ПОЧВОВЕДЕНИЕ Краткий курс лекции

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Краткий курс лекции

Содержание

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................…………….	2
1. Выветривание горных пород и минералов ………………	3
2. Почвообразующие породы ……………………………………..	5
3 Почвообразовательный процесс и формирование почвенного профиля ……………………………………. …………	6
4. Морфолгические признаки почвенного профиля…….	8
5 генезисс, классификация почв……………………………….	15
6. МЕХАНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ И ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД…………………………………………………………………..	21
7. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ ………………………………………..	22
8. ОРГАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПОЧВ	24
9. СОСТАВ ГУМУСА ……………………………………………………….	28
10.ФИЗИКО_МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ…………………..	30
11. ВОЗДУШНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ ………………………………….	32
12. ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ ………………………………………..	35
13. РАДИОАКТИВНОСТЬ ПОЧВ …………………………………………..	42
14. ЭРОЗИЯ ПОЧВ …………………………………………………………	43
15. ОБЗОР РАСПРОСТРАНЕННЫХ ТИПОВ ПОЧВ ……………………..	47
16. ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………………	55

ВВЕДЕНИЕ

Почвоведение- наука о почвах, их образовании (генезисе), строении, составе и свойствах; о закономерностях их географического распространения, о процессах взаимосвязи с внешней средой, о путях рационального использования почв.

Основным свойством почвы является- плодородие- способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая.

После освоения и окультуривания почва, оставаясь природным телом, становится также продуктом труда. Она приобретает искусственное плодородие, которое зависит от обработки, удобрений, мелиорации, системы земледелия и землеустройства, а также от мероприятий по защите почв от эрозии, загрязнения, заболачивания и др.

Развитие почв и почвенного покрова, как и формирование их плодородия, тесно связаны с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования и многообразным влиянием человеческого общества, с развитием его производительных сил, экономических и социальных условий.

Особая роль в почвообразовании принадлежит живым организмам, прежде всего зеленым растениям и микроорганизмам. Благодаря их воздействию осуществляются важнейшие процессы превращения горных породы в почву и формирование ее плодородия; концентрация элементов зольного и азотного питания растений, синтез и разрушение органического вещества, взаимодействие продуктов жизнедеятельности растений и микроорганизмов с минеральными соединениями пород.

Разнообразие климатических условий, растительности, горных пород, рельефа, различный возраст отдельных территорий обуславливают и разнообразие почв в природе. Географические закономерности их распространения определяются сочетанием факторов почвообразования. Для земного шара и отдельных его материков и закономерности связаны с зональными изменениями климата и растительности и выражаются в развитии горизонтальной и вертикальной зональностей почв.

Выветривание горных пород и минералов

Почва формируется на продуктах выветривания горных пород. Минеральный субстрат, на котором развивается почва, называется почвообразующей (материнской) породой. Особенности состава материнских пород оказывают существенное влияние на химический состав почвы, строение, структуру и определяют многие свойства почвы.

По воздействием различных факторов (температуры, воды, воздуха, различных живых организмов и т.д.) минералы и горные породы при выходе на поверхность подвергаются разрушению.

Совокупность сложных процессов количественного и качественного изменения горных пород и минералов называется выветриванием.

В зависимости от преобладающих факторов и характера изменения горных пород различают 3 вида выветривания: физическое, химическое и биологическое.

Физическое выветривание- механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава. Выветривание начинается с поверхности, здесь возникают большие градиенты суточных и сезонных температур. Выветривание затихает в поясе постоянных температур. При нагревании горных пород входящие в их состав минералы расширяются. Одни минералы нагреваются быстрее и способны расширяться больше. Процессы нагревания и охлаждения минералов чередуются в течение суток и сезонов, в результате образуются трещины. Наиболее интенсивно физическое выветривание протекает при больших амплитудах колебания температур; например, в жарких пустынях поверхность поро иногдв нагревается до 70 ^оС, а ночью охлаждается почти до 0⁰С.

Выветривание ускоряется при наличии воды, которая, проникая в трещины горных пород, создает капиллярное давление большой силы. Еще сильнее разрушающая сила воды при замерзании, при этом она расширяется на 1/10 своего объема, разрушая даже самые твердые породы минералов. Это выветривание интенсивно протекает в областях с холодным климатом и высокогорьях.

Геологическая деятельность ветра проявляется в разрушение горных пород, транспортировке и отложении продуктов выветривания. Ветер перемещает по земной поверхности огромные массы песка, образуя эоловые формы рельефа- песчаные гряды, холмы.

В результате физического выветривания горная порода уже способна пропускать воду, воздух и задерживать некотрое количество ее. При этом сильно увеличивается общая поверхность частиц, с которой соприкасаются вода и газы, что создает благоприятные условия для проявления химического выветривания.

Химическое выветривание – процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений (вторичные минералы).

Важнейшими факторами этого процесса являются вода, углекислый газ и кислород. Вода- энергичный растворитель горных пород. И минералов.

Разложение минералов водой усиливается с повышением температуры и насыщением ее углекислым газом. Повышение температуры на каждые 10⁰С ускоряет течение химических реакций в 2-2,5 раза. В экваториальных областях наблюдается интенсивное химическое выветривание, в полярных -замедленное. Если же в воде содержится диоксид углерода, то растворимость минералов, особенно карбонатов, резко усиливается.

Основная химическая реакция воды с минералами магматических пород- гидролиз

В результате гидролиза происходит замена катионов щелочных и щелочноземельных элементов кристаллической решетки на ионы водорода диссоциированных молекул воды.

KalSi₃O₈ + H₂O → HaAlSi₃O₈ + KOH

Ортоклаз каолинит

Образующееся основание (КОН) обуславливает щелочную реакцию раствора, при которой происходит дальнейшее разрушение кристаллической решетки ортоклаза. КОН при наличии СО₂ переходит в форму карбоната:

2КОН + СО₂ → К₂СО₃ + Н₂О

Из твердого минерала коалита образуется мягкий минерал глинистый минерал коалинит.

Гидратация – процесс присоединения молекул воды к минералам.

2Fe₂O₃ + 3 Н₂О → 2 Fe₂O₃ 3 Н₂О

гематит лимонит

Гидратация наблюдается и в более сложных по составу минералах- силикатах и алюмосиликатах. При гидратации поверхность минералов разрыхляется, усиливается воздействие на них водных растворов.

Окисление – процесс взаимодействия минералов с кислородом воздуха, приводящий к образованию новых минералов.

4Fe₃O₄ + O₂ → 6Fe₂O₃

магнетит железняк

В процессе окисления изменяется первоначальная окраска горных пород, появляются желтые, бурые, красные тона.

В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов и разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается вторичными минералами и приобретает связанность, влагоемкость, поглотительную способность.

Биологическое выветривание – механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием растительности, живых организмов и продуктов их жизнедеятельности. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв. Корни растений, проникая в трещины пород, вызывают механическое разрушение. Также корни растений и микроорганизмы выделяют во внешнюю среду углекислый газ и различные кислоты (щавелевую, яблочную, янтарную и др. ), которые оказывают разрушающее действие на минералы. Нитрификаторы образуют азотную кислоту, серобактерии- серную, эти кислоты растворяют многие минеральные соединения. Доказано, что диатомывые водоросли, строя свой панцирь из кремнезема, способны разлагать алюмосиликаты. Лишайники выделяют специфические лишайниковые кислоты, действующие на попроды, гифы лишайников приникают в тонкие поры горных пород, вызывая их физическое разрушение. Биологическое выветривание связано с почвообразовательным процессом. Так. При биологическом выветривании в верхних горизонтах накапливаются элементы питания растений и органическое вещество.

Почвообразующие породы

Почва является многофазной полидисперсной системой. Она состоит из твердых частиц, воды (почвенного раствора), почвенного воздуха и живых организмов, которые находятся в тесном взаимодействии.

На долю твердой фазы большинства почв (минеральные почвы) приходится 40-6-% объема почвы.

Минеральная часть почвы обеспечивает условия закрепления корневой системы растений, является наряду с органической частью источником питательных веществ, влияет на физические свойства почвы.

Состав минеральной части почвы зависит от состава исходной почвообразующей породы и от условий, в которых развивается почва.

Твердая оболочка земли (литосфера) состоит из магматических, метаморфических и осадочных пород.

Магматические породы образовались из силикатных расплавов (магма), застывших в глубине земной коры или излившейся на поверхность Земли. В первом случае магма, не дойдя до поверхности, охлаждалась медленно. Эти породы имеют крупно кристаллическое строение, плотное сложение (граниты, дуниты). Во втором случае изверженная магма застывала быстро с образованием мелкокристаллических пород (бвазальт, липарит) Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих литосферу, однако почвообразующими являются лишь в редких случаях (горные области).

Метаморфические породы вторичные породы, образовавшиеся из магматических или осадочных пород в недрах земли в результате глубоких превращений. При этом изменяются не только внешний вид, нь и вся структура и минерологический состав пород. Так, осадочная рыхлая порода- известняк переходит в плотную кристаллическую метаморфическую породу- мрамор. Наиболее распространенные метаморфические породы: сланцы, кварциты и др. Их значение в почвообразовании также мало.

. Основная поверхность земли покрыта осадочными породами. Осадочные породы-отложения продуктов выветривания. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные. Среди осадочных пород химического и биогенного происхождения важную роль в почвообразовании имеют карбонатные отложения- известняки, доломиты, мел.

Почвообразовательный процесс и формирование почвенного профиля

Почвообразовательный процесс- это переход горной породы в новое качественное состояние- почву под влиянием факторов внешней среды.

1. Общая схема.

Превращение горной породы в почву происходит в процессе почвообразования.

В основе процесса почвообразования лежит малый биологический круговорот веществ, развивающийся на фоне большого геологического круговорота веществ.

Малый биологический круговорот веществ обусловлен жизнедеятельностью живых организмов, прежде всего зеленых растений.

Характерные черты:

– извлечение из материнской горной породы (в дальнейшем из почвы) элементов питания;

– синтез биомассы и включение элементов питания в состав сложных, нерастворимых в воде органических соединений;

– возврат в формирующуюся почву этих соединений с ежегодным опадом отмирающей биомассы в виде наземного опада и корней.

Итог биологического круговорота – аккумуляция элементов питания в корнеобитаемом слое почвы и их консервация.

Максимальное накопление органического вещества наблюдается в лесных сообществах. Самый большой ежегодный прирост биомассы облегчается в тропических лесах (245 ц на 1 га), а наименьший – в пустынях, арктических тундрах (12 и 5 ц на 1 га).

Почвообразовательный процесс относится к категории био-физико-химических процессов.

Что главное в почвообразовательном процессе:

1) превращение (трансформация) минералов горной породы, из которой образуется почва;

2) накопление в ней органических остатков и их постепенная трансформация;

3) взаимодействие минеральных и органических веществ с образованием сложной системы органо-минеральных соединений;

4) накопление в верхней части почвы элементов питания;

5) передвижение продуктов почвообразования с токами влаги по вертикальной толще формирующейся почвы;

Различают следующие почвообразовательные процессы:

– почвенные микропроцессы;

– мезопроцессы;

– макропроцессы.

Микропроцессы – элементарные почвенные процессы первого порядка, формирующие почвенные режимы, новообразования в почвенном профиле и отдельные горизонты. К ним относятся нагревание и охлаждение, увлажнение и высыхание, поглощение питательных веществ растительного и разложение растительных остатков.

Мезопроцессы – конкретные почвенные процессы, слагаются из микропроцессов и формируют важнейшие генетические комплексы свойств почв. К ним относятся гумусовый процесс, оподзоливание, засоление, осолонцевание, торфонакопление, лессиваж, оглинение.

Макропроцессы – совокупность мезопроцессов, формирующих почвенный тип, с определенным генетическим профилем, системой почвенных режимов и плодородием.

Морфологические признаки почвенного профиля

В результате почвообразовательного процесса из материальной породы формируется почва. В ней возникают новые вещества, которых не было в почвообразующей породе. Она приобретает присуще ей только внешние, морфологические признаки.

К главным морфологическим признакам почвы относятся: строение почвы, мощность почвы, отдельные ее горизонты; окраска, структура, сложение, новообразования и включения.

Строение почвенного профиля – это его внешний облик, обусловленный определенной сменой горизонтов в вертикальном направлении.

Горизонты отличаются один от другого цветом, структурой, сложением и др. признаками. Имеют различный химический и механический состав, в них по разному протекают биологические процессы.

В профиле почвы различают несколько горизонтов. Каждый горизонт имеет свое название и индекс.

