм. Их оптимальное количество в черноземах тяжелосуглинистых должно быть не менее 75%, в глинистых - 85-90%, в том числе водопрочных — более 40%. Чернозем выщелоченные содержат в среднем 69-79% воздушно-сухих и 57-68% водопрочных агрегатов. Следовательно, современное структурное состояние черноземов выщелоченных  оценивается как удовлетворительное. Однако среди них увеличиваются площади почв с неудовлетворительным структурным состоянием.Черноземы выщелоченные тяжелосуглинистые и легкоглинистые характеризуются благоприятными физическими свойствами, которые заметно изменяются при разном сельскохозяйственном использовании почв.рганическое веществоГумус черноземов выщелоченных мощных легкоглинистый (61-64% физической глины) и тяжелосуглинистых (53-54%) в горизонте А и АВ характеризуется высоким содержанием гуминовых кислот (ГК) с колебаниями в пределах 39-45% к Собщ и широким отношением ГК/ФК, равным 2,0-2,7. В остальной части профиля отмечается уменьшение содержания ГК, увеличение количества гумина и сужение ГК/ФК до 1,4-1,6. В соответствие с показателями гумусного состояния по [4] эти черноземы относятся к почвам с высоким содержанием (7%) и запасами гумуса (155-160 в слое О-20 см и 570-640 т/га в метровой толще) гуматного типа с очень высокой степенью гумификации органического вещества.Среднесуглинистые (36-38% физической глины) и легкосуглинистые (25-29%) черноземы по групповому составу гумуса несколько отличаются от глинистых и тяжелосуглинистых: в них нарастает содержание фульвокислот (ФК) до 20-28% против 17-19% в глинистых и уменьшается отношение ГК/ФК до 1,5-1,9. Они относятся к почвам со средним содержанием (4,4-4,9%) и запасам гумуса (110-120 в слое О-20 см и от 312 до 438т/га в слое 0-100 см) фульватно-гуматного типа с высокой и очень высокой степенью гумификации органического вещества в гумусовом профиле и средней за его пределами.Черноземы, выщелоченные супесчаные с содержанием физической глины 9-11 и 12-15% существенно отличаются от глинистых и суглинистых по ряду показателей группового состава гумуса, прежде всего, увеличением суммы ФК в 1,3-1,8 раза и уменьшением отношения ГК/ФК до 1,4-1,1 в гумусовом профиле и до 0,8-0,5 за его пределами. Они относятся к почвам с низким содержанием (2,2-3,9%) и запасами (41-96 в слое 0-20 см и 174-234 т/га в слое 0-100 см) гумуса фульватно-гуматного типа и высокой степенью гумификации органического вещества (31-38% Сгк от Собщ).Из приведенных данных следует, что степень гумификации органического вещества в черноземах выщелоченных тяжелого и легкого гранулометрического состава находится на близком уровне.Однако при последовательном снижении физической глины от 61- 64 до 11-15% в групповом составе гумуса отмечается увеличение доли фульвокислот от 17-19 до 27-43% и уменьшение доли гумуса с 38-50 до 31-43%.Таким образом, групповой состав гумуса, связанный с биохимической активностью почв, свидетельствует о наличии некоторых специфических особенностей гумификации в черноземах разного гранулометрического состава. Более определенно эта специфика выявляется при анализе фракционного состава гумуса, который является функцией солевого и минералогического составов, щелочности и кислотности и других условий взаимодействия органических соединений с минеральной частью почвы /8/. Поскольку гранулометрический состав почв и пород тесно связан с минералогическим составом, то он в значительной мере определяет фракционный состав гумуса и условия его закрепления в черноземах. Это подтверждается соотношением фракций гумусовых веществ и фракционным составом групп ГК и ФК.Содержание первой фракции гумусовых кислот, свободных и связанных с подвижными R2O3, в горизонтах А и АВ находится на низком уровне, но оно последовательно увеличивается в ряду черноземов выщелоченных от легкоглинистых до легкосуглинистых с 5-9 до 10-14% от общего углерода и скачкообразно возрастает в супесчаных почвах до (20-29%). Наибольшее содержание (39-49%) этой фракции в супесчаных почвах отмечается в слое 70-100 см, содержащем 8-9% физической глины. Доля участия подвижных гумусовых кислот к их сумме нарастает в гумусовом профиле черноземов выщелоченных от 9-11. в легкоглинистых до 11-18, в тяжелосуглинистых, 17-28 в средне- и легкосуглинистых и до 32-58% в супесчаныхВ отношении гумусовых кислот, связанных предположительно с кальцием, наблюдается менее выраженная обратная зависимость: количество их уменьшается с нарастанием песчанистости почвообразующей породы от 38-49 в легкоглинистых и тяжелосуглинистых до 34—38 в средне и легкосуглинистых и 25-34% от Собщ в супесчаных разновидностях. Относительное содержание второй фракции гумусовых кислот меняется в этом ряду соответственно от 70-83 до 59-60 и 39-55% от суммы гумусовых кислот.