почвоведение

1. Выветривание: сущность, типы, стадийность, зональность. Типы выветривания. Выветривание и почвообразование. 3

2. Роль климата в почвообразовательном процессе. Зоны по влагообеспеченности. 5

3. Строение коллоидной мицеллы. Заряд коллоидов. Процессы коагуляции и пептизации. 6

4. Щелочность почв, ее происхождение и виды. Мероприятия по регулированию щелочной реакции почв. 8

5. Влияние гранулометрического состава и структуры на водные свойства почвы. 9

6. Экологические и экономические основы плодородия почв. 14

7. Сельскохозяйственное использование осушаемых заболоченных и болотных почв. Торфяные болота и их распространение. 16

...

Климат определяет поступление лучистой энергии солнца, тепла и влаги на земную поверхность, в результате создается определенный гидротермический режим почв. Следовательно, от климата зависят условия жизни биологического фактора почвообразования, а также направление и скорость биологических и абиотических процессов.
Климат характеризуется комплексом показателей, но для понимания процессов почвообразования в почвоведении используют только некоторые: годовое количество осадков, коэффициент увлажнения почв, среднегодовую температуру воздуха, средние многолетние температуры января и июля, сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10 "С, продолжительность этого периода, длина вегетационного периода.
Учитывая важность гидротермического режима для почвообразования, иногда целесообразно подразделять климат на группы не по комплексу показателей, а только по температурным условиям или особенностям увлажнения почв. Климатические показатели имеют зональную (поясную) изменчивость, что предопределило образование на земном шаре растительных и почвенных зон. Однако в каждой почвенно-климатической зоне кроме преобладающих типов почв встречаются также и другие почвы, что определяется в большой степени неодинаковым гидротермическим режимом почв разных территорий одной и той же климатической зоны, оказывающим влияние на формирование биоценозов и течение почвенных процессов. Например, это связано с рельефом, который перераспределяет тепло и воду. Нижние части склонов всегда больше увлажнены, а склоны южной экспозиции получают больше солнечного тепла. Песчаные почвы прогреваются быстрее и глубже, чем глинистые; нагреваемость почв и пород зависит от их окраски.
Некоторые климатические воздействия способствуют развитию водной и ветровой эрозии почв и пород: интенсивно выпадающие осадки в теплое время, интенсивное весеннее снеготаяние, наличие периодов без осадков с активным испарением влаги из почвы и сильными ветрами. Для климатических показателей характерна динамичность в течение суток, недели, месяца, года, а это определяет динамичность протекающих в почвах процессов и влияет на эволюцию почв. Ученые обратили внимание на выраженность вековых природных климатических циклов с нарастающими к.концу века возмущениями климата: бури, засухи, наводнения и т.д. Происходят также медленные глобальные изменения климата в течение десятков тысяч лет. Напомним, что в начале четвертичного геологического периода Скандинавский полуостров, Северный Урал и другие территории являлись очагами оледенений. На европейской территории России в настоящее время продолжается медленное потепление климата. В агрономической практике используют приемы, которые помогают значительно ослабить или устранить неблагоприятные климатические воздействия на почвы и сельскохозяйственные растения. Недостаток осадков восполняют орошением, избыточное увлажнение почв -- осушением; накопление влаги достигают снегозадержанием и регулированием снеготаяния полосным зачернением снеговой поверхности поперек склона торфяной или земляной пылью, золой; испарение влаги уменьшают мульчированием поверхности почвы соломой, торфом и другими материалами. Можно значительно уменьшить губительное воздействие суховеев в степных районах, повысить влажность почв и относительную влажность воздуха, препятствовать высокой нагреваемое™ почв с помощью посадки лесных полос. Нагреваемость почвы и освещенность при возделывании

Выветривание – это процесс разрушения и изменения горных пород и минералов на земной поверхности и вблизи от неё под влиянием солнечной радиации, воды, воздуха и жизнедеятельности организмов. Термин «выветривание», с лингвистической точки зрения, не вполне удачен, так как нередко оказывается источником заблуждения: может показаться, что процессы выветривания связаны с деятельностью ветра. На самом деле ветер к ним никакого отношения не имеет, и разрушение горных пород происходит под действием совершенно других причин.

