16.Почвенные коллоиды. Строение, свойства и состав почвенных коллоидов

Накопление в почве элементов питания растений связано с поглотительной способностью почв. Академик К. К. Гедройц предложил под поглотительной способностью почвы понимать способность ее поглощать жидкости, газы, солевые растворы и удерживать твердые частички, а также живыемикроорганизмы. Поглотительные процессы в почве обусловлены преимущественно тонкодисперсной частью почвы и особенно коллоидами. Содержание коллоидов в почве редко превышает 30 % почвенной массы, но влияние их на свойства почвы и уровень плодородия исключительно велико.

Почва состоит из частиц различного размера. Почвенными коллоидами называют частицы диаметром от 0,2 до 0,001 мкм. Они образуются при диспергировании (раздроблении) крупных частиц или при конденсации вследствие физического или химического соединения молекул.

По происхождению почвенные коллоиды бывают минеральные, органические и органо-минеральные.

Минеральные коллоиды образуются при выветривании горных пород. Это глинистые минералы, коллоидные формы кремнезема и полуторные оксиды.

К органическим коллоидам относятся гумусовые вещества почвы, сформированные в процессе гумификации растительных и животных остатков.

Органо-минеральные коллоиды образуются при взаимодействии минеральных и органических коллоидов.

В различных почвах содержание коллоидов составляет от 1...2 до 30...40 % массы почвы. Наибольшее количество коллоидов отмечено в глинистых и суглинистых почвах с высоким содержанием гумуса, наименьшее — в песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом.

Строение коллоидной частицы (мицеллы). На рисунке показано строение коллоидной мицеллы. Ядро мицеллы — это внутренняя ее часть, состоящая из недиссоциированных молекул. Оно может быть аморфным или кристаллическим. На поверхности ядра находится двойной электрический слой ионов, соприкасающийся с дисперсной средой (почвенным раствором): внутренний — потенциал определяющий слой неподвижных ионов, прочно связанных с ядром, и внешний — компенсирующий слой ионов, имеющий противоположный заряд.

Источник:http://www.zoodrug.ru/topic3543.html

Роль коллоидов в почве исключительно велика: от содержания коллоидной фракции зависят связность, водопроницаемость, буферность и другие свойства почвы.

Коагуляция и пептизация коллоидов. Коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя (коллоидного раствора) и геля (коллоидного осадка).

Коагуляцией называется процесс перехода коллоидов из состояния золя в состояние геля. Слипание коллоидов в агрегаты происходит под влиянием электролитов. Коагуляция ацидоидов вызвана катионами электролита, базоидов — анионами. Свертывание (слипание) коллоидов может происходить при взаимодействии противоположно заряженных коллоидных систем. При высушивании или замораживании почвы наблюдаются дегидратация (обезвоживание) гидрофильных коллоидов и повышение концентрации электролита почвенного раствора, что также вызывает коагуляцию коллоидов.

При коагуляции коллоидов происходит склеивание элементарных почвенных частиц в комочки, в результате чего улучшаются физические свойства почвы. Коагуляцию вызывают двухвалентные катионы, особенно Са²⁺. Кальций называют «стражем почвенного плодородия», так как он способствует образованию структуры и уменьшает кислотность почв.

Пептизация — это обратный процесс коагуляции, при котором коллоиды переходят из геля в золь. Пептизация происходит при воздействии растворов щелочных солей. Например, под влиянием одновалентного катиона натрия наблюдается усиленная гидратация коллоидов и переход их в состояние золя. При пептизации почвенных коллоидов разрушается ценная структура и ухудшаются свойства почвы. Так, столбчатый горизонт солонцовых почв, насыщенный гидратированными катионами натрия, вовлажном состоянии набухает, а при высыхании растрескивается на крупные отдельности.

18.

Ёмкостью поглощения или емкостью катионного обмена (ЕКО) называется общее количество катионов, которое может быть вытеснено из почвы. Выражается в мг-эквивалент на 100 г почвы. ЕКО характеризует физико-химическую поглотительную способность почв и зависит от минерального и гранулометрического состава почв, а также от содержания в них гумуса. Емкость поглощения колеблется в широких пределах: она выше в суглинистых почвах, чем в песчаных, и выше в черноземах, чем в дерново- подзолистых. Органическая часть почвы обладает более высокой поглотительной способностью, чем минеральная. Поэтому несмотря на то, что в составе мелкодисперсной фракции преобладают минеральные коллоиды, ЕКО тем выше, чем больше в почве гумуса, а увеличение гумусированности почвы не влияет на емкость поглощения минеральной части. Различные почвы отличаются не только по ЕКО, но и по составу поглощенных катионов. Он разнообразен: все почвы содержат в поглощенном состоянии почти все катионы, среди них больше катионов кальция, магния, калия, аммония, присутствуют микроэлементы, катионы водорода и алюминия.

Общее содержание поглощенных катионов оснований (кроме Н+ и А13+) называют суммой обменных оснований. На их долю в черноземах приходится до 80—90%; в дерново-подзолистых почвах и красноземах иногда 50% и более от ЕКО приходится на ионы водорода и алюминия. В солонцах и солончаках наряду с кальцием и магнием в поглощенном состоянии присутствует натрий. Сумма обменных оснований (S), выраженная в процентах от общей емкости катионного обмена (ЕКО), называется степенью насыщенности основаниями (V), которую определяют по формуле V= S+ ЕКО х 100%. По этому показателю почвы делятся на насыщенные (V > 80%) и ненасыщенные (V 50—70%) основаниями. Наилучшие условия для растений создаются при V в пределах 80—90% от ЕКО. При этом, однако, важны уровни насыщения ППК отдельными обменными катионами, особенно кальцием, магнием и калием. Уровни определяются так же, как и степень насыщенности основаниями. Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почвы основаниями. Степень насыщенности показывает, какая часть общей емкости приходится на поглощенные основания и какая — на гидролитическую кислотность. Величина степени насыщенности основаниями — важный показатель для характеристики поглотительной способности и степени кислотности почвы.

19.Кислотность почвы обусловлена наличием в ней органических и минеральных кислот и коллоидов, обладающих кислотными свойствами. Различают актуальную (активную) и потенциальную (скрытую) виды кислотности.

Актуальная кислотность обусловлена наличием ионов Н+ и активностью водорода (протонов) в почвенном растворе. Измеряется она величиной рН водной вытяжки или водной суспензии (рНН2О) при соотношении почва — вода 1 : 2,5. В разных почвах показатель актуальной кислотности колеблется от 3 до 7.

Потенциальная кислотность обусловлена (в основном) наличием ионов водорода и алюминия в поглощённом состоянии в составе ППК. Она подразделяется на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность обусловлена количеством ионов водорода и алюминия, находящихся в обменном состоянии в составе ППК, которые извлекаются из почвы раствором нейтральной соли. Обычно для определения обменной кислотности почв используют 1н. раствор КСl (рН около 6).

Измеряется обменная кислотность величиной рН солевой вытяжки (рНКСl). При взаимодействии почвы с раствором КСl в результате обмена калия на водород в растворе появляется соляная кислота, а при обмене на алюминий — хлорид алюминия. Хлорид алюминия — это соль слабого основания и сильной кислоты, которая при взаимодействии с водой образует гидроксид алюминия и соляную кислоту:

Образующуюся в растворе соляную кислоту можно оттитровывать щёлочью и выражать кислотность в мг-экв/100 г или измерять рН солевой вытяжки. Показатель рНКСl колеблется в разных почвах от 2,5 до 6,5. В почвах, насыщенных основаниями, обменная кислотность не определяется.

Гидролитическая кислотность (Нг) обусловлена количеством ионов водорода и алюминия, находящихся в обменном (частично в необменном) состоянии в ППК, которые извлекаются из ППК раствором гидролитически щелочной соли сильного основания и слабой кислоты (обычно используется 1н. раствор ацетата натрия CH3COONa с рН 8,2). При взаимодействии щелочного раствора ацетата натрия с ППК происходит более полное вытеснение ионов водорода и алюминия натрием, чем при определении обменной кислотности с нейтральной солью, а в растворе образуется уксусная кислота, которая оттитровывается щёлочью. Количество образующейся уксусной кислоты, определяемое титрованием или потенциометрически, характеризует гидролитическую кислотность почв, которая выражается в мг-экв/100 г абсолютно сухой почвы.

Гидролитическая кислотность является суммарной, учитывающей обменную и актуальную. Показатели гидролитической кислотности используются в расчётах дозы извести, необходимой для нейтрализации кислотности освоенных почв.

Показатели состояния ППК почв, ненасыщенных основаниями. В состав поглощенных катионов почв, ненасыщенных основаниями, входят преимущественно катионы Са2+, Mg2+, Н+ и Аl3+. Сумма катионов кальция и магния характеризуется показателем S, который называется суммой поглощённых оснований и выражается в мг-экв/100 г. Сумма поглощённых катионов водорода и алюминия характеризуется показателем гидролитической кислотности Нг, которая также выражается в мг-экв/100 г. Общее количество поглощённых катионов ЕКО можно определить как S + Нг (аналитически ЕКО можно определить и отдельно специальным методом). Для характеристики доли участия катионов кальция и магния в составе катионов используется показатель степени насыщенности основаниями — V, который выражается в % к ЕКО.

