Мелиоративное почвоведение

26 ДЕПАРТАМЕНТ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ Волгоградская государственная се льскохозяйственная академия Кафедра: « Агрохимии, почвове дения и защиты растений» Дисциплина: Мелиоративное почвоведение Контрольная работа Выполнила: студентка второго курса заочного отделения, группы _2 ЭМЗ, 04/040 Фастова Надежда Александровна Волгоград 2005г. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО МЕЛИОРАТИВНОМУ ПОЧВОВЕДЕНИЮ Перечень вопросов для выполнения контрольной ра боты: 1. (3) Принцип рационального использования почв; 2. (11) Роль рельефа в почвообр азовательном процессе. Элементы рельефа; 3. ( 25) Строение коллоидной мицеллы. Заряд коллоидов. Объясните, чем о т личаются гидрофобные коллои ды от гидрофильных. Закон Гиббса; 4. (37) охарактеризуйте основ ные вводно-воздушные и физические свойства почв, их зависимость от механ ического состава и органического вещества; 5. (59) Опишите почвы таежно-а рктической зоны. Тепловая мелиорация мерзлотных почв; 6. (69) Опишите методы химичес кой мелиорации солонцов; 7. (70) Чем отличаются серые л есные почвы от подзолистых. Сравнивая их, больше внимания уделяйте мелио ративным аспектам этого вопроса. Контрольная работа 1. (3) Принцип р ационального испо льзования почв Почвенные ресурсы и их рациональное использовани е выступают в о б ласти удо влетворения спроса на продовольствие, корма, местное топливо, древесину и биологические сырьевые материалы в качестве наиболее сущ е ственного фактора. «Идеальным» тип ом землепользования можно считать то, которое, отражая экономические по требности региона и его социально-экономические и технические возможн ости, согласуется с природной спец и фикой территории. В век научно-технической революции и роста народон аселения, когда на поля и фермы, плантации и сады выходит все более мощная техника, внедряются индустриальные технологии сельскохозяйственного произво д ства и остро стои т продовольственная проблема, важен с теоретическ ой и практической точек зрения вопрос о рациональн ой структуре землепользов а ния. Но для вовлечения каждого нового гектара в сельско хозяйственное производство требуется затратить большой капитал, приче м освоение и и с пользовани е новых территорий под монокультуры со временем требует все новых затра т на получение единицы продукции в виду постепенного измен е ния и ухудшения свойств почв при ск ачкообразном изменении их роли в а г роценозах, при постоянном, часто невосполняемом, отчуждении з начител ь ных количеств эл ементов питания, разрушении структуры от механической обработки, потер и органического вещества почв. Таким образом и нтенсивное св едение лесов, как это имеет место в тр о пиках, приводит к развитию катастрофической эрозии из-за б ольшой н е устойчивости эк осистем тропических районов. Здесь новой технологией м о жет стать «аграрно-лесное» хозяйст во, смешанное использование земли, при котором лесное хозяйство сочетае тся с земледелием, скотоводством, рыб о разведением. Но массовый переход на новую технологию треб ует разъясн и тельной рабо ты и социально-экономических преобразований. Тундровые ландшафты легко разрушаются при различ ных антропоге н ных воздей ствиях и очень медленно восстанавливаются. При освоении п о добных территорий крайне желатель но «дозировать» антропогенное возде й ствие и постоянно его контролировать. Для окультуривания тундровых почв важно создать в них благоприятный тепловой режим и повыс ить аэрацию, вносить высокие нормы органических удобрений в виде компос тов (до 200 т/га). По направленности с/х использования почвы тундры могут быть сгру п пированы следующим образом: 1) тундровые глеевые, торфянисто- и перегнойно-глеевые, горные тундровые, б олотные почвы можно рекомендовать под оленьи пастбища; 2) тундровые глееватые, тундровые иллювиально-гумусовые, легкие по грану лометрическому составу почвы благоприятны для культурных сенок о сов и пастбищ; 3) наиболее плодородны пойменные дерновые почвы пригодны е под сенокосы и пастбища при