«ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ С ОСНОВАМИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ Учебно-методический комплекс Для студентов, обучающихся по специальностям 020401 География 020802 Природопользование Горно-Алтайск РИО Горно-Алтайского госуниверситета 2009 ...»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«ГОРНО-АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра геоэкологии и природопользования

ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ С ОСНОВАМИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

Учебно-методический комплекс

Для студентов, обучающихся по специальностям 020401 «География»

020802 «Природопользование»

Горно-Алтайск РИО Горно-Алтайского госуниверситета 2009 Печатается по решению методического совета Горно-Алтайского государственного университета УДК ББК Авторский знак География почв с основами почвоведения: учебно-методический комплекс (для студентов, обучающихся по специальностям 020401 «География»; «Природопользование») / Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2009. – 109 с.

Составитель:

Яськов М.И., д.с.-х.н., профессор Рецензенты:

Важов В.М., д.с.-х.н., профессор кафедры физической географии и экологического туризма Бийского педагогического государственного университета им. В.М.

Шукшина, академик РАЕН, Заслуженный деятель науки РФ.

Маринин А.М.

к.г.н., профессор кафедры физической географии ГАГУ.

В работе представлены учебно-методические материалы по дисциплине «География почв с основами почвоведения», в том числе рабочая программа, методические указания студентам, содержание и порядок проведения экзамена. Дисциплина «География почв с основами почвоведения» является естественнонаучной дисциплиной федерального компонента для студентов 2 курса специальностей 020401 «География»; «Природопользование».

© Яськов М.И.,

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие………………………………………………………………….. I. Квалификационная характеристика выпускника………………………… II. Компетенции выпускника………………………………………………... III. Рабочая программа………………………………………………….…… 3.1 Объяснительная записка…………………………………………….. 3.2 Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины………………………………………………… 3.3 Технологическая карта учебного процесса………………………… 3.4 Содержание учебного курса………………………………………… 3.5 Курс лекций по дисциплине………………………………………… 3.6 Методические указания к выполнению лабораторных работ……………………………………………………… 3.7 Глоссарий…………………………………………………………….. 3.8 Рекомендуемая литература……………………………………….... IV. Методические указания по самостоятельной работе студентов…………………………………………………………….. V. Темы рефератов………………………………………………………….. VI. Темы курсовых работ

VII. Контрольные вопросы, выносимые на экзамен....………...………….

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящий учебно-методический комплекс по курсу «География почв с основами почвоведения» составлен с учетом рекомендаций Научнометодического совета по географии Учебно-Методического Объединения университетов. Его структура и содержание соответствуют требованиям Государственного образовательного стандарта по специальности «География»

и «Природопользование» утвержденного приказом Министерства образования РФ 10.03.2000 г.

Учебно-методический комплекс включает в себя: квалификационную характеристику и компетенции выпускника-географа; рабочую программу и дисциплины с технологической картой; курс лекций; методические указания к выполнению практических работ, вопросы к семинарским занятиям; глоссарий;

рекомендуемую литературу (основную и дополнительную); методические указания по самостоятельной работе студентов; темы рефератов; контрольные вопросы, выносимые на экзамен.

I. Квалификационная характеристика выпускника Географ по специальности 020401 – География может занимать должности:

младшего научного сотрудника (по рекомендации вуза), инженера (№ 22446), геохимика (№ 20603), палеографа (№ 25457), научного редактора (№26039), экономиста (№ 27728), экономиста-демографа (№ 27726), инженераисследователя (№22488), инженера по охране окружающей среды (№ 22656), стажера-исследователя в области экономики (№ 26638), экскурсовода (№ 27765) и другие, требующие высшего профессионального образования согласно действующему законодательству РФ.

Эколог - природопользователь по специальности 020802 – Природопользование может занимать должности, требующие высшего профессионального образования, согласно действующему законодательству РФ: эколога, младшего научного сотрудника (по рекомендации вуза), инженера (№ 22446), инженера по охране окружающей среды (№ 22656), стажера-исследователя в области экологии (№26638), экономиста – природопользователя, научного редактора (№ 26039), инженера-исследователя (№ 22488) и др.

При условии освоения соответствующей образовательно-профессиональной программы педагогического профиля географ может занимать должности, относящиеся к педагогической деятельности в общеобразовательных учреждениях (должности преподавателя - № 25814, 25813, 25812).

Профессиональные:

- уметь приобретать новые знания, используя современные информационные образовательные технологии;

- иметь представление о формировании и генезисе почв, закономерностях их распространения, экологической роли почв в природе и жизни человека, необходимости охраны почв от разрушения и загрязнения, рационального использования;

- владеть навыками и методами полевых исследований почв (выбор типичной территории для заложения профилей, выбор места для заложения почвенных разрезов, овладение техникой заложения почвенных разрезов, характеристика факторов почвообразования и морфологическое описание почвенных разрезов, снятие гипсометрического профиля, написание отчета и др.).

III. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Курс «География почв с основами почвоведения» на ряду с геологией, геоморфологией, гидрологией и биогеографическими курсами в совокупности закладывает естественно-историческую основу географического и экологического образования. Овладение основами почвоведения развивает способность и далее самостоятельно осмысливать сложный и разнообразный материал современной науки. География почв с основами почвоведения обеспечивает формирование основополагающих знаний о биотическом компоненте географической оболочки и в целом о биосфере Земли. Знания о формировании и генезисе почв, закономерностях их распространения способствует более глубокому раскрытию сложных диалектических связей в природе. Рассматривая почвы как естественно-исторические тела, целиком возникшие в результате взаимодействия природных и антропогенных факторов, студент получает более полное представление о всеобщей связи и взаимодействии в природе и обществе. В этом заключается особая методологическая роль географии почв с основами почвоведения в цикле наук о Земле.

Науке о почве в России традиционно уделялось большое внимание. В настоящее время почвоведение рассматривается как одна из дисциплин базового высшего естественнонаучного образования. Особое значение курс «География почв с основами почвоведения» имеет для высшего географического и экологического образования. Знакомясь с процессом формирования почвы как результатом взаимодействия всех компонентов окружающей природной среды, а также изучая закономерности распространения разных типов почв в связи с изменением географических условий, студент получает конкретное представление о сложных взаимосвязях в природе. Научное генетическое почвоведение — одно из значительных достижений отечественного естествознания и крупный вклад в мировую науку.

Значение почвы для человеческого общества трудно переоценить. Почва является главным фактором производства продуктов питания. Знание сложных биологических, геохимических и физико-химических процессов, протекающих в почве, имеет также важное значение для осуществления мероприятий по охране окружающей среды и здоровья населения, поисков месторождений полезных ископаемых и сооружений разнообразных инженерно-строительных объектов.

Основная цель курса – дать знания о происхождении и современном состоянии науки о почве, показать ее достижения и значение для природы и человека. Научного обоснования экологической роли почв в природе и жизни человека, необходимости охраны почв от разрушения и загрязнения, рационального их использования.

1. формирование представлений о почве и ее образовании, истории развития взглядов на почву, современных знаний о проблеме генезиса и географии 2. научить характеризовать главные типы почв и почвенный покров природных зон России и мира;

3. обучить навыкам полевой и картографической работы;

4. дать знания в области охраны и рационального использования почвенных Место дисциплины в учебном процессе «География почв с основами почвоведения» относится к циклу естественнонаучных дисциплин федерального компонента. Курс тесно связан с геологией, геоморфологией, ботаникой, химией, экологией, биологией.

Дисциплина проводится на 2 курсе, в течение 3 семестра. Формой отчетности в 3 семестре является экзамен. Учебным планом предусмотрено выполнение курсовой работы в 6 семестре.

3.2 Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 020401 «География», утвержденного 10.03. г., номер государственной регистрации 104 ЕН/СП, а также по специальности 020802 «Природопользование», утвержденного 10.03.2000 г., номер государственной регистрации 100 ЕН/СП.

Дидактические единицы дисциплины Состав и свойства почв, факторы почвообразования, классификация и распространение почв, состояние и мелиорация почвенных ресурсов.

3.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОГО КУРСА

Факультет: географический Кафедра: геоэкологии и природопользования Семестр: Введение. Основы почвоведения.

почвообразования.

Свойства почв закономерности географического распространения почв. Почвы России и мира Форма итогового

3.4 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО КУРСА

География почв как наука, определение, содержание, методология и задачи географии почв. Значение почвоведения и географии почв в географическом образовании. Краеведческий принцип преподавания географии почв в вузе.

Понятие о почве как особом естественно-историческом теле, открытой системе, где идет интенсивный обмен веществом и энергией. Факторы и процессы почвообразования. Роль почвы в составе биосферы.

История почвоведения и географии почв. Место географии почв в системе наук.

Основы почвоведения. Теория образования. Свойства почвы Выветривание и почвообразование. Энергетика почвообразования.

Почвообразующие породы и минеральная часть почвы. Общая схема почвообразования и формирование генетического профиля почвы. Типы строения почвенного профиля. Биологические факторы почвообразования.

Биологический круговорот химических элементов.

Состав и свойства почвы. Твердая, жидкая и газообразная фазы почвы.

Физико-механические свойства и минералогический состав. Механический состав почвообразующих пород и почв. Органическая часть почвы, гумус, гумусовые кислоты. Высокодисперсная часть почвы. Почвенные коллоиды.

Поглотительная способность почвы, ее типы.

Состав и свойства жидкой фазы почвы. Формы воды в почве. Воднофизические свойства почвы. Почвенная вода. Почвенный раствор и почвенный воздух. Кислотность почвы.

Морфология почв. Почвенный профиль и генетические горизонты. Цвет почвы. Новообразования и включения. Структурность почв. Классификация структурных отдельностей. Значение структуры для плодородия почв.

Микроморфология почвы.

Классификация почв. Проблемы классификации почв. Принципы классификации почв В.В. Докучаева и Н.М. Сибирцева. Классификация почв России. Таксономические единицы классификации почв.

Значение почвы для человеческого общества. Почва — основное средство сельскохозяйственного производства.

Плодородие почвы. География почв и земледелие. Почвы и эндемические болезни человека. Использование и охрана почв.

Факторы и общие закономерности географического распространения Климат как фактор географического распространения почв.

Гидротермические условия почвообразования. Тепловой режим почв. Водный режим почв и его типы. Аэроклиматическое районирование России.

Растительность, животный мир и микроорганизмы как факторы географического распространения почв. Роль живых организмов в формировании почвы и ее географии. Растительность и гумусообразование.

Роль животных в почвообразовании и географии почв. Роль микроорганизмов в географии почв.