Высокая кислотность всегда отрицательно влияет на микро­биологические процессы в почве и на развитие растений. Если ре­акция почвы очень кислая (подзолистые почвы), то в почвенном растворе кроме водорода находятся ионы алюминия, высокая концентрация которых также отрицательно влияет на развитие растений. Особенно чувствительны к кислой реакции клевер, пше­ница, лен, свекла.

Кислая реакция почвы затрудняет усвоение растениями азота, кальция, магния и способствует поступлению в них алюминия и марганца. В растениях, которые растут на кислых почвах, задер­живается превращение моносахаридов в дисахариды и другие сложные соединения, нарушаются процессы образования белков и обмена.

Различают актуальную, или активную, и потенциальную, или пассивную, кислотность почв.

Актуальная кислотность обусловливается наличием ионов водорода в почвенном растворе, а потенциальная — водородных ионов и ионов алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Актуальную кислотность почвенного раствора обусловливают в основном растворимые органические кислоты, которые образуются в почве в результате биохимических процессов.

В ряде случаев отрицательное действие кислой реакции свя­зано с подвижностью ионов алюминия, который токсичен для рас­тений, особенно при низком рН.

Условным общим показателем кислотности почвы является кислотность почвенного раствора — рН, которая зависит от содер­жания в почве свободных кислот и обменных ионов водорода. Сельскохозяйственные растения лучше всего развиваются при рН от 5,5 до 7,5. Величина рН наиболее распространенных типов почв колеблется в пределах от 3 до 9, в зависимости от чего почвы де­лятся на такие группы: очень кислые — рН 3—4, кислые — рН 4—5, слабокислые — рН 5—6, нейтральные — рН 6—7, щелоч­ные — рН 7—8, сильно щелочные — рН 8—9.

Почва с рН 6,5—7 практически нейтральна.

Потенциальную кислотность можно определить, если выделить из поглощающего комплекса поглощенные ионы водорода. В зави­симости от того, какими солями определяют потенциальную кис­лотность, ее разделяют на обменную и гидролитическую.

Обменная кислотность обусловливается наличием в ППК во­дорода и алюминия, которые вытесняются из почвы под действи­ем нейтральных солей. Обменную кислотность обо­значают так же, как и активную, но с обязательным указанием, что это рН солевой вытяжки. Обменная кислотность сильно кис­лых почв равна 4,5, кислых — 4,6—5,5, слабокислых — 5,6—6, близких к нейтральным — 6,1—6,5, нейтральных — 7. Обменную кислотность можно также определять в миллиграмм — эквивалентах суммы водорода и алюминия на 100 г почвы.

Гидролитическая кислотность — это количество ионов водоро­да, которые вытесняются из почвы водным раствором солей сла­бых кислот и сильных щелочей. Обычно для этой цели применя­ют уксуснокислые соли — ацетат натрия или кальция.

Величина гидролитической кислотности в разных почвах быва­ет от 0,1 до 10 мг-экв и более на 100 г почвы. В обыкновенных черноземах гидролитической кислотности практически нет, реак­ция их нейтральная, тогда как в черноземах оподзоленных и се­рых лесных почвах она иногда достигает 3 мг-экв и более на 100 г почвы. Самая высокая гидролитическая кислотность в некоторых торфяных горизонтах болотных почв и их разностей. Обычно ги­дролитическая кислотность почвы больше, чем обменная. Она практически является общей кислотностью почвы, потому что при определении ее учитываются как активная, так и обменная формы.

Знание кислотности почвы имеет большое практическое значе­ние для определения потребности почвы в известковании. Чаще всего пользуются данными гидролитической кислотности. Если она составляет 1—2 мг-экв, то нет потребности в известковании почв, а если почва имеет большую кислотность, то ее нужно обя­зательно известковать. Слабоподзолистые песчаные почвы известкуют даже при гидролитической кислотности менее 2 мг-экв на 100 г почвы.

При известковании почв кроме гидролитической кислотности учитывают степень насыщенности основаниями и актуальную кислотность. В известковании нуждаются все почвы с рН<5,5 и V<70 %. К кислым почвам относятся подзолистые, дерново-под­золистые, красноземы, а также многие болотные и заболоченные почвы.

При известковании углекислый кальций вступает в реакцию с обменным водородом или алюминием и замещает его на поверх­ности коллоидной частички почвы (почвенно-поглощающего комп­лекса), а вытесненный ион водорода соединяется с кислородом, образуя воду и углекислый газ. Для известкования применяют мел, измельченный мергель, а в районах развития сахарной про­мышленности — дефекат, который содержит до 60—70 % карбо­ната кальция.

Щелочность почвы обусловливается содержанием в почвенном поглощающем комплексе катионов натрия. В почвен­ном растворе щелочных почв находится углекислый натрий, двууглекислый натрий и др. Вследствие диссо­циации этих солей в почвенном растворе преобладают ионы ОН-, поэтому рН>8. Такая реакция неблагоприятная для большинства сельскохозяйственных культур.

Повышенная щелочность в почве не только вредна для разви­тия растений, но и усиливает пептизацию коллоидов, вследствие чего резко ухудшаются физические свойства и водный режим почв.

В зависимости от содержания обменного натрия (в % к сум­ме поглощенных оснований) различают такие почвы: свыше 20 % — солонцы, 10—20 — солонцеватые, 5—10 — слабосолонце­ватые, менее 5 % — несолонцеватые.

Почвы, в водном растворе которых есть растворимые соли натрия (в основном хлориды, сульфаты и карбонаты), называют­ся солончаками. Обычно в составе таких почв есть также раство­римые соли кальция и магния.

В Diamondlaser лазерная эпиляция в киеве отзывы по выгодной цене по всей Украине .

20.в. Различают две формы кислотности почвы - актуальную и потенциальную. Актуальная кислотность почвы, или кислотность почвенного раствора (жидкой фазы почвы), зависит от концентрации в нём ионов Н и выражается обычно через рН раствора (рН - отрицательный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в грамм-эквивалентах на литр); при рН=7 - реакция раствора нейтральная, ниже 7 - кислая, выше 7 - щелочная; чем ниже рН, тем больше кислотность почвы. В большинстве случаев реакция почвенного раствора находится в пределах рН от 4 до 9. Потенциальная кислотность бывает обменная и гидролитическая. Обменная кислотность почв является более вредной и вызывает подкисление раствора нейтральной соли при взаимодействии её с почвой. По представлениям акад. К. К. Гедройца и ряда др. исследователей, эта форма потенциальной К. п. обусловливается присутствием ионов Н', способных к обмену с катионами нейтральных солей, напр. с КС1, по уравнению: (Почва) Н+КСl↔(Почва) К+НС1. Обычно наблюдаемое появление Аl в солевых вытяжках из кислых почв, с этой точки зрения, объясняется растворением соединений алюминия в почвах кислотой, образующейся в результате обмена. В нек-рых почвах, при особых местных условиях почвообразования, наряду с обменным Н, по мнению акад. Гедройца, может присутствовать и обменный Al.

ислотность почв - это способность почвы подкислять почвенный раствор имеющимися в почве кислотами и обменно-поглощенными катионами водорода, а так- же алюминия, способного при вытеснении из ППК образовывать гидролитически кис- лые соли. Внешним источником подкисления почв могут быть атмосферные осадки, содер- жащие растворы кислот (угольной, серной, азотной), особенно в промышленных рай- онах. При разложении растительных остатков, поступающих на почву, образуются ор- ганические кислоты, особенно это характерно для лесного (в большей степени хвойно- го) опада. В почвах имеются также внутренние источники кислотности: корни и микоорганизмы образуют при дыхании СО2, который растворяется в почвенном растворе с образованием угольной кислоты; Н+ выделяется в процессе разложения органического вещества почвы в резуль- тате минерализации, нитрификации и выщелачивания; органические кислоты, которые выделяются из растительности, органического вещества почвы и корней растений; корни выделяют Н+ и ОН–, чтобы их поверхность оставалась электронейтраль- ной в ходе поглощения ионов питательных веществ. Таким образом, корни могут быть источниками кислот и оснований; педогенные минералы являются кислыми, выделяя Н+ в ходе их растворения почвенной водой; уничтожение естественной растительности вызывает ускоренное разложение ор- ганического вещества, вымывание нитратов и развитие кислотности; в процессе нитрификации аммонийных удобрений образуются ионы Н+. Различают актуальную (активную, реальную) и потенциальную (пассивную, ре- зервную). А к т у а л ь н а я к и с л о т н о с т ь обусловлена наличием свободных ионов водорода в почвенном растворе. Она определяется в водной вытяжке (при соотношении почва : вода 1 : 5 или 1: 2,5). Актуальную кислотность определяют как для кислых, так и для щелочных почв. Обозначают символом рН (Н2О). П о т е н ц и а л ь н а я к и с л о т н о с т ь обусловлена ионами водорода и алюминия, находящимися в обменно-поглощенном состоянии в ППК. По способу определения ее подразделяют на обменную и гидролитическую. О б м е н н а я к и с л о т н о с т ь - это та часть потенциальной кислотности, которая определяется при взаимодействии с почвой 1 н. раствора гидролитически нейтральной соли KCI (рН 5,6). При этом взаимодействии ионы Н+ и Al3+ в ППК замещаются ионом К+: Al 3+ → (ППК) + + 4KCl (ППК)4К + AlCl3 + HCl H ← → AlCl3 + H2O Al(OH)3 + 3HCl ← Обменная кислотность характеризуется величиной pH (KCI) и обычно ниже зна- чения рН (Н2О). Значения обменной кислотности могут быть использованы при опре- делении необходимости в известковании почвы, но для этих целей чаще используют другой показатель – гидролитическую кислотность почвы. По значениям обменной кислотности производят оценку кислотности почв (табл. 13). Таблица 13 Группировка почв по степени кислотности Класс Степень кислотности Величина рН (КCl) I Очень сильнокислые менее 4,0 II Сильнокислые 4,1 – 4,5 III Среднекислые 4,6 – 5,0 IV Слабокислые 5,1 – 5,5 V Близкие к нейтральной 5,6 –6,0 VI Нейтральные более 6,0 Г и д р о л и т и ч е с к а я к и с л о т н о с т ь (Нг) – дает более полное представление о потенциальной кислотности почв, т. к. замещение Н+ и Al3+ в ППК производится при воздействии на почву 1 н. раствором гидролитически щелочной соли ацетата натрия CH3COONa с рН 8,2. Выражается в ммоль/100 г почвы. Al 3+ (ППК) + + 4CH3COONa + 3H2O → (ППК)4Na + Al(OH)3↓ + 4CH3COOH H Кроме расчета доз извести, гидролитическую кислотность используют также при вычислении показателя, получившего название степени насыщенности почвы основа- ниями. Оценку потенциальной кислотности почв производят по величине гидролитиче- ской кислотности (табл. 14) Таблица 14 Степень кислотности почвы по величине НГ Класс Степень кислотности Величина Нг, ммоль/100 г почвы I Очень сильнокислые более 6,0 II Сильнокислые 5,1 – 6,0 III Среднекислые 4,1 – 5,0 IV Слабокислые 3,1 – 4,0 V Близкие к нейтральной 2,1 – 3,0 VI Нейтральные менее 2,0 Устранение вредной кислотности почв осуществляется известкованием – внесени- ем в почву извести Са(ОН)2, карбоната кальция СаСО3 и некоторых других известко- вых материалов.