Различают:

– горизонт аккумуляции органических веществ - А;

– элювиальный - А₂;

– иллювиальный - В;

– глеевый - G;

– материнская порода - С;

– подстилающая порода D.

Горизонт аккумуляции органических веществ (А) формируется в верхней части профиля за счет отмирающей биомассы зеленых растений. И в зависимости от его характера выделяют:

А_о - лесную подстилку на поверхности лесных почв, состоящую из разлагающего наземного опада;

Ад - дернину, состоящую из полуразложившейся травянистой растительности;

Аr - гумусово-аккумулятивный, образующийся в верхней части минеральной толщи почвы, в котором не выражены морфологические процессы разрушения выщелачивания минеральных веществ;

А₁- гумусово-элювиальный, где выражен процесс разрушения и выщелачивания минеральных веществ.

Горизонты А и А₁ - наиболее темной окраски, где накапливаются наибольшее количество органического вещества (гумуса) и элементов питания.

Элювиальный горизонт (А₂) образуется в процессе интенсивного разрушения минеральной части почвы и вымывания продуктов разрушения в нижлежащие горизонты. Окрашен в наиболее светлые тона.

Иллювиальный горизонт (В) формируется под элювиальным или гумусовым горизонтом и служит переходом к материнской породе. В этом горизонте вливаются и накапливаются различные продукты почвообразования. Различают следующие виды иллювиального горизонта: В_те - вливание железистых веществ (охристого цвета); В_п - вливание гумусовых веществ (кофейного цвета); В_к - вливание карбонатов, В_s - вливание сульфатов и хлоридов.

Глеевый горизонт (G) образуется в гидроморфных почвах. Вследствие избыточного увлажнения и недостатка свободного кислорода в почве идут анаэробно-восстанови-тельные процессы, что приводит к возникновению закислых соединений Fe и Mn, подвижных форм Al (голубоватые, сизоватые тона).

Материнская порода (G) представляет собой породу слабозатронутую почвообразовательными процессами. В верхнюю часть этого горизонта могут вливаться соли (карбонаты, гипс, сульфаты, хлориды).

Цвет

Основными соединениями обуславливающими цвет отдельных горизонтов почвы являются: гумусовые вещества, окрашенные в черные и коричневые тона; окисные соединения железа и соединения марганца, дающие гамму желтых, оранжевых, красных и фиолетовых оттенков; закисное железо окрашивают в сизые и голубоватые тона; Углекислый кальций, калий – обуславливают белую и белесую окраску. Окраска горизонтов почвы обычно не имеет ярких, чистых тонов, преобладают смешанные, тусклые тона. На окраску почвы влияет ее структурное состояние. Комковатые, зернистые почвы кажутся темнее, чем распыленные. Влажные почвы всегда темные, чем сухие. Более темная окраска наблюдается утром и вечером.

Структура

Структурой называют отдельности на которые расчленяется масса почвы. Форма, размер и качественный состав структурных отдельностей в разных почвах, а также в одной почве, но в разных ее горизонтах неодинаковы.

Различают три типа структуры:

– кубовидная - когда структурные отдельности равномерно развиты по 3 взаимно перпендикулярным осям;

– призмовидная - отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси;

– плитовидная - отдельности развиты преимущественно по 2 горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении.

В зависимости от характера ребер, граней и размеры перечисленные типы на более мелкие единицы. В зависимости от размера агрегатов структуру подразделяют на следующие группы:

– глыбистая - больше 10 мм;

– макроструктура - 10 – 0,25 мм;

– грубая микроструктура - 0,25 – 0,1 мм;

– тонкая микроструктура - меньше 0,01 мм.

Почва может быть структурной и бесструктурной. При структурном состоянии масса почвы или породы разделена на отдельности той или иной формы и величины. Бесструктурное состояние – когда механические элементы не соединены между собой в крупные агрегаты, а существуют раздельно (рыхлый песок). При изучении структуры необходимо определить степень выраженности и однородности, форму и величину структуры и водопрочность.

Степень выраженности отмечают 2 градациями хорошо и плохо; степень однородности – однородная или неоднородная. Величину измеряют на миллиметровой бумаге.

Водопрочность определяют следующим образом.

Структурные отдельности помещают в фарфоровую чашку и наливают Н₂О. Водопрочные структуры длительное время остаются без изменений, неводопрочные распадаются при пропитывании Н₂О. Так зернистая структура образуется в богатых гумусом почвах. Характерно для черноземов, которые насыщены Са. В серых лесных почвах горизонты имеют ореховатую структуру. G образование столбчатой и призматической структуры характерно для солонцов.

Сложение.

Под сложением понимают внешние выражения степени плотности, пористости и трещиноватости почвы. Характер сложения зависит от механического состава и структуры почвы, а также от деятельности почвенной фауны.

1. Очень плотные – копать яму невозможно – применяют лом.

2. Плотные – чтобы выкопать яму требуется усилие значительное (суглинистые, глинистые почвы).

3. Рыхлые – яму копать легко, почвы, сброшенная с лопаты легко рассыпается на мелкие отдельности (верхние горизонты песчаные, субпесчанные почвы, суглинистые почвы с комковато-сернистой структурой).

4. Рассыпчатые – у них механические элементы обычно не сцементированы и представляют сыпучую массу (пахотные горизонты песчаных и субпесчанных почв).

В зависимости от величины и расположения пор внутри структурных отдельностей различают следующие типы сложения:

1) тонкопористое – почва пронизана порами диаметром менее 1 мм;

2) пористое – d пор колеблется от 1 до 3 мм;

3) губчатое – в почве встречаются пустоты от 3 до 5 мм;

4) ноздреватое (дырчатое) – пустоты от 5 до 10 мм;

5) ячеистое – пустоты превышают 10 мм, в строении субтропических и тропических почвах.

6) трубчатое – пустоты в виде каналов, прорытых землероями.

При расположении пор между структурными отдельностями различают следующие типы сложения почв в сухом состоянии:

1) тонкотрещинковое –ширина полостей 3 мм;

2) трещинковатое – ширина полостей от 3 до 10 мм;

3) щелеватое – ширина полостей 10 мм;

Мощность почвы.

Мощностью почвы называется толщина от ее поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. У различных почв мощность различна, с колебаниями от 40-50 до 100-150 см. Мощность горизонта отмечают с точностью до 1 см, указывая верхнюю и нижнюю границы.

см см

Новообразования

Новообразованиями называются скопления разнообразных веществ, выделившихся в результате почвообразовательного процесса на поверхности твердых частиц почвы или в порах и пустотах между ними. Различают новообразования химического и биологического происхождения.

Химические новообразования.

1. Легкорастворимые соли (NaCl, MgCl₂, CaCl₂) – белого цвета, встречаются в виде корочки на поверхности почвы или в форме начетов, прожилок. Они характерны для группы засоленных почв.

2. Гипс (CaSO₄ ·2H₂O) – белого и желтоватого цвета, встречается в виде отдельных прожилок, псевдомицелия, т.е. густой сети очень тонких прожилок. Иногда гипс образует корочку. Характер для каштановых, бурых почв, сероземов.

3. Углекислая известь (CaCO₃) – белого цвета. Встречается в пятен, прожилок, заполняют как тонкие поры, так и крупные пустоты.

Биологические новообразования.

1.Копролиты – экстременты червей и личинок насекомых, состоящие из частиц почвы, прошедших через пищеварительный тракт. Встречаются в виде хорошо склеенных водопрочных комочков почвы, в пустотах, проделанных ходами животных.

2. Кратовины – ходы землероев, засыпанные массой почвы. Представлены крупными (в разрезе) пятнами округлой или овальной формы (черноземы).

3. Корневины – следы гнивших древесных корней. Характерны для лесных почв.

4. Червоточены – извилистые ходы – копальци червей.

Структура почвы

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

Образование структуры.

В формировании макроструктуры почвы различают 2 процесса: механическое разделение почвы на агрегаты (комки) и образование прочных, не размываемых в воде отдельностей. Эти процессы протекают под воздействием физико-механических, физико-химических, химических и биологических факторов структурообразования.

Физико-механические факторы обуславливают процесс крошения почвенной массы под влиянием изменяющегося давления или механического воздействия. При этом факторе происходит разделение почвы на комки в результате изменения объема при переменном высушивании и увлажнении, замерзании и оттаивании воды в ней, давления корней растений, деятельности роющих и копающих животных. Замерзание Н₂О раньше начинается в крупных промежутках, (~0^оС), в более тонких промежутках (капиллярах) Н₂О замерзает при более низких температурах. При замерзании Н₂О расширяется и давит на стенки комков, при этом участки незамерзшего Н₂О уплотняются, часть Н₂О поступает в более крупные капилляры. Происходит неравномерное уплотнение. При оттаивании замерзшей Н₂О почва начнет крошиться по линии наименьшего сопротивления. Промораживание способствует разрыхлению почвы, но при этом водопрочность не создается. Разрыхляющее воздействие промораживания на почву проявляется только при оптимально влажном ее состоянии. Переувлажнение почвы при оттаивании приобретает киселеобразную консистенцию и обесструктуривается.

Физико-химические факторы – коагуляция и цементирующее воздействие почвенных коллоидов. Водопрочность приобретается в результате скрепления механических элементов и микроагрегатов коллоидными веществами. Если почвенные коллоиды насыщенны двух и трех валентными катионами Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Al³⁺ образуются прочные структурные отдельности, которые не размываются Н₂О. Наиболее прочно скрепляющими веществами являются органические коллоиды (гуматы кальция).

Большое значение в образовании водопрочной структуры принадлежит и минеральным коллоидам. Наибольшее значение в создании водопрочной структуры имеют глинистые минералы и минералы гидроокисей Fe и алюминия. Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии гуминовых кислот с гидрослюдами и менее водопрочная при взаимодействии с кварцем и коалинитом.

К химическим факторам относится образование различных труднорастворимых химических соединений (углекислый кальций, гидроокись железа), которые при пропитывании агрегатов почвы цементируют их. Так при избыточном увлажнении в почве возникают восстановительные процессы, с образованием водорастворимых форм закисного Fe, которые пропитывают почвенные агрегаты. При подсыхании почвы начинают развиваться окислительные процессы и формы закисного железа переходят в нерастворимые соединения окисного железа, цементируя почвенные агрегаты.

Биологические факторы. Растительность механически уплотняет почву и разделяет ее на комки и главным образом участвует в образовании гумуса. Многолетняя травянистая растительность обладает сильноразветвленной корневой системой, которая образует при разложении большое количество связанного с Са гумуса, там где создаются условия для развития растительности, формируется хорошо оструктуренные почвы (луговые, лугово-черноземные, черноземы). Проходя через кишечный тракт дождевых червей частички почвы уплотняются и выбрасываются в виде комочков – капролитов. Эти комочки обладают высокой водопрочностью.

Утрата структуры почвы.

Причинами утраты структуры являются:

– механические разрушения;

– физико-химические явления;

– биологические процессы.

Механическое разрушение структуры происходит под влиянием обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей, животных, под ударами капель дождя. Путь уменьшения механического разрушения почвенной структуры – обработка почвы в состоянии ее спелости.

Физико-химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена двухвалентных катионов (Ca и Mg) на одновалентные (Na и Al). При этом коллоиды (главным образом гумусовые вещества), пептизируются при увлажнении и структурные отдельности разрушаются.

Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса.

Восстановление структуры почвы осуществляется агротехническими методами и искусственным структурообразованием. К первому методу относятся посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известковании кислых почв, гипсование солонцов, внесение органических удобрений.

Генезис, классификация почв

Учение о генезисе (происхождение и развитие почв) включает:

- изучение факторов почвообразования;

- изучение генетических свойств почв.

Факторы почвообразования

В.В.Докучаев установил, что почва формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов: климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста.

Климат как фактор почвообразования

Под атмосферным климатом понимается среднее состояние атмосферы определенной территории, которое характеризуется средними показателями метеорологических элементов (температуры, осадки, влажность воздуха) и их крайними показателями, дающими амплитуды колебаний в течение суток, сезонов и целого года. Вы знаете, что между почвой и атмосферой устанавливается постоянный тепло- и влагообмен. Солнечная радиация поглощается землей, а затем постепенно излучается и нагревает атмосферу. Влага осадков, попадая в почву, поглощается растениями и возвращается в атмосферу через транспирацию или в результате физического испарения. И в процессе этих обменов формируется гидротермический режим почвы. Для выделения главных термических групп климата являются суммы среднесуточных температур выше 10^оС за вегетационный период.