Пептизация -- переход от состояния геля в состояние золя. Она связана с восстановлением заряда коллоидной системы, повышением ее дзета-потенциала, обусловленным главным образом действием растворов щелочей и гидролитически щелочных солей.Например, за счет образования гумусовых солей щелочных металлов, чаще всего натрия. При пептизации разрушается структура, коллоиды распыляются и приобретают способность к передвижению по почвенному профилю; верхние горизонты почв обедняются коллоидами, что отрицательно сказывается на многих агрономически важных свойствах почвы.Коллоиды почвы обладают способностью поглощать молекулы воды. Эта способность называется гидратацией коллоида.Гидрофобные коллоиды практически не гидратируются, почвы характеризуются плохой смачиваемостью, при насыщении почвы высоко-гидратированными катионами происходит пептизация почвенных коллоидов4. Щелочность почв, ее происхождение и виды. Мероприятия по регулированию щелочной реакции почв.Щелочность почв различают актуальную и потенциальную.Актуальная щелочность обусловлена наличием в почве гидролитически щелочных солей [Na2C03, NaHC03, Са(НС03)2 и др.], которые при диссоциации определяют повышенную концентрацию гидроксил-ионов:Na2C03 + 2Н0Н =Г Н2С03 + 2Na+ + 20Н".Актуальная щелочность выражается величиной рНв или величиной титровальной щелочности в мг * экв. на 100 г почвы.Потенциальная щелочность обусловлена содержанием обменно-поглощенного Na, который может переходить в раствор и подщелачивать его.[nnK]^a!+H,C03^[nnK]"!+Na2C03.Na НСильная щелочность почвы, как и кислотность, оказывает неблагоприятное действие на развитие растений и микроорганизмов (см. табл. 28), усиливает пептизацию почвенных коллоидов, ухудшает структурное состояние почвы и ее физические свойства.В условиях кислой среды, когда в растворе много Н+-ионов и мало ОН~-ионов, амфолитоиды ведут себя как основания:А1(ОН)3^гА](ОН)2 +ОН". БазоидПри щелочной реакции, наоборот, высокая активность ОН~-ионов в растворе будет подавлять диссоциацию по основному типу и тот же коллоид А1(ОН)3диссоциирует как кислота:А1(ОН)3:*:А10(ОН)2~ + Н+. АцидоидТак же ведут себя при изменении реакции и коллоиды гидроксидов железа.При определенной реакции среды диссоциация амфолитоидов идет в равной степени как по основному, так и по кислотному типу. Коллоидная система в этом случае будет электронейтральной, а величина рН называется изоэлектрической.Считается, что большинство почвенных коллоидов -- ацидоиды, в диффузном слое которых находятся катионы, способные к обменным реакциям; присутствуют амфолитоиды; типичных ба-зоидов в почве нет.К ацидоидам относят большинство минеральных, органических и органо-минеральных коллоидов. Это глинные минералы, коллоидные формы кремнезема, гумусовые кислоты, соединения гумусовых кислот и их производных с минеральной частью почвы.К амфолитоидам относят группы минеральных высокодисперсных форм гидроксидов железа и алюминия, некоторых глинных минералов (монтмориллонит и др.), а также органических коллоидов, представленных белковыми веществами, в основном плазмой микроорганизмов, изоэлектрическая величина рН которых равна 4--4,5, для гидроксидов железа --7,1 и для гидроксидов алюминия -- 8,1.Наличие заряда обусловливает электрокинетические свойства почвенных коллоидов. К ним относят коагуляцию и пептизацию коллоидной системы.В зависимости от наличия или отсутствия заряда коллоиды могут находиться в состоянии золя или геля.Золь -- коллоидный раствор. Обусловлен наличием заряда в коллоидной системе; представляет состояние коллоидно раздробленного вещества, рассеянного в дисперсионной среде.Гель -- коллоидный осадок. При отсутствии заряда в коллоидной системе дисперсная фаза укрупняется и отделяется от дисперсионной среды.Коагуляция -- переход коллоида из состояния золя в состояние геля. Коагуляция может происходить под действием электролитов, / при взаимодействии двух противоположно заряженных коллоид-I ных систем, при высушивании или замораживании почв, сопровождающихся дегидратацией. Коагуляция -- положительный процесс.