21.

Засоление почвы происходит с разных причин, но главной из них следующии: длительное время не вносится органика, применяется только минеральное удобрение которые по сути и являются соли, также засолению почвы способствует жаркая погода, когда 2/3 поливной воды испаряется а соли присутствующие в воде остаются, засоляя грунт.

Бороться с засолением можно несколькими способами. Один из способов высаживание на засоленной почве кормовых культур, например люцерна, которая любит засоленные почвы и не только хорошо на них растет но и при этом проникая своими корнями на глубину до 2 метров люцерна словно мощный насос высасывает с почвы соль и уже через 2 - 3 года участок будет вновь пригодный для выращивания огородины.

Если нужно быстро избавится участок от засоления почвы, а дачная жизнь чтобы была только в удовольствие, применяют гипсование. Гипсуют почву обыкновенным строительным гипсом, который рассыпают по поверхности засоленного участка, и как можно тщательней перемешивают с пахотным горизонтом. После этого нужно обязательно полить и замульчировать поверхность любым органическим материалом (компост, навоз, растительные остатки). Проделывать процедуру гипсования почвы следует в осеннее время, так как испарение влаги с поверхности в это время минимально.

Засоление почвы является одной из самых серьезных проблем сельского хозяйства. Причиной этого процесса является накопление солей в почве, ведущих к резкому снижению урожайности. Концентрация солей остающихся в капиллярах растений приводит к недостатку питательных веществ, а как следствие к их гибели.

23.Водным режимом почвы называют совокупность всех процессов поступления влаги в почву, ее передвижения, удержания и расхода. Количественной характеристикой водного режима почвы является ее водный баланс. К основным источникам водного баланса относят осадки и грунтовые воды. Кроме того, дополнительными источниками увлажнения почвы служат поверхностный приток и влага, конденсирующаяся из паров воды. Расходные статьи водного баланса состоят из физического испарения воды поверхностью почвы, влаги, затраченной на транспирацию (десукцию) растениями, воды, теряющейся в результате поверхностного и внутрипочвенного бокового стоков, а также инфильтрирующейся в почвенно-грунтовую толщу.

Водные свойства и водный режим почв. Водопроницаемость – способность почв и грунтов впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности. 2 этапа поступления воды: впитывание (заполнение пор) и фильтрация, различаются по скорости, имеют свои коэф-ы. Зависит от гран.состава, трещиноватости, структуры, влажности и длительности увлажнения. По Качинскому 500-100 наилучшая, 100-70 хорошая, 70-30 удовл. (мм/час, при напоре 5 см и t=10оС). Водоподъёмность – свойство почвы вызывать восходящее передвижение влаги за счёт капиллярных сил. Высота поднятия в песках 0,5- 1 м, в супесях 1-2, в суглинках 2-4, в тяжёлых суглинках и глинах до 6 м. Термодинамический потенциал выражает способность почв. влаги производить большую или меньшую работу по сравнению с чистой свободной водой. Отрицательная величина. Вместо понятия «потенциал» принято понятие «давление почв. влаги», которое измеряется в Па. Вода движется в сторону наиболее низкого потенциала. Сосущая сила почвы (всасывающее давление) – это способность почвы при соприкосновении с водой поглощать её. Увеличивается по мере исскушения. Численно равна ТП

В зависимости от природных условий, почвенного покрова, производственной деятельности человека водный режим на раз­личных почвах складывается неодинаково. Различают 6 типов водного режима почв: мерзлотный, промывной, периодически промывной, непромывной, выпотной и десуктивно-выпотной.

Мерзлотный тип водного режима наблюдается там, где рас­пространена многолетняя мерзлота. Характеризуется постепен­ным оттаиванием почвы сверху вниз, причем над мерзлым слоем образуется водоносный горизонт — мерзлотная почвенная верхо­водка. Содержащаяся в ней влага расходуется на испарение и десукцию. Осенью почва сверху замерзает, причем мерзлота смы­кается с вечномерзлотным слоем.

Мерзлотный тип встречается в тундре, таежно-лесной зоне Восточной Сибири.

Промывной тип водного режима встречается преимущественно в областях, где средняя годовая сумма осадков превышает сред­нюю годовую испаряемость. При этом режиме характерно ежегод­ное (одно- или многократное) сквозное промачивание почвенно-грунтовой толщи до грунтовых вод (преимущественно весной, во время снеготаяния).

Промывной тип характерен для таежно-лесной зоны, где сред­няя годовая сумма осадков превышает среднюю годовую испа­ряемость и почва ежегодно (преимущественно весной), во время снеготаяния промывается до грунтовых вод.

Периодически промывной тип водного режима наблюдается в областях, где средняя годовая сумма осадков приблизительно равна средней испаряемости. Для него характерно не ежегодное сквозное промывание почвенно-грунтовой толщи (обычно одно­кратное).

Периодически промывной тип встречается в лесостепной зоне на серых лесных почвах, черноземах оподзоленных и выщелочен­ных. Промывание толщи почв происходит периодически.

Непромывной тип водного режима распространен там, где средняя годовая сумма осадков существенно меньше средней го­довой испаряемости. Почва не промачивается до грунтовых вод, и на некоторой глубине формируется мертвый горизонт с постоян­ной влажностью, близкой к влажности завядания растений. Про­мачивание почвенной толщи происходит лишь на некоторую глу­бину (1 — 2 м), ниже залегает непромачиваемый слой с постоян­ной низкой влажностью. Промываемый горизонт к осени обычно иссушается до влажности завядания.

Этот тип водного режима распространен в степной и пус­тынно-степной зонах. Непромывной тип водного режима характерен для черноземов степей, каштановых и бурых почв, серо­земов.

Выпотной тип водного режима создается в областях, где го­довая испаряемость значительно превышает годовую сумму осад­ков и близко к дневной поверхности подходят грунтовые воды. В связи с этим здесь грунтовые воды поднимаются к поверхности и частично испаряются. Если грунтовые воды засоленные, неиз­бежно засоление почвенной толщи солями, которые содержатся в грунтовых водах.

Десуктивно-выпотной тип водного режима близок к выпотному, но грунтовые воды и их капиллярная кайма залегают глубже. Расход воды из них идет путем потребления влаги из капилляр­ной каймы корнями растений.

Типы водного режима в значительной степени зависят от рас­тительности, обусловливающей испарение значительной части влаги из почвы, рельефа, влияющего на перераспределение атмос­ферных осадков на поверхности почвы, и механического состава материнских пород, от которых зависит водопроницаемость и влагоемкость.

Основной источник влаги — атмосферные осадки, которые про­никают в почву и заполняют ее поры. В почве влага активно вза­имодействует с твердой фазой (частью) почвы. Передвижение влаги, ее доступность растениям зависят от состава и свойств почвы.

В естественных условиях почва обладает различной степенью влажности. Понятие «влажность» характеризует содержание воды в почве, выраженное в процентах от массы сухой почвы (весовая влажность) или от объема почвы (объемная влажность).

В зависимости от подвижности и доступности растениям раз­личают несколько форм воды в почве: 1) гравитационную; 2) капиллярную; 3) сорбированную; 4) парообразную; 5) грунто­вую; 6) твердую; 7) химически связанную и кристаллизационную.

Непосредственно для питания растений имеет значение только гравитационная и капиллярная вода, а остальные формы почвенной влаги, кроме небольшой части пле­ночной, растениям недоступны.

Гравитационная вода заполняет капиллярные поры между структур­ными — отдельностями, по которым она передвигается под влиянием си­лы тяжести (отсюда и ее название).

Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, главным об­разом, внутри структурных отдельностей. Она может передвигать­ся в почве во всех направлениях.

Сорбированная вода удерживается на поверхности почвенных частиц сорбционными силами, то есть молекулы воды притягива­ются к твердым частицам почвы и прочно удерживаются ими. Эту форму воды подразделяют на два вида: пленочную и гигро­скопическую.

Пленочная вода окружает твердые частицы почвы в виде плен­ки, притягиваясь к ним под действием поверхностной энергии. Она передвигается только под влиянием молекулярных сил в раз­ных направлениях, но всегда от более толстых пленок к тонким.

Пленочная вода определяет смачивание почвы, но растениям почти недоступна, так как притягивается к поверхности частиц твердой фазы почвы с силой в несколько тысяч атмосфер (от 6 до 10 тыс.).

Гигроскопическая влага представляет собой молекулы водяно­го пара, удерживаемые поверхностным притяжением почвенных частиц подобно тому, как удерживается пленочная вода. Поэтому гигроскопическая влага не принимает участия в газовом давле­нии окружающей среды и не способна передвигаться. Для расте­ний она недоступна, полностью удаляется при высушивании поч­вы в течение нескольких часов при температуре 100—105 °С.

Свободная парообразная влага входит в состав почвенного воздуха в виде отдельных молекул водяного пара и поэтому при­нимает участие в газовом давлении и передвигается из мест с большей упругостью пара в места с меньшей упругостью. Она не­доступна для растений, но при переходе в капельно жидкую мо­жет усваиваться ими.

Грунтовая вода — это влага водоносного слоя почвы, лежаще­го ниже почвенной толщи, удерживаемая слоем водоупора. Ис­пользование грунтовой воды растениями возможно, но при близ­ком залегании и поднятии до корнеобитаемого слоя.

Твердая вода (лед) — переход влаги из жидкого состояния в твердое происходит у свободных форм влаги при температуре ниже 0 °С.

Химически связанная и кристаллизационная вода входит в со­став молекул минералов в виде ионов. Кри­сталлизационная вода находится в составе кристаллических ве­ществ в виде молекул. Растениям эти формы воды недоступны.

24. Гранулометрический состав влияет на водный, воздушный, тепловой и питательный режимы почв. Специалисты сельского хозяйства учитывают гранулометрический состав почв при размещении культур на полях севооборота, применении удобрений и других агротехнических приемов.

По отношению к обработке почвы подразделяют на легкие и тяжелые.

К легким относят песчаные и супесчаные почвы. Их легко обрабатывать, на вспашку требуется меньше затрат горючего. Весной эти почвы быстрее прогреваются и достигают физической спелости, то есть оптимального срока начала полевых работ. Отрицательными свойствами этих почв являются низкая влагоемкость и низкое содержание элементов питания. Поэтому легкие почвы считают бедными и сухими. Однако в северных областях, где короткое лето и недостаток тепла, эти почвы ценятся за способность быстрее прогреваться. Здесь можно раньше проводить посев сельскохозяйственных культур и, таким образом, увеличивать продолжительность вегетационного периода.

Песчаные и супесчаные почвы имеют крупные воздушные поры, поэтому в них быстро минерализуются органические удобрения. Самой эффективной мерой по повышению плодородия легких почв является возделывание на них люпина или сераделлы для запахивания, в качестве зеленого удобрения. При этом в почвах повышается содержание гумуса, азота, улучшается структура, увеличивается влагоемкость и поглотительная способность почв. Для улучшения свойств песчаных почв применяют также глинование.

В южных районах легкие почвы (песчаные и супесчаные) подвергаются ветровой эрозии.

Глинистые и тяжелосуглинистые почвы относят к тяжелым. Они характеризуются рядом отрицательных водно-физических свойств. Во влажном состоянии эти почвы вязкие, липкие, при высыхании они становятся твердыми, их тяжело обрабатывать. Однако эти почвы наиболее богаты элементами питания и имеют высокую поглотительную способность. Для повышения плодородия почв тяжелого гранулометрического состава необходимо прежде всего улучшить их водно-физические свойства. Это достигается путем систематического внесения органических удобрений, которые создают структуру и рыхлость этих почв.

Среднесуглинистые и легкосуглинистые почвы обладают наиболее благоприятными свойствами для возделывания сельскохозяйственных культур.

25.

Совокупность агрегатов различной величины, формы и качественного состава называется структурой почвы. Способность почвы распадаться на агрегаты называется структурностью. Структура — важнейшая агрономическая характеристика почв. От нее зависят общие физические, физико-механические, водные, воздушные и тепловые свойства почв, окислительно-восстановительные условия и другие свойства и режимы почв.

Распределение структурных агрегатов в массе почвы в соответствии с их размерами называется структурным составом почвы.

Агроэкологическая оценка структуры почвы. Наиболее агрономически ценными (оптимальными) для культурных растений является мезоагрегаты размером 0,25-10 мм, обладающие высокой пористостью (более 45%), механической прочностью и водопрочностью. Механическая прочность и водопрочность обусловливает их устойчивость во времени при механических обработках, выпадении осадков и орошении. Агрегаты крупнее 10 мм называются макроагрегатами, а мельче 0,25 мм — микроагрегатами. Хорошо оструктуренной считается почва, если она содержит более 55% водопрочных пористых агрегатов размером 0,25-10 мм.

Пористые и водопрочные агрегаты размером 0,25-0,01 мм также оказывают положительное влияние на агрономические свойства многих почв (серо-коричневые, сероземы, коричневые и др. ), микроагрегаты размером менее 0,01 мм затрудняют водо- и воздухопроницаемость.

Пористость агрегатов обусловливает возможности накопления и удерживания самой ценной для растений капиллярной влаги. Межагрегатные крупные поры заняты, как правило, воздухом; вода в них не удерживается и под действием силы тяжести просачивается вниз по профилю или с боковым внутрипочвенным стоком. Наличие воздуха в межагрегатном пространстве обеспечивает хороший доступ кислорода для почвенных микроорганизмов и корней растений. Для характеристики структуры введено понятие коэффициента структурности: Кс = а/б, где а — количество мезоагрегатов, б — сумма микро- и макроагрегатов.

Кроме того для характеристики структуры используют коэффициент дисперсности (иногда называют фактор дисперсности) по Качинскому: Кд = а/б * 100, где а — содержание ила при гранулометрическом анализе, б — содержание ила при микроагрегатном анализе. В хорошо оструктуренных почвах коэффициент дисперсности составляет 3-5, в среднеоструктуренных — 6-10, а в слабооструктуренных 11-15, в бесструктурных почвах может увеличиваться до 50 и даже 80.

27.

Почвообразующие породы - Материнские породы

Почвообразующие породы - Почвообразующими, или материнскими, породами называются поверхностные горизонты горных пород, из которых возникают почвы. В состав почв входят минеральные и органические вещества. Минеральная часть почвы составляет 80 - 90% и более от общей массы почвы, и лишь в торфяниках содержание ее снижается до 1 - 10% - Качество почв, уровень их потенциального плодородия и агрономическая ценность во многом зависят от физических и химических особенностей материнской породы.

По своему происхождению слагающие земную кору горные породы подразделяют на магматические, метаморфические и осадочные.

Магматические породы образуются при остывании расплавленных силикатных масс - магм в глубоких слоях земной коры или вытекших в виде лав на земную поверхность (гранит, сиенит, базальт и др.).

Метаморфические породы формируются из осадочных и магматических пород в глубоких слоях земной коры под воздействием высокой температуры и большого давления (гнейс, глинистый сланец, мрамор и др.).

Магматические и метаморфические породы скрыты толщей осадочных пород, на которых в основном развиваются современные почвы, на поверхность они выходят сравнительно редко.

Осадочные породы образуются из магматических и метаморфических пород в результате длительных процессов их разрушения и неоднократного перемещения продуктов выветривания водой, льдом, ветром (пески, глины и др.), а также из отложений остатков различных организмов (известняки и др.).

Приведем краткое описание некоторых основных генетических типов осадочных пород.

Элювий (элювиальные отложения) - продукты выветривания горных пород, оставшиеся на месте своего образования. В качестве почвообразующих чаще всего служат элювиальные образования коренных (дочетвертичных по возрасту) пород: известняков, мергелей, опок, глин, песчаников и др. Породы этой группы отличаются значительной уплотненностью, большим разнообразием минералогического и химического состава, нередко содержат простые соли и органические вещества.

Делювий (делювиальные отложения) - отложения, возникающие в результате накопления смытых со склонов дождевыми и талыми водами рыхлых продуктов выветривания. По составу делювий разнообразен. Делювиальные породы отличаются некоторой сортированностью материала и хорошо выраженной слоистостью.

Иногда трудно разграничить элювиальные и делювиальные отложения, тогда их объединяют в группу элювиально - делювиальных образований.

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

Делювий и пролювий часто сочетаются, образуя делювиально - пролювиальные отложения.

Аллювий (аллювиальные отложения) представляет собой осадки, отложенные при разливе рек (пойменный аллювий), и донные отложения рек (русловый аллювий).

Озерные отложения распространены на низменных равнинах, где часто образуются застойные бассейны паводковых вод. Они отличаются глинистостью и слоистостью.