Почвообразующие породы как фактор географического распространения почв. Влияние почвообразующих пород на состав и свойства почв.

Закономерности формирования коры выветривания и почвообразующих пород.

География почвообразующих пород.

Рельеф как фактор географического распространения почв. Роль рельефа в почвообразовании. Роль рельефа в миграции твердого вещества почвы.

Развитие и эволюция почв. Изменение почвенного покрова под влиянием деятельности человека.

Общие закономерности географического распространения почв. Закон горизонтальной почвенной зональности.

География распространенных типов почв. Международная почвенная карта мира. Антропогенная деградация почв, проблемы охраны почв и восстановления почвенного покрова.

Почвенно-географическое районирование. Система таксономических единиц почвенно-географического районирования. Географический пояс.

Почвенно-биоклиматическая область, почвенная зона (подзона). Почвенноклиматическая фация. Почвенная провинция, округ и район.

Почвы и почвенный покров полярных и субполярных областей.

Выветривание и почвообразование в полярных пустынях. Тундровые глеевые почвы. Дерновые почвы субполярных лугов. Болотные почвы.

Почвы и почвенный покров бореальных и суббореальных лесных областей.

Подбуры и подзолы. Подзолистые почвы. Буроземы. Поверхностно- и грунтово-глеево-элювиальные почвы. Дерново-карбонатные почвы.

Почвы и почвенный покров лесо-лугово-степных и степных суббореальных областей. Серые лесные почвы. Черноземы. Каштановые почвы.

Солончаки, содонцы и солоди.

Почвы и почвенный покров полупустынь и пустынь. Бурые пустынно-степные и серо-бурые почвы. Сероземы. Такыры и такыровидные почвы.

Почвы и почвенный покров субтропических и тропических областей.

Коричневые и красно-коричневые почвы. Серо-коричневые почвы.

Почвенно-биоклиматические поясы и области мира. Почвенный покров материков и континентов, основные факторы и особенности его размещения.

Почвенный покров Евразии. Почвенный покров Северной Америки.

Почвенный покров Южной Америки. Почвенный покров Африки. Почвенный покров Австралии.

Биоклиматогенные макроструктуры почвенного покрова. Типы макроструктур почвенного покрова. Региональные особенности горизонтальной биоклиматогенной зональности почв. Схема горизонтальной зональности на гипотетическом материке. Региональные типы вертикальной биоклиматогенной зональности почв.

Земельные ресурсы мира. их использование и потенциальные возможности. Почвенные карты мира. Современное состояние, мелиорация и охрана почвенных ресурсов. Оптимальные системы землепользования.

Отрицательное антропогенное воздействие на почвы. Почвы Алтайского региона. Проблемы охраны почв.

3.5 КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Лекция № 1-2. Основы почвоведения и географии почв (4 часа) 1. География почв как наука, методология и задачи географии почв.

2. Почва, её значение и роль в народном хозяйстве и природопользовании.

3. Значение географии почв в системе подготовки учителя географии.

4. Краткий обзор истории изучения почвы.

География почв как наука География почв — это наука, изучающая закономерности формирования и пространственное размещение почв. Это физико-географическая наука имеющая тесную связь с почвоведением.

По Г.В. Добровольскому и И.С. Урусевской география почв — это наука о закономерностях распространения почв на земле.

Как научная дисциплина география почв возникла и начала развиваться в конце 70-х и начале 80-х годов 19 века, когда в России В.В. Докучаевым и его учениками были созданы основы генетического почвоведения.

Теоретической основой географии почв является учение В.В. Докучаева о почве как продукте совокупной деятельности факторов почвообразования.

География почв является важнейшим разделом почвоведения, без знания географии почв (распространения почв) невозможно решить вопрос о происхождении почв.

Почвоведение — это наука, изучающая почвы, их образование и развитие, состав и свойства, географическое распространение, а также пути рационального использования и повышения плодородия почв.

Методы изучения почв Основным методом изучения почв является сравнительно-географический метод, предложенный В.В. Докучаевым.

Сущность этого метода заключается в сопряженном изучении почв и факторов их образующих, в тщательном сопоставлении всех изменений географических условий почвообразования.

Сравнительно-географический основной, но не единственный метод изучения почв. Для изучения почв используется так же сравнительноаналитический метод, стационарный, аэрокосмический и другие.

Основные задачи географии почв и почвоведения Основные задачи географии почв — разработать практические рекомендации по рациональному использованию почв в соответствии с зонально-региональными особенностями. Обеспечить народное хозяйство почвенными картами, методиками охраны почв, повышения биологической продуктивности почв.

Основные задачи почвоведения — обеспечить сохранность почвенного покрова планеты для будущих поколений, обеспечить получение максимальной продуктивности с минимальных площадей для удовлетворения все растущих потребностей развивающегося человечества.

Почва и ее значение в природопользовании Почвой называют верхний рыхлый слой земной суши, на котором можно получать урожай растений. Почва - это особое природное образование, естественно-историческое тело.

Главнейшее качество почвы - плодородие, то есть способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневую систему воздухом и теплом. Благодаря плодородию почва служит основным средством сельскохозяйственного производства.

При сельскохозяйственном использовании почва выступает как объект приложения труда, является предметом труда. Чтобы получить урожай, человек обрабатывает почву, воздействует на неё другими приемами: орошает, осушает, удобряет и т.д., т.е. прилагает к ней труд. В результате из малоплодородной она превращается в высокоплодородную.

Почва как природное образование обладает рядом специфических признаков и свойств, отличающих её от других природных тел, в частности от горной породы, из которой она образовалась.

Накопление сведений о почвах и закономерностях их пространственного распространения тесно связано с развитием географических исследований и на ранних этапах неотделимо от них. Изучение почвенного покрова в России и СССР всегда побуждалось практическими потребностями, начиная с первых работ под эгидой Вольного экономического общества и до современности. В наше время потребность в почвенно-географических разработках, помимо традиционных, приобрела и новые аспекты. К традиционным можно отнести необходимость почвенно-географического контроля за составлением почвенных карт любого масштаба - основы всех оценочных, прогнозных, экологических, мелиоративных карт и картограмм, нужных разным областям народного хозяйства. Применение научно обоснованных систем ведения хозяйства, дифференцированность почвенных технологий и выявление массивов земель, подлежащих орошению и осушению - главные пути развития АПК которые осуществимы только при наличии современных сведений и о почвенном покрове.

К новым аспектам можно отнести вовлечение в орбиту почвенногеографических исследований анализа изменений почв в связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства. Дальнейший ее рост предполагает расширение "вклада" антропогенного почвообразования в систему природных закономерностей. В свете материалов последних постановлений Правительства, в которых нашли отражение задачи повышения эффективности агропромышленного комплекса, предстоит переоценка факторов почвообразования в связи с потребностями новых сельскохозяйственных культур, выведенных селекционерами в последние годы.

Наряду с решением конкретных задач своего времени, в ходе географических, кадастровых, почвенных, мелиоративных и других изыскательских работ выделились почвенно-географические концепции, накапливались почвенно-картографические материалы.

Почвы представляют огромную ценность для сельского хозяйства, поэтому в нашей стране они охраняются государством. Конституция РФ обязывает всех землепользователей "...эффективно использовать землю, бережно к ней относиться, повышать её плодородие". В соответствии с законом «О Земле» и «Земельным Кодексом», в дополнениях к закону, постановлениях, эпизодически принимаемых на федеральном и региональном уровнях, землепользователи должны осуществлять комплекс мероприятий по предотвращению ветровой и водной эрозии почв, не допускать засоления, заболачивания, загрязнения земель, зарастания их сорняками, а также других процессов, ухудшающих состояние почв». Закон предусматривает охрану почвенного покрова земель, используемых в промышленных и иных целях.

Природные условия, от которых зависит ход и скорость почвообразовательных процессов, В.В. Докучаев назвал факторами почвообразования. К ним ученый отнес растительный и животный мир, климат, почвообразующие породы, рельеф местности, возраст почв.

Производственная деятельность человека может изменять как факторы почвообразования, так и сами почвы и их свойства. Поэтому хозяйственная деятельность человека и воздействие вод на формирование почв, также важные факторы почвообразования.

Основными методами изучения почвы являются полевой, лабораторный, лабораторно-полевой и др. Сравнительно-географический метод используется в почвенной картографии.

Значение географии почв в системе подготовки учителя географии Преподаватели естественнонаучных дисциплин, в частности географии и особенно основ сельского хозяйства при работе в школе неоднократно сталкиваются с необходимостью проведения с учащимися полевых и лабораторных почвенных исследований. Уже в первых классах на уроках объяснительного чтения учащиеся получают некоторые знания из области естествознания и в том числе, общее понятие о почве, ее плодородии, некоторых основных ее свойствах. Непосредственное знакомство с почвой как со средой произрастания растений, учащиеся младших классов получают во время работы на пришкольном УОУ, где преподаватель должен в общих чертах познакомить учащихся с некоторыми основными свойствами почвы: с ее строением, мощностью пахотного горизонта, гумусированностью, структурностью и др. В соответствии с программами общеобразовательной школы, систематические знания о почвах учащиеся получают в углубленном объеме. В них, помимо теоретического знакомства с почвой и ее свойствами, учащиеся изучают почву во время экскурсий в природу и во время работы на пришкольном участке. В период обучения в этих классах учащиеся знакомятся с определением основных свойств почвы в лаборатории. Особенно глубокое изучение почвы как средства сельскохозяйственного производства и предмета труда предусмотрено в средней школе с производственным обучением сельскохозяйственного направления.

Почву как элемент ландшафта учащиеся изучают на уроках географии.

Здесь они достаточно подробно знакомятся с факторами почвообразования, на практике во время экскурсий наблюдают закономерности распространения почв на той или иной территории.

Умение методически правильно организовать работу по ознакомлению учащихся с почвой и ее свойствами, умение провести исследование почв имеет для учителя большое значение. В этой связи следует подчеркнуть особое значение полевых почвенных исследований, которые способствуют закреплению теоретических знаний, прививают школьникам любовь к полевой работе, к природе и, что особенно важно, способствуют живому, наглядному обучению.

В условиях школы исследование почв должно проводиться для углубления у учащихся теоретических знаний и для выработки у них ряда практических навыков, необходимых им для дальнейшего образования и участия в производительном труде в области сельского хозяйства.

Это условие проводится путем:

1) определения основных почвенных разновидностей, развитых в районе исследований;

2) изучения закономерностей их образования и распространения на этой территории;

3) обобщения основных агропроизводственных показателей данных почв.

