МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Р.Х. РАМАЗАНОВА, А.А. ЖАППАРОВА

КРАТКИЙ КУРС ПОЧВОВЕДЕНИЮ С ОСНОВАМИ ГЕОЛОГИИ

АЛМАТЫ

ББК 40.4 я 7

Ж 33

Авторы:

Рамазанова Р.Х– к.с.х.н. доцент кафедры почвоведения, агрохимии и экологии КазНАУ.

Жаппарова А.А – к.с.х.н. доцент кафедры почвоведения, агрохимии и экологии КазНАУ.

Рецензенты:

Учебно - методическое пособие «Конспект по почвоведению с основами геологии» одобрены и рекомендованы для использования при проведении занятий по «Почвоведению с основами геологии»

Учебно-методическое пособие предназначено для бакалавров и магистрантов агрономических специальностей.

Рассмотрено на заседании кафедры (протокол № 6, от 13. 01. 2012 г.) Учебно - методическое пособие «Конспект по почвоведению с основами геологии» одобрены решением УМК факультета технологии растениеводства (протокол №, от.. 2012 г.) © КазНАУ, 2012.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Почвоведение является одним из профилирующих курсов аграрных специальностей университетов. Почва служит основным средством производства продукции сельского хозяйства.

В учебно- методическом пособий в форме лекций дается последовательно и рассматриваются основные вопросы, понятия геологии и почвоведения, роль минералов, рельефа, геологического строения и соответствующих им материнских пород в процессах почвообразования. Особое внимание уделено морфологическим признакам почв. Изложены основы геологии и минералогии, показана роль гумуса, коллоидов и т.д. в общем почвообразовательном процессе. Дано описание зонального образования почв, их особенностей, современная классификация и распространение. Рассмотрены данные по использованию почв в сельском хозяйстве, охране и повышению их плодородия. Описаны методы картирования и оценки почв.

Без знаний по почвоведению молодые специалисты - будущие агрономы, агрохимики, землеустроители, экологи не могут познать почвенные процессы и решать практические задачи рационального использования и повышения плодородия почв.

В учебно- методическом пособии рассматриваются основные вопросы и понятия почвоведения, роль рельефа, геологического строения и соответствующих им материнских пород в процессах почвообразования, так как от них в большой степени зависит качество и рост урожая сельскохозяйственных культур. Особое внимание уделено морфологическим признакам почв, особенностям рельефа территории, материнских пород, климата и внешние характерные признаки главнейших почв Республики Казахстан;

Для студентов бакалавров и магистрантов, специализирующихся в области почвоведения, агрономии, агрохимии, экологии и других смежных наук.

Геология – наука о Земле, ее основные разделы. Эндогенные и экзогенные геологические процессы Цель лекции: Значение геологии для изучения почвоведения. Роль геологических процессов в почвообразовании.

Ключевые слова: геология, эндогенные и экзогенные процессы Вопросы:

1. Геология, как наука, ее основные разделы.

2. Геологические процессы, их влияние на земную кору и рельеф.

3. Историческая геология.

4. Отложения четвертичного периода.

1. Геология, как наука, ее основные разделы Слово геология в переводе с греческого языка означает наука о Земле («гео»—«земля», «логос»—«наука»). В современном понимании геология представляет собой комплексную науку о строении, составе, истории развития Земли и происходящих в ней и на ее поверхности процессах. Основной объект изучения геологии — наружная оболочка Земли — земная кора.

Строение земной коры непрерывно изменяется. Это подтверждает длительное естественное развитие Земли и существующих на ней растительных и животных организмов. Не имея знаний о закономерностях развития земной коры, не зная истории ее эволюции, нельзя уяснить сущность почвообразовательных процессов..

Обеспеченность пашней в расчете на душу населения как в нашей стране, так и за рубежом снижается. А это значит, что каждый гектар пашни должен давать все больше и больше продукции. Повысить же урожайность полей можно только организацией научно обоснованного земледелия, с использованием достижений современной науки, в том числе геологии, знаний сущности почвообразовательных процессов. Поэтому изучение основ геологии для специалистов агропромышленного комплекса, и в частности агрономов, агрохимиков и почвоведов, является совершенно необходимым.

По мере развития производительных сил и углубления научного познания окружающего мира развивалась и геология. Отдельные ее разделы образовали самостоятельные геологические дисциплины: минералогия, кристаллография, петрография, динамическая и историческая геология, палеонтология, четвертичная геология, гидрогеология, геоморфология, геофизика, геохимия, биогеохимия, инженерная геология, грунтоведение, мерзлотоведение, морская геология.

Минералогия — это наука о минералах, составляющих горные породы и руды, их составе, физических свойствах и процессах образования. Она получила развитие в связи с добычей и использованием полезных ископаемых.

Кристаллография — учение о кристаллах, их внешней форме и внутренней структуре.

Она изучает как природные минеральные тела, так и различные искусственные минералы.

Петрография — это наука о горных породах, состоящих из одного или нескольких минералов. Она изучает происхождение, состав, свойства и географическое распространение горных пород.

Динамическая геология—учение о процессах, протекающих внутри и на поверхности земной коры и преобразующих ее (движение земной коры, вулканизм, землетрясение, разрушение горных пород, перенос и отложение продуктов разрушения).

Историческая геология изучает историю развития земной коры и населявших ее растительных и животных организмов, а также последовательность образования во времени различных горных пород, слагающих земную кору.

Возраст Земли исчисляют 5... 6 млрд. лет *, а наружной ее оболочки — земной коры — 4... 4,5 млрд. лет.

Палеонтология — это наука об окаменелых ископаемых остатках растительных и животных организмов, существовавших в прошлые геологические периоды. По ископаемым остаткам организмов устанавливают относительный возраст горных пород.

Четвертичная геология изучает отложения самого позднего, продолжающегося до настоящего времени четвертичного периода. Четвертичные отложения служат непосредственной основой для сельскохозяйственной и инженерной деятельности человека.

Гидрогеология — это наука о подземных водах (их образовании, залегании, движении, свойствах и условиях, определяющих использование подземных вод в народном хозяйстве и влияние их на устойчивость инженерных сооружений).

Геоморфология изучает рельеф, формы, происхождение и законы развития земной поверхности.

Геофизика использует для изучения строения земной коры различные физические свойства горных пород (электрические, упругие, магнитные и др.).

Геохимия — это наука о закономерностях распределения, сочетания и перемещения (миграции) веществ в недрах Земли и на ее поверхности.

Биогеохимия изучает геологическую роль живых организмов в распределении и миграции химических элементов.