Ледниковые, или моренные, отложения - продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником. Для морен характерны: несортированность, неоднородный механический состав, наличие валунов, обогащенность песчаными фракциями, красно - бурая, реже желто - бурая окраска. При оглеении цвет морены приобретает серо - сизый оттенок.

Флювиогляциальные, или водноледниковые, отложения связаны с деятельностью текучих вод ледника. Вытекая из - под ледника, они перемещают моренный материал и переоткладывают его за краем ледника. Эти отложения обычно хорошо сортированы, отличаются слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные и песчано - галечниковые.

Покровные суглинки чаще всего встречаются в зоне ледниковых отложений и рассматриваются как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Для них характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название. На покровных суглинках развиты подзолистые, дерново - подзолистые почвы, испытывающие нередко переувлажнение, а также серые лесные почвы.

Лёссы и лёссовидные суглинки имеют различный генезис. Их общими чертами являются палевая или буровато - палевая окраска, карбонатность, пылевато - суглинистый механический состав с преобладанием крупнопылеватой фракции (0,05 - 0,01 мм), мучнистость, пористость, рыхлое сложение, микроагрегативность, хорошая водопроницаемость.

По химическим и водно - физическим свойствам эти породы более всего подходят для развития растений. При благоприятных климатических условиях на них формируются высокопродуктивные черноземные почвы, а также развивается ряд других почв - сероземы, каштановые, серые лесные.

Эоловые отложения образуются под влиянием ветра. В засушливых и пустынных районах к ним относятся бугристые и барханные пески, а в зоне умеренного климата - дюны на берегах морей и в долинах рек.

Морские отложения формируются в результате перемещения береговой линии морей. Как правило, они хорошо сортированы, отличаются слоистостью и всегда засолены.

Свойства и состав материнских пород влияют на состав и продуктивность поселяющейся на ней растительности, на скорость разложения органических остатков, качество гумуса, на характер взаимодействия органических веществ с минералами, а также на другие процессы почвообразования.

Таким образом, почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические и химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются под воздействием почвообразовательного процесса.

Озерно-ледниковые отложения образовались в приледниковых озерах, представлены они ленточными глинами и супесями. Им свойственна горизонтальная слоистость с чередованием прослоек песка и гяины. Встречаются на северо-западе европейской части России.

Лёсс — осадочная порода, пористая, карбонатная, имеет суглинистый механический состав с преобладание частиц крупной пыли (0,05-0,01 мм). Для лёсса характерна желто-палевая и палевая окраска. Мощность лёссовых отложений достигает нескольких метров. Лёсс легко размывается водой и развевается ветром. Происхождение лёсса точно не установлено. Отложения его имеют широкое распространение в степных зонах юга и юго-востока нашей страны.

Морские четвертичные отложения имеют слоистость и хорошую отсортированность материала, сильную засоленность. Встречаются на побережье Северного ледовитого океана и Прикаспийской низменности.

Эоловые отложения - песчаные наносы, которые образуются при деятельности ветра в засушливых и пустынных областях. Эоловые пески создают особые формы рельефа — барханы, бугры, холмы; по берегам морей и крупных рек — дюны.

Многие свойства почва полностью или частично наследует от материнской породы, в том числе механический, химический и минералогический составы.

28.3. Воздушные свойства и воздушный режим почв. Основным источником углекислоты в почвах является орг. вещество, которое разлагается и окисляется микроорганизмами. Оптимальное содержание углекислоты в почв. воздухе от десятых долей процента до 1-2%. Выделение углекислоты из почвы называется дыханием почвы. >90% углекислоты воздуха имеют почвенное происхождение. Газообмен, или аэрация осуществляется через воздухоносные поры почвы (порозность аэрации). К факторам газообмена относятся: диффузия (! под парциальным давлением), изменение влажности, изменение температуры и атмосферного давления. Изменение влажности почвы приводит к поглощению влаги воздуха и его вытеснению при увлажнении. Изменение температуры и атмосферного давления также вызывают обмен между почв. и атм. воздухом из-за градиентов давлений и процессов расширения-сжатия. Диффузия хар- ся коэф-ом диффузии. Кол-во газа в см3 в 1 сек через поверхность в 1 см2 при мощности слоя 1 см и градиенте концентрации =1. Воздухопроницаемость – способность почвы пропускать через себя воздух. Кол-во воздуха в мл, прошедшее под давлением через 1 см2 при слое в 1 см. Зависит от гран. состава, структуры и влажности почвы.

Воздухоёмкость – содержание воздуха в почве в объёмных процентах. Зависит от влажности и порозности почв. Различают не- и капиллярную. Оптимальная порозность 20-25% в минеральных и в торфяных 30-40%. Воздушный режим – это совокупность всех явлений поступления, передвижения, изменения состава и физ. состояния воздуха при взаимодействии с другими фазами почвы, а также газообмен почв. воздуха с атм-ым. Подвержен суточной (до 30-50см), сезонной (годовой) и многолетней динамике.

Воздушный режим почв — это изменение состава и концентрации почвенного воздуха в профиле почвы во времени (за определенный промежуток времени).

Для нормальной жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, протекания биохимических и химических реакций, создающих питательную среду в почвенных растворах, развития корневой системы растений требуется активный газообмен (аэрация почв), в котором важную роль играют кислород и углекислый газ.

Регулировать воздушный режим почв можно с помощью агротехнических и мелиоративных приемов. Большое значение имеют такие мероприятия по обеспечению нормального газообмена, как разрушение почвенной корки и поддержание поверхности почвы в рыхлом состоянии, а также приемы обработки почвы, направленные на увеличение некапиллярной скважности, повышающей воздухопроницаемость почвы, и др.

В производственных условиях после полива или дождей почва расплывается, а после высыхания на ее поверхности образуется плотная корка. Если эту корку не разрушить, то проростки семян не выйдут на поверхность и погибнут от недостатка воздуха. Рыхление междурядий способствует повышению аэрации и обеспечивает значительную прибавку урожая.

Улучшение воздушного режима особенно необходимо там, где распространены почвы с избыточным увлажнением. Продуктивность угодий на болотных и заболоченных почвах ограничена плохой аэрацией и недостатком кислорода. Поэтому воздушный режим этих почв регулируют с помощью осуш

31.Тепловые свойства и тепловой режим почв. Теплопоглотительная (отражательная) способность почв – это способность почв поглощать (отражать) долю падающей на её поверхность солнечной радиации. Хар-ся значением альбедо – долей коротковолновой солнечной радиации, отражаемой поверхностью почв, выраженной в % к общей солнечной радиации. Альбедо зависит от цветы почвы, влажности, выравненности, раст. покрова. Теплоёмкость – свойство почвы поглощать тепло. Хар-ся кол-вом тепла в Джоулях (калориях), необходимого для нагревания 1 оС единицы массы (удельная) или единицы объёма (объёмная). Зависит от влажности, содержания орг. вещества, пористости аэрации. Наиболее высокая у воды. Влажные почвы медленнее нагреваются и охлаждаются. Тяжёлые и торфяные почвы – «холодные». Теплопроводность – способность почвы проводить тепло. Измеряется кол-вом тепла в Дж (калориях), которое проходит за 1с. Через 1см2 слоя почвы в 1см. Минимум у воздуха, у орг. вещества и воды повыше. Самая высокая у минер. части почв. Выше у плотных и влажных почв. Тепловой режим почвы – это совокупность и последовательность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла. Он хар-ся температурой на разных глубинах почв. профиля, которая имеет суточный и годовой ход. Суточный ход (50см почвы) опр-ся зональным положением почвы, климатическими и погодными условиями, сезонностью, рельефом и раст. покровом, составом и свойствами почв. Годовой ход (3-4 м) опр-ся климат. условиями, имеет большую амплитуду и выражен на большую глубину, чем суточный. Для оценки используются показатели: сумма активных температур (более 10 оС) на глубине 20см; сумма отриц. температур на глубине 20см; средний из абсолютных минимумов температур на поверхности; глубина промерзания; глубина проникновения температур более 10 оС (для лета) и др.

задача регулирования теплового режима почвы и приземного слоя воздуха сводится к увеличению притока теплоты в почву и сохранению ее, в южных — возникает необходимость ослабить перегрев почвы и растений, и почти во всех районах важной задачей является предупреждение повреждений растений от заморозков.

Приемы регулирования теплового режима почв направлены на лучшее использование основных и дополнительных источников тепла, сохранение и уменьшение расхода тепла и устранение перегрева почвы. Их можно разделить на Пассивные, не требующие материальных затрат, и Активные, требующие определенных материальных затрат и человеческих усилий.

К пассивным методам относятся: посев сельскохозяйственных культур в оптимальные сроки, использование в хозяйствах агроклиматически районированных культур и отдельных их сортов, правильное использование элементов рельефа. Посев теплолюбивых культур в более поздние сроки при наступлении относительно устойчивых положительных температур и надлежащем прогревании почвы способствует более благоприятным условиям их роста. Районирование позволяет определить географические границы возделывания культур, соответствующие их потребностям в тепле. Размещение более теплолюбивых культур на плато и южных склонах как лучше прогреваемых, а холодостойких — в низинах и на северных склонах позволяет лучше использовать мезоклимат.

К активным методам регулирования теплового режима почв и приземного слоя воздуха относятся такие агротехнические приемы, как посев и посадка растений на грядах и гребнях, обработка почвы и удаление избыточной почвенной влаги, мульчирование почвы, создание дымовых завес над поверхностью почвы и растениями, дополнительный обогрев почвы, создание полезащитных лесных полос, снегозадержание на полях.