Излагая основы науки о почве, учитель должен прививать учащимися научное понимание почвообразовательных процессов формирования почвенного плодородия.

Почва должна рассматриваться не изолированно от условий ее образования и дальнейшего формирования, а как своеобразный элемент ландшафта, отражающий все наиболее существенные черты последнего. И при работе в поле, и во время обработки материала, нужно выявлять и подчеркивать зависимость свойств почвы от условий ее образования, показать, как с изменением тех или иных факторов почвообразования закономерно изменяется сама почва.

При характеристике почв, сформировавшихся под лесом и на лугу, необходимо показать учащимся, чем эти почвы отличаются друг от друга, (в первом случае лесная растительность, во втором – травянистая), объяснить условия образования почвы с присущими ей свойствами. С этой же точки зрения нужно проанализировать изменение почвенного покрова в зависимости от рельефа местности, увлажнения и т.п. Конечно, не следует забывать, что и почва в свою очередь оказывает весьма существенное влияние на растительность, а следовательно, и на весь ландшафт в целом.

На фоне ландшафтной характеристики почвы должно даваться описание ее агропроизводственных показателей. Основной целью описания почвы должно быть рассмотрение ее производственного использования, ее плодородия и путей его повышения.

Агропроизводственная и ландшафтная характеристики почв приводятся в непосредственной связи друг с другом. Давая их учащимся, нужно наглядно показать, что плодородие почвы теснейшим образом связано с условиями ее образования в данном ландшафте, что все ее свойства, и в первую очередь основное ее свойство - плодородие, зависит от генезиса почвы. Но, выявляя такую зависимость и характеризуя почву с агрономической точки зрения, учитель должен подчеркнуть непосредственное участие в создании почвенного плодородия человека, показать, как человек повышает естественное плодородие почвы, влияя в нужную для него сторону на почвообразовательные процессы.

Эти моменты следует учитывать при любых работах, в программу которых входит изучение почвенного покрова в целом или отдельных типов почв.

Только в этом случае изучение почвы будет вестись на подлинно научной основе.

Учитель сельской школы, особенно географ, может встретиться с необходимостью оказать помощь хозяйству в решении ряда природоохранных и производственных вопросов, в частности, почвоведческих. Трудно указать все вопросы, с которыми к нему могут обратиться и какую помощь в каждом конкретном случае нужно будет оказать. Опыт показывает, что специалистов хозяйств интересует распределение и высота снежного покрова, условия перезимовки озимых, особенно в предгорных районах, запасы почвенной влаги, время наступления и завершения вегетации, интенсивность плоскостного смыва с полей разной крутизны и экспозиции. Если придется работать в районе с интенсивной почвенной эрозией, то обязательно потребуется организация противоэрозионного патруля. На орошаемых землях необходимы знания физики и химии почв, основных показателей режима орошения, почвенной гидрологии и т.п. Ни один из затронутых видов работы не обойдется без помощи учителя-географа, так как методикой таких природоохранных мероприятий в школе владеет только географ. Поэтому умения и навыки природоохранных мероприятий, приобретенные на лекционных, лабораторных и практических занятиях по метеорологии, геологии, географии почв, геоботанике, краеведению, картографии с основами топографии и физической географии придется в полной мере использовать в учебной, внеклассной и внешкольной работе, а также при профориентации.

В средних классах изучается история общества, отражающая роль использования природных ресурсов, даются общие понятия о биосфере и ее составляющих элементах. Важное внимание необходимо уделять роли педосферы Земли.

В старших классах формируются основы диалектического подхода к пониманию единства общества и природы, расширяются знания о природной среде, взаимосвязях ее компонентов, понятия о допустимых нормах загрязнения, об охране природных комплексов, биоразнообразии, государственных и региональных мерах по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов, где особое значение имеет почва как компонент ландшафта.

Этапность в расширении природоохранных знаний может быть достигнута только при межпредметной согласованности и преемственности между курсами и темами в разделах географических дисциплин. В школьных учебных предметах, особенно географии, необходимо усилить внимание проблемам охраны природы, так как не во всех учебниках географии конкретизируются элементы охраны природы, в частности почвы.

При изучении любой темы нужно находить время и место, чтобы насыщать уроки природоохранными сведениями, показывать роль человека в преобразовании и изменении природы. Используя эти сведения в одних случаях можно обойтись только констатацией факта, в других - обобщающий факт поставить как проблему для самостоятельного решения учащимися класса.

Однако, в любом случае необходим тщательный анализ как позитивных, так и негативных сторон хозяйственного воздействия на биосферу в целом и на почву, в частности.

На уроках географии почва изучается, в основном, как элемент ландшафта с выявлением основных закономерностей ее образования и формирования почвенного плодородия. Для закрепления теоретического материала должно быть предусмотрено проведение экскурсии, во время которой учащиеся знакомятся с почвами, развитыми в окрестностях школы. Во время этой экскурсии учитель вместе с учащимися должен провести исследование почв в поле методом профилирования с заложением двух полных разрезов и ряда более мелких прикопок. Большее количество полных разрезов из-за недостатка времени описать обычно не представляется возможным.

В целях экономии учебного времени и лучшей организации экскурсии учитель географии, за день или два до нее, должен поручить учащимся выкопать в указанных им местах почвенные разрезы с тем, чтобы во время экскурсии класс занимался бы только их описанием. Если почвенные разрезы заранее не будут выкопаны, то это осложнит организацию работы класса в поле, так как часть учащихся должна будет заниматься копкой разрезов, а другие ученики в это время окажутся незанятыми.

Естественно, что учитель географии, давая широкую ландшафтную характеристику почвы, показывая учащимся непосредственно в природе связь почв с растительностью, рельефом и другими факторами, будет раскрывать вопросы образования почвенного плодородия, а учителя других предметов, излагая вопросы производственного использования почв, будут говорить о почве как естественно-историческом теле. В связи с этим, для успешного изучения почв в школе необходима межпредметная связь географии и других дисциплин, которая должна идти по линии координации учебной работы всех учителей.

На протяжении периода теоретического изучения почвы учащиеся, знакомясь с ее различными свойствами, должны прежде всего рассматривать их с точки зрения почвенного плодородия, с точки зрения их влияния на культурные растения. Совершенно необходимо при изучении свойств почвы подчеркивать их агропроизводственное значение, вскрывать связь с плодородием почвы.

Возможности организации почвенных исследований во внеклассной работе очень велики, причем опыт показывает, что учащиеся с большим интересом занимаются ими.

Постановка почвенных исследований во внеклассной работе должна преследовать цели создания почвенной картосхемы того или иного хозяйства с достаточно широкой агропроизводственной характеристикой почв. В этом случае объем всех работ резко возрастает, учитель это должен учесть и правильно рассчитать силы учащихся. Почвенные исследования проводятся по полной программе с обобщением полученных материалов и написанием почвенного очерка исследуемой территории. В почвенно-картографических работах должны принимать участие учителя различных дисциплин, и прежде всего учителя основ сельского хозяйства, ботаники и географии, так как эти работы являются широкими комплексными исследованиями краеведческого характера.

Краткий обзор истории изучения почвы Почвоведение древняя и в то же время молодая наука, по мнению одних ученых она она возникла более 10 тысяч лет назад, по мнению других не многим более 100 лет.

Корни научных знаний о почве уходят в глубокую древность, они связаны с зарождением земледелия, это период неолита и бронзы.

Официальной датой рождения современного почвоведения является декабря 1883 года, в этот день выдающийся русский естествоиспытатель В.В.

Докучаев защитил докторскую диссертацию в Санкт-Петербургском университете по теме «Русский чернозем». Совершим переворот в знаниях о почве и заложив основы современного генетического почвоведения как самостоятельной науки.

В конце 18 века в период подъема научной и общественной жизни России, произошли 2 события, которые можно считать истоками изучения почв задолго до появления научного почвоведения. В 1766 г. по указу Екатерины II началось составление планов Генерального межевания по отдельным уездам и губерниям. На планы или карты М от 1:100000 до 1:300000 наносились сведения о рельефе, урожайности, почвах «… грунт земли сухой или влажный, черноземный или глинистый, или песчаный». Ценность их для последующих работ заключалась в картографически достоверных для того времени различий между землями обширных пространств Центральной России.

Противоположностью конкретным фактическим материалам Генерального межевания были "Дневные записки" академиков, путешествовавших приблизительно в то же время по России с целью изучения ее природы.

Наиболее известны сочинения И.И. Лепехина (1740-1802) и П.С. Палласа (1741Они содержали подробные географические описания обширных территорий, рассуждения о происхождении тех или иных явлений и первые попытки поисков причин смены почв и растительности в пределах степей и полупустынь Европейской России.

Интересные сведения о почвах Урала и Сибири содержатся в дневниках революционера А.Н. Радищева (1749-1802), которые он вел в течении 10 лет, находясь в Тобольской ссылке.

На рубеже 18 и 19 веков внимание естествоиспытателей и путешественников привлекли черноземы с их высоким плодородием, проявлением почвообразования, четкой зависимостью свойств от рельефа и климата. Именно черноземы оказались первым объектом почвенной картографии, а также предметом острой дискуссии в 1840-1870-х годах, блестяще завершившейся трудами В.В. Докучаева.

В 1856 г. А.И. Гроссул-Толстым была составлена карта юга Украины, которую можно считать предшественницей почвенных карт. На ней выделялись следующие субширотные полосы: 1) настоящая черноземная; 2) супесчаночерноземная; 3) суглинистая с более значительной примесью чернозема; 4) глинисто-известковая с незначительной примесью чернозема.

картографирования, начатая планами Генерального межевания, была продолжена в 1838-1867 гг., когда Министерством государственных имуществ были составлены кадастровые карты для 16 губерний Европейской России. Они содержали сведения об урожайности почв (а не угодий!), их местных названиях и распространении, выделялись также группы почв по гранулометрическому составу (песчаный или суглинистый чернозем), пески, глины, солонцы, заливные земли.

Начало научной деятельности В.В. Докучаева традиционно связывают с исследованиями черноземов. Их первый итог - "Русский чернозем" (1883) всемирно известная работа В.В. Докучаева, чрезвычайно высоко оцененная современниками и до сих пор вызывающая восхищение почвоведов, содержит не только общие положения научного почвоведения, но и множество конкретных материалов по географии черноземов России.