Инженерная геология исследует динамику поверхностных слоев земной коры в связи с инженерной деятельностью человека. В задачу ее входит рассмотрение тех геологических процессов и явлений, которые определяют условия возведения инженерных сооружений и направление мероприятий, обеспечивающих устойчивость естественных земляных масс.

Грунтоведение является частью инженерной геологии и изучает состав, строение и свойства различных почв и горных пород, то есть поверхностных слоев земной коры— грунтов. Грунты определяют устойчивость возводимых на них инженерных сооружений.

Мерзлотоведение, или геокриология, занимается исследованием мерзлых пород, или многолетней мерзлоты.

Морская геология изучает морское дно (его рельеф, геологическое строение и т. п.).

Результаты ее исследований дают широкие возможности для обобщения и построения научных гипотез о формировании земной коры и Земли в целом, так как под водами морей и океанов скрыто более 70 % всей поверхности планеты.

Геология имеет связь со многими естественноисторическими науками. Так, нашу планету невозможно рассматривать в отрыве от других небесных тел Солнечной системы, изучением которых занимается астрономия.

Многие сельскохозяйственные науки (почвоведение, земледелие, агрохимия, сельскохозяйственная мелиорация и др.) развиваются на базе геологии. Особенно тесную связь с геологией имеет почвоведение, поскольку почвы образуются из горных пород в результате длительных и глубоких изменений, которые происходят в них под воздействием различных геологических и биологических процессов.

Методы геологии Строение слоев земной коры глубиной до 10 км геологи изучают в основном с помощью метода полевых геологических съемок, а глубиной более 10 км—с помощью геофизических методов. Суть метода полевых геологических съемок заключается в тщательном исследовании естественных и искусственных (гордые выработки и буровые скважины) обнажений:

минерального и химического состава горных пород, характера залегания, последовательности напластования, остатков организмов и т. п. Изучая деятельность современных геологических процессов, проявляющихся как внутри Земли (эндогенных), так и на ее поверхности (экзогенных), геологи выясняют, при каких физико-географических условиях могли образоваться горные породы того или иного облика, какие факторы привели к их деформации, а изучая возраст горных пород (относительный или абсолютный), устанавливают время проявления этих деформаций. Для создания научных гипотез и теорий о геологических процессах, имевших место в прошлые геологические периоды жизни нашей планеты, все наблюдения обобщают на основе законов диалектического материализма с учетом условий, характерных для изучаемых отрезков времени.

К геофизическим методам относят сейсмические, гравиметрический, магнитометрический методы. Сейсмические методы основаны на различии в скоростях распространения упругих колебаний, возникающих в недрах Земли в результате, как естественных причин, так и искусственных взрывов. Сущность гравиметрического метода заключается в изучении распределения на поверхности Земли силы тяжести. Значения ускорения свободного падения изменяются в зависимости от особенностей геологического строения местности, в частности от изменения плотности горных пород. В основу магнитометрического метода положены наблюдения над изменением магнитного поля Земли в зависимости от состава и строения земной коры.

С целью изучения глубинного строения Земли бурят также сверхглубокие (до 15 км) скважины.

В недрах Земли имеются большие запасы теплоты. Результаты исследований тепловых свойств Земли позволяют познавать процессы формирования земной коры, атмосферы, гидросферы, вековых изменений границ материков и морей, распределения вулканов и т. д.

Например, по продуктам вулканических извержений, и в частности излившейся лаве, изучают подкорковые слои Земли.

2. Геологические процессы, их влияние на земную кору и рельеф.

Геологические процессы подразделяют на две группы:

- эндогенные – порождаемые внутренними силами Земли;

- экзогенные – обусловленные внешней энергетикой.

К эндогенным (внутренним процессам) относятся магматизм, метафморфизм, вулканизм, движения земной коры (землетрясения и горообразование).

В результате эндогенных процессов формируются различные крупные неровности рельефа, возникают разломы, по которым происходит перемещение отдельных частей земной коры.

К экзогенным (внешним) процессам относятся выветривание, деятельность атмосферных, поверхностных (дождевые и талые) вод, подземных вод, моря, ветра.ледников, животных и растительных организмов.

Экзогенные процессы создают детали рельефа и направлены на размыв, разрушение и сглаживание различных неровностей, созданных эндогенными процессами.

Вулканизм.

Различают эффузивный магматизм (вулканизм), когда расплавленное вещество «магма – газы», растворы и жидкие вещества по трещинам разливаются на поверхность Земли и глубинный (интрузивный магматизм), когда магма не смогла пробиться на поверхность Земли и застыла на некоторой глубине в земной коре, образуя особые геологические тела.

Вулканы – геологические образования, создающие вследствие подъема магмы на поверхность, особые формы куполообразных, конусообразных гор.

Вулканы расположены на земном шаре полосами или поясами, приуроченными к подвижны участкам земной коры – геосинклиналям. Их четыре:

1. Тихоокеанское огненное кольцо.

2. Евразиатский широтный пояс (итальянские, кавказские, индонезийские вулканы) 3. Атлантическая меридиональная полоса в центральной части Атлантики.

4. Вулканы, приуроченные к гигантским разломам древних материков (Центральная Движения земной коры Перемещение веществ Земли, обусловленное действием внутренних сил и частично силой тяжести, приводящее к изменению формы залегания горных пород, называются тектоническими движениями.

Различают два типа:

1. Колебательные (эпейрогенетические) – медленные вертикальные движения (поднятие и опускание) земной коры, приводящие к образованию континентов.

2. Складчатые (горообразование) – тип движений, вызывающий резкое изменение залегания горных пород, приводящий к их смятию и образованию складок и гор.

Землетрясения – колебание земли, вызванное внезапным освобождением потенциальной энергии земных недр.

Типы землетрясений:

- денудационные (обвальные) – возникающие в результате провалов пород, залегающих над пустотами в верхней части земной коры и вследствие горных обвалов.

- вулканические – связаны с сжатием газов в жерлах вулканов.

- тектонические – интенсивные тектонические процессы, вызывающие разрыв сплошности горных пород, при этом силы упругости превышают предел прочности горных пород, в результате чего происходит сотрясение почвы Выветривание - совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы.

Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания, называются корой выветривания. В ней различают две зоны – поверхностного, или современного выветривания и зону глубинного, или древнего, выветривания. Мощность коры выветривания колеблется от нескольких см до 2-10 метров.

Физическое выветривание – механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава.

Химические выветривание – это процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений.