При создании в северных районах гряд и гребней почва в них лучше прогревается, легче избавляется от излишней воды. Разница температур почвы на гребнистой и ровной поверхности достигает 5°С на глубине 5 см и 2,5 °С на глубине 10 см. Хотя в ночное время с поверхности гребней и гряд отдается больше теплоты, чем с ровной поверхности, все же тепловой баланс складывается более благоприятный.

Поступление тепловой энергии солнца может быть увеличена обработкой почвы и регулированием водно-воздушного режима почв. Структурные почвы обладают наиболее благоприятными тепловыми свойствами, хорошо прогреваются и сохраняют тепло в глубоких слоях. Удаление излишней влаги из почвы также способствует более быстрому прогреванию почвы, так как твердая фаза (почва) характеризуется меньшей теплоемкостью, чем вода.

Мульчирование почвы темноцветными материалами — торфом, перегноем, бумагой и др. — способствует поглощению солнечной энергии и увеличению прихода тепла в почву. Вместе с тем такие мульчирующие материалы уменьшают потери тепла ночью и одновременно уменьшают испарение почвенной влаги. Наибольшее количество теплоты из почв, особенно не покрытых растительным покровом, расходуется именно на испарение воды и на теплообмен с воздухом. На полях, покрытых растениями, наибольший расход теплоты приходится на транспирацию растений. Общий расход тепла на транспирацию и испарение воды из почвы на полях достигает 80% и более от радиационного баланса.

Органические удобрения могут служить дополнительным средством обогрева почвы в районах с коротким теплым периодом и недостаточным поступлением солнечной радиации.

Снегозадержание позволяет выгодно использовать физические свойства снега для уменьшения потерь теплоты из почвы. Благодаря своей низкой теплопроводности снежный покров хорошо сохраняет в почве тепло и защищает ее от охлаждения. Снежный покров имеет особенно важное значение для перезимовки озимых культур, многолетних трав, ягодных и плодовых насаждений. Озимые культуры благополучно перезимовывают при неглубоком промерзании почвы и при температуре на ее поверхности не ниже — 10 °С и не выше — 5°С. Такие условия создаются при высоте снежного покрова на юге европейской части СССР не менее 20 см, на севере — более 70, а в разных районах Сибири — от 40 до 100 см.

Ранней весной в ясную ночную погоду отмечается сильное лучеиспускание с поверхности почвы, и она вследствие большой потери теплоты переохлаждается, на ее поверхности могут быть заморозки, в результате чего могут пострадать посевы. Специальными мерами по предупреждению заморозков служат дымовые завесы. В качестве дымообразующих средств используют дымовые шашки и костры. Дым и водяные пары в приземном слое воздуха предохраняют почвы от лучеиспускания и соответственно от переохлаждения. Для предохранения растений от заморозков и для сохранения тепла в овощеводстве широко используют пленочные покрытия.

В хозяйствах, расположенных вблизи природных источников термальных вод или крупных промышленных предприятий, может использоваться в качестве источника тепла горячая вода для обогрева почвы через систему труб, а вода с пониженной температурой — для орошения. В Средней Азии при влагозарядковых поливах в холодное время года или при осенних поливах поливная вода выступает также как дополнительный источник тепла, поскольку имеет более высокую температуру, чем поверхностный слой почвы. Такой прием резко уменьшает амплитуду колебания температуры почвы в течение суток. При возделывании растений в защищенном грунте для дополнительного обогрева применяют пар, различные виды топлива, электроэнергию.

32. Система таксономических единиц

Вниз

В структуре классификации почв центральной таксономической единицей традиционно остается почвенный тип и сохраняется ряд категорий ниже типа (Категория «Род» в Определителе не рассматривается, поскольку она выделяется на основании аналитических данных, не определяемых в полевых условиях).Типы объединяются в отделы, которые в свою очередь, группируются в стволы.

Ствол – высшая таксономическая единица, отражающая разделение почв по соотношению процессов почвообразования и накопления осадков.

Отдел– группа почв, характеризующаяся единством основных процессов почвообразования, которые проявляются в формировании какого-либо горизонта, общего для всех почв отдела.

Тип – основная таксономическая единица в пределах отделов, характеризующаяся единой системой основных генетических горизонтов и общностью свойств, обусловленных сходством режимов и процессов почвообразования.

Подтип – таксономическая единица в пределах типа, характеризующаяся качественными модификациями основных генетических горизонтов, выраженными в виде генетических признаков. Количественные показатели в качестве диагностических критериев не используются.

Вид – таксономическая единица, отражающая количественные показатели степени выраженности и/или локализации признаков, характеризующих тип и подтип почв.

Разновидность – таксономическая единица, отражающая разделение почв по гранулометрическому составу, каменистости и скелетности почвенного профиля (до почвообразующей породы).

Разряд – таксономическая единица, группирующая почвы по характеру почвообразующих и подстилающих пород, а также мощности мелкоземистого почвенного профиля.

33Почвенный профиль — сочетание генетических горизонтов, характерное для каждого природного типа почвообразования. Профиль почвыобразуется в результате дифференциации исходной почвообразующей породы под влиянием процессов почвообразования и характеризует изменение всех её свойств по вертикали..Строение почвенного профиля. Генетические горизонты

Под строением почвы в целом понимают общий внешний облик полного почвенного профиля, сложенный из генетических почвенных горизонтов, различных по цвету, механическому составу, макро- и микроструктуре, сложению, включениям, новообразованиям и другим морфологическим признакам. Строение почвы определено типом почвообразования и является внешним выражением ее, четко отражая

различия почв, подтипов, видов и разновидностей почв. Одним из основных морфологических признаков почвы является характер строения почвенного профиля.

Верхний генетический горизонт окрашен перегноем в более темный цвет. Граница перехода перегнойного горизонта в нижележащие горизонты может быть ровной, но чаще она извилистая, волнистая в виде вклиниваний сверху карманов, языков и углов. В срединной части профиля почвы находятся скопления окислов, карбонатов и сульфатов в виде пятен, которые, сливаясь, могут обусловливать образование соответствующих подгоризонтов (Плюснин И.И., 1971).

Профиль хорошо сформированной почвы состоит из нижеперечисленных генетических горизонтов (характеристика почвенных горизонтов):

АΙ- дерновый, перегнойно-аккумулятивный, окрашен гумусом от светло-серого до черного цвета.

А2- элювиальный, горизонт вымывания и выщелачивания, обесцвечен до светло-серого, белесого и белого цвета; по происхождению подзолистый или осолоделый.

В- иллювиальный

С – горизонт материнской горной породы.

34.В состав почвенного раствора входят минеральные, органические и органоминеральные вещества. Минеральные соединения, представленные различными солями минеральных кислот, находятся в почвенной влаге главным образом в виде истинных растворов, органические же вещества — преимущественно в коллоидальном состоянии и лишь частично в форме молекулярных растворов.

Из минеральных веществ в почвенных растворах встречаются чаще всего соли следующих кислот: азотной — NaNO₃, KNO₃, Ca(NO₃)₂; фосфорной— Na₂HPO₄, Са(Н₂РО₄)₂, К₂НРО₄, СаНРО₄ и др.; угольной — карбонаты и бикарбонаты: Na₂CO₃, Са(НСО₃)₂; соляной — NaCl, СаС1₂ и серной — сульфаты: CaSO₄, MgSO₄, Na₂SO₄ и др.

Из минеральных веществ коллоидального характера в почвенном растворе могут находиться главным образом гидраты окиси железа и кремневой кислоты.

Что же касается органических соединений, то они представлены в почвенном растворе обычно перегнойными кислотами и их солями, а также аминокислотами, спиртами, эфирами, антибиотическими веществами и токсинами, выделяемыми растениями, животными и микроорганизмами.

Количественный и качественный состав почвенного раствора для разных почв весьма различен. Так, в незасоленных почвах, к которым относится большинство типов почв, общее количество растворенных веществ очень невелико и выражается десятыми долями грамма на литр раствора (г/л). В засоленных же почвах, наоборот, концентрация растворимых соединений в почвенном растворе очень высока и плотный остаток выражается десятками граммов на литр (табл. 17).

При этом в верхних горизонтах дерново-подзолистых почв в почвенном растворе преобладает органическая часть, в черноземах количества органических и минеральных соединений приблизительно равны между собой, в почвах каштановых, бурых и сероземах преобладает минеральная часть.

Концентрация почвенного раствора есть величина постоянно изменяющаяся во времени и пространстве. Она зависит не только от состава твердой фазы, но и от влажности почвы. Повышение влажности приводит в большинстве случаев к разбавлению раствора; при понижении содержания влаги в почве концентрация растворенных солей в почвенном растворе повышается. Исключение составляют лишь засоленные почвы, у которых с повышением влажности концентрация насыщенного раствора почти не изменяется, а возрастает только общее количество растворенных соединений, поскольку в почве увеличивается количество растворителя. С повышением температуры растворимость большинства солей возрастает, поэтому концентрация почвенного раствора зависит и от температурного режима почвы.

Колебания в составе и концентрации почвенного раствора заметно обнаруживаются на протяжении вегетационного периода также в связи с поглощением растениями из почвы различных питательных веществ.