В скоагулированном (осажденном) состоянии могут находиться, например, органические коллоиды в результате их взаимодействия с поливалентными катионами. Коагуляция способствует образованию почвенной структуры, уменьшению связности тяжелых по гранулометрическому составу почв, сохранению от вымывания коллоидов, обусловливающих важнейшие агрономические свойства почвы.Пептизация -- переход от состояния геля в состояние золя. Она связана с восстановлением заряда коллоидной системы, повышением ее дзета-потенциала, обусловленным главным образом действием растворов щелочей и гидролитически щелочных солей.Например, за счет образования гумусовых солей щелочных металлов, чаще всего натрия.При пептизации разрушается структура, коллоиды распыляются и приобретают способность к передвижению по почвенному профилю; верхние горизонты почв обедняются коллоидами, что отрицательно сказывается на многих агрономически важных свойствах почвы.Коллоиды почвы обладают способностью поглощать молекулы воды. Эта способность называется гидратацией коллоида.Гидрофобные коллоиды практически не гидратируются, почвы характеризуются плохой смачиваемостью, при насыщении почвы высоко-гидратированными катионами происходит пептизация почвенных коллоидов5. Влияние гранулометрического состава и структуры на водные свойства почвы.Определение гранулометрического состава в поле дает возможность понять, почему почвы содержат неодинаковое количество гумуса и элементов питания, почему одни почвы поспевают для обработки раньше, а другие позже, почему генетические горизонты имеют разный гранулометрический состав и т. д. По изменению гранулометрического состава определяют мощность почвы и отдельных горизонтов, устанавливают границы между почвами. Известно много примеров, подтверждающих, что гранулометрический состав является важным морфологическим признаком.Для определения гранулометрического состава почв разработаны лабораторные и полевые методы. Среди лабораторных методов наиболее признан метод Н. А. Качинского, имеющий достаточно высокую точность. При изучении почв в природных условиях используют полевой метод. Он менее точен, но позволяет быстро дать главное название гранулометрического состава.Полевой метод определения гранулометрического состава почв и пород основан на увлажнении их образцов до оптимальной влажности (до сырого состояния), скатывании из него шарика между ладонями, раскатывании в шнур и изгибании шнура. Названия по гранулометрическому составу дают в зависимости от того, как ведет себя при этом образец.Полевой метод определения гранулометрического составаПолевое название грануло- Признаки поведения сырого образца почвы метрического состава или породыПесок:рыхлый Шарик не скатываетсясвязный Шарик скатывается плохо, образуются трещиныСупесь Шарик скатывается, но раскатать его в шнур неШарик раскатывается в шнур, но дробится на части или концы шнура не острые Шнур имеет острые концы, но при изгибе в полукруг дает трещиныШнур не трескается при изгибе в полукруг Из шнура можно сделать восьмерку без трещин. Образец плохо доводится до оптимальной влажности, так как жадно впитывает воду, при насыщении водой часто превращается в мягкую, сильно мажущуюся, «жирную» на ощупь массуОт этого «мокрого» метода необходимо перейти к «сухому» методу, для чего следует запомнить ощущение влажных и сухих образцов разных по гранулометрическому составу почв при растирании их между пальцами. Потренировавшись, можно будет легко определять гранулометрический состав полевым методом. В этом вам поможет внешний вид поверхности вспаханного поля. Чем лучше его оструктуренность и выше связность структурных от-дельностей, тем тяжелее гранулометрический состав. Полевые названия гранулометрического состава должны выборочно проверяться лабораторным методом.СЛОЖЕНИЕ.