Важнейшие факторы ХВ – вода, углекислый газ, кислород. Вода – энергичный растворитель горных пород и минералов, которое усиливается с повышением температуры и насыщением ее углекислым газом, придающим в воде кислую реакцию. Повышение температуры на каждые 100С ускоряет течение химических реакций в 2-2,5 раза.

Основные химические реакции при ХВ: гидролиз и окисление.

Биологические выветривание – механические разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием организмов и продуктов их жизнедеятельности. При БВ организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв. Корневая система организмов выделяет во внешнюю среду углекислый газ и различные кислоты, нитрификаторы образуют азотную, серобактерии и тионовые бактерии – серную кислоты. Диатомовые водоросли строя свой панцирь из кремнеземы, разлагают алюмосиликаты. Слизистые выделения бактерий также способны разрушать первичные минералы.

Животные механически разрыхляют горные породы и своими выделениями способствуют их изменению.

Деятельность ветра. Ветер – движение частиц воздуха в горизонтальном направлении вследствие разности неравномерного нагревания воздуха. Деятельность ветра называется эоловой. Она выражается в разрушении горных пород (выдувание, развевание, шлифовании), транспортировании (переносе) и отложении (накоплении, аккумуляции) обломочного материала.

Деятельность атмосферных, поверхностных (дождевые и талые) вод.

Часть атмосферных осадков, просачиваясь через водопроницаемые породы, скапливается на первом от поверхности водоупорном слое и дает грунтовые воды, другая часть образует временные, безрусловые потоки, которые мелкими струйками стекают по склонам, сливаются вместе и создают постоянные русловые потоки – ручьи, реки, формирую речной сток.

Деятельность вод приводит к образованию отрицательных форм рельефа – лощин, промоин, оврагов, балок и создает особые типы континентальных отложений – делювий, пролювий и аллювий.

Деятельность подземных вод имеет двоякое выражение:

1. Разрушительная деятельность: выщелачивание легкорастворимых пород - известняки, гипс, соли с образованием на глубине пустот, а на поверхности воронок (карсты); оползни – отрыв земляных масс и их перемещение вниз по склону под действием сил тяжести без нарушения структуры и текстуры пород.

2. Созидательная деятельность: образование сталактитов и сталагмитов, травертинов и гейзеритов.

Деятельность моря.

- разрушительная (морская абразия) - перенос, транспортировка морским прибоем, течением различного материала;

- аккумуляция – накопление огромных толщ разнообразных осадков;

- диагенез – химическая, физическая и биогенная переработка осадков и превращение их в осадочные породы.

Деятельность ледников. При таянии снег дает начало струям и питает реки. Снег образует снежные заносы. В горах таяние ледников приводит к образованию гляциоселей, снежных лавин, солифлюкционных натеков, которые переносят со склонов продукты механического выветривания (валуны, щебень, и более мелкий материал).

3. Историческая геология.

Одна из задач исторической геологии – восстановление последовательного хода развития земной коры и жизни на ней, от древнейшего состояния до современного и последовательности образования различных горных пород.

Материалом для решения задачи служат:

- ископаемые остатки различных животных и организмов;

- горные породы и условия их расположения по глубине и площади;

- геологические процессы, протекающие на поверхности и в глубоких недрах платформ и геосинклиналей.

Геологическая история Земли делится на пять крупнейших разделов, которые делят на эры, периоды, эпохи и века.

Палеозой Археозой 4. Отложения четвертичного периода Основные генетические типы четвертичных осадочных пород:

Элювиальные породы, или элювий – продукты выветривания коренных пород, оставшиеся на месте образования, формируется в горных областях и на равнинных плато.

Эллювиальные почвы отличаются щебнистым составом.

Делювиальные породы, или делювий - наносы, отложенные на склонах дождевыми и талыми водами (в вершине шлейфа – грубый материал, обломочный, в конце – глинистый, пылеватый). Для Деллювия характерны относительная сортированность и хорошо выраженная слоистость. Деллювиальные породы широко распространен в предгорных областях.

Пролювий – формируется в горных странах, у подножия гор в результате деятельности временных водных и селевых потоков, характеризуется плохой сортированностью, включением крупнообломочного материала.

Аллювиальные породы, аллювий – осадки, отложенные при разливе рек (пойменный аллювий – суглинистый и глинистый). К ним также относят донные отложения рек (русловый аллювий) – обычно сложен песками различной зернистости. Аллювий характеризуется горизонтальной или косой слоистостью, окатанностью минеральных зерен, включением органических остатков. Материнская порода для плодородных пойменных почв.

Озерные отложения – выполняют понижения древнего рельефа, отличаются глинистостью и слоистостью. Таковы например, ленточные глины, образовавшиеся в приледниковых озерах. В озерных отложения отмечаются органические прослойки, могут накапливаться углекислый кальций, гипс и легкорастворимые соли. Накопление солей превращает озерные отложения в засоленные, пересыхая Озерные Отложения образуют солончаки.

Ледниковые, или моренные отложения – продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником. Обычно залегают на повышенных водораздельных пространствах. Для морен характерно: несортированность, неоднородный мехсостав (в основном валунные песчанистые суглинки), наличие валунов, обогащенность песчаными фракциями, красно-бурая, реже желто-бурая и другая окраска. По химическому составу – бескарбонатные и карбонатные. Материнская порода для подзолистых, дерново-карбонатных почв.

Флювиогляциальные, или водно-ледниковые отложения – связаны с деятельностью мощных ледниковых потоков. Вытекая из-под ледника, они перемещали моренный материал и переоткладывали его за краем ледника. ФГО характеризуются сортированностью, слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные или песчаногалечниковые. Почвы, сформированные на ФГО – низкоплодородны, подстилаются суглинками и глинами, что приводит к развитию процессов заболачивания в результате застаивания воды, болотно-подзолистые почвы.

Покровные суглинки – отложения мелководных приледниковых разливов талых вод.

Характерно покровное залегание на морене, желто-бурая окраска, хорошо выраженная сортированность, большое содержание пылеватых фракций, не содержат валунов. По мех составу – чаще тяжелые и средние пылеватые суглинки однородного строения, отличаются плотностью сложения, слабой водопроницаемостью, высокой капиллярностью. По химсоставу – бескарбонатные. На них развиты – дерново-подзолистые, подзолистые почвы, серые лесные почвы.

Лессы и лессовидные суглинки имеют различный генезис. Общие черты Лессовидных суглинков – палевая или буровато-палевая окраска, карбонатность, пылевато-суглинистый мехсостав с преобладанием крупнопылеватой фракции (0,05-0,01 мм), мучнистость.