Новый метод почвенных исследований, предложенный В.В. Докучаевым в "Русском черноземе" и названный позднее сравнительно-географическим, был быстро реализован и совершенствовался в известных Нижегородских экспедициях В.В. Докучаева (1882-1886). Они были предприняты по просьбе нижегородского земства, имели целью почвенные обследования для оценки земель, однако значение их вышло далеко за эти рамки. В нижегородский период деятельности В.В. Докучаева окончательно сложились его общие научные концепции, начала оформляться школа его последователей - первого поколения почвоведов-докучаевцев, был значительно разработан почвенногеографический метод исследования и картографирования почв, заложены основы почвенной бонитировки и, наконец, изучена в почвенном отношении обширная территория. Последовавшая затем Полтавская экспедиция (1888привлекла новые молодые силы в зарождающуюся науку о почвах, в ней были продолжены и закреплены научные разработки Нижегородского периода.

Трудно переоценить значение результатов Нижегородских и Полтавской экспедиции для географии почв. По существу, они положили начало научно обоснованной картографии почв, достоверному показу почвенного покрова.

Сущность сравнительно-географического метода не изменилась до наших дней, и на протяжении уже более 100 лет он остается ведущим при составлении почвенных карт и выявлении закономерностей строения и развития почвенного покрова. Почвенная съемка проводилась в крупном масштабе, и в ходе ее у почвоведов докучаевской группы складывались представления о закономерных связях между почвами, растительными сообществами, рельефом, т.е. о связях местного, регионального характера - основы сравнительно-географического метода и предпосылки появления общих законов географии почв, которые были сформулированы В.В. Докучаевым через 10 лет после Нижегородской экспедиции.

Позднее В.В. Докучаев продолжает исследование черноземов не только вследствие научного интереса к ним, но и в связи с очень сильной засухой г., поразившей черноземную полосу России. Их итог - "Наши степи прежде и теперь"- книга, изданная в 1892 г. содержит рекомендации по организации хозяйства на черноземах и их рациональному использованию.

Вершиной научного творчества В.В. Докучаева в географической области почвоведения является создание закона зональности, распространяемого им не только на почвы, но и на многие другие явления природы. Точность и вместе с тем, образность изложения закона зональности сразу же привлекли к нему внимание широкого круга естествоиспытателей. Особенно активно он был поддержан географами и стал одним из главных законов не только географии почв, но и физической географии в целом.

Идея зональности почв, а в последствии и почвенных процессов, красной нитью проходит во всех почвенных картах и в исследованиях географогенетического направления до сегодняшнего дня.

Таким образом, для изучения почвенного покрова нашей страны работы В.В. Докучаева имели решающее методологическое значение: был создан основной метод и открыт главный закон географии почв.

Непосредственное картографическое воплощение подходов В.В.

Докучаева и его школы - почвенные карты Европейской России, составленные Н.М. Сибирцевым в 1898 и в 1901г. в которых представлены изученные в то время дерново-подзолистые почвы и черноземы.

Если почвы Европейской России к началу 20 в. уже несколько раз становились объектом исследования и картографирования, то почвы к востоку и юго-востоку от Урала были практически неизвестны почвоведам. Этот пробел начал восполняться в 1906-1916 гг. работами почвенно - ботанического отряда, созданного при Переселенческом управлении. Отрядом руководил Константина Дмитриевича Глинка - основоположник изучения почв Сибири, впоследствии академик, директор почвенного института.

Очевидные и непосредственные итоги переселенческих работ заключаются в ликвидации многих белых пятен на картах, выявлении новых типов почв в Средней Азии и Сибири, составлении первой обзорной почвенной карты всей страны.

Переселенческие работы послужили стимулом к дальнейшим исследованиям в 20-х - 30-х годах 20 века: С.С. Неуструева, Л.И. Прасолова, Б.Б. Полынова, Н.А. Димо, М.М. Филатова и др.

Материалы, собранные отрядами почвоведов Переселенческих экспедиций, легли в основу крупных обобщающих работ, появившихся в начале 20-х годов: "Почвы России и прилегающих стран" (1923) и "Почвы Киргизской республики" (1923) К.Д. Глинки, несколько позднее были опубликованы "Почвы Якутии" (1927). Н.А. Димо были рассмотрены вопросы почвообразования в Средней Азии.

В результате работ Переселенческих экспедиций и организованного сразу же после октябрьского переворота Комитета экспедиционных исследований при Академии наук СССР, к концу 20-х годов появились региональные работы.

В них затрагивались и частично решались более общие вопросы. Таковы 2 тома Бориса Борисовича Полынова о донских песках (1926; 1927), "Почвы Белоруссии" Я.Н. Афанасьева (1926), "Почвы Калужской губернии" Р.С.

Ильина (1928) и др.

Значительное событие в области географии почв - появление почвенной карты и книги Л.И. Прасолова "Почвенные области Европейской России" (1922). Кроме чисто фактологического, ее значение заключалось в более глубоком анализе закономерностей географии почв - в первой констатации закона фациальности (провинциальности). В ней содержатся и первые разработки вопросов почвенно-географического районирования.

Дальнейшее рассмотрение явлений провинциальности-фациальности принадлежит И.П. Герасимову (1933). В его известной работе "О почвенных фациях СССР и прилежащих стран" обосновывается выделение 9 крупных территориальных единиц, включающих серии зон и характеризующихся:

палеогеографическими или литолого-геоморфологическими условиями. Идея фациальности оказалась очень своевременной, так как некоторые свойства и особенности распространения ряда почв не могли быть удовлетворительно объяснены только с позиции вертикальной или широтной зональности.

Огромная масса информации о почвах в связи с факторами почвообразования, собранная в результате почти трех десятилетий исследований в разных природных условиях, требовала нового этапа анализа и обобщения. Эта задача была выполнена С.С. Неуструевым в его книге "Элементы географии почв" (1931), где в предельно четкой и яркой форме излагаются многие почвенно-географические наблюдения и закономерности, не утратившие своего значения и в наши дни. Среди множества вопросов, обсуждаемых в этой книге, наиболее важными, касающимися пространственных закономерностей, являются следующие: проявление вертикальной зональности, почвенные комплексы и комбинации как структурные единицы почвенного покрова, почвенное районирование, эволюция почвенного покрова в связи с циклами эрозии.

Достаточно глубокая картографическая изученность почв земледельческих районов страны позволила в 1935 г. начать работы по созданию единой Государственной почвенной карты СССР М 1:1000000. Инициатором и руководителем этих работ был Л.И. Просалов, позднее - И.П. Герасимов. Эта карта до сих пор служит основой для составления мелкомасштабных карт, проведения крупномасштабных съемок, работы с аэро- и космическими снимками и для многочисленных прикладных целей.

В первые послевоенные годы возобновились экспедиционные исследования почв малоизученных территорий; они имели теперь более определенные задачи - составление отдельных листов Государственной карты.

По решениям государственных органов почвоведы участвовали в разработке крупных народнохозяйственных проблем - "Великих строек коммунизма" 50-х годов. Это: 1) Обследование почв, гидрогеологических условий и выбор трассы Каракумского канала, почвенно-мелиоративные оценки и прогнозы; 2) Выявление ареалов почв, подлежащих освоению на целинных и залежных землях; 3) Разработка систем полезащитных лесных полос; 4) Почвенные съемки, оценки и прогнозы в зонах проектируемых оросительных каналов систем Волго-Донского, Северо-Крымского в Причерноморской и Кура-Араксинской низменностях, Краснодарском и Ставропольском краях. Кроме того, проводились специализированные исследования по выбору чаепригодных земель ("Чайные экспедиции" в Аджарии, Ленкорани, Закарпатье), охране ореховых лесов южной Киргизии, выявлению возможностей очагового земледелия в Ямальских тундрах и в Якутии, обводнению полуострова Мангышлак и др.

При проведении данных работ почвенно-географические наблюдения дополнялись изучением отдельных элементов почвенных режимов. Эта особенность экспедиционных исследований, свойственная работам 60-х годов 20 века, в наше время стала обязательным элементом почвенно-генетических и почвенно-географических характеристик. Однако характерной чертой обобщений 50-60-х годов было то, что они представляли собой не только карты, но и крупные региональные монографии, сопровождающиеся схемами районирования, сведениями о гидротермических режимах почв, режимах питания, оценками антропогенных воздействий. Таковы "Почвы УССР (1951);

"Почвы Азербайджанской ССР", коллектив авторов (1953); "Почвы пустынной зоны СССР", Е.В. Лобова (1960); "Почвы Тувы", В.А. Носин (1963); "Почвы Забайкалья", Н.А. Ногина (1964) и др. Почвам многих областей также посвящены отдельные монографии, в т.ч. Алтаю.

Центральным событием в почвенной картографии послевоенных лет является издание в 1955 г. почвенной карты СССР в масштабе 1:4000000 под редакцией Н.Н. Розова. Несмотря на то, что карта планировалась для высшей школы, значение ее вышло за рамки учебной карты, ей посвящено немало публикаций и до сих пор она является практически единственной мелкомасштабной картой всей страны. Обзорные почвенные карты СССР (масштабов: 12-15 млн.), помещенные в атласах и других справочных и учебных изданиях были составлены на ее основе.

Начиная с конца 60-х годов 20 века в характеристиках почвенного покрова все чаще встречаются элементы количественных геометрических описаний строения почвенного покрова - учения о структуре почвенного покрова.

Основы его были заложены трудами С.С. Неуструева, в наиболее завершенном виде оно представлено в монографии В.М. Фридланда "Структура почвенного покрова" (1972). В ней изложены основные принципы выделения территориальных единиц строения почвенного покрова-от элементарных до сложных многочисленных, связанных с особенностями рельефа.

Результаты региональных почвенно-географических исследований последнего времени нашли отражение и у мелкомасштабной почвенной картографии. Во-первых, отражалось составление листов Государственной почвенной карты, которая к началу 70-х годов составлена для всей земледельчески освоенной территории. Во-вторых, опубликованы почвенные карты в атласах отдельных краев, республик и областей. Среди таких карт широко известны карты Алтайского края.

Таким образом, почвенно-географические исследования вступили в новый этап обобщения большого почвенно-генетического и картографического материала.

Литература основная: 1, 2, 3, 4, 6.

Литература дополнительная: 2, 3, 4, 6, 12, 14, 16.

Лекция № 3-4. Почвообразующие породы и минеральная часть почвы 1. Современные представления о выветривании (гипергенезе).

2. Гранулометрический состав почвообразующих пород и почв.

3. Общие физические и физико-механические свойства почвы.

4. Минеральный и химический состав почвообразующих пород и почв.

Современные представления о выветривании (гипергенезе) Почва образуется из горных пород в результате длительных и сложных процессов выветривания и почвообразования.