С концентрацией почвенного раствора теснейшим образом связано осмотическое давление, непосредственно влияющее на усвоение растениями элементов пищи из почвы. Чем выше концентрация почвенного раствора, тем больше его осмотическое давление. В незаселенных почвах осмотическое давление почвенного раствора обычно ниже осмотического давления клеточного сока растений, и в большинстве случаев оно не превышает 1—3 атмосфер.

В засоленных почвах, отличающихся высокой концентрацией почвенного раствора, осмотическое давление может подниматься до 20—30 атмосфер, вследствие чего растения не могут усваивать питательные вещества из почвы. Оптимальным осмотическим давлением, при котором создаются наилучшие условия для потребления растениями питательных веществ из почвы, является давление в 2—3 атмосферы.

При этом в верхних горизонтах дерново-подзолистых почв в почвенном растворе преобладает органическая часть, в черноземах количества органических и минеральных соединений приблизительно равны между собой, в почвах каштановых, бурых и сероземах преобладает минеральная часть.

Концентрация почвенного раствора есть величина постоянно изменяющаяся во времени и пространстве. Она зависит не только от состава твердой фазы, но и от влажности почвы. Повышение влажности приводит в большинстве случаев к разбавлению раствора; при понижении содержания влаги в почве концентрация растворенных солей в почвенном растворе повышается. Исключение составляют лишь засоленные почвы, у которых с повышением влажности концентрация насыщенного раствора почти не изменяется, а возрастает только общее количество растворенных соединений, поскольку в почве увеличивается количество растворителя. С повышением температуры растворимость большинства солей возрастает, поэтому концентрация почвенного раствора зависит и от температурного режима почвы.

Колебания в составе и концентрации почвенного раствора заметно обнаруживаются на протяжении вегетационного периода также в связи с поглощением растениями из почвы различных питательных веществ.

С концентрацией почвенного раствора теснейшим образом связано осмотическое давление, непосредственно влияющее на усвоение растениями элементов пищи из почвы. Чем выше концентрация почвенного раствора, тем больше его осмотическое давление. В незаселенных почвах осмотическое давление почвенного раствора обычно ниже осмотического давления клеточного сока растений, и в большинстве случаев оно не превышает 1—3 атмосфер.

В засоленных почвах, отличающихся высокой концентрацией почвенного раствора, осмотическое давление может подниматься до 20—30 атмосфер, вследствие чего растения не могут усваивать питательные вещества из почвы. Оптимальным осмотическим давлением, при котором создаются наилучшие условия для потребления растениями питательных веществ из почвы, является давление в 2—3 атмосферы.

39.Морфологические признаки почвенного профиля

В процессе почвообразования формируется профиль почвы с определенными внешними, или морфологическими, признаками. К ним относятся строение почвы, мощность почвы и отдельных ее горизонтов, окраска, механический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Строение почвы. Это расчленение почвенного профиля на генетические горизонты и их смена в вертикальном направлении. Строение почвенного профиля связано с природным процессом почвообразования и использованием почвы в сельскохозяйственном производстве. Каждому типу почв свойственны определенные горизонты, отличающиеся по составу, свойствам и морфологическим признакам. Отдельные горизонты имеют свое название и буквенное обозначение (индекс с латинской буквой). Обычно выделяют следующие горизонты: А0 —лесная подстилка; Аd —дернина; А1 — гумусово- аккумулятивный; Ап — пахотный; А2 — элювиальный; В — иллювиальный, переходный; G — глеевый; С — материнская порода; D — подстилающая порода.

Мощность почвы. Определяется по ее толщине от поверхности до почвообразующей породы (в см).

Мощность отдельного горизонта — вертикальная протяженность от его верхней границы до нижней (в см). Одновременно с определением мощности определяется глубина расположения каждого горизонта. Мощность почвенного профиля в целом колеблется у различных почв от 40—50 до 100—150 см. При определении мощности отдельных горизонтов отмечают их верхнюю и нижнюю границу, например: Ап—0—20 см, А2—20—30 см и т. д.

Окраска, или цвет, почвы. Это важнейший признак, сразу же обращающий на себя внимание. Многие почвы получили свое название; соответствующее их окраске— чернозем, краснозем, серозем и др. Окраска почв зависит от содержания гумуса, химического и минералогического состава минеральных веществ, входящих в горизонт. По окраске почв можно судить о их принадлежности к определенной почвенно-климатической зоне. Например, почвы таежно-лесной зоны имеют светлую окраску — светло-серую, белесую, сизую; почвы черноземно-степной зоны — темно-серую, черную; почвы сухих степей (каштановые) — каштановую, бурую.

В пределах почвенного профиля изменяется окраска отдельных горизонтов. В зависимости от содержаний гумуса верхние слои почвы имеют цвет от серых до черных тонов, в нижних горизонтах преобладает преимущественно бурая окраска, близкая к цвету почвообразующей породы, обогащенной соединениями окислов и гидроокислов железа.

Подзолистый горизонт имеет белесую окраску, напоминающую цвет золы, что обусловливается накоплением аморфного кремнезема. Для глеевых горизонтов болотных почв типична сизая (серо-голубая) окраска.

Механический состав. В полевых условиях механический состав почв (песчаный, супесчаный, суглинистый и глинистый) определяется органолептически (на ощупь), в лаборатории проводят механический анализ почв.

Структура почвы и ее агрономическое значение. Структурой называют комочки или агрегаты, на которые распадается почва. Они состоят из отдельных механических элементов, склеенных между собой. Способность почвы распадаться на агрегаты и комочки называется структурностью. Размер, окраска структурных агрегатов различных горизонтов почв неодинаковы. Классификация структурных отдельностей дана С. П. Захаровым. Он выделил три типа структуры: 1) кубовидную, 2) призмовидную, 3) плитовидную.

К типу кубовидной структуры относят агрегаты, имеющие примерно одинаковые размеры по всем трем осям (горизонтальным и вертикальной). Агрегаты имеют округло-многогранную форму. По форме и размерам выделяют несколько видов кубовидной структуры: глыбистую, комковатую, ореховатую, зернистую.

Тип призмовидной структуры объединяет агрегаты, удлиненные по вертикальной оси, имеющие небольшие размеры по двум горизонтальным осям. Структурная отделность имеет вид призмы или столбика.

К типу плитовидной структуры относятся агрегаты, для которых характерно развитие по горизонтальным осям, ось по вертикали укорочена - в зависимости от толщины плиток различают виды структуры: сланцеватую, плитчатую, листовидную, чешуйчатую.

Для различных горизонтов отдельных типов почв характерны определенные виды структуры. Например, зернистая и комковатая структура присуща гумусовым горизонтам черноземов; плитовидная — элювиальным горизонтам подзолов и дернаво-подзолистых почв; ореховатая — переходным и иллювиальным горизонтам серых лесных и дерново-подзолистых почв. Призмовидная форма структуры встречается в иллювиальных горизонтах (глинистых и тяжелосуглинистых) дерново-подзолистых, серых лесных и других почв; разновидность призмовидной формы структуры — столбчатая встречается в солонцеватых почвах и солонцах.

В зависимости от размера структура делится на следующие группы (по П. В. Вершинину): 1) глыбистую — больше 10 мм; 2) макроструктуру — 10,0—0,25 мм; 3) грубую микроструктуру —0,25—0,01 мм и 4) тонкую микроструктуру — меньше 0,01 мм.

Наибольшее значение для плодородия почв и произрастания растений имеет структура пахотного слоя — макроструктура, с диаметром агрегатов от 10 до 0,25 мм, и микроструктура — от 0,25 до 0,05 мм. Агрономически ценная структура характеризуется тремя основными показателями: размером (показатель зональный), водопрочностью и порозностью агрегатов. Водопрочностью структуры называется ее способность противостоять размывающему действию воды, она у различных типов почв неодинакова. Кроме того, водопрочность агрегатов зависит от механического состава почв и сельскохозяйственных культур, под которые используется поле.

Для структурных почв характерна большая порозность макроагрегатов. Она зависит от наличия в их составе микроагрегатов, а также от их размещения и размера почвенных частиц в комочке.

В почвах, обладающих макро- и микроструктурой, можно выделить не менее трех видов пор: 1) внутри микроагрегатов; 2) между микроагрегатами; 3) между макроагрегатами. Поэтому структурная почва имеет рыхлое сложение, меньшую плотность и большую пористость. Даже при обильном увлажнении в структурной почве в порах между агрегатами сохраняется воздух, корни растений и аэробные микроорганизмы не ощущают его недостатка. В бесструктурной почве наблюдается антагонизм между водой и воздухом, создаются условия для анаэробных процессов, ухудшается питание растений, снижается их рост и продуктивность. Кроме того, поверхность бесструктурной почвы при увлажнении заплывает, а при высыхании уплотняется, образуя корку, газообмен между почвой и атмосферным воздухом нарушается на длительное время. На пахотных почвах необходимо вмешательство человека для регулирования газообмена.

Макроагрегаты структурной почвы предохраняют и защищают ее от ветровой и водной эрозии.

Образование структуры. Микроагрегаты почвы образуются путем их слипания или склеивания минеральными и органическими коллоидами при процессах коагуляции. Микроагрегаты затем могут соединяться в более крупные элементы — макроагрегаты.

В образовании агрономически ценной структуры можно выделить два основных процесса: 1) расчленение почвы на агрегаты (крошение почвы) и 2) формирование водопрочности у агрегатов. Первый процесс происходит под воздействием корневых систем растений, деятельности животных, обитающих в почве, а также под влиянием промораживания, периодического увлажнения и высушивания почвы и при ее обработке.