Пористость, рыхлое сложение, микроагрегированность, хорошая водопроницаемость.

По химическим и водно-физическим свойствам эти породы наиболее благоприятны для развития растений. На них формируются высоко плодородные черноземные почвы, сероземы, каштановые, серые лесные.

Эоловые отложения – в результате аккумулятивной деятельности ветра, которая проявляется интенсивно в пустынях. К ним относят – сортированные наносы песчаные (барханы, бугры, дюны) Морские отложения – формируются в результате перемещения береговой линии морей, явлений трансгрессии и регрессии в четвертичном периоде. Отличаются слоистостью, сортированностью и большой аккумуляцией солей.

Контрольные вопросы:

1. Что изучает наука геология?

2. Как можно использовать горные породы и минералы?

3. Значение эндогенных процессов.

4. Значение экзогенных процессов.

Литература:

1 Борголов И.Е. Курс геологии. -М., 1989.

2 Якушева А.Ф. Геология с элементами геоморфологии. – М., 1978,1983.

3Толстой М.П. Геология с основами минералогии. – М., 1975.

Почва, почвоведение как наука, минералогический и механический состав почв Цель лекции: состав почвы, минералогическая и органическая часть почвы, основные свойства и режимы почв.

Ключевые слова: почва, минералы, гумус, водные, воздушные, тепловые свойства и режимы почв Вопросы:

1. Понятие о почве и предмете почвоведение, факторы почвообразования.

2. Минералогический и механический состав почв. Классификация почв по механическому составу 3. Значение механического состава почв.

1. Понятие о почве и предмете почвоведение, факторы почвообразования Известным русским ученым – основателем науки почвоведения В.В.Докучаевым было сформулировано важнейшее положение, которое гласит, что «почвы нельзя относить ни к одной из установленных уже категорий естественноисторических образований. Почвы являются совершенно особыми, совершенно самостоятельными естественно-историческими телами. «Я предложил бы разуметь под почвой исключительно только те «дневные» или близкие к ним горизонты горных пород (все равно каких), которые были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых, что и сказывается известным образом на составе, структуре и цвете таких образований. Где этого условия нет, там нет и естественных почв, а есть или искусственная смесь, или горная порода».

Основные черты почвы как особого естественноисторического тела.

1. Почва занимает определенное место на нашей планете. Это поверхностный горизонт земной коры, образующий небольшой по мощности слой 2. Почва – наиболее масштабный глобальный результат возникновения и эволюции жизни на Земле и разнообразнейшего взаимодействия биоты с горными породами, выходящими на поверхность суши.

3. Процессы, связанные с образованием и жизнью почвы, включаются в сложные круговороты вещества и энергии на Земле, главные из которых геологический, биологический и биогеохимический.

4. Почва – природное образование, уникальное по сложности вещественного состава.

Это одно из характерных свойств почв, отличающее ее от других природных объектов.

5. Для всех почв характерна сложная пространственная организация и дифференциация признаков, свойств и процессов.

6. Общее и важнейшее качество всех почв – плодородие.

Почвоведение – это наука о почвах; их образовании (генезисе), строении, составе и свойствах; о закономерностях их географического распространения; о процессах взаимосвязи с внешней средой, определяющих формирование и развитие главного свойства почв – плодородия; о путях рационального использования почв в сельском и народном хозяйстве и об изменении почвенного покрова в агрикультурных условиях.

Систему методов исследования в почвоведении составляют:

- сравнительно-географический метод, в основе которого лежит сопряженное изучение почв в неразрывной связи с факторами почвообразования, выявление коррелятивных зависимостей между почвами, их свойствами и составом, с одной стороны, и совокупностью факторов почвообразования – с другой. Этот метод широко используется в картографии почв;

- сравнительно-аналитический метод, позволяющий путем применения системы химических, физико-химических, физических и других методов анализа почвенного образца судить о составе и свойствах почвы;

- стационарный метод изучения процессов и режимов в полевой обстановке;

- метод моделирования почвенных процессов и режимов.

Факторы почвообразования Почвообразующие породы – это горные породы, из которых формируется почва.

Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, физические, химические, физикохимические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Породы делят на:

- магматические, или изверженные, образовались из силикатных расплавов (магма), застывших в глубине земной коры (породы глубинные – интрузивные), или из магмы, излившейся на поверхность Земли (породы излившиеся – эффузивные).

- метаморфические – вторичные массивно кристаллические породы, образовавшиеся из магматических или осадочных пород в недрах земли в результате глубоких превращений (сланцы, гнейсы).

- осадочные (главные почвообразующие породы) – отложения продуктов выветривания массивно-кристаллических пород или остатков различных организмов.

Эти породы характеризуются более рыхлым сложением, пористостью, водопроницаемостью, водоудерживающей и поглотительной способностью.

Климат как фактор почвообразования Под атмосферным климатом подразумевают среднее состояние атмосферы той или иной территории характеризуемой средними показателями метеорологических элементов (температура, осадки, влажность воздуха и тд.) и их крайними показателями, дающими представление об амплитудах колебаний в течение суток, сезонов и целого года.

Роль климата как фактора почвообразования:

1) важный фактор развития биологических и биохимических процессов.

2) преломляясь через свойства и состав почвы, оказывает огромное влияние на водновоздушный, температурный и окислительно-восстановительный режимы почв.

3) тесная связь с процессами превращения минеральных соединений в почве.

4) оказывает большое влияние на процессы водной и ветровой эрозии.

Организмы и их роль в почвообразовании В почвообразовании участвуют 3 группы организмов – зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биогеоценозы.

Характер участия зеленых растений в почвообразовании различен в зависимости от типа растительности и интенсивности биологического круговорота.

Главные функции микроорганизмов при почвообразовании - трансформация органических веществ, образование различных простых солей из компонентов минеральных и органических соединений почвы, участие в разрушении и новообразовании почвенных минералов, миграции и аккумуляции продуктов почвообразования.

Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы.

По положению в рельефе и определяемому им перераспределению осадков выделяют группы почв: Автоморфные – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

Полугидроморфные – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м. Гидроморфные – формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее Возраст почв. Процесс почвообразования протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годичный, многолетний) вносит определенные изменения в превращения органических и минеральных соединений в почве. Различают понятие абсолютного и относительного возраста почв.