С главными термическими группами климатов в почвообразовании связаны тепловой режим почв, скорость химических и биохимических процессов, биологическая продуктивность при оптимальном увлажнении.

Группа климатов	Сумма воздуха 10оС
Холодные (полярные)	менее 600оС
Холодно-умеренные	600 – 2000оС
Тепло-умеренные	2000 – 3800оС
Теплые (субтропические)	3800 – 8000оС
Жаркие (тропические)	более 8000оС

По условиям увлажнения осадками при почвенных исследованиях различают 6 главных групп климатов.

Группа климатов	Коэффициент увлажнения
Очень влажные	более 1,33
Влажные	1,33 – 1
Полувлажные	1 – 0,55
Полусухие	0,55 – 0,33
Сухие	0,33 – 0,12
Очень сухие	менее 0,12

Коэффициент увлажнения – отношение количества осадков к испаряемости (испарение с открытой поверхности, мм). Большую роль при формировании почв играет распределение осадков по сезонам года, интенсивность выпадения осадков, относительная влажность воздуха, сила ветра. Климат оказывает прямое и косвенное влияние на почвообразование. Прямое влияние сказывается в непосредственном воздействии элементов климата. Косвенное воздействие проявляется через воздействие климата на растительный и животный мир.

Роль климата как фактора почвообразования проявляется в следующем.

1. Климат является важным фактором развития биологических и биохимических процессов. Определенное сочетание температурных условий и увлажнения влияет на тип растительности, темпы создания и разрушения органического вещества, состав и интенсивность деятельности почвенной микрофлоры.

2. Атмосферный климат оказывает огромное влияние на водно-воздушный, окислительно-восстановительные режимы почвы.

3. С климатическими условиями тесно связаны процессы превращения минеральных соединений в почве.

4. Климат оказывает большое влияние на процессы ветровой и водной эрозии почв.

Рельеф как фактор почвообразования

Различают 3 группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф, микрорельеф.

Под макрорельефом понимают самые крупные формы рельефа, который определяет общий облик территории: равнины, пласта, горные системы.

Мезорельеф – формы рельефа средних размеров: холмы, долины, террасы и их элементы – плоские участки, склоны разной крутизны. Возникновение мезорельефа связано с экзогенными геологическими процессами, на которые оказывают большое влияние медленное поднятие и опускание отдельных участков суши.

Под микрорельефом понимают мелкие формы рельефа, занимающие незначительные площади, с колебаниями относительных высот в пределах одного метра: бугорки, понижения, западины и др. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков, оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы. По положение в рельефе и по определяемому им перераспределению осадков различают следующие группы почв:

– автоморфные почвы – формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

– полугидроморфные почвы – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3–6 м.

– гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного застоя или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м.

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов. В условиях склоновых форм рельефа проявляется водная эрозия. Равнинные формы в регионах с засушливым и континентальным климатом благоприятствуют возникновению ветровой эрозии.

Возраст почв

Процесс почвообразования протекает во времени. Каждый новый цикл почвообразования (сезонный, годичный) вносит определенные изменения в превращении органических и минеральных веществ в почвенном профиле.

Различают понятие абсолютного и относительного возраста почв.

Абсолютный возраст – время, прошедшее с начала формирования почвы до настоящего времени. Колеблется от нескольких до миллионов лет. Наибольший возраст имеют почвы тропических территорий, которые не претерпевают нарушения (водная эрозия, дефляция). Абсолютный возраст почв в России исчисляется тысячелетиями и десятками тысяч лет. Для северных областей он связан с периодом их освобождения от четвертичного оледенения и ледниковых вод. Самые молодые почвы развиты в современной пойме. За длительный период своего развития почвы проходят путь от начальной (“молодой”) фазы до зрелой почвы. При этом они могут изменяться в своих свойствах и признаках в связи с изменением природных условий (климата, растительности, гидрологических условий).

Относительный возраст – характеризует скорость почвоообразовательного процесса, быстроту смены одной стадии развития почвы другой. Он связан с влиянием состава и свойств пород, условий рельефа.

Классификация почв

Классификацией почв называется объединение почв в группы по их важнейшим свойствам, происхождению и особенностям плодородия. Докучаев В.В. и И.М.Сибирцев создали учение о генетических типах почв. Они рассматривали почву как особое природное органо-минеральное тело, развивающееся в тесном взаимодействии с окружающей средой. В дальнейшем генетическая классификация совершенствовалась и развивалась, что обусловило несколько подходов к классификации почв. Различают следующую классификацию:

– эколого-генетические;

– факторно-генетические;

– морфно-генетические;

– эволюционно-генетические;

– историко-генетические.

Эколого-генетические классификации почв

Первая эколого-генетическая классификация почв была предложена в 1879 г. Докучаевым. По Докучаеву почва делятся на нормальные, переходные, анормальные. Нормальные почвы по способу происхождения подразделяются на классы: сухопутно-растительные, сухопутно-болотные и болотные типичные. Сухопутно-растительные почвы дают основной зональный ряд почв. Далее эта классификация была дополнена Сибирцевым. В его классификации выделено 3 крупных отдела почв: А - почвы полные или зональные; В - интрозональные, С - неполные (переходные к горным породам). Эколого-генетические классификации отражают реальные природные закономерности: свойства почв, режимы почвообразования, связь их с окружающей природной средой.

Морфно-генетические классификации

По классификации Коссовича все почвы разделяются на 2 класса: генетически самостоятельные (элювиальные) и генетически подчиненные (иллювиальные).

В пределах первого класса типы почв группируются по типам почвообразования: пустынный, пустынно-степной, степной или черноземный, подзолистый, тундровый, латеринный. Во втором классе выделяют группы почв: грунтового увлажнения сухих степей, грунтового увлажнения черноземной зоны; болотных почв подзолистой зоны; болотных почв влажных тропических областей. В основу классификации положены процессы превращения минеральной массы, разложения и накопления органического вещества.

Классификация Гедройца базируется на характере физико-химических явлений, обусловленный составом поглощенных катионов.

Выделено 4 процесса почвообразования: черноземный (поглощающий комплекс насыщен Са²⁺, Мg²⁺), солонцовый (в поглощающий комплекс, кроме Са²⁺, Мg²⁺, входит Na⁺), подзолистый (содержит в поглощающем комплексе, помимо Са²⁺, Мg²⁺, водородный ион Н⁺).

Эволюционно-генетические классификации рассматривают развитие почвообразовательного процесса во времени от начальной стадии щелочного почвообразования к кислому почвообразованию.

Историко-генетические классификации

Такая классификация была предложена Вильямсом. Он считал, что типы почв связаны в одну непрерывную цепь развития и должны рассматриваться как стадии единого исторического процесса воздействия биологических элементов природы на поверхностные минеральные горизонты суши.

Здесь выделяют 2 направления:

– западноевропейское;

– американское.

Западноевропейское классификации

В основу этих классификаций положены минералогический состав почвообразующих пород, химический – построенный на делении по химическому составу почв, физический – по механическому составу.

Американская классификация

Классификация основана на опыте местного населения и учебе урожайности культур.

Современная классификация почв

Современная классификация почв России по сравнению с прежними учитывают морфологическое и микроморфологическое строение почвенного профиля, состав и свойства почв, главные процессы и режимы почвообразования, экологические условия. В этой классификации принимаются во внимание качественный состав органического вещества, особенности биологического круговорота веществ, процессы внутри почвенного выветривания. В 1977 году была разработана “Классификация и диагностика почв”. Дана детальная классификация и диагностика примерно 80 типов почв страны. Основные типы почв (кроме арктических, тундровых) сгруппированы по зонально-экологическим группам. Каждая зонально-экологическая характеризуется типами растительности (таежно-лесные, лесостепные и др.), суммой температуры почв на глубине 20 см от поверхности, длительного замерзания почвы на той же глубине в месяцах и коэффициентами увлажнения. Внутри зонально-экологических групп почвы разделяются по био-физико-хими-ческим свойствам (состав гумуса, реакция почв, карбонатность, засоление и т.д.), а также по условиям увлажнения (автоморфные, полугидроморфные, гидроморфные).

Основой классификации почв является генетический почвенный тип. К генетическому типу относятся почвы, развивающиеся в однотипно биологических, климатических, гидрологических условиях, на определенной группе почвообразующих пород.

Характерные черты почвенного типа:

– однотипность поступления органических веществ и процессов их превращения и разложения;

– однотипным синтезом минеральных и органо-минеральных почвообразований;

– однотипным характером миграции и аккумуляции веществ;

– однотипным строением почвенного профиля.

Ниже почвенного профиля идут следующие таксономические единицы: подтипы, роды, виды, разновидности и разряды почв.

Подтипы почв выделяются в пределах типа. Здесь учитываются процессы , связанные как с подзольной, так и с фациальной сменой природных условий.

Почвенная фация – часть почвенной зоны, существенно отличающаяся от других ее частей по температурному режиму и сезонному ходу увлажнения. Деление на фациальные подтипы проводится с учетом суммы активных температур почвы ( 10^оС) на глубине 20 см и продолжительности периода отрицательных температур почвы на той же глубине (в месяцах) определяются: теплые, умеренные, холодные, глубокопромерзающие.

Роды почв выделяются в пределах подтипа. Определяются влиянием комплекса местных условий: составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод, свойствами почвообразующего субстрата.

Виды выделяются в пределах рода и отличаются по степени развития почвообразующих процессов (степени подзолистости, глубине и степени гумусированности, степени засоленности).

Разновидности почв определяются по механическому составу верхних почвенных горизонтов и почвообразующих пород.

Разряды почв обуславливаются генетическими свойствами почвообразующих пород (плотные породы, аллювиальные и т.д.).

Чернозем (тип), обыкновенный (подтип), солонцеватый (род), среднегумусный (видовой термин), тяжелосуглинистый (разновидность) формируется на тяжелом суглинке (разряд).

Диагностика почв

Диагностика почв - совокупность признаков почв, по которому они могут быть выделены и отнесены к определенному классификационному подразделению. Для диагностики почв в первую очередь используют признаки, которые легко устанавливаются при почвенных обследованиях – морфологические исследования. Далее использую результаты более сложных анализов (состав поглощенных оснований, состав гумуса, валовый состав всей почвы, гидротермический режим почв и т.д.).

Механический состав почв и почвообразующих пород

Твердая фаза почв почвообразующих пород состоит из частиц различной величины, которые называются механическими элементами. По происхождению различают минеральные, органические и органо-минеральные частицы.

Механические элементы находятся в почве в свободном состоянии (в песке) и в агрегатном, когда они соединены в структурные отдельности-агрегаты различной формы, величины и прочности. Близкие по размеру и свойствам частицы группируются во фракции.

Характерные свойства фракций:

Камни ( 3 мм ) представлены преимущественно обломками горных пород. Каменистость- отрицательное свойство почв. Сильнокаменистые почвы нуждаются в мелиоративных работах по удалению камней.

Гравий (3-1 мм) – состоит из обломков первичных минералов. Высокое содержание гравия в почвах не препятствует обработке, но придает им малоблагоприятноые свойства- провальную водопроницаемость, отсутствие водоподьемной способности, низкую влагоемкость.

Песчаная фракция (1-0,05 мм) состоит из обломков первичных минералов и прежде всего кварца и полевых шпатов. Эта фракция обладает высокой водопроницаемостью, не набухает, не пластична, но обладает влагоемкостью. Поэтому природные пески, особенно мелкозернистые, пригодны для выращивания сельскохозяйственных культур.

Пыль крупная и средняя. Фракция крупной пыли ().)%-0,01 мм) по минералогическому составу мало отличается от песчаной: не пластична, слабо набухает, обладает невысокой влагоемкостью. Для средней пыли (0,01-0,005 мм ) характерно повышенное содержание слюд, придающих повышенную пластичность, связность. Средняя пыль лучше удерживает влагу, но обладает слабой водопроницаемостью. Почвы обогащенные фракцией крупной и средней пыли, легко распыляются, склоны к уплотнению.

Пыль тонкая (0,005-0,001 мм) характеризуется относительно высокой дисперсностью, состоит из первичных и вторичных минералов. Обладает рядом свойств, не присущих более крупным фракциям: способна к структурообразованию, обладает поглотительной способностью, содержит гумусовые вещества.

Ил (

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ

Содержание отдельных химических элементов в литосфере и почве колеблется в широких пределах.

Литосфера состоит почти наполовину из кислорода (47,2%), более чем на четверть из кремния (27,6%), далее идут алюминий (8,8%), железо (5,1%) кальций, натрий, калий, магний (до 2-3% каждого). Восемь названных элементов составляют более 99% общей массы литосферы.