Гумусовые кислоты третьей фракции, устойчиво связанные с R3O3 и глинистыми минералами, содержатся в небольших количествах (от 5-6 в легкоглинистых до 10-12% в супесчаных черноземах).В черноземах выщелоченных разного гранулометрического состава первая фракция гумусовых кислот характеризуется значительным преобладанием ФК над ГК. Лишь в пахотном горизонте отношения ГК 1/ФК 1 близки к единице и повышаются до 1,3 в супесчаных почвах при внесении кальцийсодержащих мелиорантов. В остальной части почвенного профиля это отношение уменьшается до 0,6-0,2. Во второй фракции преобладают гумусовые кислоты с отношением ГК 2/ФК 2 от 0,8-1,5 в горизонте А супесчаных черноземов до 2-2,1 в легкосуглинистых, 2,4-3,1 среднесуглинистых, 3-3,4 тяжелосуглинистых, 3,3-3,8 легкоглинистых, а в горизонте АВ – от 0,9-1,7 в супесчаных до 2-2,8 в суглинистых и глинистых. Отношения ГК 3/ФК 3 находятся в пределах 1,2-2,6 и  1,3-1,6 в горизонтах А и АВ глинистых и суглинистых черноземах и 1,4-2,2 и 1,5-2,0 в супесчаных. Физико-химические свойстваФизико-химические свойства почв, связанные с почвенным поглощающим комплексом, как известно, играют весьма важную роль в их развитии и плодородии.Изучение и характеристика указанных свойств дает возможность также рационализировать агротехнические приемы и использование почв в сельском хозяйстве.Наиболее высокие показатели физико-химических свойств почв относятся к вариантам выщелоченных черноземов глинистого и тяжелосуглинистого механического состава, а наиболее низкие показатели наблюдаются у легких по механическому составу выщелоченных черноземов. Варьирование физико-химических свойств хорошо согласуется также с гумусом почвы. Как правило, чем больше гумуса в почве, тем больше поглощенных катионов, выше их сумма и емкость поглощения.Вниз по профилю почвы, поглощенные катионы, их сумма, емкость поглощения и гидролитическая кислотность изменяются в сторону уменьшения. Изменение поглощенных  катионов происходит медленно, а гидролитической кислотности очень быстро при переходе от пахотного к подпахотному горизонту.Обращает на себя внимание очень высокая гидролитическая кислотность в пахотном слое выщелоченных черноземов, достигающая у тяжелосуглинистых вариантов 6,7 мг-экв на 100 г почвы. Объяснить такое явление можно исключительно выпаханностью почв благодаря длительному неправильному использованию их в сельском хозяйстве без применения удобрений /1/.Агрохимическая характеристикаРост применения удобрений в сельском хозяйстве обязывает использовать их наиболее рационально и с максимальной эффективностью. Для этого при внесении удобрений необходимо знать, как взаимодействуют она с почвой и растениями, как быстро происходит процесс растворения и поглощения почвой, в какие формы при этом удобрения превращаются, и какова скорость этого процесса, легко затем усваиваются растениями и передвигаются ли они по профилю при выпадении осадков. Внесенные в почву растворимые минеральные удобрения, прежде всего, растворяются, а затем уже взаимодействуй с солями почвенного раствора, с твердой фазой почв, микроорганизмами и корнями растений. Взаимодействие с солями раствора влечет за собою в большинстве случаев образование трудно растворимых соединений, происходит так называемое химическое поглощение. Взаимодействие с твердой фазой почв, с почвенным поглощающим комплексом сопровождается физико-химическим поглощением и переводом их в адсорбированное состояние. Взаимодействие же растворимых удобрений с микроорганизмами и корнями растений вызывает биологическое поглощение и перевод в органическую форму.Во всех указанных случаях происходит прочная фиксация удобрений, благодаря которой они закрепляются в почве,  предохраняются от выщелачивания в нижние горизонты и служат резервным фондом для питания растений в период их вегетации /2/.4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВЫФактор дисперсности (К) по Н.А.