Производственная деятельность человека мощный фактор воздействия человека на почву – удобрения, мелиорация, обработка и др. и весь комплекс окружающих условий развития почвообразовательного процесса (растительность, элементы климата, гидрологию и др.). Это фактор сознательного, направленного воздействия на почву, вызывающий изменение ее свойств и режимов значительно более быстрыми темпами (известкование кислых почв, мелиорация солонцов, изменение питательного режима при внесении удобрений и др.).

2 Минералогический и механический состав почв. Классификация почв по механическому составу Минералогический состав почвы Первичные минералы. Наиболее распространенными первичными минералами в породах и почвах являются кварц, полевые шпаты, амфиболы, пироксены и слюды. Они составляют основную массу магматических пород. Средний минералогический состав магматических пород следующий (по Ф. У. Кларку):

Полевые шпаты – 59,5%; кварц – 12,0%: амфиболы (роговые обманки) и пироксены – 16,8%: слюды – 3,8%: прочие – 7,9%.

Поскольку первичные минералы обладают различной устойчивостью к выветриванию, относительное содержание их в почвообразующих породах и почвах иное, чем в магматических породах.

Так, в рыхлых породах больше кварца (SiO2), как наиболее устойчивого к выветриванию минерала. Его содержание достигает 40—60 % и более. Второе место обычно занимают полевые шпаты (до 20 %), также обладающие большой механической прочностью, но менее устойчивые к химическому выветриванию. Среди них широко распространен ортоклаз (KAlSi3O8), реже встречаются натриево-кальциевые полевые шпаты или плагиоклазы.

Кварц и полевые шпаты крупнозернисты, поскольку выветривание их идет медленно.

Они сосредоточены главным образом в песчаных и пылеватых частицах.

Амфиболы, пироксены и многие слюды легко поддаются выветриванию, поэтому в рыхлых породах и почвах они содержатся в небольших количествах в виде мелких кристаллов.

Значение первичных минералов разносторонне: от их количества (особенно крупнозернистых фракций) зависят агрофизические свойства почв, они являются резервным источником зольных элементов питания растений а также образования вторичных минералов.

Вторичные минералы. В почвах и породах состав наиболее распространенных вторичных минералов, как и первичных невелик. Среди вторичных минералов различают минералы простых солей, минералы гидроокисей и окисей, глинистые минералы.

Минералы простых солеи образуются при выветривании первичных минералов, а также в результате почвообразовательного процесса. К таким солям относятся кальцит, магнезит, доломит, сода, гипс, мирабилит, галит, фосфаты, нитраты и др. Эти минералы способны накапливаться в почвах в больших количествах в условиях сухого климата.

Минералы гидроокисей и окисей— это гидроокиси кремния, алюминия, железа, марганца, образующиеся в аморфной форме при выветривании первичных минералов в виде гидратированных высокомолекулярных гелей и постепенно подвергающиеся дегидратации и кристаллизации с образованием окисей и гидроокисей кристаллической структуры.

Кристаллизации способствуют высокая температура, замерзание, высушивание, окислительные условия почвы.

Глинистые минералы являются вторичными алюмосиликатами с общей химической формулой nSiO2 Аl2О3-nH2O и характерным молярным отношением SiO2 : Аl2О3, изменяющимся от 2 до 5.

Глинистые минералы образуются в результате синтеза из простых продуктов выветривания первичных минералов (гидроокиси, соли) путем постепенного изменения первичных минералов в процессе выветривания и почвообразования. Кроме того, они могут образоваться биогенным путем из продуктов минерализации растительных остатков.

К наиболее распространенным глинистым минералам относятся минералы группы монтмориллонита, каолинита, гидрослюд, хлоритов, смешанно-слоистых минералов Минералы монтмориллонитовой группы. К этой группе минералов относятся монтмориллонит и его разновидности — нонтронит, бейделлит, сапонит и другие с молярным отношением SiO2:Аl2О3=4.

Минералы каолинитовой группы (каолинит, галлуазит, диккит, накрит) характеризуются более узким молярным отношением SiO2:Аl2О3=2.

Гидрослюды (гидромусковит, гидробиотит и др.) широко распространены в почвах.

Структура их подобна монтмориллониту. Гидрослюды — важный источник калия для растений. Содержание его в гидрослюдах типа иллита достигает 6-7%. Образуются гидрослюды преимущественно из слюд и полевых шпатов. Из трехслойных минералов широко распространен в почвах также вермикулит.

Хлориты представляют собой алюмосиликаты, содержащие железо, магний, реже хром, никель. По условиям образования они могут быть и первичными минералами.

В почвах широко распространены и смешанно-слоистые минералы. В их кристаллической решетке чередуются октаэдрические и тетраэдрические слои разных минералов: монтмориллонита с иллитом, вермикулита с хлоритом и т. п.

Механический состав почв. Механические элементы находятся в почве или породе и в свободном состоянии (например, в песке), и в агрегатном, когда они соединены в структурные отдельности — агрегаты различной формы, размеров и прочности. Группировка частиц по размерам во фракции называется классификацией механических элементов. По Н. А.

Качинскому выделяют следующие фракции:

Кислотность почв — это способность почвы подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы кислот, а также обменных ионов водорода и катионов, образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли (преимущественно А13+). Различают актуальную кислотность, определяемую значением рН почвенного раствора или водной вытяжки, и потенциальную кислотность, носителем которой являются ионы Н+ и Alз+, находящиеся в твердой фазе почвы в обменно-поглощенном состоянии, но подкисляющие почвенный раствор в результате обменных реакций при увеличении в нем концентрации электролитов (например, при внесении в почву удобрений).

Щелочность почв. Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность определяется содержанием в почвенном растворе или водной вытяжке гидролитически щелочных солей, преимущественно карбонатов и гидрокарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов (Na2CO3, NaHCО3, Са(НСО3)2).

Потенциальная щелочность почв определяется содержанием обменного Na+, поскольку последний в определенных случаях может переходить в почвенный раствор, подщелачивая его.

Буферность почв. С процессами ионного обмена связано такое важное свойство почв, как их буферность. Если в почвенный раствор ввести какую-либо соль (химический мелиорант, удобрение), то благодаря процессам ионного обмена изменение концентрации почвенного раствора по вводимым ионам не будет соответствовать введенному количеству вещества. Таким путем ППК выполняет важную функцию регулятора концентрации почвенного раствора. Способность почвы противостоять изменению концентрации почвенного раствора называется буферной способностью почвы.

Контрольные вопросы:

1. Что понимают под сорбцией и каковы основные виды сорбционных процессов в почвах?

2. Назовите основные виды коллоидов почвы.

3. Закономерности физико-химической поглотительной способности почв.

4. Какова роль сорбционных процессов в генезисе и плодородии почв?