Поскольку минеральная часть почвы обусловлена химическим составом горных пород литосферы, имеется сходство почвы с литосферой по относительному содержанию отдельных химических элементов. Как в литосфере, так и в почве на первом месте стоит кислород, на втром-кремний, затем алюминий ,железо и т.д.

Однако в почве по сравнению с литосферой в 20 раз больше углерода и в 10 раз больше азота. Накопление этих элементов в почве связано с жизнедеятельностью организмов, в которых содержится углерода 18%, а азота 0,3% на живое вещество.

В почве больше чем в литосфере, кислорода, водорода (как элементов воды), кремния и меньше алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия, что является следствием процессов выветривания и почвообразования.

Химические элементы находятся в почвах в различных соединениях.

Кислород. Входит в большинство первичных и вторичных минералов почв, является одним из основных элементов органических веществ и воды.

Кремний. Наиболее распространенное соединение кремния в почвах-кварц (SiO₂). Кремний входит также в состав силикатов. При их разрушении в результате выветривания и почвообразования кремнезем переходит в раствор в форме анионов орто-и метакремневых кислот, силикатов натрия и калия, частично в форме золя. Некотрое количество растворенного кремнезема вымывается из почвы, другая осаждается (при кислой реакции) в виде гелей.

Алюминий находится в почвах в составе первичных и вторичных минералов в форме органно-минеральных комплексов и в поглощенном состоянии (в кислых почвах). При разрушении первичных и вторичных минералов, содержащих алюминий, освобождается его гидроокись, значительная часть которой при выветривании остается на месте и лишь частично переходит в раствор в виде золя.

Железо- элемент, необходимый для жизни растений, без железа не образуется хлорофилла. В почвах оно встречается в составе первичных и вторичных минералов-силикатов, в виде гидроокисей и окисей, простых солей, в поглощенном состоянии, а также в составе органно-минеральных комплексов.

В результате выветривания минералов, содержащих железо, освобождается его гидроокись-малоподвижное соединение, выпадающие в форме аморфного геля Fe₂O₃ n H₂O и переходящее при кристаллизации в гетит Fe₂O₃ H₂O

Азот входит в состав всех белковых веществ, содержится в флорофилле, нуклеиновых кислотах, фосфатидах и многих других органических веществах живой клетки. Основная масса азота почв сосредоточена в органическом веществе. Количество азота находится в прямой зависимости от содержания в почве органического вещества, и прежде всего гумуса. В большинстве почв этот элемент составляет 1/12-1/20 гумуса. Накопление азота в почве обусловлено биологической аккумуляцией его из атмосферы. В почвообразующих породах азота очень мало. Азот доступен растениям главным образом в форме аммония, нитратов, нитритов, которые образуются при разложении азотистых органических веществ. Нитриты практически не содержатся в почве. Аммонийный и нитратный азот- основная форма азотистых соединений, которыми питаются растения.

Фосфор входит в состав многих органических соединений, без которых невозможна жизнедеятельность организмов. Растения содержат десятые доли процентаH₂O₅ на сухое вещество. Поглощаюсь в больших количествах растениями, фосфор аккумулируется в верхних горизонтах почвы. Валовое содержание его в черноземах составляет 0,35% и более.

В почвах фосфор содержится в органических и минеральных соединениях. Органические представлены фитином, нуклеиновыми кислотами, фосфатитами, минеральными солями кальция, магния, железа и алюминия ортофосфорной кислоты. Фосфор входит в почву в состав апатита, фосфорита и вивиани-кислоты.

В минеральных соединениях почв фосфор представлен в большей части малоподвижными формами. Растворимость фосфатов кальция, магния, алюминия и железа тем меньше, чем выше их основность.

Органическая часть почвы

. Органическая часть почвы состоит из органических остатков – (наземный опад, корешки растений) и гумуса. Источником гумуса являются органические остатки растений, микроорганизмов и животных, которые обитают в почве.

Химический состав органических остатков разнообразен. Основную часть массы органических остатков (75-90%) составляет Н₂О. В сухое вещество входят углеводы, белки, липиды, лигпин, липиды, воски, смолы, дубильные вещества. Большинство из них высокомолекулярные. Скорость разложения растительных остатков зависит и от химического состава. В древесине и хвое много лигпина, смол и дубильных веществ, но мало белков, разложение этих остатков идет медленно. Остатки бобовых трав, богатые белками, разлагаются быстро.

Превращение органических остатков в гумус

Превращение органических остатков в гумус совершается в почве при участии микроорганизмов, животных, кислорода, воздуха и воды. Остатки зеленых растений, попадающие в почву разлагаются микроорганизмами и используются ими как источник энергии питания. В процессе разложения эти остатки теряют анатомическое строение, а их вещества переходят в более подвижные и простые соединения. Часть соединений полностью минерализуется микроорганизмами, и продукты распада усваиваются новыми поколениями зеленых растений, часть продуктов разложения используется гетеротрофными микроорганизмами для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов, образующих плазму новых поколений микроорганизмов, и в дальнейшем вновь разлагается.

Некоторая часть промежуточных продуктов разложения превращается в специфические сложные высокомолекулярные вещества - гумусовые кислоты. Этот процесс называется гумуфикацией. Этот процесс происходит с участием О₂ Н₂О, ферменты микроорганизмов.

Активное участие в превращение органических остатков в гумус принимают микроскопические и макроскопические животные, которые перемешивают с почвой всю массу органических остатков и продуктов их разложения и гумуфикации перерабатывают их и выбрасывают неиспользованную часть в виде отходов в толщу почвы. Велика роль дождевых червей.

Общая схема гумусообразования

Процессы разложения и минерализации органических остатков носят биокаталитический характер и протекает при участии ферментов, выделяемые микроорганизмами. Разложение белков, углеводов, липидов начинается с гидролитического расщепления их сложных молекул на более простые промежуточные продукты.

Белки расщепляются на пептиды, затем на аминокислоты. При гидролизе сложных белков наряду с аминокислотами образуются углеводы, Н₃РО₄, азотосодержащие основания (пуриновые, пиримидиновые). При гидролизе жиров возникают глицерин и жирные кислоты. При гидролизе углеводов (целлюлозы, крахмала, гемицеллюз) – моносахариды, аминосахара. Наряду с гидролизом развиваются окислительно-восстановительные процессы катализируемые окислительно-восстановительными ферментами (оксидоредуктазами), они вызывают разрыв углеродных связей в молекуле, изменение степени их окисленности и проводят к полной минерализации органических соединений. В аэробных условиях преобладают процессы окисления, в анаэробных – восстановления.

Скорость разложения и минерализации различных соединений неодинакова. Интенсивно минерализуются растворимые сахара, крахмал, достаточно хорошо разлагаются белки, целлюлоза. Наиболее устойчивы к разложению и минерализации лигпин, смолы, воск.

Параллельно с разложением и минерализацией органических остатков в почве идут процессы их гумификации, в результате образуются относительно устойчивые против разложения гумусовые вещества. Гумусовые вещества возникают из белков, лигпина, дубильных веществ и др. компонентов растительных, микробных и животных остатков.

Гумификация развивается не только в почвах, но и на дне водоемов, в компостах, при формировании торфа, т.е. везде где накапливаются растительные остатки.

Влияние внешних условий на скорость и характер гумусообразования

Характер и скорость гумусообразований будут зависеть от водно-воздушного и теплового режима почв, состава и характера поступления растительных остатков, видового состава и интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов, механического состава и физико-химических свойств почв.

В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразование протекает в аэробных или анаэробных условиях.

В аэробных условиях при достаточном количестве влаги (60-80%) и при благоприятной температуре (25-30^оС) органические остатки разлагаются интенсивно. В этих же условиях идет быстрее минерализация промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ. В почве накапливается мало гумуса, но много зольных элементов (почвы субтропиков, сероземы).

При постоянном и резком недостатке влаги в почве накапливается мало растительных остатков, процессы разложения и гумификации замедляются и гумуса накапливается мало.

При постоянном избытке влаги, а также при низких температурах процессы гумусообразования замедляются. При избыточном увлажнении органические остатки разлагаются анаэробными бактериями, в составе промежуточных продуктов разложения образуются низкомолекулярные органические кислоты, угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процесс разложения постепенно затухает, гумификация идет слабо, органические остатки превращаются в торф.

Для накопления гумуса благоприятное сочетание гидротермического и водно-воздушного режимов и периодически повторяющееся иссушение. В этих условиях происходят постепенное разложение органических остатков, велик процесс гумунификации. Такой режим свойствен черноземам.

Также большое влияние на скорость гумусообразования оказывают химический состав разлагающих остатков и характер поступления в почву.

Корни бобовых растений, богатые белками, углеводами и зольными элементами разлагаются в почве в присутствии значительного количества оснований. В таких условиях образуется “мягкий” или муллевый гумус, равномерно проживающий минеральную часть почвы. Муллевый гумус образуется в почвах под лиственными или смешанными лесами. На гумусообразование большое влияние оказывает и видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности.

Северные подзолистые почвы характеризуются наименьшим содержанием микроорганизмов с низкой жизнедеятельностью. К югу численность микроорганизмов в почве значительно увеличивается. Но и высокая численность микроорганизмов не способствует накоплению гумуса. Не менее значительное влияние на гумусообразование механического состава и физико-химических свойств почвы.

В песчаных и супесчанных почвах создается хорошая аэрация, они быстро прогреваются. Разложение органических остатков ускоряется, значительная часть их минерализуется полностью, а образовавшиеся гумусовые вещества плохо закрепляются на поверхности и быстро минерализуются.

В глинистых почвах процесс разложения органических остатков замедляется, гумусовых веществ образуется больше и они постепенно накапливается в почве.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов. Большая роль играет Са, т.к. почва насыщенная им имеет нейтральную реакцию, которая благоприятна для развития микроорганизмов.

Состав гумуса

Гумусом называют сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении и гумунификации органических остатков.

Содержание гумуса в почвах колеблется в верхних горизонтах от 1-2 до 12-15%, уменьшаясь с глубиной.

В торфяных горизонтах и лесных подстилках общее количество органических веществ может достигать несколько десятков процентов, но они образуют не гумус, а массу торфа или подстилку.

Гумус, торф и подстилка содержит две группы соединений:

- негумусовые вещества органических остатков и промежуточных продуктов их разложения;

-гумусовые вещества.

Негумусовых веществ в гумусе обычно не более 10-15%. В торфяных горизонтах и лесных подстилках они составляют 50-80% всей массы органических соединений. Эта группа соединений состоит из: белков, углеводов, лигпина, липидов, смол, дубильных веществ.

Гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений циклического строения и кислотной природы.

Особенность системы гумусовых веществ - ее гетерогенность, т.е. наличие в ней различных по стадии гумификации компонентов.

Различают 2 основные группы гумусовых кислот:

- гуминовые кислоты - темноокрашенные;

- фульвокислоты - окрашенные в желтый или бурый цвет, более подвижные и легко передвигаются по профилю почвы.

Выделяют еще гумины - комплекс гуминовых кислот и фульвокислот. Гумины прочно связаны с минеральной частью почвы.

Гуминовые кислоты – высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты циклического строения. Хорошо растворяются в слабых растворах щелочей, щавеловокислого натрия, аммиака с образованием растворимых солей – гуматы. В зависимости от концентрации и типа почвы растворы гуматов имеют вишнево-коричневую или черную окраску. Гуминовые кислоты слабо растворяются в воде и не растворяются в минеральных кислотах. Гуминовые кислоты состоят из углерода Н₂ О₂ и N₂. Содержание этих элементов в гуминовых кислотах зависит от типа почвы, химического состава разлагающихся остатков, условий гумунификации. Меньше всего С находятся в гуминовых кислотах черноземов. Кроме этих 4 элементов гуминовые кислоты содержат и зольные элементы Р, S, Al, Fe, Si в количестве от 1 до 10%.

Молекула гуминовых кислот имеет сложное строение.

Основными компонентами являются:

1) ароматические и гетероциклические группировки – различные азотсодержащие гетероциклы, фенолы, ароматические альдегиды;

2) алифатические и алициклические группы – аминокислотные и углеводные;

3) функциональные группы, в которые входят прежде всего карбоксилы, спиртовые гидроксилы, кетонные и альдегидные группы.

Процент ароматических и гетероциклических группировок в молекуле составляет 50-65%, алифатические – 25-40%; функциональные группы – 10-25%.

Очень неоднородны формы азота в гуминовых кислотах. Представлены аминными, аминокислотными, азотсодержащими группировками.

Гуминновые кислоты не имеют кристаллической структуры. Молекулы имеют сферическую форму с диаметром 3-8 нм.