Качинскому характеризует степень разрушения микроагрегатов в воде и выражается процентным отношением ила (частиц < 0,001 мм) “микроагрегатного” к илу “гранулометрическому”:К= аb 100 ; = 0,938,2х 100 = 2.4где а – содержание ила в % при микроагрегатном; b – при гранулометрическом анализе, %.Чем выше фактор дисперсности, тем менее прочна микроструктура почвы. Фактор дисперсности лучших черноземов не превышает 10. По данным таблицы фактор дисперсности составляет 2.35.По результатам микроагрегатного и гранулометрического анализов можно рассчитать фактор структурности (КС) по Фагелеру. Он характеризует водоустойчивость агрегатов. Рассчитывается по формуле:К= b-аb 100 ; = 38,2-0,938,2х 100 = 97,6где а – содержание ила при микроагрегатном; b – при гранулометрическом анализах в %.Сумма количественных выражений фактора дисперсности 2,4 и фактора структурности 97,6 равна 100 %.Таким образом, зная величину одного фактора, можно рассчитать другой.Сопоставляя данные микроагрегатного и гранулометрического анализов, можно рассчитать степень агрегатности Ка по Бейверу и Роадесу:К= а-ba 100;где а – количество водопрочных микроагрегатов > 0,05 мм при микроагрегатном анализе, %; b – количество механических элементов > 0,05 мм при гранулометрическом анализе, %.Повышение степени агрегатности означает улучшение водопрочности структуры. А.Ф. Вадюниной предложена формула расчета “гранулометрического показателя структурности” (РС) только по результатам гранулометрического анализа. Рассчитываем по формулам, %:для гумусных почв РС = a+bcх 100 = = 0.9+38,223.3х 100 = 167%где а – содержание ила; b – содержание мелкой пыли; с – общее содержание средней и крупной пыли, %.Чем выше гранулометрический показатель почвы, тем выше потенциальная способность ее коструктуриванию. При высокой потенциальной способности величины РС обычно более 100. В нашем случае она равна 167%Водные свойства почв. Почва как полидисперсная система обладает способностью поглощать и удерживать воду - влагоёмкостью. Влага в ней находится в разных формах, различающихся по количеству, подвижности, доступ- ности растениям. Максимальная гигроскопическая влажность (МГ) - это наибольшее количество влаги, которое почва может сорбировать из воздуха, насыщенного водяными парами (при относительной влажности воздуха более 94 %). Эта влага недоступна растениям.Влажность устойчивого завядания растений (ВЗ) - влажность, при которой растения начинают обнаруживать признаки завядания, не исчезающие при перемещении их в атмосферу, насыщенную водяными парами. Это нижний предел доступной влаги. Устанавливается экспериментально или расчетным путем по величине максимальной гигроскопической влажности:ВЗ= МГ ·1,5 = 4,3х 1.5 =6,45Полная влагоемкость (ПВ) — это наибольшее количество воды, которое может вместиться в почве при заполнении всех ее пор. Иначе константа ПВ называется полной водовместимостью. Обычно выражается в процентах объема почвы и по величине приближается к общей пористости, однако всегда несколько меньше РОБЩ, так как некоторая часть почвенных пор остается занятой защемленным воздухом.Наименьшая, или предельная полевая (НВ, ППВ), влагоемкость соответствует такой влажности, которая сохраняется в почве или грунте после стекания гравитационной влаги при условии устранения испарения с поверхности почвы и отсутствия дополнительного притока влаги за счет грунтовых вод. Разница между полной и наименьшей влагоемкостью представляет собой максимальную водоотдачу: МВО = ПВ- НВ; = 140- 101 = 39Влажность почвы (различные виды влагоемкости, почвенно- гидрологические константы) обычно выражают в процентах от массы сухой почвы. Иногда при расчете водоотдачи и других показателей влажность почвы в процентах от объема почвы согласно следующей зависимостиW,%v =W,%m dv = 29 х1.19 = 34,5 (слой почвы 0-10 см); 34 х 1.23 = 35,2 (слой почвы 10-20см); 38х 1.28 = 48,6 (слой почвы 20-30см);Доступность влаги растениям зависит как от состава и свойств почвы, так и от содержания в ней влаги. В интервале влажности ПВ - НВ влага легко передвигается по профилю, хорошо доступна растениям, но увлажнение почвы избыточно. При этой влажности ухудшается аэрация, затрудняется газообмен. Запасы влаги в почве вычисляют обычно послойно или по генетическим горизонтам с последующим суммированием для метрового слоя, так как влажность и плотность почвенного профиля с глубиной изменяются. Запасы влаги измеряются в м3/га, т/га или в миллиметрах водного столба. Общие запасы влаги рассчитывают по формуле:Wобщ = B · dv · hгде WОБЩ – запас влаги, м3/га (т/га); В – влажность почвы, % массы абсолютно сухой почвы; dV – плотность почвы, г/см3; h – мощность расчетного слоя, см.W0-10 = B · dv · h = 28х 1.19 х10 = 292 м3/гаW10-20 = B · dv · h = 31х 1.23 х20 = 763 м3/гаW20-30 = B · dv · h = 32х 1.28 х30 = 1229 м3/гаВ агрономической практике обычно учитываются общий и продуктивный запасы влаги. Общий запас – это суммарное количество воды в определенном слое почвы. Продуктивный запас - количество доступной для растений влаги (сверх величины ВЗ) в этом же слое.