5. Что такое кислотность и щелочность почв?

Литература:

1 Почвоведение. И.С. Кауричев и др., Учебник. - М, АПИ, 1989.

2 Тазабеков Т.Т. и др. Общее почвоведение. – Алматы, 3 Труды Института почвоведения им.У.Успанова – 1990-2000 гг.

4 Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. – М., Структура почвы. Физические и физико-механические свойства почвы Цель лекции: раскрыть вопрос об агрономическом значении структуры, физических и механических свойствах почвы и их значении в практике земледелия.

Ключевые слова: структура, агрегаты, плотность твердой фазы почвы, плотность почвы, пористость (или скважность) почвы, пластичность, липкость (или прилипание), набухание, усадка, высыхание, связность почвы, удельное сопротивление.

Вопросы 1.Структура почвы.

2.Агрономическое значение почвы 3.Физические и физико-механические свойства почвы.

1. Структура почвы.

Механические элементы почвы могут находиться в раздельно-частичном состоянии или быть объединены под влиянием различных причин в структурные отдельности (агрегаты, комки, комочки) разной формы и размера.

Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью, а совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется почвенной структурой.

Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Наиболее агрономически ценны макроагрегаты размером 0,25—10 мм, обладающие высокой пористостью (>45 %), механической прочностью и водопрочностью. Структурной считается почва, содержащая более 55 % водопрочных агрегатов размером 0,25—10 мм.

Устойчивость структуры к механическому воздействию (связность) и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении. При отсутствии этих качеств структурные отдельности быстро разрушаются при обработке и выпадении дождей или орошении, и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такая почва заплывает, при подсыхании образует корку.

Форма, размер и качественный состав структурных отдельностей в разных почвах, а также в одной почве, но в разных ее горизонтах неодинаковы.

Различают три основных типа структуры: кубовидная – структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям; призмовидная – отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси; плитовидная – отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.

Каждый из перечисленных типов в зависимости от характера ребер, граней и размера подразделяется на более мелкие единицы (рис. 1).

I тип: 1 - крупнокомковатая; 2 - среднекомковатая; 3 - мелкокомковатая; 4 - пылеватая; - крупноореховатая; 6 - ореховатая; 7 - мелкоореховатая; 8 - крупнозернистая; 9 - зернистая; - порошистая; 11 - бусы из зерен почвы; II тип: 12 - столбчатая; 13 - столбовидная; 14 крупнопризматическая; 15 - призматическая; 16 - мелкопризматическая; 17 тонкопризматическая; III тип: 18 - сланцеватая; 19 - пластинчатая; 20 - листоватая; 21 грубочешуйчатая; 22 - мелкочешуйчатая.

В зависимости от размера агрегатов структуру подразделяют на следующие группы: 1) глыбистая – больше 10 мм; 2) макроструктура – 10-0,25 мм; 3) грубая микроструктура – 0,25мм; 4) тонкая микроструктура – меньше 0,01 мм.

Агрономическое значение структуры почвы Агрономическое значение структуры заключается в том, что она оказывает положительное влияние на следующие свойства, а также режимы почв: физические свойства — пористость, плотность сложения; водный, воздушный, тепловой, окислительновосстановительный, микробиологический и питательный режимы; физико-механические свойства — связность, удельное сопротивление при обработке, корка-образование;

противоэрозионную устойчивость почв.

Бесструктурной почвой вода поглощается медленно, значительная часть ее может теряться вследствие поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь в толще почвы вызывает большие потери влаги от испарения. В такой почве нередко наблюдается два крайних состояния увлажнения: избыточное и недостаточное. При избыточном увлажнении все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потерям азота в результате денитрификации, образованию вредных для растений закисных форм железа и марганца, накоплению подвижных несиликатных форм полуторных окислов и к закреплению фосфора в трудно-растворимые формы, т. е. создается неблагоприятный питательный режим.

Агрономически ценная структура, придавая почве рыхлое сложение, облегчает прорастание семян и распространение корней растений, а также уменьшает энергетические затраты на механическую обработку почвы.

Более плотное сложение и повышенная связность бесструктурных почв повышают удельное сопротивление при их обработке и ухудшают развитие корней растений. Как отмечалось выше, структурная почва хорошо поглощает воду и резко снижает поверхностный сток, а следовательно, смыв и размыв почвы, а структурные комочки размером более 1—2 мм устойчиво противостоят развеванию ветром.

Рассмотренное выше агрономическое значение структуры позволяет сделать следующее общее заключение: «во всех случаях на почвах одного типа, одной генетической разности и в сходных агротехнических условиях структурная почва всегда характеризуется более благоприятными для сельскохозяйственных культур показателями, нежели бесструктурная или малоструктурная» (Н. А. Качинский).

Образование структуры. В формировании макроструктуры почвы следует различать два основных процесса: механическое разделение почвы на агрегаты (комки) и образование прочных, не размываемых в воде отдельностей.

Указанные процессы протекают под воздействием физико-механических, физикохимических, химических и биологических факторов структурообразования.

Физико-механические (и физические) факторы обусловливают процесс крошения почвенной массы главным образом под влиянием изменяющегося давления или механического воздействия. К действию этих факторов может быть отнесено разделение почвы на комки в результате изменения объема (и давления) при переменном высушивании и увлажнении, замерзании и оттаивании воды в ней, давления корней растений, деятельности роющих и копающих животных и рыхлящего воздействия почвообрабатывающих орудий.

Важная роль в структурообразовании принадлежит физико-химическим факторам — коагуляции и цементирующему воздействию почвенных коллоидов.

Основная роль в структурообразовании принадлежит биологическим факторам, т. е.

растительности и организмам, населяющим почву. Растительность механически уплотняет почву и разделяет ее на комки и, самое главное, участвует в образовании гумуса.

3. Физические и физико-механические свойства почвы К физическим свойствам почвы относятся структура, водные, воздушные, тепловые, общие физические и физико-механические свойства. Их величины, динамика определяются составом, соотношением, взаимодействием и динамикой твердой, жидкой, газообразной и живой фаз почвы.

К общим физическим свойствам относятся плотность почвы, плотность твердой фазы и пористость.

Плотность твердой фазы почвы — отношение массы ее твердой фазы к массе воды в том же объеме при 4 °С. Ее величина определяется соотношением в почве компонентов органических и минеральных частей почвы. Для органических веществ (сухой опад растений, торф, гумус) плотность твердой фазы колеблется от 0,2—0,5 до 1,0—1,4, а для минеральных соединений—от 2,1—2,5 до 4,0— 5,18 г/см3. Для минеральных горизонтов большинства почв плотность твердой фазы колеблется от 2,4 до 2,65 г/см3, для торфяных горизонтов — от 1,4 до 1,8 г/см3.