Фульвокислоты – высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они растворимы в Н₂О, кислотах, щелочей, аммиака. Растворяются они во многих органических растворителях. Препараты фульвокислот окрашены в светло-бурый цвет, а растворы имеют окраску от соломенно-желтой до оранжевой.

Фульвокислоты состоят из углерода, водорода, О₂, и N₂, но меньше чем гуминовые кислоты, содержат углерода и больше О₂.

В молекуле фульвокислот найдены ароматические и алифатические группировки, аналогично, что и в гуминовых кислотах, но ароматическая часть здесь слабо выражена.

Фульвокислоты благодаря сильнокислой реакции и хорошей растворимости сильно разрушают минеральную часть почвы.

Роль гумуса в почвообразовании

Огромная роль принадлежит гумусу в формировании профиля почвы.

В гумусе накапливаются и долго сохраняются все основные элементы питания растений и микроорганизмов. При разложении гумуса и органических остатков выделяется много СО₂, который поступает в припочвенные слои атмосферные и служит источником углеродного питания растений.

Оказывает благоприятное влияние на многие физико-химические свойства почвы, способствует повышению плодородия.

Физико-механические свойства почвы

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

Пластичность-способность почвы изменить свою форму под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сплошности и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Пластичность проявляется только при влажном состоянии почвы. В зависимости от степени увлажнения характер пластичности изменяется.

В соответствии с этим Аттерберг предложил различать следующие константы пластичности почвы:

а) верхний предел пластичности или предел текучести,- весовая влажность почвы, при которой стандартный конус под действием собственной массы (76 г) погружается в почвенный образец на глубину 10 см;

б) нижний предел пластичности, или предел раскатывания, -весовая влажность, при которой образец почвы можно раскатать в шнур диаметром 3 мм без образования в нем разрывов;

в) число пластичности- разность между числовым выражением верхнего и нижнего пределов пластичности.

Липкость- свойство влажной почвы прилипать к другим телам. В результате прилипания почвы к рабочим частям машин и орудий увеличивается тяговое сопротивление и ухудшается качество обработки почвы.

Величина липкости определяется силой, требующей для отрыва металической пластинки от влажной почвы. Липкость выражается в граммах на 1 см². Она проявляется при увлажнении почвы, приближающемся к верхнему пределу пластичности.Высокогумусированные почвы (черноземы, дерновые) даже при высоком увлажнении (30-35% от массы) не проявляють липкости.

Набухание - увеличение объемов почвы при увлажнении. Набухание присуще мелкоземистым почвам, содержащим большое количество коллоидов, и объясняется связыванием тонкими частицами почвы молекул воды (увеличением гидратных оболочек). Величина набухания зависит от количества и качества коллоидов. Наиболее набухаемы глинистые почвы.

Набухание тесно связано с составом глинистых минералов почвы.

Минералы монтмориллонитовой группы с расширяющейся кристаллической решеткой обладают наибольшей набухаемостью, минералы каолинитовой группы -наименьшей. Органические коллоиды при увлажнении также сильно увеличиваются в объеме.

Большое влияние на набухание оказывает состав обменных катионов почв. При насыщении почв одновалентными основаниями (особенно натрием) набухание достигает 120-150%, тогда как при насыщении почв двух- и трехвалентным катионами значительного увеличения в объеме при набухании не наблюдается.

Набухание почвы может вызвать неблагоприятные в агрономическом отношении изменения в поверхностном слое почвы. Вследствие набухания частички почвы могут быть настолько разделены пленками воды, что это приведет к разрушению агрегатов.

Усадка- сокращение объема почвы при высыхании. Величина усадки обусловлена теми же факторами, что и набухание. Чем набухание, тем сильнее усадка почвы. При сильной усадке в почве образуются многочисленные трещины, происходит разрыв корней растений, усиливается физическое испарение влаги.

Важнейшие технологические показатели- величина энергетических затрат, расход горючего, смазочных материалов, износ сельскохозяйственных машин и др.- определяются связностью и твердостью почвенных частиц.

Связность- способность почвы сопротивляться внешнему усилию, стремящемуся разъединить почвенные частицы. Вызывается связность силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления обусловлена механическим и минералогическим составом, структурным состоянием почвы, влажностью и характером её сельскохозяйственного использования.

Наибольшей связностью характеризуются глинистые почвы, наименьшей- песчаные. Малоструктурные почвы в сухом состоянии имеют максимальную связность. Выражается она в кг/см².

Твердость- сопротивление, которое оказывает почва проникновению в нее под давлением какого-либо тела (шара, конуса, цилиндра и т.д.). Твердость определяется специальными приборами- твердометрами. Выражается в кг на 1 см². Высокая твердость- признак плохих физико-химических и агрофизических свойств почв. В этих условиях требуются большие затраты энергии на обработку, затрудняется проростание семян, корни плохо проникают в почву. Она хуже пропускает влагу и воздух. На почвах со значительной твердостью растения развиваются плохо.

Заметное влияние на твердость оказывает структурность почвы. Распыленная почва при высыхании оказывает значительно большее механическое сопротивление, чем комковато- зернистая.

Твердость непосредственно связана с составом поглощенных оснований почвы; так, у черноземов, насыщенных кальцием, она в 10- 15 раз меньше, чем у солонцов.

С твердостью связана такая важная технологическая характеристика почвы, как сопротивление её обработке. В обычной интервале влажности сопротивление почвы при обработке находится в прямой зависимости от твердости почвы.

Удельное сопротивление- усилие, затрачиваемое на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность.

Наименьшим удельным сопротивлением характеризуются ненасыщенные основаниями почвы легкого механического состава (супесчаные и песчаные), самым большим- тяжелосуглинистые и глинистые почвы солонцового типа, содержащие свыше 20-30 % натрия от емкости поглощения. Существенное влияние на удельное сопротивление оказывает увлажнение почвы. Максисальное удельное сопротивление наблюдается при влажности, близкой к влажности устойчивого завядания, минимальное- при средней увлажненности почвы.

Воздушные свойства почв

К воздушным свойствам почв относятся воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость – та часть объема почвы, которая занята воздухом при данной влажности. Суммарная величина пористости в минеральных почвах – от 25 до 80%, в торфах превышает 90%. Воздухоемкость сухих почв колеблется в пределах 25-90% объема почвы. Воздухоемкость обеспечивает нормальную аэрацию почв, если ее величина не превышает 15% от объема почвы.

Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Воздухопроницаемость – непременное условие газообмена между почвой и атмосферным воздухом. Чем лучше газообмен, тем больше в почвенном воздухе содержится кислорода и меньше углекислого газа. Воздух в почве передвигается по порам, чем крупнее поры аэрации, тем лучше воздухопроницаемость.

В почвенном воздухе по сравнению с атмосферным меньше О₂ и больше СО₂, может изменяться в нем и содержание азота. Количество азота может уменьшаться в результате связывания его свободноживущими азотфиксирующими микроорганизмами и клубеньковыми бактериями, а увеличивается вследствие распада белков и денитрификации азотсодержащих веществ под действием микроорганизмов. В почвенном воздухе болотных и заболоченных почв могут находиться также заметные количества NH₃, CH₄, H₂. Содержание О₂ и СО₂ в почвенном воздухе может сильно колебаться. В верхних, хорошо аэрируемых горизонтах почв О₂ не намного меньше, чем в атмосферном воздухе. В почвах с затруднительным газообменом количество О₂ может снижаться до сотых долей процента. Концентрация СО₂ в почвах с плохим газообменом может превышать в сотни раз содержания его в атмосфере и составлять 20% и больше.

Потребление О₂ и продуцирование СО₂ в почве

Основными потребителями О₂ в почве являются корни растений, микроорганизмы и почвообитающие животные, и лишь незначительная часть расходуется на процессы окисления. Количество О₂, потребляемого растениями зависит от биологических особенностей, возраста, условий среды.

Сколько же используется кислорода непосредственно почвой в природных условиях?

Подсчитано, что пахотные горизонты почв в зависимости от содержания гумуса, условий аэрации и увлажнения поглощают при 20^оС от 0,5 до 3 мл О₂ на 1 кг абсолютно сухой почвы за 1 час. Лесная подстилка при той же температуре может поглотить О₂ 400 мг/кг/2, а горизонты дерново-подзолистой почвы А₂, В – лишь сотые доли миллилитра. В условиях хорошей аэрации пахотные горизонты поглощают кислорода больше, чем выделяют углекислого газа и коэффициент дыхания – это отношение выделившегося СО₂ к поглощенному О₂ бывает 1 . Для почв с затруднительным газообменом отношение увеличивается и превышает 1.

Сильное влияние на поглощение О₂ и выделение О₂ почвой оказывает тепловой режим. При увеличении t с 5 до 30^оС интенсивность поглощения О₂ и выделения СО₂ возрастает в 10 раз. Потребление О₂ и выделение СО₂ подвержены сезонным колебаниям. Летом почва поглощает О₂ и выделяет СО₂ в несколько раз больше, чем ранней весной и поздней осенью.

СО₂ образуется в почве благодаря биологическим процессам. Частично СО₂ может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод, а также в результате его десорбции из твердой и жидкой фаз почвы. Некоторое количество СО₂ может возникнуть при превращении бикарбонатов в карбонаты во время испарения почвенных растворов.

Газообмен почвенного воздуха с атмосферным

Газообмен – процесс обмена почвенного воздуха с атмосферным. Газообмен осуществляется через воздухоносные поры почвы, сообщающие между собой и с атмосферной. К факторам вызывающим аэрацию относятся: изменение t почвы и борометрическое давление, поступление влаги в почву с осадками, влияние ветра, изменение уровня грунтовых вод, диффузия.

Диффузия – перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением. Поскольку в почвенном воздухе О₂ , а СО₂ , чем в атмосфере, то под влиянием диффузии создаются для непрерывного поступления О₂ в почву и выделения СО₂ в атмосферу.

Изменение t и барометрического давления. Этот фактор также обуславливает газообмен, происходит сжатие или расширение почвенного воздуха. В период дневного нагревания почвы из слоя куда доходят температурные волны выталкивается почвенный воздух, но в очень малых процентах (1,4%). Можно сказать это малоэффективный фактор газообмена.

Поступление влаги в почву с осадками вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха. Выпадающие дожди могут обеспечить лишь 6-8% всего газообмена. Аэрация происходит и при испарении Н₂О из почвы, когда на место испарившейся Н₂О поступает равное по объему количество атмосферного воздуха. Процесс этот протекает медленно.

Влияние ветра на газообмен невелико и зависит от скорости ветра, структуры почвы. Наибольшая аэрация под действием ветра проявляется на пористых почвах, лишенных растительности. Все эти факторы действуют в природных условиях совместно, но основным является диффузия. Диффузия газов через почву всегда идет медленнее, чем в свободной атмосфере.

Роль О₂ и СО₂ в почвенных процессах

Повышение аэрации почвы способствует лучшему развитию корней, более интенсивному поглощению Н₂О и питательных веществ растениями, усилению их роста и увеличению урожая. При отсутствии свободного О₂ в почве развитие растений прекращается. Оптимальные условия для них создаются при содержании О₂ в почвенном воздухе около 20%. При недостатке О₂ в почве создается низкий окислительно-восстановительный потенциал, развиваются анаэробные процессы с образованием токсичных для растений соединений, снижается содержание доступных питательных веществ, ухудшаются физические свойства – все это снижает плодородие почвы. Аэробные процессы в гумусовом горизонте почвы при оптимальной t и влажности в зависимости от количества свежих органических остатков начинают развиваться при наличии в газовой фазе О₂ 2,5-5%, при низком содержании О₂ протекают анаэробные процессы. Однако при низкой t (0–4^оС) или при

низкой влажности, развитие аэробных процессов возможно даже при содержании О₂ –0,5%.

Высокая концентрация СО₂ в почвенном воздухе может оказывать отрицательное действие на семена, корни и урожай растений. При оптимальном содержании О₂ вредное действие СО₂ проявляется только при высокой его концентрации. Огромное количество СО₂ потребляется растениями в процессе фотосинтеза от 38 до 72% (дыхание почвы). СО₂ имеет большое значение в химическом изменении минеральной части почвы и в накоплении питательных веществ. Почвенный раствор, насыщенный СО₂, растворяет многие соединения почвы: кальций СаСО₃, доломит (СаСО₃· MgСО₃), магнезит MgСО₃.