Чтобы определить продуктивный запас влаги (WПР) в этом же горизонте, нужно из общего запаса (W ОБЩ) вычесть запас недоступной влаги (WНЕД):WПР = W ОБЩ - WНЕДЗапас недоступной влаги рассчитывается по той же формуле что и (WОБЩ), но “B ” здесь соответствует значению ВЗ для данного слояВЗ0-10 = МГ х1.5 = 3,8 х1.5 =5,7 WНЕД = ВЗ0-10 · dv · h = 5,7 х 1,19 х10 =68ммВЗ10-20 = МГ х1.5 = 4,5 х 1.5 =6,8 WНЕД = ВЗ0-10 · dv · h = 6,8х 1.23х20=167ммВЗ20-30 = МГ х1.5 = 4,7 х 1.5 = 7,05 WНЕД = ВЗ0-10 · dv · h = 7,05х 1,28 х30 =271ммОптимальные запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы (по А.М. Шульгину) находятся в пределах от 100 до 200 мм. Запасы более 250 мм избыточны, менее 50 мм – недостаточны для развития растений. Запасы продуктивной влаги для конкретного слоя можно рассчитать по следующей формуле:WПР = 0.1· dv · h · (В-ВЗ), ммWПР(0-10) = 0,1 х 1.19 х10 х (28-5.7) = 26,53ммWПР(10-20) = 0,1 х 1.23 х20 х (31-6,8) = 59.53ммWПР(20-30) = 0,1 х 1.28 х30 х (32-7,05) = 96ммРасчет баланса гумуса и норм органических удобренийГумус считают одним из главных показателей почвенного плодородия, поскольку в нем накапливаются азот и другие важные элементы. Кроме того, гумус оказывает благоприятное влияние на физические и водные свойства. Является важнейшим фактором структурообразования, осуществляет санитарные функции в почве, благоприятно влияет на тепловой, водный и воздушный режимы. Содержание гумуса в верхних горизонтах минеральных почв может колебаться от десятых долей процента до 9-12 % и более.Для оперативного и эффективного решения вопросов поддержания и улучшения почвенного плодородия большое значение имеет оценка баланса гумуса, т.е. соотношение его приходных и расходных статей, что позволяет судить о направленности и величине изменений в содержании и запасах гумуса в почве.Баланс гумуса в почвах складывается из соотношения его приходных и расходных статей. Баланс может быть положительным (если накопление гумуса превышает его расход за этот же период), отрицательным (расход гумуса превышает его накопление) или бездефицитным (темпы накопления гумуса и его расхода равны, т.е. запасы остаются без изменения).Баланс гумуса рассчитывают для конкретного слоя почвы (например, пахотного) и конкретного периода времени (годовой, за ротацию и др.). Для оценки баланса используют экспериментальный или расчетный методы.Один из вариантов расчетного метода оценки баланса, учитывающий потери гумуса за счет его минерализации. Все параметры, фигурирующие в расчете (ЗГ, ГМ, ПКО, ГС, Б, НК), выражаются в тоннах на 1 га1. Запас гумуса в пахотном слое (ЗГ) с использованием данных по содержанию гумуса в % (г), мощности слоя в см (Н) и плотности слоя в г/см3 (dv):Зг = г ·H· dv 2. Количество гумуса, минерализованного за год. Для этого запас гумуса в пахотном слое (ЗГ) умножается на коэффициент минерализации гумуса (КМ) и на поправочный коэффициент (КП), учитывающий влияние на минерализацию гранулометрического состава:Гм = Зг· Км ·Кп;3. Накопление пожнивно - корневых остатков (ПКО) по культурам сево- оборота. Для этого урожайность (У) основной продукции, выраженная в т/га, умножается на коэффициент накопления пожнивно-корневых остатков (КО):ПКО = У· Ко ;4. Количество гумуса, синтезирующееся за год из пожнивно-корневых остатков (ГС). Умножением величины ПКО на коэффициент гумификации растительных остатков (КГ):ГС = ПКО· КГ;5. Баланс гумуса. Разность между синтезированным (ГС) и минерализованным (ГМ) гумусомБ = ГС - ГМ6. Норма навоза (НК) для создания бездефицитного баланса гумуса путем деления годового дефицита гумуса (Б) на коэффициент гумификации навоза (КГН). Для полуперепревшего навоза при влажности 50-55 % величина КГН составляет 0,07 - 0,10.НК = Б: КГН7. Средняя компенсационная доза навоза по севообороту и потребность в навозе всей площади севооборота в т на 1 га.