Плотность почвы — масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Так же как и плотность твердой фазы ее выражают в г/см3. Плотность почвы зависит от минералогического и механического состава, структуры почвы и содержания органического вещества.

Пористость (или скважность) почвы — суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Выражают в процентах от общего объема почвы и вычисляют по показателям плотности почвы (du) и плотности твердой фазы id):

Пористость зависит от механического состава, структурности, деятельности почвенной фауны (черви, насекомые и др.), содержания органического вещества, в пахотных почвах от обработки и приемов окультуривания почвы.

Физико-механические свойства почвы К физико-механическим свойствам почвы относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость и сопротивление при обработке. Физико-механические свойства имеют важнейшее значение для оценки технологических ее свойств, т. е. различных условий обработки, работы посевных и уборочных агрегатов.

Пластичность — способность почвы изменять свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сплошности и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Пластичность обусловлена илистой фракцией и зависит от влажности почвы.

Липкость (или прилипание) — свойство влажной почвы прилипать к другим телам.

Липкость отрицательно влияет на технологические свойства почвы — прилипание почвы к орудиям и ходовым частям машины увеличивает тяговое сопротивление и ухудшает качество обработки.

Набухание — увеличение объема почвы при увлажнении. Оно обусловлено сорбцией влаги почвенными частицами и гидратацией обменных катионов и зависит от содержания и состава почвенных коллоидов и обменных катионов.

Набухание—отрицательное свойство почв, так как при значительной ее выраженности может происходить разрушение почвенных агрегатов.

Усадка—сокращение объема почвы при высыхании. Это явление — обратное набуханию, и зависит от тех же факторов, что и последнее. Чем больше набухаемость почвы, тем сильнее ее усадка. Усадку выражают в процентах от объема исходной почвы. Сильная усадка почвы приводит к образованию трещин, разрыву корней растений, повышению потерь влаги за счет испарения.

Связность почвы — способность сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Выражают в кг/см2. Вызывается силами сцепления между частицами почвы; зависит от механического и минералогического состава почвы, ее структурного состояния, влажности, гумусированности и особенностей ее сельскохозяйственного использования.

Удельное сопротивление — усилие, затраченное на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Характеризуется сопротивлением почвы в кг, приходящимся на 1 см2 поперечного сечения пласта почвы, поднимаемого плугом. В зависимости от механического состава, физико-химических свойств почвы, ее влажности и агрохозяйственного состояния удельное сопротивление колеблется в пределах 0,2—1,2 кг/см2.

Это важнейшая физико-механическая характеристика почвы. Ее необходимо учитывать при конструировании плугов, составлении норм выработок тракторов, при районировании почвообрабатывающих орудий и тракторов.

Слайды, таблицы, иллюстрации Контрольные вопросы:

1. Что такое структура почвы?

2. Какие факторы способствуют образованию водопрочной структуры почвы?

3. Как определяется качественная оценка структуры почв и в чем заключается агрономическое значение структуры?

4. Перечислите основные физические свойства почв Литература:

1 Почвоведение. И.С. Кауричев и др., Учебник. - М, АПИ, 1989.

2 Тазабеков Т.Т. и др. Общее почвоведение. – Алматы, 3 Труды Института почвоведения им.У.Успанова – 1990-2000 гг.

4 Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. – М., Цель лекции: дать понятие о водных, воздушных, тепловых свойствах почв, их значении в агрономической практике, основных типах водного, воздушного и теплового режимов, слагающих их статей, приемах регулирования.

Ключевые слова: водоудерживающая способность, водоподъемность, водопроницаемость, воздухоемкость, воздухопроницаемость, теплоемкость, теплопроводность, теплопоглотительная способность, режимы почв, приемы регулирования.

Вопросы:

1. Водные свойства и водный режим почв 2 Воздушные свойства и воздушный режим почв 3. Тепловые свойства и тепловой режим почв 1. Водные свойства и водный режим почв Вода в почве может находиться во всех трех состояниях: твердом (лед), жидком и парообразном.

Парообразная вода содержится в почвенном воздухе, в порах, свободных от воды. Пары воды поступают в почву из атмосферы и постоянно образуются в почве при испарении жидкой воды и льда. Они перемещаются по профилю почвы и в атмосферу с током почвенного воздуха и диффузионно в соответствии с градиентом давления пара.

Почвенный воздух обычно насыщен парами воды. Относительная влажность почвенного воздуха близка к Твердая вода — лед — потенциальный источник жидкой и парообразной воды. Эту воду непосредственно не используют растения, хотя она и может служить резервом доступной влаги. Лед переходит в жидкое и парообразное состояние при температуре выше 0°С.

Жидкая вода в почве находится в виде связанной и свободной.

Связанная вода – прочно-связанная (гигроскопичная) и рыхлосвязанная (пленочная).

Свободная вода находится в виде двух форм - капиллярной и гравитационной.

Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, передвигается в них под влиянием капиллярных сил. В зависимости от характера увлажнения различают к а п и л л я р н о-п о д в е ш е н н у ю и капиллярно-подпертую воду. При увлажнении почвы сверху (атмосферные осадки, оросительные воды) формируется капиллярно-подвешенная вода, среди которой выделяется несколько видов влаги: п л е н о ч н о-п о д в е ш е н н а я — часть капиллярной воды, разобщенная «пробками» пленочной воды. Характерна для почв суглинистого и глинистого механического состава; внутриагрегатная подвешенная— вода, заполняющая капилляры комочков структурной почвы; стыковая подвешенная влага представлена отдельными разобщенными водными скоплениями на стыке между твердыми частицами почвы. Характерна для песчаных почв.

При увлажнении почвы снизу (от грунтовых вод) в почве образуется капиллярноподпертая вода. Зона капиллярного насыщения над грунтовой водой называется капиллярной каймой.

Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, легко передвигается по профилю почвы под действием гравитационных сил. Различают гравитационную воду просачивающуюся и влагу водоносных горизонтов. Последняя образует почвенно-грунтовые воды над водоупорным слоем.

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

Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать воду, обусловленное действием сорбционных и капиллярных сил. Наибольшее количество воды, которое способна удерживать почва теми или иными силами, называется влагоемкостью.

Способность почвы сорбировать парообразную воду называется гигроскопичностью.

Когда относительная влажность воздуха приближается к 100 %, почва насыщается водой до максимальной гигроскопичности (МГ).