Под сложением почв понимают внешнее выражение плотности и пористости составляющих почву генетических горизонтов. О плотности судят по усилию, с которым входят в почвенные слои (горизонты) нож или лопата. Выделяют пять показателей плотности: рыхлое сложение -- нож или лопата входят в горизонт легко (пахотные горизонты, верхние слои почв, обогащенные органикой, и др.);рассыпчатое сложение -- характерно для верхних горизонтов песчаных и супесчаных почв, вследствие своей бесструктурности они в сухом состоянии представляют сыпучую массу; уплотненное сложение -- нож или лопата входят в горизонт с усилием (подзолистые горизонты, гумусовые подпахотные слои многих почв и др.); плотное сложение -- нож или лопата входят в горизонт с большим усилием (иллювиальные горизонты подзолистых, серых лесных почв, черноземов и др., образовавшиеся на тяжелых по гранулометрическому составу материнских породах); очень плотное сложение -- нож или лопата в горизонт почти не входят; при копке ямы приходится пользоваться ломом или киркой (горизонты, переходные к материнской породе светло-каштановых почв, некоторых древнеорошаемых сероземов и др.).По пористости различают: тонкопористое сложение, когда почва пронизана порами диаметром до 1мм; пористое -- диаметр пор 1--3 мм; губчатое -- преобладают поры 3--5 мм в поперечнике; ноздреватое -- полости 5--10 мм;ячеистое -- полости более 10 мм в поперечнике; трубчатое -- полости в виде каналов, прорытые землероями. Порозность (пористость) может быть внешне выражена также в виде трещин: тонкотрещиноватое сложение -- при ширине трещин не более 3 мм; трещиноватое -- трещины 3-- 10 мм; щелеватое -- ширина трещин более 10 мм. Ширина трещин зависит от влажности почвенных горизонтов.Кроме морфологических показателей сложения почв различают физические показатели их плотности и порозности (см. главу 11) -- плотность, плотность твердой фазы и порозность (скважность).Сложение почвы является важным признаком при определении условий произрастания плодовых, ягодных и сельскохозяйственных культур; оно оказывает большое влияние на сопротивление почвообрабатывающим орудиям, глубину проникновения корней растений, водопроницаемость и водоподъемную способность почв; трещиноватость часто связана с солонцеватостью.НОВООБРАЗОВАНИЯ И ВКЛЮЧЕНИЯ.Новообразование -- это скопления веществ различного химического состава, химического и биологического происхождения, возникшие в почвах в результате почвообразовательных процессов. Например, накопление в элювиальных горизонтах лесных почв такого новообразования, как кремнеземистая присыпка, связано с подзолообразованием, с воздействием на минеральную часть почвы фульвокислот -- продуктов биологического происхождения и химических реакций органических соединений почвы; образование глея(закисных соединений железа) в минеральных слоях болотных почв происходит с участием биологического фактора при развитии анаэробных процессов. В случае смены восстановительных процессов окислительными на отдельных участках глеевых горизонтов образуются ржавые пятна окисных соединений железа; легкорастворимые соли (хлориды, сульфаты и др.) могут образовываться и накапливаться в почвах засушливых областей как в результате минерализации растительных остатков при их разложении микроорганизмами, так и в результате химического осаждения из засоленных почвенно-грунтовых вод при выпотном типе водного режима.Для подзолистых (элювиальных) горизонтов обычными являются ортштейновые зерна, или рудяковые бобовины (дробовины), -- твердые окремнелые скопления соединений железа и марганца овальной и округлой форм, образовавшиеся при неоднократном чередовании восстановительных и окислительных процессов. Иногда эти скопления мелкие и мягкие, тогда их называют железисто-марганцовистыми вкраплениями или примазками. Они встречаются как в элювиальных, так и в иллювиальных горизонтах суглинистых и глинистых почв.Для иллювиальных горизонтов суглинистых и глинистых подзолистых и других почв характерны глянцеватые бурые и коричневатые пленки на стенках трещин и гранях ореховатых или призмовидных структурных отдельностей --коллоидные корочки, являющиеся показателем идущих в почве процессов разрушения органо-минерального комплекса, передвижения коллоидных растворов вниз по профилю и коагуляции коллоидов.