Выветривание представляет собой механическое разрушение и химическое изменение поверхности горных пород и их минералов. Оно вызывается действием физических, химических и биологических факторов. В связи с этим условно различают физическое, химическое и биологическое выветривание.

Физическое выветривание - это механическое дробление горной породы на обломки разной величины. При суточных или сезонных колебаниях температуры (тепло и холод) между отдельными слоями горной породы возникают напряжения, которые в конце концов, приводят к появлению трещин и разломов. Составляющие горную породу минералы имеют разные коэффициенты теплового расширения, поэтому неодинаково увеличиваются в объеме при нагревании и сжимаются при охлаждении, что тоже приводит к дроблению горной породы. В результате физического выветривания монолитная горная порода со временем превращается в сеть обломков, наименьший диаметр которых может доходить до десятых и сотых долей миллиметра. Эта рыхлая масса качественно отличается от исходной горной породы. Она способна пропускать воздух, а также удерживать часть воды.

Под химическим выветриванием понимают изменение химического состава и строения первичных минералов, слагающих горные породы. В химическом выветривании основная роль принадлежит воде. Дождевая вода всегда содержит в растворенном состоянии газы атмосферного воздуха: азот, кислород, углекислый газ. При смачивании первичных минералов водой может происходить ряд химических реакций (окисление, гидратация, гидролиз, восстановление, образование карбонатов и др.). Кроме того, вода может растворять некоторые минералы. В результате химического выветривания происходят значительные изменения химического состава строения первичных минералов. Например, при длительном выветривании в условиях тропического климата граниты могут потерять до 1/3 своей исходной массы только от растворения и выщелачивания. Глыбы гранита, не успевая раздробиться механически, настолько меняют свой химический состав, что превращаются в массу, которую можно резать ножом. В результате гидратации некоторых минералов порода может увеличиваться в объеме в 2-3 раза.

Продуктами физического выветривания являются обломки первичных минералов. При химическом выветривании происходит не только разрушение, но и создание новых (вторичных) минералов.

До появления жизни на Земле процессы выветривания совершались только под действием физических и химических факторов. С появлением жизни начались процессы биологического выветривания.

Биологическое выветривание - количественное и качественное изменение горных пород под воздействием растительных и животных организмов.

Микроорганизмы и растения извлекают из породы и минералов необходимые им минеральные вещества, разрушая тем самым породу и минералы. В процессе жизнедеятельности низшие и высшие растительные организмы выделяют различные органические кислоты, ускоряющие процессы выветривания. Помимо химического воздействия, растения механически, корневой системой разрыхляют горные породы.

В биологическом выветривании принимают участие жуки, муравьи, дождевые черви и мелкие грызуны, населяющие почву.

Интенсивность процессов выветривания во многом зависит от климата, поэтому верхний слой горных пород, подверженный выветриванию (кора выветривания), имеет мощность, в зависимости от климата, от долей сантиметра до нескольких десятков и сотен метров. В дневных (наружных или поверхностных) слоях коры выветривания наряду с механическим разрушением и химическим изменением горных пород и минералов идет почвообразование.

Под почвообразованием понимают процессы превращения и передвижения веществ и энергии, протекающие в верхних слоях коры выветривания. Важная роль в почвообразовании принадлежит биологическому фактору:

микроорганизмам и зеленым растениям. Без их участия этот процесс происходить не может.

Одно из основных слагаемых почвообразования: создание (синтез) и разрушение органического вещества, образование особых гумусовых веществ, концентрация в верхнем слое зольных элементов и азота.

Высшие зеленые растения (деревья, кустарники, травы, мхи) извлекают из горной породы и минералов зольные элементы питания (Р, Са, К, Мg и др.), а также азот и, используя воду, углекислый газ и лучистую энергию солнца, образуют органическое вещество. Отмершие растения обогащают породу органическими остатками. Часть их служит пищей для микроорганизмов, часть минерализуется и используется корнями новых растений, а часть превращается в новые органические соединения - специфические перегнойные, или гумусовые вещества (кислоты). Последние относительно устойчивы к разложению микроорганизмами и поэтому накапливаются в верхнем горизонте, который приобретает более темный цвет. Извлеченные из горной породы элементы питания растений, освобождаемые при минерализации органического вещества, также сосредотачиваются в поверхностном слое.

Первичные и вторичные минералы породы, попав в зону почвообразования, энергично разрушаются. Синтезируются новые минералы.

Гумусовые вещества взаимодействуют с минеральными, образуя сложные органоминеральные соединения. И, наконец, в процессе почвообразования происходит передвижение и распределение по различным слоям минеральных, органических и органо-минеральных веществ. В итоге верхняя часть коры выветривания расчленяется на слои, или почвенные горизонты, отличающиеся один от другого по цвету, химическому составу, рыхлости и другим признакам.

Совокупность почвенных горизонтов и составляет почву.

Поверхностные горизонты коры выветривания, из которых образуются почвы, называют почвообразующими, или материнскими, породами.

Минеральная часть почвы заимствуется от материнской породы. От механического и химического ее состава зависят многие свойства почвы.

почвообразующие породы.

1. Ледниковые, или моренные, отложения. Моренами называют отложения смеси из глины, песка, щебня и валунов самой различной величины. Эти почвообразующие породы занимают значительные площади в районе последнего оледенения.

2. Водноледниковые наносы. Они отложены потоками воды, стекавшими с ледника при его таянии. Вблизи ледника осаждалась галька, далее крупный песок, супесь и, наконец, суглинистые и глинистые частицы. Последние получили название покровных суглинков и глин.

Наиболее рыхлые покровные суглинки и глины, в состав которых входят известковые породы, называют лессовидными. На лессовидных отложениях формируются более плодородные почвы.

3. Намытые отложения, или аллювий. Эти почвообразующие породы представляют собой наносы песка и глины паводковыми водами рек в поймах.

Поймы - заливаемые талыми водами части речных долин. Почвы, образуемые в них, называют пойменными.

4. Лёсс - осадочная порода однородного состава, содержащая до 50% и более частиц крупной пыли 0,5-0,01 мм палевого или палево-желтого цвета. Он содержит около 80% углекислого кальция (СаСО3). Лёсс и лессовидные отложения широко распространены в степных районах европейской части РФ, в Северном Казахстане и Средней Азии. На лёсах образуются наиболее плодородные почвы.

Почва - очень сложное многофазное природное тело. Условно ее состав можно разделить на четыре части, или фазы, - твердую, жидкую, газообразную и живую, или почвенный эдафон (бактерии, грибы, водоросли, простейшие).

Твердая фаза почвы состоит из минеральных и органических веществ. У всех почв, кроме торфяных, преобладают минеральные частицы (80-90% и больше).

Жидкая фаза почвы - вода и растворенные в ней соли, органические вещества.

Газообразная фаза - воздух, заполняющий свободные от воды поры почвы.

Содержание и состав жидкой, газообразной и живой фаз в почве непрерывно меняются, относительно более постоянная величина - ее твердая часть.

Твердая фаза почвы - это ее основа, матрица, формирующаяся в процессе почвообразования из материнской горной породы и в значительной степени унаследующая состав и свойства последней. Это полидисперсная и поликомпонентная органоминеральная система, образующая твердый каркас почвенного тела. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной породы и вторичных продуктов почвообразования - растительных остатков, продуктов их частичного разложения, гумуса, вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов элементов, освобожденных при выветривании породы на месте или принесенных со стороны агентами геохимической миграции, различных почвенных новообразований.

Твердая фаза почвы характеризуется гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением, структурой и порозностью - с другой.

Жидкая фаза почвы - это вода в почве, почвенный раствор, исключительно динамичная по объему и составу часть почвы, заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от воднофизических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтовоого и атмосферного увлажнения при данном состоянии погоды. В районах с низкими зимними температурами в холодный сезон жидкая фаза почвы переходит в твердое состояние (замерзает), превращаясь в лед; при повышении температуры часть почвенной воды может испариться, перейдя в газовую фазу почвы. Жидкая фаза - это "кровь" почвенного тела, служащая основным фактором дифференциации почвенного профиля, так как главным образом, путем вертикального и латерального передвижения воды в почве происходит перемещение тех или иных веществ в виде суспензий или растворов.

Газовая фаза почвы - это воздух, заполняющий в почве поры, состав которого существенно отличается от атмосферного и очень динамичен во времени. В сухой почве воздуха больше, во влажной – меньше. Вода и воздух в почве являются антагонистами, взаимно замещая друг друга в общем объеме почвенной порозности в зависимости от состояния почвы в тот или иной момент. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60% объема почвы. Почвенный слой атмосферы содержит в 10 раз и более углекислого газа (0,3%), чем в самом атмосферном воздухе (0,03%), особенно на поверхности почвы. Характерная особенность почвенного воздуха – насыщенность водяными парами. На протяжении суток почвы РФ выделяют от 10-20 до кг/га углекислого газа. Количество углекислоты в почвенном воздухе меняется на протяжении года: максимум летом, минимум зимой. Поглощение газов почвой не велико. По способности сорбироваться компоненты почвенного воздуха располагают в следующий ряд: Н2О>СО2> О2 >N2.

Иногда в составе почвенного воздуха могут присутствовать некоторые газы, диффундирующие через толщи пород из мест их скопления. Над нефтяными и газовыми месторождениями почвы обогащены углеводородами и т. д. На этом основаны специальные газовые геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых (нефтегазовая съемка).

Живая фаза почвы - это населяющие ее организмы, непосредственно участвующие в процессе почвообразования. К ним относятся многочисленные микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли), представители почвенной микро- и мезофауны (простейшие, насекомые, черви и пр.) и, наконец, корневые системы растений.

Природная почва существует и функционирует в единстве своих фаз как единое физическое тело.

Гранулометрический состав почвообразующих пород и почв Наиболее распространенными почвообразующими породами являются рыхлые отложения плейстоценового возраста. Они покрывают более 90% территории северного полушария. Эти отложения сформированы за счет денудации и переотложения поверхностных и выветрелых горизонтов горных пород. В процессе переотложения гипергенные минералы перемешивались с обломками исходных горных пород и минералов. После отложения эта смешанная масса вновь подверглась процессам выветривания. В итоге континентальные отложения - весьма сложные гипергенные образования, включающие в себя компоненты различной степени выветрелости.

Плейстоценовые отложения исключительно благоприятны для почвообразования. Многие важные свойства почв обусловлены плейстоценовыми отложениями, на которых они сформировались. В первую очередь это относится к минеральной части почвы, состав которой в основных чертах определяется составом почвообразующей породы.