применени и комплекса культурно - технич еских м е роприятий, осушен ии и внесении удобрений. Значительные возможности существуют для поднятия интенсивности земле пользования в зоне распространения подзолистых и дерново-подзолистых почв мира. Они тесно связаны с необходимостью осуществл е ния комплекса мелиоративных , агротехнических и др. мероприятий: раци о нальная организация территории, пр авильная обработка почв, внесение орг а нических и минеральных удобрений, известкование почв, пос ев многолетних трав, создание окультуренного пахотного горизонта, борь ба с избыточным увлажнением почв, укрупнение пахотных угодий. Благоприя тные климатич е ские услов ия в сочетании с вышеуказанным набором мероприятий позволяют на этих по чвах выращивать ранние и среднеспелые с/х культуры. Болотные почвы этой зоны (особенно низинные) после осушения и культурно-технических и агроте хнических мероприятий могут быть, при условии пр и менения двустороннего регулирова ния водного режима, использованы как пастбища, сенокосы, пашни. К регионам распространения бурых и серых лесных по чв приурочены важные земледельческие районы мира. Основные мероприяти и по повыш е нию плодороди я этих почв должны быть направлены на создание мощного плодородного пах отного слоя путем систематического внесения орга нич е ских и минеральных у добрений, борьбы с эрозией почв. Черноземные почвы, представляющие важнейший земл едельческий фонд земного шара, требуют при вовлечении их в с/х правильно го использ о вания их высо кого потенциального плодородия, предохранения гумусового горизонта от разрушения и деградационных процессов. Существует нескол ь ко путей решения этой непростой за дачи: рациональные приемы обработки, накопление и правильное расходова ние влаги, внесение удобрений, борьба с эрозией почв. Большое значение, ос обенно для черноземов степей, имеют влагонакопление, создание защитных лесополос. Улучшению и сбалансир о ванности водного режима черноземов призвано служить орошен ие, но его применение должно быть организованно таким образом, чтобы не д опустить развития деградационных процессов (вторичное засоление, слит огенез, трансформация структуры и гумуса черноземных почв). При соблюден ии этих принципов черноземы представляют прекрасную базу для выращивания зерновых, технических ку льтур. Для широкого развития животноводства и плодоводства. В зоне сухих степей с семиаридным климатом с/х культуры на кашт а новых почвах страдают от засух, но естественная биологическая продукти в ность травяных ценозов позволяет развивать животново дство при условии строгого соблюдения нор м выпаса и введения пастбищеоборотов. Расшире н ное продуктивное использование каштановых почв в землед елии возможно при условии орошения с соблюдением норм и сроков поливов д ля предо т вращения втори чного засоления почв. Для борьбы с распространенной здесь солонцеватос тью , необходимо проведение г ипсования на фоне орошения, травосеяния и внесения удобрений. Зоны полупустынных и пустынных почв (бурые полупус тынные, серо-коричневые, серо-бурые пустынные) характеризуются низкой б иологич е ской продуктивн остью почв, развитием ветровой эрозии. При введени и ор о шения появляются признаки вторичного засоления почв и осоло нцевания. Большое количество тепла позволяет при научно обоснованном о рошении выращивать на большинстве этих почв бахчевые, овощные и плодовы е кул ь туры. Однако основн ым их использованием является пастбищное животн о водство (отгонное и кочевое). Что является проблемой номер оди н субари д ных и аридных ре гионов мира , следствие – опу стынивание. Основные пр и ч ины этого явления: неконтролируемая нагрузка на пастбища и отсутствие к аких-либо пастбещеоборотов, излишнее стравливание растительности. Основным направлением работ по предотвращению опустынивания я в ляется разработка новой страте гии использования земел ь, перестройка т р а диционных хо зяйственных навыков населения и создание охраняемых терр и торий. Приоритет должен отдаваться экологическим принципам борьбы