В почвах встречаются разнообразные новообразования карбонатов: журавчики и дутики, белоглазка, прожилки, псевдомицелий.Журавчики и дутики -- это твердые окремнелые скопления карбонатов овальной, а иногда сложной формы размером в поперечнике чаще от 0,5 до 1,5 см; они характерны для карбонатных иллювиальных горизонтов почв, образовавшихся на карбонатных породах в таежно-лесной и лесостепной зонах; журавчики, имеющие внутри пустоты, называют дутиками. Начиная с лугово-степной зоны обыкновенных и южных черноземов и южнее в иллювиальных карбонатных горизонтах почв встречается белоглазка -- мягкие округлые скопления углекислого кальция в поперечнике обычно до 1 см со светлыми разводами. Прожилки углекислого кальция встречаются в нижней части профиля почв, начиная с черноземов южной лесостепи; они образуются и сохраняются в почвах благодаря достаточно выраженной сухости теплого периода года и автоморфности почв. Псевдомицелий карбонатов можно встретить только в крайне засушливых условиях, в каштановых почвах и в почвах более южных зон.К новообразованиям относятся гумус почвы, капролиты -- экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков, содержащих органическое вещество.Новообразования дают возможность судить о генезисе почв, их агрономических свойствах, о зональных процессах, в них протекающих.Включения -- это предметы и вещества различного происхождения, попавшие в почвы, не имеющие никакого отношения к почвообразовательным процессам: обломки кирпича, обрывки полиэтиленовой пленки, клочки бумаги, резина, уголь и т. д.КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЧВ И ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД ПО ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОМУ СОСТАВУ.Суммарное процентное содержание фракций мелкозема от 1 до 0,01 мм называют физическим песком, менее же 0,01 мм -- физической глиной, а их процентное соотношение -- гранулометрическим составом. Именно это процентное соотношение использовано для характеристики гранулометрического состава, потому что все главнейшие свойства почв особенно резко изменяются на переходе размера частиц мелкозема через 0,01 мм.В таблице 8 приведена классификация гранулометрического состава Н. А. Качинского (краткая шкала), в которой каждому определенному процентному соотношению физической глины и физического песка дано свое название, заимствованное из народного лексикона. Эта классификация получила в почвоведении наибольшее признание.В таблице 8 для краткости не приводится процентное содержание физического песка, а подразумевается, что на него приходится все остальное (до 100%) процентное содержание мелкозема размером 0,01 -- 1 мм.Чем больше физической глины в твердой фазе почв, тем тяжелее их обрабатывать, поэтому в агрономической практике различают почвы тяжелыеи легкие. К тяжелым относятся глинистые и тяжелосуглинистые почвы, почвы легко- и среднесуглинистые менее тяжелые по гранулометрическому составу, легкими называют супесчаные и песчаные почвы.В почвах более тяжелых при равных условиях с легкими (плотность, гумусность и т. д.) в одном и том же объеме твердой фазы содержится в естественных условиях больше воздуха и влаги вследствие повышенной пористости и суммарной удельной поверхности частиц мелкозема. Так как воздух -- плохой проводник тепла, а вода обладает высокой теплоемкостью, то тяжелые почвы нагреваются солнцем медленнее легких, поэтому в агрономической практике их называют холодными, а легкие почвы -- теплыми.Из таблицы 8 видно, что для почв разных типов почвообразования при одном и том же гранулометрическом составе (начиная с супеси) содержание физической глины разное. Это связано с тем, что частицы физической глины почв разных типов почвообразования обладают разной способностью к агрегатированию, имеют неодинаковый качественный состав и свойства. Например, в солонцах и сильносолонцеватых почвах содержится повышенное количество обменного катиона натрия. В результате усиливаются связность почв при высыхании и липкость при увлажнении. Из-за этого солонцы и сильносолонцеватые почвы на одну градацию тяжелее почв подзолистого типа почвообразования, которые содержат в почвенном поглощающем комплексе повышенное количество водородных ионов, усиливающих дисперсность твердой фазы.