Среди типов плейстоценовых отложений особенно важное значение имеют разнообразные отложения междуречных пространств. Они плащеобразно покрывают нижележащие породы, в силу чего получили название покровных.

Сюда относятся лёсс, лессовидные отложения, покровные суглинки и глины, которые являются основными почвообразующими породами в земледельческих районах ЕЧ РФ и Южной Сибири.

Гранулометрический состав определяется в значительной мере условиями образования отложений.

Под гранулометрическим составом почв и почвообразующих пород понимают относительное содержание частиц разной величины. Это содержание выражают в весовых процентах высушенной при +105°С почвы.

В гранулометрическом составе плейстоценовых отложений можно выделить следующие основные части:

1). Грубообломочная, представленная частицами величиной в несколько миллиметров и более. Среди них, наряду с обломками минералов, присутствуют обломки горных пород, и чем крупнее частицы, тем больше среди них обломков пород;

2). Мелкообломочная, состоящая из частиц величиной мельче 1 мм, но крупнее 0,001 мм. Эти частицы представлены, как правило, обломками первичных минералов;

3). Тонкодисперсная, сложенная частицами менее 0,001 мм, которые в основном состоят из гипергенных глинистых минералов.

В зависимости от содержания тонкодисперсных частиц среди плейстоценовых отложений выделяют глины (при содержании частиц величиной менее 0,001 мм свыше 30%), суглинки (частиц менее 0,001 м от 3 до и супесь (частиц менее 0,001 мм меньше 3%). При наличии 10%) значительного количества частиц величиной 0,01-1 мм к этим названиям добавляется эпитет "пылеватый" (например, пылеватый суглинок, пылеватая супесь).

Гранулометрический состав почв имеет важное значение для ряда свойств почвы (пористости, воздухо- и водопроницаемости, водоподъемной способности, гигроскопичности, поглотительной способности и др.).

Гранулометрический состав влияет на водный режим почв и степень их промытости и вьщелоченности, отражается на температурном режиме почвы.

Поэтому при прочих равных условиях песчаные почвы в северных районах лесостепи, в отличие от глинистых, могут быть оподзоленными. Песчаные почвы на 1-3°С, а местами на 5°С теплее глинистых.

Твердая фаза состоит из частиц различной величины, которые называют механическими элементами. Наиболее крупные механические элементы (диаметр более 3 мм) считают камнями, диаметром от 3 до I мм - гравием.

Камни и гравий составляют каменистую часть почвы, или почвенный скелет. Все частицы мельче 1 мм относят к мелкозему. Среди мелкозема выделяют физический песок и физическую глину. Физическим песком называют все механические элементы размером от 1 до 0,01 мм в диаметре, а физической глиной - все частицы менее 0,01 мм. Частицы мельче 0,0001 мм называют коллоидными. Содержание в почве или породе физического песка и физической глины, выраженное в процентах общей массы абсолютно сухой почвы, называется гранулометрическим составом почвы. От гранулометрического состава почвы в значительной мере зависят ее свойства, богатство и плодородие.

По гранулометрическому составу верхних почвенных горизонтов и почвообразующих пород почвы делятся на песчаные (рыхлые и связные), супесчаные, суглинистые (легкие, средние и тяжелые) и глинистые (легкие, средние и тяжелые).

При названии почвы необходимо обязательно указывать ее гранулометрический состав, например чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый; дерново-подзолистая супесчаная и т. д. Разные типы почв могут иметь одинаковый гранулометрический состав.

Гранулометрический состав почв оказывает большое влияние на их агрономические свойства. В практике песчаные и супесчаные почвы называют легкими, так как они легко поддаются обработке, а суглинистые и глинистые тяжелыми (обработка их связана с большими энергетическими затратами).

Легкие почвы рыхлы, хорошо пропускают влагу и воздух, весной быстро прогреваются. Но они плохо удерживают воду, бедны перегноем и элементами питания для растений. Тяжелые почвы плотны, плохо пропускают влагу и воздух, весной прогреваются медленно, поэтому обработку их начинают позже.

Содержание гумуса и элементов питания в них выше, чем в песчаных и супесчаных почвах. В целом глинистые и суглинистые почвы плодороднее песчаных и супесчаных.

При хозяйственном использовании почв необходимо учитывать их состав.

Большинство растений хорошо растет на почвах среднего механического состава. Кукурузу, картофель, арбузы, томаты лучше возделывать на легкосуглинистых и супесчаных почвах, а пшеницу, овес, свеклу и капусту - на средне и тяжелосуглинистых.

Общие физические и физико-механические свойства почвы К общим физическим свойствам почвы относят плотность твердой фазы, плотность почвы или объемную массу и пористость (скважность, порозность).

Плотность твердой фазы – это масса 1 см3 твердой фазы почвы или отношение массы твердой фазы почвы к массе равного объема воды при 4° С.

Плотность твердой фазы минеральных почв в среднем составляет 2,50-2, г/см3. Бедные органическим веществом почвы имеют плотность твердой фазы от 2,65 до 2,80 г/см3. У торфяников плотность твердой фазы не превышает 1,4 г/см3.

Плотность почвы, или плотность сложения, - это масса 1см3 почвы, взятой без нарушения ее природного состояния и высушенной при 105° С (абсолютно сухой).

Плотность сложения почвы зависит от гранулометрического состава, содержания органического вещества, структуры и сложения почвы. Плотность пахотного горизонта минеральных почв колеблется от 0,9 до 1,5-1,6 г/см3. Вниз по профилю плотность сложения почвы может возрастать до 1,8-2,0 г/см3. У торфяно-болотных почв она может быть от 0,2 до 0,5 г/см3.

Если плотность твердой фазы почвы - величина постоянная, то плотность сложения меняется под воздействием, как естественных факторов, так и человека. Длительно необрабатываемые пахотные горизонты различных почв постепенно уплотняются до постоянной величины, называемой равновесной плотностью сложения. Величина равновесной плотности сложения пахотного горизонта дерново-подзолистых почв составляет 1,35-1,50 г/см3, черноземов каштановых - 1,2-1,35, сероземов - 1,5-1,6, старопахотных торфяноболотных почв - 0,2-0,3 г/см3.

сельскохозяйственных культур складываются при определенной плотности почвы. Зная равновесную и оптимальную плотности сложения почвы, можно правильно обрабатывать ее.

Овощные и плодовые культуры требовательны к рыхлости почвы. Сады изреживаются и быстро погибают, если они были заложены на почвогрунтах с плотностью более 1,5 г/см3 в верхнем метровом слое.

При выборе участков под сады необходимо учитывать не только плотность сложения верхних горизонтов почвы, но и почвогрунтов на глубинах до 2-3 м.

Значительное уплотнение почвогрунтов на этой глубине, например, в предгорьях Алтая вызывает гибель зимних сортов яблони.

Пористостью (скважностью, или порозностью) называют объем всех пор почвы, выраженный в процентах ее общего объема. Если принять объем пахотного горизонта минеральных почв за 100%, то 40-50% этого объема составляет твердая фаза почвы, а 50-60% приходится на скважины. Этот объем называют общей пористостью. В верхних горизонтах целинных почв общая пористость может доходить до 80%, а в нижних горизонтах снижается до 26Пористость торфяных почв может превышать 90%.

Оптимальная величина общей пористости суглинистых и глинистых почв для сельскохозяйственных культур составляет 50-60%. Рассчитывается:

Общая пористость подразделяется на капиллярную и некапиллярную.

Мельчайшие поры, размер которых составляет не более 0,1мм, относят к капиллярным. При близком уровне грунтовых вод капилляры в почве бывают заполнены водой. Более крупные поры, заполненные в таком случае воздухом, называют некапиллярными. Соотношение между капиллярными и некапиллярными порами – важный агрономический показатель. Для хорошего обеспечения водой и воздухом это соотношение должно быть равно в увлажненных районах на дерново-подзолистых почвах 1:1, в засушливых условиях южных и юго-восточных районов 3:1.

Общая пористость зависит от структуры, механического состава и плотности сложения почвы. Пахотные почвы с хорошо выраженной структурой обладают большой пористостью, в них хорошо проникают вода и воздух, создаются благоприятные условия для микробиологических процессов и корней растений.

К физико-механическим свойствам почвы относят липкость, пластичность, набухание, усадку, связность, твердость и сопротивление при обработке.

Рассмотрим некоторые наиболее важные из них.

Связность почвы - это способность ее сопротивляться разрыву при обработке, то есть сила сцепления между частицами почвы. Она зависит от гранулометрического состава, влажности, структуры и содержания гумуса.

Наименьшую связность имеют песчаные и супесчаные почвы, наибольшую глинистые. Связность глинистых почв уменьшается при их увлажнении. Почвы с хорошей структурой менее связны, чем бесструктурные. Связные твердые почвы оказывают большее сопротивление при обработке, корни растений проникают в них с трудом.

Липкость или прилипание почвы - это ее способность прилипать к орудиям обработки. Липкость зависит от тех же условий, что и связность. Глинистые почвы при высокой влажности обрабатывать невозможно, так как они сильно прилипают к орудиям обработки. Песчаные почвы обладают невысокой липкостью практически при любой влажности. Залипание орудий обработки ухудшает крошение почвы и снижает производительность труда.

Физическая спелость почвы. От связности и липкости зависит особое агрономическое свойство почвы, называемое физической спелостью. Это такое ее состояние, при котором она хорошо крошится и требует при этом наименьших усилий при обработке. Физическая спелость почвы наступает при определенной влажности которая, зависит от механического состава, типа почва, структуры, содержания гумуса, степени задернения и скорости обработки. При физической спелости почва имеет невысокую связность и липкость.

Знание влажности физической спелости особенно важно для глинистых почв. Песчаные почвы, обладающие низкой связностью и липкостью, хорошо обрабатываются при любой влажности. При вспашке глинистых и суглинистых почв в переувлажненном состоянии получается сплошной нераскрошенный пласт, а при вспашке этих почв в сухом состоянии, образуются огромные глыбы. И только обработка спелой почвы дает хорошее крошение.

Физическая спелость у структурных и высокогумусных почв наступает при более высокой влажности, чем у бесструктурных и малогумусных.

При более высокой влажности можно обрабатывать и задернелые почвы, например, после многолетних трав. На скоростях 9-15 км/ч можно добиться хорошего крошения более влажной почвы, чем на скоростях 6-9 км/ч.

Обработка излишне влажной почвы при резком подсыхании ведет к появлению на поверхности почвенной корки. Почвенная корка образуется также при сильном увлажнении распыленных почв и последующем быстром высыхании поверхностного слоя. Она затрудняет проникновение воды и воздуха в нижние слои, мешает появлению всходов и угнетает растения.