с опустыниванием. Для большей части сел ьскохозяйственных угодий мира х а рактерны явления ускоренной эрозии почв. Особенно она интенс ивна в тр о пиках, чему спос обствуют преобладание пересеченного рельефа, сплошная рубка лесов, нал ичие на обширных территориях мощных кор выветривания, легко поддающихс я размыву и эрозионному разрушению, ливневый характер осадков в сочетан ии с резкой сезонностью увлажнения. В странах Африки плоскостной смыв сочетается с овр ажной эрозией. Часто причиной истощения почв тропиков является практик а монокульту р ного землед елия, отсутствие севооборотов или их неправильный состав, а также необос нованное применение новых технических приемов и средств возделывания сельскохозяйственных культур, разработанных для стран ум е ренного пояса. Борьба с эрозией поч в должна включать комплекс меропри я тий: улучшение структуры и вводно-физических свойств почв, пр именение противоэрозионных методов обработки почв, сохранение и расши рение пр о тивоэрозионног о лесонасаждения. Срочных мер по предотвращению вредных побочных последствий и разработ ке принципов и методов рационального и экологически обоснова н ного землепользования требует развивающееся бурными типами орошение. Опаснейшим из последствий его я вляется вторичное засоление. Для предо т вращения вредных последствий орошения необходимо строит ельство закр ы тых трубопр оводов, облицовка оросительных каналов для уменьшения п о терь воды, а также сооружение дрена жно-коллекторной сети и соблюдение норм и сроков полива. В большинстве странах основные принципы взаимоотношения прир о ды и человека, с/х производства и использования почвенного покрова стр о ятся на таких понятиях , как «рациона льное природопользование», «оптим и зация природной среды». Главная же задача производства – по лучение си ю минутной при были – плохо согласуется с необходимостью проявления заб о ты о природной среде и почвенном по крове. Природа при этом эксплуатир у ется стихийно, что часто приводит к обострению экологической ситуации и истощению природных, в том числе и почвенных, ресурсов. Рационализация землепользования на основе точно го учета регионал ь ных и л окальных особенностей почвенного покрова – одна из важнейших з а дач борьбы за здоровую окружаю щую среду, за решение продовольственной проблемы мира, за обеспечение бл агополучия современного и грядущих п о колений людей на Земле. 2.(11) Роль рель ефа в почвообразовательном процессе. Элементы рель ефа Одним из важ нейших факторов почвообразования, оказывающих огромное влияние на ген езис почв, структуру почвенного покрова, его ко н трастность и пространственную неоднородность, я вляется рельеф местности. Основными элементами рельефа являются водораздельные простра н ства, склоны и долины. В практике полевых почвенных исследований установилась следующая сист ематика типов рельефа: 1)макрорельеф; 2) мезорельеф; 3) микрорельеф; 4) нанорельеф. Каждый из перечисленных типов рельефа играет опре деленную роль в процессах почвообразования, т.е. в генезисе почв и геогра фии почв, в фо р мировании с труктуры почвенного покрова. МАКРОРЕЛЬЕФ как рельеф, определяющий строение зем ной повер х ности на больш их территориях, определяет и отражает, в соответствии с би о климатическими условиями, зональ ность почвенного покрова, его структуру и характер макрокомбинаций поч в, типичных для данной зоны. МЕЗОРЕЛЬЕФ определяет структуру почвенного покрова в пределах конкрет ного ландшафта и характер мезокомбинаций почв, их сочетания. МИКРО- и НАНОРЕЛЬЕФ влияют на пятнистость и комплексность почвенного по крова и определяют характер микрокомбинаций, микроко м плексность. Оценить роль рельефа в почвообразовании можно только учете сов о купного взаимодействия всех ф акторов почвообразования в пределах ко н кретной местности. Так, например, в гумидных и субгумид ных регионах при господстве увлажнения над испарением, в пониженных эле ментах рельефа (депрессии, долины) близкий уровень грунтовых вод всегда способствует о б разованию почв гидромо рфного ряда – болотных, лугово- болотны х, дерново-глеевых, болотно-подзолистых и др. По своему морфологическому стро е нию, режимам и химич ескому составу эти почвы резко отличаются от авт о морфных почв, с формированных на водоразде льных пространствах. В ари д ных и семиаридных условиях залегание близкого уровня грунто вых вод в п о нижениях рель ефа приводит к образованию почв засоленного ряда – соло н чаков и в различной степени засоле нных почв зонального ряда, в то время как на водораз деле признаки засоленности почв отсутствуют. 