Почвы степного типа почвообразования вследствие хорошей гумусированности (гуматного типа гумуса), высокой насыщенности почвенного поглощающего комплекса катионами кальция и магния обладают повышенной способностью к агрегатированию. Поэтому они при одном и том же содержании физической глины являются более легкими по сравнению с минеральными почвами других типов почвообразования.Кроме кратких названий почв и почвообразующих пород по гранулометрическому составу в почвоведении используют также полные названия, в которых к краткому названию добавляют названия двух преобладающих по содержанию групп фракций мелкозема: песчаной (1-- 0,05 мм), крупнопыле-ватой (0,05--0,01 мм), пылеватой (0,01--0,001) или иловатой (< 0,001 мм).На втором месте после основного названия гранулометрического состава принято давать название группы, имеющей самое большое процентное содержание. Например, дерново-подзолистая почва содержит: песка -- 20 %, крупной пыли -- 42, пыли средней и мелкой -- 15 и ила -- 23 %. Краткое название по гранулометрическому составу следует определить по первой колонке таблицы 8, потому что это почва подзолистого типа почвообразования. В почве содержится 38 % физической глины, значит, почва среднесуглинистая. Полное же название по гранулометрическому составу -- суглинок средний иловатокрупнопылеватый, так как группа ила по содержанию на втором месте после крупной пыли.В зависимости от процентного содержания этих четырех групп фракций суглинки и глины могут быть пылевато-иловатые, иловато-пылеватые, крупнопылевато-иловатые, иловато-песчаные, песчано-иловатые, крупнопылеватые, пылеватые и т. д. В суглинках и глинах крупнопылеватых на втором месте по количеству стоит группа пыли (0,01--0,001 мм), поэтому ее название опускают. Суглинки и глины пылеватые имеют вторую по величине группу крупной пыли (0,05--0,01 мм); в этом случае ее название также опускают.Для того чтобы дать полное название по гранулометрическому составу супеси, прибавляют название только одной преобладающей группы фракций, кроме песчаной (так как супесь всегда песчаная). Например, супесь пылеватая, супесь крупнопылеватая, супесь иловатая.Для полного названия по гранулометрическому составу песка рыхлого и связного необходимо добавить к краткому названию только название преобладающей фракции песка (песок рыхлый крупнозернистый, песок связный среднезернистый и т. п.). Если в почве имеются камни (> 3 мм), то в зависимости от их процентного содержания к названию по гранулометрическому составу мелкозема добавляют название по степени каменистости (см. табл. 8). Например, суглинок легкий пылевато-песчаный среднекаменис-тый (при содержании камней 5--10 %).ЗНАЧЕНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА.Гранулометрический состав определяет практически все свойства почв, поэтому его необходимо учитывать в работе агронома. Чем тяжелее гранулометрический состав, тем богаче минералогический состав почв, больше валовых и подвижных элементов питания растений, активнее совершаются гумусово-аккумулятивныепроцессы и процессы структурообразования, выше поглотительная способность, теплоемкость, влагоемкость, биогенность почв, ниже водо- и воздухопроницаемость и т. д. Таким образом, гранулометрический состав влияет на основные показатели плодородия.От гранулометрического состава зависят течение в почвах микро-, мезо- и макропроцессов, формирование морфологических особенностей почвенных профилей. Гранулометрический состав влияет на интенсивность развития водной и ветровой эрозий, на проходимость транспорта по грунтовым дорогам. Какой же гранулометрический состав лучше для земледелия? Многие наиболее благоприятные свойства и режимы складываются в легко- и среднесуглинистых почвах.