Набухание почвы - увеличение объема при увлажнении. Наиболее сильно набухают глинистые и богатые гумусом почвы. Некоторые их них способны увеличиваться в объеме в 1,5 раза. При последующем подсыхании и усадке почва трескается. Трещины разрывают корни и усиливают потерю влаги.

Набухание может приводить к выпучиванию поверхности почвы, что также неблагоприятно сказывается на растениях.

Водные свойства почвы. Вода в почве, по образному выражению академика Г.Н. Высоцкого - это то же, что кровь в организме. Вода участвует во всех процессах происходящих в почве. Она незаменимое условие жизни растений (слова … Леонардо да Винчи). Обеспеченность последних питанием во многом зависит от водных свойств почвы.

Водными свойствами почвы называют такие, которые определяют поведение почвенной влаги. К ним относят водоудерживающую, водопропускную и водоподъемную способности почв.

Водоудерживающая способность характеризоваться величинами гигроскопической влажности и влагоемкости.

Гигроскопическая влажность – это количество парообразной воды, которое может поглощать (сорбировать) сухая почва вследствие притяжения поверхностью почвенных частиц. Наибольшее количество воды почва поглощает из воздуха, насыщенного водяными парами до относительной влажности около 100%. Эта величина называется максимальной гигроскопической влажностью или максимальной гигроскопичностью (МГ).

Выражают ее в процентах от массы сухой почвы. Растениям гигроскопическая влага недоступна. Содержание ее зависит от гранулометрического состава, гумусированности и от поглотительной способности почв. МГ песчаных и супесчаных почв 0,5-3%, суглинистых 3-9, глинистых 9-15, а торфяных почв может быть 30-40%.

Влагоемкость - это количество воды, которое может вмещать и удерживать почва. Выделяют полную, полевую (наименьшую) и капиллярную влагоемкости.

Полная влагоемкость, или водовместимость, - содержание влаги в почве при заполнении ею всех пор, В таком состоянии большинство почв находится очень короткое время - сразу после таяния снега или после сильных дождей.

Постепенно часть воды просачивается вниз, а оставшаяся соответствует полевой влагоемкости.

Полевая или наименьшая, влагоемкость - количество воды, удерживаемое почвой в течении длительного времени. Полевая влагаемкость меньше полной.

Влажность песчаных почв при полевой влагоемкости составляет 4-10%, супесчаных - 10-20; легко- и среднесуглинистых - 20-30, тяжелосуглинистых и глинистых - 30-40%.

Величина полевой влагоемкости - важный агрономический показатель.

Зная влажность почвы в процентах полевой влагоемкости, судят об обеспеченности растений водой, а в орошаемом земледелии устанавливают время полива. Оптимальная влажность почвы в процентах полевой влагоемкости составляет: для полевых культур 70-80%, для овощных 75-90, для плодовых и ягодных 70-85%.

Капиллярная влагоемкость - количество влаги, которое удерживается в капиллярных порах. При близком уровне грунтовых вод почва может быть постоянно увлажнена до капиллярной влагоемкости.

Водопропускная способность почв характеризуется водопроницаемостью.

Водопроницаемость-способность почвы пропускать через себя воду. Почвы грубого гранулометрического состава и трещиноватые имеют повышенную, так называемую провальную водопроницаемость, структурные и песчаные почвы хорошую, а бесструктурные почвы тяжелого гранулометрического состава слабую водопроницаемость.

неудовлетворительны в агрономическом отношении. Улучшить водопроницаемость тяжелосуглинистых разновидностей почв можно путем систематического внесения органических удобрений, известкования кислых почв, улучшения структуры, добавления песка (пескование) и механического рыхления.

Водоподъемная способность - это свойство почвы поднимать влагу по капиллярам. Высота капиллярного подъема воды в суглинистых почвах может составлять 5-6 м. При близком уровне грунтовых вод, насыщенных минеральными солями, может происходить подъем их к поверхности и засоление верхних горизонтов. Улучшить водоподъемную способность легких почв можно путем их прикатывания. Это бывает необходимо, например, для лучшего обеспечения влагой высеянных семян, особенно в засушливых условиях.

Водные режимы почв. Совокупность процессов поступления влаги в почву, ее передвижения и расхода называют водным режимом.

В зоне таежных лесов влага атмосферных осадков промачивает почву до грунтовых вод, потери влаги на испарение невелики. Такой водный режим называют промывным.

В степных районах страны сквозного промачивания не происходит, максимальное увлажнение даже при таянии снега не превышает 3-4 м. За' летний период происходит испарение почти всей поступившей влаги. Данный водный режим называют непромывным.

При неглубоком залегании грунтовых вод и небольшом количестве осадков, в некоторых районах страны происходит капиллярный подток влаги к зоне испарения. Вода больше испаряется, чем поступает с осадками. Это выпотной водный режим.

Водный режим в зоне многолетней мерзлоты называют мерзлотным.

Его отличает: очень низкий расход влаги на испарение в результате плохой водопроницаемости мерзлоты и насыщенность почвы водой.

Водный режим, складывающийся при искусственном орошении, носит название ирригационного.

Доступность влаги растениям. Часть влаги с огромной силой удерживают частицы почвы. Она недоступна растениям. Устойчивое завядание их начинается при содержании влаги в почве в 1,3-1,5 раза большем, чем величина МГ. Влажность, при которой растения начинают завядать, называют влажностью завядания (ВЗ). Для расчетов ВЗ величину МГ умножают на 1,3.

ВЗ зависит от гранулометрического состава почвы, содержания гумуса, вида растений и их возраста. На глинистых почвах завядание начинается при 15-22% влажности, на песчаных только при 1-3%. А на торфяных почвах завядание растения может наступать при 50% влажности.

Влага, превышающая величину ВЗ, участвует в формировании урожая. Ее называют продуктивной. Запас продуктивной влаги в каком-либо слое почвы определяют расчетным способом по формуле (в м3/га):

где - влажность почвы (в %);

В3- влажность завядания (в %);

- плотность почвы (в г/см).

Для пересчета запасов влаги в миллиметры водного слоя необходимо запомнить, что 10 м3 воды соответствует I мм слоя воды на площади I га.

Воздушные свойства почвы. Часть общей пористости почвы, не занятая водой, заполнена воздухом. Эту пористость называют пористостью аэрации.

Чем меньше в почве воды, тем больше пор занято воздухом, тем выше пористость аэрации.

Почвенный воздух отличается от атмосферного меньшим содержанием кислорода и большим - углекислого газа. Кислород в почве необходим для дыхания корней растений, деятельности аэробных микроорганизмов и реакций окисления. Интенсивное потребление кислорода сопровождается выделением из почвы значительного объема углекислого газа. Быстрое восстановление концентрации кислорода в почвенном воздухе происходит только в том случае, если почва обладает хорошими воздушными свойствами - воздухоемкостью и воздухопроницаемостью.

Воздухоемксть - объем занятых воздухом пор при влажности почвы, соответствующей полевой влагоемкости.

Воздухопроницаемость - свойство почвы пропускать через себя воздух.

Благоприятными воздушными свойствами обладают структурные почвы нормального увлажнения. На бесструктурных почвах, особенно при возникновении почвенной корки, нормальный газообмен нарушается. При избыточном увлажнении он полностью прекращается. Для нормального газообмена воздухоемкость почвы и пористость аэрации не должны быть ниже 10-15% всего объема почвы.

свойства почвы. От тепловых свойств почвы, то есть Тепловые способности ее прогреваться и сохранять тепло, зависят многие процессы, происходящие в ней. Тепловые свойства почвы учитываются при сельскохозяйственном использовании земли.

Основной показатель, характеризующий тепловой режим почвы - ее температура. На температуру почвы влияет не только количество солнечной энергии, но и цвет, влажность, гранулометрический состав и рыхлость почвы, наличие растительности на ней, рельеф.

Весной тяжелые глинистые почвы прогреваются медленнее, чем легкие песчаные и супесчаные. Поэтому первые называют холодными, вторые теплыми. Осенью легкие почвы охлаждаются быстрее, чем тяжелые глинистые.

Торфяно-болотные почвы по сравнению с другими прогреваются хуже днем и сильнее охлаждаются ночью. На них чаще бывают ночные заморозки. Рыхлые, сухие и богатые органическим веществом почвы прогреваются быстрее, чем плотные, влажные и бедные гумусом. Прогревание южных, юго-западных и юго-восточных склонов происходит быстрее, чем склонов другого расположения.

В долинах наблюдаются значительные суточные перепады температур, сильное прогревание днем и резкое охлаждение ночью.

Зимой промерзание почвы зависит от высоты снежного покрова, рельефа местности, свойств почвы и ее влажности, наличия растительности. Влажные и тяжелые по механическому составу почвы промерзают на меньшую глубину по сравнению с сухими и легкими. Чем больше в почве органического вещества, тем меньше глубина промерзания.

Минеральный и химический состав почвообразующих пород и почв Группы частиц гранулометрического состава плейстоценовых отложений имеют различный минеральный состав. Грубообломочные частицы - это в основном обломки горных пород. Мелкообломочные частицы представлены минералами, относительно устойчивыми к процессам выветривания. Среди них часто преобладает наиболее устойчивый - кварц. Тонкодисперсные частицы преимущественно сложены глинистыми минералами.

Плейстоценовые отложения представляют собой сложный комплекс разнородных продуктов выветривания. Большая часть минеральной массы плейстоценовых отложений состоит обычно из частиц покровных отложений. В лесах и лёссовидных суглинках содержание этих частиц достигает 80-90% всей массы породы.

На минеральном составе Южной Сибири, Казахстана и Средней Азии сказывается влияние материала, поступавшего, во первых с юга, с области хребтов Средней Азии, а во-вторых, с севера. По-видимому, энергичная эрозия средне-азиатских горных систем обгоняла процессы выветривания, в результате чего в южных районах в плейстоценовых отложениях присутствует значительное количество обломочных силикатов, которых больше, чем кварца.

Примерно такая же картина наблюдается в области Казахского мелкосопочника. В плейстоценовых отложениях Западной Сибири и Западного Казахстана кварц вновь преобладает над обломочными силикатами, как и в европейской части РФ.