Водные свойства почв

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

Водоудерживающая способность - свойство почвы удерживать определенное количество воды, под воздействием сорбционных и капиллярных сил. Сорбция воды (способность поглощать влагу) зависит от механического, минералогического, химического состава почвы, также от ее гумусированности. Различают хемосорбцию, сорбцию парообразной воды и адсорбцию жидкой влаги. Хемосорбция протекает при образовании новых соединений почвы в состав которых входят молекулы воды. Почва из всех газов и паров, которые соприкасаются с ее частицами больше всего поглощают пары воды, которые лучше других “смачивают почву и максимально уменьшают свободную энергию твердых частиц. Свойство почвы сорбировать парообразную влагу называют гигроскопичностью, а поглощенная влага- гигроскопической. Когда относительная влажность воздуха приближается к 100%, почва насыщается Н₂О до величины, которая называется максимальной гигроскопичностью. Чем тяжелее почва, чем больше в ней коллоидных частиц и гумуса, тем выше ее гигроскопичность. Состав поглощенных катионов также влияет на количество сорбированной воды. Гигроскопическая влага относится к категории прочносвязанной и недоступна растениям. Почва, насыщенная влагой до состояния максимальной гигроскопичности, при соприкосновении с Н₂О сохраняет способность притягивать новые порции Н₂О.

Свойства и формы почвенной влаги

Поступающая в почву влага подвержена воздействию сил - сорбционной, осмотической, менисковой, гравитационной, которые способствуют передвижению влаги в почве, либо задержанию.

Вспомним что такое осмос.

– Это проникновение воды ч/з полупроницаемую перепонку в растворе. Давление, развивающееся в сосуде с полупроницаемой стенкой называется осматическим.

– Осмос наблюдается в 2 случаях: 1) когда взаимодействуют Н₂О. и обменные катионы; 2) когда почвенный раствор имеет неодинаковую концентрацию в различных участках почвенного профиля.

Обменные катионы, которые находятся на поверхности коллоидных частиц, притягивают из почвенного раствора молекулы воды, которые создают вокруг катионов водную оболочку, которая способна отжать их от поверхности почвенных частиц. Вот это отжимающие усилие - есть проявление осматического давления. В почве вода передвигается от участков с низкой концентрацией раствора к участку с более высокой концентрацией. Менисковые или капиллярные силы обусловлены поверхностным натяжением Н₂О. Вода хорошо смачивает большое тело. Явление смачивания вызывает искривление поверхности жидкости у стенок сосуда, в которой заключена Н₂О. Если сосуд большого диаметра, то большая часть поверхности остается плоской, а искривляется только ее края. В сосуде малого диаметра искривление поверхности жидкости у стенок вызывает определение мениска. В почве мениски образуются лишь в капиллярах. Чем больше диаметр капилляра, тем больше кривизна мениска. Искривление поверхности ведет к изменению поверхностного давления. Давление уменьшается такая сорбированная влага удерживается почвенными частицами с меньшей силой, чем гигроскопическая - рыхлосвязанная вода. Вследствие сорбции парообразной и жидкой влаги на поверхности почвенных частиц образуется водная оболочка. Непосредственно к почвенным частицам примыкает прочносвязанная влага (около 2 диаметров молекулы Н₂О), остальная оболочка состоит из рыхлосвязанной влаги.

Влагоемкость.

Влагоемкость - количество воды, характеризующее водоудерживающую способность почвы. В зависимости от сил, удерживающих влагу в почвах, различают максимальную адсорбционную, капиллярную, наименьшую и полную влагоемкость.

Максимальная адсорбционная влагоемкость - наибольшее количество прочносвязанной воды, удерживаемое сорбционными силами.

Капиллярная влагоемкость - максимальное количество влаги, которое удерживается под уровнем грунтовых вод капиллярными силами. Выражается в % от массы или объема почвы. Величина капиллярной влагоемкости будет зависеть от мощности слоя и на какой высоте от грунтовых вод находится слой почвы; чем меньше эта высота, тем больше капиллярная влагоемкость.

Наименьшая влагоемкость - это максимальное количество воды, фактически удерживаемое почвой в природных условиях в состоянии равновесия, когда устранено испарение и дополнительный приток воды. Величина наименьшей влагоемкости зависит от механического, минерального и химического состава почвы, ее плотности и пористости. При образовании вогнутого мениска и увеличивается при образовании мениска выпуклой формы. Гравитационные силы влияют на влагу, которые сосредоточены в порах почвы. Совокупность сил различной природы - есть термодинамический потенциал почвенной влаги. Почва, полностью насыщенная влагой, не содержащая солей, имеет потенциал почвенной влаги около 0. По мере иссушения почвы потенциал возрастает, почва приобретает способность поглощать Н₂О - эта способность - сосущей силы почвы. Измеряется в см водяного столба.

Основные категории почвенной влаги:

1. Кристаллизационная влага -отличается неподвижностью, прочностью связи.

1. Твердая влага - лед неподвижная влага.

2. Парообразная влага - передвигается в форме водяного пара от участков с высокой абсолютной упругостью к участкам с более низкой упругостью.

3. Прочносвязанная влага - может передвигаться лишь в парообразном состоянии. Прочно удерживаются адсорбционными силами.

4. Рыхлосвязанная влага -удерживается на поверхности тонких пленок прочносвязанной воды за счет гидротирующей способности обменных катионов.

5. Свободная влага - которая передвигается по действием капиллярных и гравитационных сил.

Когда в почве все поры заполнены водой, поступает состояние увлажнения почвы - полной влагоемкостью. При полной влагоемкости влага в почве, которая находится в крупных промежутках между твердыми частицами, удерживаются слоем грунтовых вод или водоупорным слоем.

Влагопроницаемость - способность почвы воспринимать и пропускать через себя воду.

Различают 2 стадии водопроницаемости:

– впитывание

– фильтрация.

Если пары почвы лишь частично заполнены водой, то при поступлении воды наблюдается ее впитывание в таблицу грунта почвы. Когда же почвенные поры полностью насыщены Н₂О, происходит фильтрация Н₂О. Фильтрация может проявлять лишь при выпадение большего количества осадков, бурным снеготаянии, при орошении. Водопроницаемость почвы измеряется объемом воды, протекающий через единицу S поперечного сечения в единицу времени. Количество впитывающейся или фильтрующейся воды зависит от высоты столба жидкости, поступающей в почву и t⁰ С воды. Водопроницаемость почв прямо пропорциональна пористости почв и обратно пропорциональна удельной поверхности почвенных частиц. Водопроницаемость в тяжелых почвах меньше, чем в легких почвах. Водопроницаемость окультуренных почв, которые отличаются высокой пористостью, выше чем у целинных почв. На водопроницаемость оказывает большое влияние состав поглощенных оснований почвы. При содержании значительных количеств поглощенного натрия почвы быстро набухает и становятся практически непроницаемы для воды. В почве водопроницаемость характеризуется различной скоростью: т.е.

U = (а · 10) : (S · t),

где U - скорость впитывания и фильтрации, мм/мин;

а - расход воды, см³;

S - площадь поперечного сечения , см²;

t - время, мин.

Скорость фильтрации со временем снижается. Уменьшение ее зависит от механического состава, плотности, солонцеватости.

Водоподъемная способность

Водоподъемная способность - это свойство почвы вызывать капиллярный подъем влаги. Стенки почвенных капилляров хорошо смачиваются водой и в них создаются вогнутые мениски, на поверхности менисков развивается поверхностное натяжение. Величина поверхностного натяжения зависит от радиуса капилляров. Чем тоньше поры почв, тем выше поднимается в них вода. Максимальная высота капиллярного подъема для песчаных почв 0,5 - 0,7 м, для суглинистых - 3 - 6 м.

Скорость водоподъемного процесса зависит от радиуса капилляров почв, от вязкости воды и температуры. Если высота капиллярного подъема с уменьшением радиуса капилляров возрастает, то скорость подъема уменьшается.

Степень минерализации грунтовых вод оказывает влияние на скорость капиллярного подъема. Засаленные грунтовые воды, в отличие от пресных характеризуются более высокими скоростями капиллярного поднятия.

Водный режим почв

Водным режимом называется совокупность всех явлений поступления влаги в почву, переувлажнение, удержание в почвенных горизонтах и расхода из почвы.

Основные источники увлажнения почвы - осадки и грунтовые воды.

Водный баланс - количественное выражение водного режима почв. Водный баланс это итог, который учитывает начальные и конечные запасы влаги вы почве, статьи прихода и расхода за определенный период.

Общее уравнение водного баланса

В_о + О_с + В_г + В_к + В_пр + В_б = Е_исп + Е_т + В_и + В_п + В_с + В₁, где

В_о - запас влаги в почве в начале наблюдения;

О_с - сумма осадков за весь период наблюдений;

В_г - количество влаги, поступающей из грунтовых вод;

В_к - количество влаги, конденсирующейся из паров воды;

В_пр - количество влаги, поступающей в результате поверхностного притока воды;

В_б - количество влаги, поступающей от бокового притока почвенных и грунтовых вод;

Е_исп - количество влаги, испарившейся с поверхности почвы за весь период наблюдений;

Е_т - количество влаги, расходуемой на транспирацию;

В_и - влага, инфильтрующаяся в почвенно-грунтовую толщу;

В_п - количество влаги, теряющейся в результате поверхностного стока;

В_с - влага, теряющаяся при боковом внутрипочвенном стоке.

В₁ - запас влаги в почве в конце периода наблюдения.

Величины левой части уравнения - приходные статьи баланса, правой - расходные. Водный баланс характеризуется годовыми циклами, когда через годичный период процесса поступления и расхода влаги повторяются.

С учетом климата, рельефа уравнение может меняться. (Если в климате не отмечается существенных изменений, запасы воды в начальный и конечный периоды циклы можно принять за равные величины, т.е. В_о = В₁). От рельефа местности (это если склоны) В_б = В_с (количество влаги, поступающее от бокового склона равно количеству влаги, теряющейся при боковом внутрипочвенном стоке).

Содержание влаги вычисляется отдельно для каждого генетического горизонта почвы, так как плотность и влажность сильно изменяются по различным слоям почвенного профиля.

Запасы воды в отдельном генетическом горизонте определяют:

В = а · d_o· Н, где

В - запас воды (м/гект);

а - весовая влажность, %;

d_о - плотность, г/см³;

Н - мощность горизонта, см.

Запасы воды в почве, учитываемые в течении вегетационного периода, позволяют судить об обеспечении влагой сельскохозяйственных растений.

Типы водного режима почв

В зависимости от природных условий установлены 4 типа водного режима: промывной; периодически промывной; непромывной; выпотной.

Промывной тип водного режима почв характерен для местностей, где сумма годовых осадков (О_с) больше величины испаряемости. В таких условиях избыток осадков будет проникать в главные слои почвы вплоть до грунтовых вод. Тогда поступление влаги из грунтовых вод к поверхности почвы (В_г) будет меньше количества воды, инфильтрующейся в почвенно-грунтовую толщину В_и.: В_и В_г. Уравнение годового баланса будет иметь вид:

О_с + В_пр Е_исп + Е_т + В_п

Для выравненных местностей величины поверхностного притока и стока очень малы, или можно пренебречь, тогда

О_с Е_исп + Е_т или О_с : (Е_исп + Е_т) 1, где

Е_исп - количество испариваемой влаги с поверхности;

Е_т - количество влаги израсходуемое на транспирацию.

Отношение количества осадков к испаряемости называется годовым коэффициентом увлажнения (КУ). Для промывного типа водного режима КУ 1.

Непромывной, или замкнутый тип свойственен местностям, где влага осадков распределяется только в верхних горизонтах и не достигает грунтовых вод. Почвенная влага находится как бы в подвешенном положении. Здесь отсутствует поступление влаги из грунтовых вод в почву и инфильтрации вод до грунтовых вод. (В таких местностях грунтовые воды залегают глубоко).

В_и = В_г.

Уравнение годового баланса примет вид: О_с + В_пр = Е_исп + Е_т + В_п.

Для выравненных пространств, где В_пр и В_п = 0

В_пр - количество влаги, поступившее в результате поверхностного притока воды;

В_п - количество влаги, теряющейся в результате поверхностного стока.

О_с = Е_исп + Е_т ® О_с : (Е_исп + Е_т) =1.

Е_исп - количество влаги, испарившейся с поверхности почвы за весь период наблюдений;

Е_т - количество влаги, расходуемой на транспирацию.

Такой тип водного режима характерен для степных почв (черноземы, каштановые). В этих почвах связь между атмосферной и грунтовой влагой осуществляется через слой с очень низкой влажностью, поддерживающейся в течение длительного времени на одном уровне.