Наибольшее количество прочносвязанной, строго ориентированной воды, удерживаемой адсорбционными силами, характеризует максимальная адсорбционная влагоемкость (МАВ).

Она составляет около 60—70 % МГ.

Наибольшее возможное содержание рыхлосвязанной воды, удерживаемой сорбционными силами или силами молекулярного притяжения, характеризует максимальная молекулярная влагоемкость (ММВ).

Полная влагоемкость (ПВ) — наибольшее количество воды, которое может вместить почва при полном заполнении всех пор водой. Если гравитационная вода не подпирается грунтовыми водами, то она стекает в более глубокие горизонты. Наибольшее количество воды, которое остается в почве после обильного увлажнения и стекания всей гравитационной воды при отсутствии слоистости почвы и подпирающего действия грунтовых вод, называется наименьшей или предельно-полевой влагоемкостью (НВ или ППВ).

Наименьшая влагоемкость — важнейшая характеристика водных свойств почвы. Она дает представление о наибольшем количестве воды, которое почва способна накопить и длительное время удерживать.

При влажности НВ вся система капиллярных пор заполнена водой, поэтому создаются оптимальные условия влагообеспеченности растений. По мере испарения и потребления воды растениями теряется сплошность заполнения водой капилляров, уменьшается подвижность воды и доступность ее растениям. Влажность, соответствующая разрыву сплошности капилляров, называется влажностью разрыва капилляров (ВРК). Это важная гидрологическая константа почвы, характеризующая нижний предел оптимальной влажности. Для суглинистых и глинистых почв ВРК составляет 65—70 % НВ.

Водопроницаемость — способность почвы впитывать и пропускать воду. Первую стадию водопроницаемости характеризует впитывание, когда свободные поры почвы последовательно заполняются водой. Передвижение воды в почве под влиянием силы тяжести и градиента напора при полном насыщении почвы водой называют фильтрацией.

Водопроницаемость измеряется объемом воды, протекающей через единицу площади поверхности почвы в единицу времени, выражается в мм водного столба в единицу времени.

Водоподъемная способность — свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней влаги за счет капиллярных сил.

Доступность почвенной влаги растениям. Для растений доступна та часть почвенной влаги, которая может быть усвоена в процессе их жизнедеятельности. Доступную воду называют продуктивной, так как она используется на формирование урожая.

Корневая система растений, поглощая воду из почвы, развивает сосущую силу, превышающую всасывающее давление почвы. Поэтому вся влага, которая удерживается силами большими, чем сосущая сила корневых волосков, недоступна растениям. Сосущая сила корней многих сельскохозяйственных культур составляет не более 1,5х Х 103 кПа (15 атм).

Если доступная влага использована, растения завядают.

Влажность почвы, при которой проявляется устойчивое завядание растений, называют влажностью завядания (ВЗ). Первые признаки завядания растений — потеря тургора. При устойчивом завядании тургор не восстанавливается, происходят необратимые изменения в клетках.

Границы значений влажности, характеризующие пределы появления различных категорий почвенной влаги, называют почвенно-гидрологическими константами.

В агрономической практике наиболее широко используют следующие почвенногидрологические константы: максимальную гигроскопичность (МГ), влажность завядания (ВЗ), влажность разрыва капилляров (ВРК), наименьшую влагоемкость (НВ) и полную влагоемкость (ПВ).

Водный режим почв, приемы его регулирования Водным режимом называют всю совокупность явлений поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания в почвенных горизонтах и расхода из почвы. Количественно его выражают через водный баланс. Водный баланс характеризует приход влаги в почву и расход из нее.

Запасы воды в почве, которые учитывают в течение вегетационного периода, позволяют судить об обеспеченности влагой сельскохозяйственных растений. В агрономической практике важно учитывать общий и полезный запасы воды в почве.

Общий запас воды (ОЗВ) — суммарное ее количество на заданную мощность почвы, выраженное в м3/га (или миллиметрах водяного столба),—можно рассчитать по формуле:

где a, d1, H1 — соответственно полевая влажность, плотность и мощность первого слоя;

a2,dv2, H2— то же, второго слоя и т. д.

Полезный запас воды в почве (ПЗВ) — суммарное количество продуктивной, или доступной растениям, влаги в толще почвогрунта.

Типы водного режима почв. Практически характер водного режима определяют по соотношению между количеством осадков по средним многолетним данным и испаряемостью за год. Испаряемость — это наибольшее количество влаги, которое может испариться с открытой водной поверхности или с поверхности постоянно переувлажненной почвы в данных климатических условиях за определенный промежуток времени, выражается в мм. Отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости называют коэффициентом увлажнения (КУ). В различных природных зонах КУ колеблется от 3 до 0,1.

Применительно к различным природным условиям Г. Н. Высоцкий установил 4 типа водного режима— промывной, непромывной, периодически промывной и выпотной. А. А.

Роде, развивая учение Г. Н. Высоцкого, выделил 6 типов водного режима, разделив их на ряд подтипов.

Мерзлотный тип. Имеет место в районах распространения многолетней мерзлоты.

Мерзлый слой почвогрунта, являясь водоупором, обусловливает наличие надмерзлотной верховодки. Поэтому верхняя часть оттаявшей почвы в течение вегетационного периода насыщена водой.

Промывной тип (КУ>1). Характерен для местностей, где сумма годовых осадков больше величины испаряемости. В годовом цикле влагооборота нисходящие токи преобладают над восходящими. Почвенная толща ежегодно весной и осенью подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод, что приводит к интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования. В таких условиях формируются почвы подзолистого типа, красноземы и желтоземы. Болотный подтип водного режима развивается при близком к поверхности залегании грунтовых вод, слабой водопроницаемости почв и почвообразующих пород. Характерен для подзолисто-болотных и болотных почв.

Периодически промывной тип (КУ=1, при колебаниях 1,2—0,8) характеризуется средней многолетней сбалансированностью осадков и испаряемости. Для водного режима характерно чередование ограниченного промачивания почвенно-грунтовой толщи (непромывные условия) в сухие годы и сквозное промачивание (промывной тип водного режима) во влажные.

Промывание почв избытком осадков создается 1—2 раза в несколько лет. Такой водный режим присущ серым лесным почвам, черноземам оподзоленным и выщелоченным.

Водообеспеченность почв неустойчивая.

Непромывной тип (КУ Профильное распределение гумуса в метровой толще Обогащенность азотом, Степень гумификации органического вещества, Биологическая активность почв (дыхание), кг/га