3.(25) Строение коллоидной мицеллы. Заряд коллоидов. Объясните, че м отличаются гидрофобные коллоиды от гидрофильных. Закон Гиббс а В почвах все гда присутствуют минеральные, органические и орган о минеральные коллоиды, состав и кол ичественное соотношение которых з а висит от характера почвообразующих пород и типа почвообразо вания. Основу коллоидной частицы (коллоидная мицелла) сос тавляет ее ядро. Ядро представляет собой сложное соединение аморфного и ли кристаллич е ского стро ения различного химического состава. На поверхности ядра расположен прочно удерживаем ый слой ионов, несущий заряд, – – слой потенциалопределяющих ионов. Ядр о мицеллы вм е сте со слоем потенциалопределяющих ионов называется гранулой . Между гранулой и раствором, окружающим коллоид, возникает термодинамич еский потенциал, под влиянием которого из раствора притягиваются ионы п рот и воположного знака (к омпенсирующие ионы). Так, вокруг ядра коллоидной мицеллы образуется двой ной электрический слой, состоящий из слоя поте н циалопределяющих и слоя компенсирующих ионов. Компенсирующие ионы, в свою очередь, располагаются вокруг гран у лы двумя сло ями. Один – неподвижный слой, прочно удерживаемый эле к тростатическими силами потенциал определяющих ионов (слой Гельмгол ь ца). Рис1. Схема с троения мицеллы ацидоидного коллоида. 26 Гранула вместе с неподвижным слоем называется коллоидной час т и цей. Между ко ллоидной частицей и окружающим раствором возникает эле к трокинетический потенциал (дзета- потенциал), под влиянием которого нах о дится второй (диффузный) слой компенсирующих ионов, облад ающих сп о собностью к экв ивалентному обмену на ионы того же знака заряда из окр у жающего раствора. Коллоидная мицелла электронейтральна. Основная м асса ее прина д лежит гран уле, поэтому заряд последней рассматривается как заряд всего коллоида. В озникновение заряда у различных коллоидов связано с особенн о стями их химического состава и стр уктуры. Отрицательный заряд приобр е тают коллоиды за счет разрыва связей и облома пакетов глинис тых минер а лов, различных форм почвенных кальцитов , несиликатных соединени й жел е за и алюминия (их ок сидов и гидроксидов) и освобождения валентных кра е вых ионов кислорода, при изоморфно м замещении кислородных тетраэдрах минералов группы монотмориллонита 4-х валентного кремния 3-х валентным алюминием, алюминия – двухвалентным и катионами – железом, магнием. Коллоиды, имеющие в потенциалопределяющем слое от рицательно з а ряженные ио ны и диссоциирующие в раствор Н-ионы называются ацидоид а ми (кислотоподобными ), а положительные и оны, посылающие в раствор и о ны ОН – базоидами (основания). Коллоиды в почве находятся главным образом в форме гелей, в кот о рых частицы сцепляются между собой и образуют пространственную стру к турную сетку, в ячейках которых уде рживается вода. Во влажной почве н е большое количество коллоидов может находиться в состоянии з оля (частицы разделены водной фазой). Раздельное существование коллоидн ых частиц в состоянии золя связано с наличием электрокинетического пот енциала и во д ной (гидрата ционной) оболочки на поверхности частиц. Одноименно зар я женные частицы отталкиваются дру г от друга, могут долго находиться в су с пензии, не образуя, осадка. При падении электрокинетического потенциала и уменьшении заряда части ц разноименно заряженные коллоиды, сталкиваясь, друг с другом при хаотич еском движении, склеиваются, увеличиваются в размерах и выпадают в осадо к. Процесс