Термодинамически промывной - характеризуется чередованием ограниченного промачивания толщи почвогрунта и сквозного промывания (промывной тип водного режима). Такой тип водного режима присущ серым лесным почвам.

Вымывной тип водного режима отличается преобладанием восходящего потока влаги в толще почвогрунта. Проявляется при неглубоком залегании грунтовых вод (до 5-7 м). Годовой баланс О_с : (Е_исп + Е_т)

Радиоактивность почвы

Различают естественную и искусственную радиоактивность почв.

Естественная радиоактивность вызывается естественными радиоактивными элементами, которые делятся на 3 группы.

1. Собственно радиоактивные элементы (радиоактивные пустоты). Последовательно превращающиеся изотопы Уран – радий – актиний.

2. Изотопы “обычных” химических элементов, обладающие радиоактивными свойствами: К (⁴⁰К), рубидий (⁸⁷Rb), ⁴⁸Са. Калий имеет наибольшую величину естественной радиоактивности.

3. Радиоактивные изотопы, которые образуются в атмосфере под действием космических лучей – бериллий (⁷В, ¹⁰В) и углерод (¹⁴С). Естественные радиоактивные элементы – это в основном долгоживущие изотопы – 10⁸ - 10¹⁶ лет – период полураспада. Они испускают a, b и g – лучи находятся в крайне рассеянном состоянии. Их энергия излучения составляет ~98% суммарной энергии излучения всех природных радиоактивных элементов.

Валовое содержание радиоактивных элементов в почвах зависит от почвообразующих пород. Так тяжелые почвы содержат радиоактивных элементов чем почвы легко механического состава. Высокой радиоактивностью обладают дерново-луговые почвы.

Искусственная радиоактивность почв вызывается радиоактивными изотопами, которые образуются в результате атомных и термоядерных взрывов или являются отходами атомной промышленности.

Наибольшую опасность в биологическом отношении изотопы стронция (⁹⁰Sr) и цезия (¹³⁷Cs). У стронция период полураспада 28 лет и цезия – 33 года.

Содержание и распределение изотопов в почвах определяются интенсивностью и характером их выпадения из атмосферы от природных условий (климат, рельеф , растительность). В основном радиоактивные изотопы сосредотачиваются в верхнем горизонте (9-5 см) - 90%, а остальные до глубины 25 - 30 см.

Эрозия почв

Эрозия (от латинского слова - erosio - разъедание) – это процесс разрушения почв под воздействием воды и ветра. Разрушение почв под воздействием воды – водная эрозия, под действием ветра – ветровая эрозия или дефляция.

I. Водная эрозия

Водная эрозия подразделяется на плоскостную или поверхностную; линейную или авражную. В зависимости от вида стоковых вод водную эрозию подразделяют на эрозию, которая вызывается талыми водами, дождевыми (ирригационными) водами.

Поверхностная (плоскостная) эрозия – смыв верхнего горизонта почвы под влиянием стекающих по склону дождевых или талых вод. При поверхностной эрозии мелкие струи воды во время снеготаяния или дождя размывают почву и на поверхности ее образуется небольшие промоины, происходит удаление с поверхности почвы верхнего, наиболее плодородного горизонта. Этот вид эрозии наиболее коварен, он внешне мало заметен, а потери почвы вызывает большие.

Линейная эрозия – размыв почв в глубину более мощной струей воды, стекающей по склону. Первая стадия линейной эрозии – образование глубоких струйчатых разливов (до 20–25 см) и промоин (глубиной от 0,3 - 0,5 м до 1- 1,5 м). Дальнейшее их развитие приводит к образованию оврагов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвы. О степени развития овражной эрозии судят по проценту площади, которую занимают овраги или по суммарной протяженности оврагов на квадратный километр площади (км/км²). В этом случае принимают градации:

– слабая ²;

– средняя – 0,25 –0,5;

– сильная – 0,5 – 0,75;

– очень сильная 0,75 км/км².

В горных районах могут возникать селевые потоки, которые образуются после бурного снеготаяния или интенсивных дождей. Селевые потоки (сели) движутся с большей скоростью и увлекают с собой мелкие гальки и крупных камней. По типам развития водную эрозию различают:

- геологическую (нормальную);

- ускоренную.

Геологическая эрозия - медленный процесс смыва частичек с поверхности почвы, покрытый естественной растительностью. При геологической эрозии потеря почвы восстанавливается в ходе почвообразования, и такая эрозия вреда не приносит.

Ускоренная эрозия - связана с удалением естественной растительности, неправильным использованием почвы, в результате – темп эрозии увеличивается.

Интенсивность ускоренной эрозии может быть оценена по следующей градации.

Для поверхностной эрозии

Слабый смыв - среднегодовой смыв
Средний смыв – // –	5 - 10 т/га
Сильный смыв – // –	10 - 20 т/га
Очень сильный смыв почвы	20 - 50 т/га
Чрезвычайно сильный смыв	50 т/га

Для линейной эрозии

Слабая интенсивность - среднегодовой прирост оврагов
Средняя интенсивность - – // –	0,5 - 1,0 м
Сильная интенсивность - – // –	1 - 2 м
Очень сильная интенсивность - – // –	2 - 5 м
Чрезвычайно сильная интенсивность - – // –	5 м

Дефляция проявляется в виде пыльных (черных бурь) и местной (повседневной) ветровой эрозии. Пыльные бури охватывают обширные территории и повторяются периодически. Крупные частицы почвы передвигаются на большие расстояния. Наиболее мелкие частицы почвы (

Местная дефляция проявляется в виде верховой эрозии и поземки. При верховой эрозии частички почвы поднимаются вихревым (турбулентным) движением воздуха высоко вверх, а при поземке они перекатываются ветром по поверхности почвы или перемещаются отдельными скачками на небольшой высоте от почвы, при этом повреждаются растения. Различают следующие способы передвижения комочков в зависимости от их размеров.

Форма движения почвенных частиц	Диаметр частиц, мм
Во взвешенном состоянии
Скачкообразная	0,1 - 0,5
Скольжение по поверхности	0,5 - 3,0

При перекатывании комочков трутся и ударяются друг о друга, что усиливает их разрушение и увеличивает количество более мелких частиц. При скачкообразном движении частицы бомбардируют более крупные частицы, разрушая их, возрастает число скачущих и передвигающих во взвешенном состоянии частиц. На почвах лишенных растительности, развитие дефляции зависит от силы ветра, механического состава и структурной почвы. Дефляция возникает при разной скорости ветра в зависимости от механического состава и структурности почвы. Так для легких почв дефляционные скорости ветра оказались равны 6 м/сек, для тяжелых – 10 м/сек. Чем меньше глинистых частиц и иловатых частиц в почвах, тем хуже они противостоят дефляции. Наиболее подвержены дефляции песчаные, супесчаные и легкосуглинистые почвы. В тяжелых почвах, если верхний слой состоит из комочков более 1 мм, то процесс дефляции не наблюдается. Чаще всего дефляция проявляется весной, когда почва разрыхлена на большой площади, а растения не успели еще развиться и не могут предохранить почву от выдувания. Вместе с почвой при дефляции выносятся семена и неокрепшие всходы растений, озимые повреждаются из-за заноса их почвой и обнажения узлов кущения. Летом дефляции подвержены преимущественно чистые пазы и поля, занятые пропашными культурами.

Вред, причиняемый водной эрозией, и ее распространение

Эрозия распространена весьма широко во многих странах.

Если взять нашу республику, то с различной степенью эрозированности составляет ныне около 60% от площади всех сельскохозяйственных земель. На эрозированных почвах ежегодно теряется 3 млн. т гумуса. Водная эрозия почв распространяется почти на всей территории Башкирии, а ветровая, главным образом в степной зоне. В результате эрозии происходит ухудшение плодородия почв (поверхностная эрозия) или полное уничтожение почвы (линейная эрозия). Снижение плодородия зависит от степени смытости почв и связано с постепенным удалением наиболее плодородного верхнего слоя и вовлечением в пахотный горизонт менее плодородных нижних горизонтов. При этом ухудшается химический состав, свойства и режим почв, снижается содержание гумуса, ухудшается его качественный состав, снижаются запасы элементов питания и содержание их подвижных форм, ухудшается физические и биологические свойства почв.

В смытых почвах ухудшается структурное состояние, уменьшается пористость, увеличивается плотность, что приводит к снижению водопроницаемости, увеличению поверхностного стока, снижению влагоемкости и запасов доступной для растений влаги. На сытых почвах ухудшается состав обменных катионов, изменяется реакция почвы.

Условия, которые определяют развитие эрозии

Главной причиной развития эрозии является неправильное использование земельной территории человеком. Различают социально-экономические и природные условия развития эрозии.

Природные условия

К природным условиям, влияющим на развитие эрозии при неправильном использовании земель относятся климат, условия рельефа, геологическое строение местности, растительный покров. Из климатических условий наиболее важное значение имеет количество и режим выпадающих осадков. Особенно опасны ливневые и затяжные дожди, выпадающие в отсутствии растительности. Развитие водной эрозии зависит от характера весны и снеготаяния. Бурная короткая весна, быстрое снеготаяние сопровождаются разрушительными эрозионными процессами и усиленными поверхностным стоком. При холодной продолжительной весне снеготаяние происходит медленно и постепенно. Поверхностный сток развивается слабо и водная эрозия почти отсутствует.

Дефляция способствует засушливый и континентальный климат. Во влажной почве увеличивается связность частиц, улучшается противоэрозионная стойкость почвы, ускоряется рост растений, возрастает почвозащитный покров.

Водная эрозия развивается под влиянием поверхностного стока. Поэтому особое значение в развитие эрозии зависит от рельефа: от глубины, крутизны, длины склонов. Смыв почвы возможен уже при уклонах 1,5 - 2^о, а при уклонах 3^о эрозия развивается интенсивнее. По форме различают склоны - прямые, выгнутые, вогнутые и ступенчатые. Прямые склоны имеют ровную крутизну на всем протяжении и наибольший смыв наблюдается в нижней части. На выпуклом склоне наибольшая крутизна и максимальный смыв также в нижней части склона. При вогнутом склоне наибольший смыв наблюдается в верхней наиболее крутой части склона. При ступенчатом склоне создаются условия для ослабления эрозии, так как участки террас на склоне замедляют сток.

ОБЗОР РАСПРОСТРАНЕННЫХ ТИПОВ ПОЧВ

Арктические почвы. Характерна маломощность профиля и почти полное отсутствие дифференцировки его на горизонты. Содержание гумуса в верхнем горизонте около 1 %, реакция нейтральная или слабощелощная, почвы часто каменисты и карбонатны.

Тундровые почвы. Профиль слабо расчленен на генетические горизонты, мощность его определяется глубиной залегания вечной мерзлоты, он состоит из торфянистого или торфянисто-перегнойного горизонта А₀А₁ и минеральной сильно оглеенной толщей, часто тиксотропной и слободифференцированной. Реакция профиля различна - от нейтральной или слабо щелочной до кислой, в составе поглощенных катионов - Са²⁺, Мg²⁺, а в ряде подтипов и Н⁺ и Al³⁺. Емкость обмена поглощения невелика - от 8-10 до 15-20 м-экв. на 100 г почвы. Количество гумуса в А₀А₁ колеблется от 1 до 5 %, в его составе преобладают фульвокислоты.

В случае хорошо выраженной лишайниковой и моховой подстилки содержание органических веществ в ней достигает нескольких десятков процентов. Валовой состав относительно однороден по профилю, много подвижных форм железа. Тундровые почвы делятся на ряд подтипов и родов.

Для всех тундровых почв характерны явления криогенеза, вследствие чего генетические горизонты в профиле часто смещены. По химическому составу тундровые почвы различны - суглинистые, глинистые, супесчаные и песчаные. Многие почвы каменисты.

Все тундровые почвы бедны элементами питания и характеризуются неблагоприятными водно-воздушным и тепловым режимами. Основные массивы используются как оленьи пастбища; в районах развития земледелия необходимо внесение высоких доз органических биологически активных и минеральных удобрений и улучшение теплового режима (глубокое рыхление и дренаж, гребневая культура). В первую очередь следует использовать почвы легкого механического состава, расположенные в поймах рек.

Болотные почвы.