Особенности минерального состава плейстоценовых отложений обусловливает их химический состав. Так как при выветривании разрушаются все породообразующие минералы, за исключением кварца, то в плейстоценовых отложениях кремния содержится больше, чем в исходных горных породах. Наличие тонкодисперсных (глинистых) минералов типа гидрослюд обусловливает присутствие алюминия, железа, магния и отчасти калия. В результате гипергенного разрушения минералов, содержащих кальций и натрий (полевых шпатов, слюд, пироксенов) количество этих химических элементов в плейстоценовых отложениях меньше, чем в исходных горных породах. Разрушение гипергенных силикатов сопровождается окислением закисного железа в окисное. Поэтому в составе этих отложений в значительном количестве присутствует окись железа.

Химический состав плейстоценовых отложений неодинаков, зависит от гранулометрического состава и степени выветрелости материала. Обычно, чем более легкий гранулометрический состав, тем более кремнезёместы отложения.

Особенно это относится к отложениям, обломочная часть которых подвергалась значительному гипергенному преобразованию.

Минеральный, химический и гранулометрический состав почвообразующих пород оказывает значительное влияние на географию почв. Это влияние может проявляться непосредственно или косвенно путем воздействия на другие факторы почвообразования. Примером непосредственного влияния минерального и химического состава может служить формирование перегнойно-карбонатных почв в областях таежной зоны, где сплошь распространены кислые, сильно промытые почвы. Это объясняется тем, что в почвообразующих породах - ледниковых суглинках в изобилии присутствуют валуны и мелкие обломки осадочных известняков. Наличие крупных масс кальция нейтрализует кислые почвенные растворы, промывающие почвы, препятствует выносу элементов питания и обеспечивает растения необходимым количеством такого физиологически важного химического элемента, как кальций. В результате на участках, обогащенных обломками известняков, формируются темные, невыщелоченные почвы, резко отличающиеся от светлых, сильно выщелоченных почв, развивающихся на ледниковых наносах, в минеральном составе которых почти исключительно присутствуют кварц и силикаты.

Глинистые минералы группы гидрослюд и монтмориллонита обладают важной способностью аккумулировать химические элементы, необходимые для жизнедеятельности трав. Поэтому в условиях северных лесов породы, богатые этими минералами, более благоприятны для образования дерново-подзолистых почв, чем породы, лишенные гипергенных силикатов, на которых формируются подзолистые почвы. Переполнение почвообразующей породы обломочным кварцем создает условия дефицита элементов питания для растений.

Важное значение для водно-физических свойств почвы и её водного режима имеет гранулометрический состав почвообразующих пород. Песчаный гранулометрический состав способствует лучшему промыванию почв и выносу химических соединений. Поэтому по песчаным аллювиальным отложениям далеко к югу вдаются своеобразные сильно промытые почвы боровых террас, пересекающие в европейской части РФ подзону мощных черноземов, а на территории Южной Сибири достигающие сухих степей.

Литература основная: 1, 2, 3, 4, 6.

Литература дополнительная: 4, 12, 15, 16, 17.

Лекция № 5-6. Биологические факторы почвообразования и органическая часть почвы (4 часа) 1. Роль высших растений в почвообразовании.

2. Роль микроорганизмов в почвообразовании.

3. Органическая часть почвы и её формы.

4. Экологическое значение гумуса.

Роль высших растений в почвообразовании Для почвы как определенного природного образования характерна высокая биогенность. Благодаря воздействию процессов жизни на продукты выветривания происходит возникновение почвы.

В самом первом приближении можно выделить следующие 3 группы почвенных биологических процессов:

1) Деятельность почвенных микроорганизмов, осуществляющих глубокое преобразование органического и частично, минерального состава почвы;

2) Деятельность высших растений, обусловливающих круговорот химических элементов в системе почва- растение и накопление органического вещества почвы;

3) Деятельность почвенных животных, разрушающих органическое вещество и оказывающих важное влияние на химические и физические свойства почвы.

Основную часть живого вещества суши образуют высшие растения, среди которых древесная растительность имеет массу сухого органического вещества 1011-1012 т, масса травянистой растительности примерна в 10 раз меньше.

Образование органического вещества в основном связано с фотосинтезом процессом, осуществляющимся в зеленых частях растений при участии хлорофилла. Растения, поглощая углекислый газ из атмосферы и воду, синтезируют органическое вещество согласно схеме:

Для осуществления этой сложной реакции используется энергия солнечных лучей. В клетках растений создаются разнообразные соединения углеводы, жиры, белки и др. Ежегодно высшие растения суши синтезируют около 1010 т сухого органического вещества.

Растительные и животные организмы – ведущий фактор в почвообразовании. Только растения способны создавать органическое вещество, которое в дальнейшем служит источником энергии для почвообразовательных процессов. Количество и состав органического вещества, распределение его по поверхности и горизонтам почвы, интенсивность разложения не одинаковы, они зависят от состава растительности. На особую роль состава растительности в почвообразовании впервые обратил внимание В.Р. Вильямс. По доле участия в почвообразовании различают следующие группы растительности: деревянистая, травянистая, пустынная, мхи и лишайники.

Деревянистая растительность субтропических и тропических лесов представлена разнообразными породами деревьев и кустарников. Основная органическая масса деревьев сосредоточена в надземной части, корни составляют лишь 1/4 - 1/5 общей массы. Отмершие листья, хвоя, ветки и плоды (опад) образуют лесную подстилку. Деревянистые растения больше потребляют из почвы зольных элементов и азота, чем возвращают их. Продукты разложения растительного опада, вымываясь водой осадков, выщелачивают из нижележащего горизонта почвы различные органические и минеральные соединения. Вымытые вещества закрепляются ниже. Наиболее интенсивно минеральная чисть почвы разрушается под хвойными таежными лесами, так как при разложении хвои, веток образуются особые кислоты. Такой тип почвообразования называют подзолистым.

Разложение опада широколиственных лесов происходит не в кислой, а нейтральной среде. Нейтрализация образующихся кислот происходит солями кальция, которыми богат опад широколиственных лесов. Почвы, сформированные под пологом широколиственного леса, более плодородны, чем почвы, образованные под хвойным лесом.

Травянистая растительность лугов и степей включает различные однолетние и многолетние травы. Ежегодно отмирающая надземная масса трав накапливается на поверхности в виде войлока. Масса ежегодного опада в луговых степях в 2-3 раза больше, чем в хвойных лесах. Опад травянистой растительности богаче зольными элементами и азотом по сравнению с опадом хвойных лесов. До 40-60% опада трав составляет корни. Таким образом, обогащение почвы органическим веществом под травянистой растительностью происходит не только с поверхности, но и в значительной почвенной толще. Со временем образуется богатая органическим веществом плодородная почва.

Этот тип почвообразования получил название степного.

Пустынная растительность состоит из кустарников, имеющих глубокую корневую систему, полыней, многолетних и однолетних солянок и эфемероврастений с очень коротким вегетационным периодом. Пустынная растительность очень изрежена, опад ее невелик и 80% его приходится на корни, он очень богат зольными элементами. Зольность особенно велика у солянок: при сгорании 1 кг солянки остается 500г золы. В золе много натрия, хлора и серы. Органическое вещество опада пустынной растительности очень быстро минерализуется. Почвы, образуемые под пустынной растительностью, имеют низкое естественное плодородие.

Роль микроорганизмов в почвообразовании Микроорганизмы почвы разнообразны по составу и биологической деятельности. Здесь распространены бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли и простейшие. Суммарная масса микроорганизмов только в поверхностном горизонте достигает нескольких тонн на 1 га. Численность микроорганизмов измеряется миллиардами в 1 г почвы. В целом для планеты, масса почвенных микроорганизмов составляет 0,01% от всей биомассы суши.

Бактерии-одноклеточные организмы, величина которых измеряется микронами. Поступление питательных веществ и выделение продуктов жизнедеятельности осуществляется всей поверхностью тела бактерии.

Среди химических элементов из которых синтезируется вещество клетки, прежде всего, необходимы углерод и азот, содержание которых в белках составляет соответственно 50 и 20%.

По характеру поглощения углерода выделяют автотрофные бактерии, усваивающие углерод из воздуха и гетеротрофные, получающие углерод из готовых органических соединений. По отношению к азоту лишь очень небольшая часть бактерий автотрофна, т.е. способна усваивать этот элемент из воздуха.

Среди почвенных микроорганизмов исключительно важное значение принадлежит грибам. Большая часть грибов состоит из ветвящихся нитей (гиф), образующих тело гриба (мицелий). Грибы разрушают клетчатку и участвуют в разложении белков. При этом образуются органические кислоты, увеличивающие почвенную кислотность и влияющие на преобразование минералов. Так же как актиномицеты, грибы преимущественно являются аэробами.

Водоросли являются существенным биологическим компонентом почвы, количество их достигает многих сотен тыс. экз. в 1г почвенной массы. В почве в основном присутствуют сине-зеленые, желто-зеленые и диатомовые водоросли.

Роль микробиоты в процессах минерализации и гумификации органических веществ в почве является ведущей. Об интенсивности этих процессов судят по количественному соотношению определенных групп микроорганизмов.

Для диагностики группового и видового состава микронаселения почвы используется метод посева на различные твердые и жидкие питательные среды.

Из твердых питательных сред используется мясо-пептонный агар (МПА) – для определения бактерий, разлагающих белковые соединения; крахмалоаммиачный агар (КАА) – для определения бактерий и актиномицетов, усваивающих минеральный азот; среда Чапека, подкисленная молочной кислотой - для определения широкой группы микроскопических грибов. Все эти организмы относят к зимогенной_микрофлоре, которая активно участвует в разложении органических веществ растительного и животного происхождения.

Показателем интенсивности процессов минерализации в почве является коэффициент минерализации, который определяется как отношение организмов, выделяемых на крахмало-аммиачном агаре (КАА) к организмам, выделяемым на мясо-пептонном агаре (МПА). По нему судят об обеспеченности растений подвижными формами азота, фосфора и калия.

Оптимальными величинами коэффициента минерализации считаются значения около 2.

Лишайники не относятся к почвенным микроорганизмам, но поскольку они представляют собой сложное симбиотическое образование гриба и водоросли, целесообразно рассмотреть их участие в почвообразовании.

Лишайники поселяются как на органическом веществе, так и на горных породах. Воду и углерод лишайники получают из атмосферы, а другие химические элементы за счет разрушения минералов.

Помимо растительных микроорганизмов, в почве широко распространены простейшие животные организмы. Это преимущественно корненожки, жгутиковые и реснитчатые инфузории. Подавляющая часть простейшихаэробы; они очень чувствительны к внешним условиям. При температуре около 0° С и выше +50° С, а также при недостатке влаги большая часть простейших переходит в стадию цисты: покрывается толстой оболочкой и теряет активность.