соединения коллоидных частиц и образования геля из золя назыв ается коагуляцией. Взаимодействию и соединению коллоидных частиц ме шают водные пленки, которые удерживаются на их поверхности. По количеств у воды, удерживаемой коллоидами, они разделяются на гидрофильные и гидро фо б ные. Гидрофиль ные коллоиды сильно гидротирова ны, т руднее коагулируют. К ним относятся некоторые орга нические вещества, встречающиеся в почвах, минералы монтмориллонитово й группы. Гидрофобные коллоиды содержат небольшое количество воды. Это – гидрооксид железа, минералы каолинит о вой группы. Деление коллоидов на гидрофильные и гидроф обные несколько условно, поскольку при измельчении твердых коллоидных частиц степень гидратации их возрастает. 4.(37) охарактер изуйте основные вводно-воздушные и физические свойства почв, их зависим ость от механического состава и органического вещества Вода в почве неоднородна, поэтому существуют пять категори й по ч венной воды: – твердая вода – лед; – химически связанная вода; – парообразная вода; – физически связанная, или сорбированная вода; – свободная вода. Водными (вводно-физическими, гидрофизическими) свойствами наз ы вают совокупность свойств поч вы, которые определяют поведение почве н ной воды в ее толще. Наиболее важн ыми водными свойствами являются: 1)водоудерживающая способность почвы; 2)ее влагоемкость; 3)водоподъемная способность; 4) потенциал почвенной влаги; 5)водопроницаемость. 1) Водоудерживаемая способность – способность почвы удерживать содерж ащуюся в ней воду от стекания под влиянием силы тяжести. Колич е ственной характеристикой водоуде рживающей способности почвы является ее влагоемкость; 2) Влагоемкость почвы – способность поглащать и удерживать опред е ленное количество воды. В завис имости от сил, удерживающих воду в почве, и условий ее удержания выделяют следующие виды влагоемкости: – Максимальную адсорбционную влагоемкость (МАВ) – наибольшее количес тво воды, которое может быть удержано сорбционными силами на поверхност и почвенных частиц. – Максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ) – характеризует верхн ий предел содержания в почвах рыхлосвязанной (пленочной) воды, т.е. воды, у держиваемой силами молекулярного притяжения на поверхности почвенных частиц. – Капиллярная влагоемкость (КВ) – наибольшее коли чество капилля р но-подпер той воды, которое может удерживаться в слое почвы, находящемся в предела х капиллярной каймы. – Наименьшая влагоемкость (НВ) – наибольшее количество капилля р но0подвешанной влаги, которое м ожет удерживать почва после стекания и з бытка влаги при глубоком залегании грунтовых вод. – Дефицит влаги в почве представляет собой величину, равную разн о сти между наименьшей влагоемко стью и фактической влажностью почвы. – Полная влагоемкость (ПВ) – наибольшее количество влаги, которое може т содержаться в почве при условии заполнения ею всех пор, за искл ю чением пор с защемленным воздух ом, которые составляют, как правило, не более 5-8% от общей порозности. Следов ательно, ПВ почвы численно соо т ветствует порозности (скважности) почвы. 3) Водоподъемная способность почв – свойство почвы вызывать восх о дящее пере движение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил. В ы сота подъема воды в по чвах и скорость ее передвижения определяются в о с новном гранулометрическим и стру ктурным составом почв , их порозностью. Чем почвы тя желее и менее структурны, тем больше потенциальная высота подъема воды, а скорость подъема ее меньше. 4) Потенциал почвенной воды. Поскольку вода в почве находится под одновременным сложным во з действием нескольких силовых п олей – адсорбционных, капиллярных, осм о тических, гравитационных, – для характеристики их сум марного действия и оценки энергетического состояния воды в почве введе но понятие термод и намиче ского, или полного, потенциала почвенной воды. Полный потенциал почвенно й воды ( ) (Па= ) – это величина выражает способность воды в почве производит ь большую или меньшую работу по сравнению с чистой свободной водой.