Морфологические признаки. Профиль состоит из торфяного горизонта различной мощности, неоднородного по цвету и степени разложения торфообразователей. Верхняя часть торфяного горизонта - моховой очес, под которым лежат в начале менее разложивишиеся, н\пониже более разложившееся слои торфа, часто отличающиеся морфологически по составу торфообразователей и степени разложения. Торф верховых торфяных почв бурый, постепенно переходящий в темно-бурый лишь с глубиной, в нем много полуразложившихся торфообразователей; торф низинных торфяных почв черно-коричневый или черный, землистый мажущийся при растирании, неразложившиеся и полуразложившиеся торфообразователи незаметны. Минеральный глеевый горизонт вязкий, грязно-голубой, сизоватый, с большим количеством ржавых пятен и прожилок, формируется под торфяным горизонтом. Глубина его залегания определяется мощностью его торфа. В торфяных почвах с большим по мощности торфяным горизонтом (более 100см) находится на большой глубине, и в этих случаях весь почвенный профиль ограничивается различными по цвету, степени разложения торфа и составу торфообразователей слоями торфа.

Физико-химические свойства и химический состав. Основная масса торфа состоит из различных органических веществ, входивших в состав торфообразователей, а также образующихся гумусовых веществ. Органические вещества составляют в торфяных почвах до 80-95 %. В минеральном глеевом горизонте их количество резко уменьшается до десятых долей процента.

В верховых болотных почвах реакция кислая (рН_KCl 4,5), они бедны азотом ( 2%), в них мало калия и фосфора (сотые и десятые доли процента), очень низкая плотность сложения ( 0,1), высокая влагоемкость (до 1000-1200%), низкая зольность (меньше 10 %). В низинных болотных почвах реакция слабокислая или нейтральная, выше содержание азота (до 4 %), плотность сложения возрастает до 0,2 - 0,3 г/см³, влагоемкость снижается и колеблется в пределах от 300 до 960 %, более высокая зольность. Емкость обменного поглощения очень высокая, достигает 100-150 м-экв. на 100 г, в верховых болотных почвах в составе обменных катионов доминирует Н⁺, в низинных - Ca²⁺.

Наиболее ценными для сельскохозяйственного производства являются низинные болотные почвы, которые после осушения используются под пашню или сеяные луга. Торф верховых болотных почв используют преимущественно как подстилку на скотных дворах.

Мерзлотно- таежные почвы.

Морфологические признаки. Профиль расчленен на горизонты неясно; под лесной подстилкой можно выделить сыровато-коричневый или палевый серый гумусовый горизонт А₁, нижняя часть которого иногда заметно осветлена за счет процесса осолодения. Ниже формируется горизонт В различного генезиса (переходный, метаморфический, текстурный), часто содержащий карбонаты в виде прожилок и псевдомицелия. Материнские породы очень различны по механическому и химическому составу и по генезису. На небольшой глубине обнаруживается вечная мерзлота.

Физико- механические свойства и химический состав. Они варьируют в зависимости от состава материнских пород и особенностей почвообразования. Количество гумуса в А₁ колеблется от 3 до 6 % при относительно постепенном уменьшении его содержания с глубиной, реакция слабокислая или нейтральная, в составе обменных катионов доминирует Са²⁺ и Mg²⁺, могут присутствовать в небольших количествах Н⁺ или Na⁺, емкость обменного поглощения варьирует в зависимости от содержания гумуса или механического состава от 15 до 40 м-экв. на 100 г. По механическому составу почвы чаще суглинистые, реже супесчаные.

Серые лесные почвы.

Морфологические признаки. Профиль довольно четко расчленен на горизонты. Под лесной подстилкой выделяется гумусовый или гумусово-элювиальный горизонт серого цвета (А₁) комковатой или ореховатой структуры мощностью от 10 до 30 см. В нижней части в большинстве случаев заметно оподзолен, его выделяют как А₁А₂ - белесовато-серый, листовато-плитчатый с обильной присыпкой SiO₂. Через А₂В, которые трудно выделить только в темно-серых почвах, гумусовый горизонт переходит в наиболее характерный для этих почв горизонт В иллювиально- текстурный, ореховатый (В₁) и призматический (В₂) с характерными глянцевыми пленками на гранях структурных отдельностей. Материнскими породами является лессовидные суглинки, реже покровильные и элювиально-делювиальные суглинки, известняки. На значительной глубине (обычно глубже 200 см) содержатся прожилки, журавчики и псевдомицелий карбонатов.

Физико-механические свойства и химический состав. По механическому составу обычно суглинистые и глинистые, реже супесчаные, причем верхняя часть профиля несколько обеднена илистой фракцией, максимальное содержание которой характерно для В (вслучае ясно выраженного процесса лессиважа) или С. Реакция верхних горизонтов кислая и слабокислая, особенно в В, в составе обменных катионов Ca²⁺, Mg²⁺, Н⁺ и Al³⁺; С обычно имеет нейтральную реакцию. Количество гумуса в зависимости от подтипа. механического состава и провинциальных особенностей колеблется от 3 до 12%, состав гумуса фульватно-гуматный, валовой состав дифференцирован на элювиальную и иллювиальную части профиля, тем менее четкую, чем менее ясно выражено оподзоливание.

Природное плодородие не всегда достаточное. Особенно низкое плодородие в подтипе светло-серых лесных почв и во всех эродированных видах.

Для повышения природного плодородия необходимо систематическое внесение органических и минеральных удобрений, а на эродированных почвах необходимо осуществлять весь комплекс противоэрозионных мероприятий.

Бурые лесные почвы.

Морфологические признаки. Профиль сильно дифференцирован. Хорошо выделяется лишь А₁ бурой или темно-бурой окраски с комковато-зернистой структурой. Лишь в оподзоленном подтипе заметна присыпка в нижней части этого горизонта. В оглиненный или текстурный, более уплотненный, комковато-ореховатый с темными пленками по граням структурных отдельностей. Нижняя или верхняя часть профиля может быть оглеена в зависимости от характера переувлажнения (поверхностными или грунтовыми водами).Материнские породы - обычно щебенистый суглинистый элювий осадочных или изверженных пород.

Физико-механические свойства и химический состав. По механическому составу обычно суглинистые, часто щебнистые. В средней части профиля может незначительно возрастать количество илистой фракции за счет оглинивания или лессиважа. Реакция сильнокислая или кислая в верхней части профиля или на всю его мощность. В остаточно карбонатных В₂ и С реакция нейтральная. В составе обменных катионов часто доминирует Н⁺, наряду с которым присутствуют Ca²⁺ и Mg²⁺, высокая степень ненасыщенности основаниями ( до 70-90%). Содержание гумуса в А от 3 до 12% с относительно постепенным убыванием с глубиной, состав гумуса фульватный или гуматно-фульватный, относительно узкое С:N. Валовой состав относительно однороден, много несиликатных соединений железа.

Основными мероприятиями по повышению плодородия бурых лесных почв являются регулирование водно-воздушного режима, широкое применение органических и минеральных удобрений и система противоэрозионных приемов.

Черноземы и лугово-черноземные почвы.

Морфологические признаки. Профиль состоит из постепенно сменяющих друг друга гумусово-аккумулятивного, переходного и иллювиально-карбонатного горизонтов. Характернейшей особенностей профиля является очень постепенный переход одного горизонта в другой, отлично выраженная в целинных почвах зернистая структура в горизонте А, мощность которого варьирует в широких пределах (от 20 до 60 см). Лишь в некоторых подтипах и родах при наложении процессов оподзоливания или осолодения в нижней части гумусового горизонта появляется присыпка SiO₂, а В приобретает текстурный характер. Типичными являются новообразования Са, образующие различные морфологические формы; в южных черноземах в С появляется гипс, а в случае частичного засорения - легко растворимые соли. Материнскими породами являются лессы и лессовидные суглинки, реже элювиально-делювиальные продукты выветривания различных плотных пород.

Лугово-черноземные почвы, относящиеся по генезису к полугидроморфным, характеризуются более растянутым гумусовым горизонтом и оглеением нижней части профиля.

Физико-механические свойства и химический состав. По механическому составу суглинистые и глинистые, реже супесчаные; лишь в оподзоленных и выщелощенных заметно некоторое перемещение илистой фракции в текстурный В. Благоприятные водно-физические свойства - высокая скважность (до 50-65 %), обеспечивающие одновременно достаточно высокую влагоемкость, и невысокая объемная плотность (1-1,2 г/см³), лишь постепенно возрастающая с глубиной. Реакция от нейтральной и слабокислой в верхней части профиля до слабощелощной в карбонатных горизонтах. В составе обменных катионов доминирует Са²⁺, в меньших количествах содержится Mg²⁺, в оподзоленных и выщелощенных появляется Н⁺, а в солонцеватых Na⁺. Емкость обменного поглощения катионов высокая - до 50-65 м-экв. на 100 г и постепенно уменьшается с глубиной, коррелируя содержанием гумуса. Количество гумуса в А колеблется от 4-5 до 12-15 % в зависимости от подтипа и провинциальных особенностей. Количество гумуса с глубиной уменьшается очень постепенно. Состав гумуса гуматный, реже фульватно- гуматный. Карбонаты (вскипание) появляются на разной глубине профиля в зависимости от подтипа, рода и вида, на некоторой глубине (в В₂ или С) выделяется иллювиально-карбонатный горизонт с максимальным содержанием карбонатов.

Водно-растворимые соли (хлориды и сульфаты), как правило, отсутствуют, гипс характерен для южных черноземов.

Характерной особенностью лугово-черноземных почв является повышенная по-сравнению с близ лежащими черноземами содержание гумуса, еще более растянутый гумусовый профиль, повышенная емкость обменного поглощения катионов.

Природное плодородие черноземов и лугово-черноземных почв высокое, основные мероприятия направляют на поддержание этого высокого плодородия, а так же на регулирование водного режима (мероприятия по накоплению влаги в почве), а в эродированных видах на борьбу с водной и ветровой эрозией.

Каштановые и лугово-каштановые почвы.

Морфологические признаки. Гумусово-аккумулятивный горизонт А от темно- до светло-каштановой окраски, комковатой или комковато-зернистой структуры, различной мощности, колеблющейся в зависимости от подтипа и провинциальных особенностей. Постепенно переходит в В₁, имеющий несколько различные морфологические признаки в зависимости от степени солонцеватости . В солонцеватых каштановых почвах он уплотнен, призмовидно-ореховатый с хорошо выраженной темной лакировкой по граням отдельностей, в темно-каштановых почвах носит часто переходный характер. Характерен В_к - иллювиально-карбонатный горизонт с отчетливой белоглазкой, формирующейся в разных подтипах и родах на разной глубине. Он характеризуется максимальным уплотнением, очень неоднородно окрашен.

В нижней части В_к, а чаще в С появляются прожилки и друзы гипса, а с глубины 80-200 см легкорастворимые соли, также в виде прожилок белого цвета.

Очень различна и глубина вскипания. Материнские породы - лессовидные карбонатные суглинки, реже деллювиальные карбонатные, иногда скелетные суглинки или супеси или третичные, засоленные, пестроцветные отложения.

Лугово-каштановые почвы более гумусированы, с большей мощносьтю гумусовых горизонтов.

Физико-механические свойства и химический состав. Характеризуются относительной однородностью механического состава, за исключением солонцеватых, для которых характерно некоторое обеднение верхнего горизонта илистой фракцией и обогащение ею В. Водно-физические свойства темно-каштановых почв близки к черноземам, в солонцеватых они резко ухудшаются: уменьшается скважность и водопроницаемость, возрастает мертвый запас влаги, особенно в солонцеватом горизонте. Содержание гумуса в А колеблется от 2-3 до 5% с относительно постепенным убыванием его с глубиной. Состав гумуса фульватно-гуматный или гуматно-фульватный. Реакция от нейтральной в верхнем горизонте до щелочной в карбонатной части профиля. В составе обменных катионов Ca²⁺, Mg²⁺ и некоторое количество Na⁺; максимальное содержание его (более 3% от емкости обменного поглощения катионов) характерно для солонцеватых каштановых почв. Величина емкости обменного поглощения коррелирует с механическим составом и количеством гумуса и колеблется от 12-15 до 30-40 м-экв. на 100 г и постепенно уменьшается с глубиной. Характерно наличие иллювиально-карбонатного горизонта с максимальным содержанием карбонатов. Валовой состав относительно однороден по всему профилю, лишь в солонцеватых каштановых почвах намечается обеднение верхнего горизонта полуторными окислами и некоторое накопление их в В.

Основными мероприятиями по повышению плодородия каштановых почв является борьба за влагу (на светло-каштановых почвах необходимо искусственное орошение), внесение органических и минеральных удобрений и борьба с эрозией.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кауричев И.С. Почвоведение.-М.:Колос,1982.

1. Хабаров, А.В., Яскин А.А. Почвоведение.-М.:Колос,2001.

1. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения.-М.:Владос,1999.

1. Гришина Л.А. Основы охраны почв.-М.:Колос,1980.

67