В образовании водопрочной структуры основная роль принадлежит минеральным и органическим коллоидам почвы и катионам-коагуляторам кальция, железа и др. При участии гуминовых кислот и глинистых минералов (группы монтмориллонита и гидрослюд) формируется наиболее водопрочная структура. Интенсивно процесс структурообразования происходит под травянистыми луговыми растениями с хорошо развитой корневой системой. После их отмирания остается большое количество органических остатков. Лучшие условия для образования ценной структуры создаются на черноземных почвах.

На пахотных почвах механическая обработка может оказывать на структурообразование как положительное, так и отрицательное влияние. При оптимальных условиях увлажнения в процессе обработки (вспашка, культивация, боронование и т.д.) создается дополнительное количество агрегатов, структурное состояние почвы улучшается. Отрицательное влияние обработки проявляется на сухих и переувлажненных почвах, на которых происходит разрушение структуры.

Разрушение структуры. Выделяют три группы причин, под влиянием которых происходит утрата почвой структуры: механические, физико-химические и биологические.

Механические причины обусловлены воздействием сельскохозяйственных почвообрабатывающих машин , и орудий при их движении по полю (обработка почвы), механическим действием дождевых капель и т.д.

Физико-химическое разрушение структуры происходит при замене в почвенных коллоидах двухвалентных катионов Ca, Mg на одновалентные катионы, что приводит к диспергированию почвенных коллоидов.

Биологические причины обусловлены микробиологической деятельностью, при которой происходит разложение гумуса в агрегатах и их разрушение.

Для создания и сохранения структуры используют агротехнические приемы и искусственные структурообразователи. К агротехническим приемам относятся посев многолетних трав, внесение органических и минеральных удобрений, известкование кислых почв, гипсование солонцовых почв и солонцов, осушение переувлажненных почв и приемы рациональной обработки почв в спелом состоянии.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом применяют различные искусственные структурообразователи — клеящие вещества преимущественно органического состава (ПАА, К-4, К-6 и др.). Это производные главным образом трех органических кислот: акриловой, метакриловой и малеиновой (собирательное название этих соединений — крилиумы). Все крилиумы высокомолекулярные соединения — полимеры. Многочисленные исследования свидетельствуют о положительном действии различных полимеров на образование структуры. Например, при внесении препарата К-4 в дозе 0,15% массы почвы на типичных сероземах в агрегаты превратилось до 90% верхнего слоя почвы.

Сложение. Под сложением почвы и ее отдельных горизонтов понимают внешнее выражение их плотности и порозности. Сложение почв зависит от механического состава, структуры, развития корней растений, деятельности фауны и человека. Почва по сложению может быть рыхлой, рассыпчатой, плотной, слитной (очень плотной). Рыхлое сложение наблюдается в структурных обогащенных гумусом почвах, в пахотном слое обрабатываемых почв. Рассыпчатое сложение присуще для пахотного слоя песчаных и супесчаных почв. Плотным сложением отличаются нижние горизонты почв, особенно суглинистых и глинистых. Слитное сложение присуще иллювиальным горизонтам солонцов.

Новообразования и включения. Новообразованиями называют скопления веществ различного химического состава и формы в почвенных горизонтах, резко морфологически отличимые от основной массы почвы. По происхождению они представляют собой различные продукты процесса почвообразования. Новообразования обычно встречаются в порах, полостях, по граням структурных отдельностей. Они делятся на химические и биологические. Для каждого типа почв свойственны определенные новообразования.

Карбонатные новообразования, главным образом углекислой извести в виде «журавчиков», «плесени», «белоглазки» и других, широко представлены в черноземах, каштановых и бурых почвах, сероземах.

Новообразования из соединений железа и марганца наиболее характерны для почв, образующихся в условиях избыточного увлажнения, — в таежно-лесной зоне, зоне влажных субтропиков и других зон. Железисто-марганцевые новообразования встречаются в виде примазок, пятен, затеков (охристо-желтого, ржавого, бурого, черного цвета) по всему профилю почвы, конкреций округлой формы, бобовин, зерен, ортзандовых прослоек и т.д.

В заболоченных и болотных почвах наблюдаются новообразования из соединений закиси железа, имеющих сизую окраску. В подзолистых и осолоделых почвах выделяются новообразования аморфного кремнезема, беловатого или серого цвета, в виде присыпки, пятен, затеков.

По профилю почв встречаются новообразования из гумуса темно-бурого и черного цвета в форме налетов, затеков, языков. Новообразования биологического происхождения связаны с произрастанием растении и жизнедеятельностью животных. К ним относятся червоточины, кротовины, копролиты (экскременты червей), корневины (сгнившие корни растений) и др.

Включениями называют предметы или вещества, механически включенные в массу почвы, не связанные с процессом почвообразования. К включениям относятся корни и другие части растений различной степени разложения, валуны, кости животных и др.

40.Способность почвы поглощать ионы и молекулы различных веществ из раствора и удерживать их называется ее поглотительной способностью. Это свойство почвы было известно давно. Начало систематического изучения поглощения почвами солей относится к середине прошлого столетия. В 1850—1854 гг. были опубликованы результаты исследований Д. Уэя, который установил, что почвой поглощается не вся соль, а только ее основание, причем из почвы в раствор переходит такое же количество других оснований.

Изучение поглотительной способности почв К. К. Гедройц тесно увязывал с разработкой теоретических и практических вопросов применения удобрений, питания растений, химической мелиорации почв и т. д. В последующие годы многие ученые значительно расширили и углубили знания о составе и строении почвенных коллоидов, о составе и свойствах почвенного поглощающего комплекса, более полно выявили закономерности поглощения ионов.

К. К. Гедройц различал пять видов поглотительной способности: биологическую, механическую, физическую, химическую, физико-химическую.

Механическая поглотительная способность — это свойство почвы поглощать твёрдые частицы, поступающие с водой или воздухом, размеры которых превышают размеры почвенных пор. В данном случае почву можно рассматривать как набор сит с отверстиями разного размера.

Физическая поглотительная способность (молекулярная адсорбция) — это свойство почвы изменять концентрацию молекул различных веществ на поверхности твёрдых частиц за счёт физического взаимодействия молекул. При этом изменяется величина поверхности и поверхностная энергия. Вследствие стремления дисперсной системы к уменьшению поверхностной энергии происходит концентрация раствора органических кислот, спиртов, высокомолекулярных органических соединений и др. на границе дисперсной фазы и дисперсной среды, то есть положительная физическая адсорбция этих соединений. Многие минеральные кислоты, соли (в том числе нитраты и хлориды), щелочи, некоторые органические соединения повышают поверхностное натяжение воды, отталкиваются от твердых частиц и испытывают отрицательную физическую адсорбцию. Они слабо удерживаются в почве и могут вымываться за пределы почвенного профиля. Физической адсорбции подвергаются пары и газы почвенного воздуха, особенно азот и углекислый газ.

Химическая поглотительная способность (хемосорбция) обусловлена образованием труднорастворимых соединений, выпадающих в осадок из почвенного раствора. Например, сорбция фосфатов на поверхности гидроксидов железа и алюминия в почвах с кислой реакцией среды, образование труднорастворимых фосфатов кальция в почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией среды, комплексообразовательная сорбция — образование алюмо- и железогумусовых комплексов, глинисто-гумусовых комплексов и др.

Биологическая поглотительная способность обусловлена поглощением элементов питания и кислорода почвенного воздуха корнями растений и микроорганизмами. Она характеризуется большой избирательностью поглощения. При этом может возникать конкуренция между растениями и микроорганизмами.

Например, при внесении в почву соломы зерновых, в которой низкое содержание азота, разлагающие солому микроорганизмы активно используют почвенный азот и вызывают резкий его недостаток для растений.

Физико-химическая поглотительная способность почв обусловлена наличием в их составе почвенного поглощающего комплекса (ППК), представленного почвенными коллоидами.

ППК обладает способностью поглощать и обменивать катионы и анионы находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов почвенного раствора. Физико-химическая поглотительная способность обусловливает физико-химические свойства почв, такие как кислотность, щелочность, буферная способность, которые в значительной степени определяют агрономические свойства и почвенное плодородие.

41.Почвенная карта — графическое изображение на картографической основе в определенном масштабе пространственного размещения почвенных разностей на любой территории. На ней показывают почвы с присущими им свойствами. Почвенная карта обобщает результаты почвенных исследований; она должна быть точной, так как от этого зависит эффективность агрономической интерпретации.

Точность карты — степень соответствия размещения почв на карте размещению их в природе. Она зависит от принятой классификации подразделений почв, предельно допустимого смещения границ почвенных контуров, отображенных на карте по отношению к положению их в натуре, и площади наименьшего контура, подлежащего отображению на карте.

По масштабам, содержанию и назначению почвенные карты разделяют на следующие категории: детальные (масштаб от 1 :5000 до 1 :2 000 и крупнее), крупномасштабные (масштаб от 1:10 000 до 1: 50 000), среднемасштабные (масштаб от 1: 100 000 до 1 :300 000), мелкомасштабные (масштаб от 1 : 300 000 до 1:1 000 000), обзорные (масштаб мельче 1 : 1 000 000).

Детальные почвенные карты составляют для решения специальных задач при проведении научно-исследовательских работ на опытных станциях, сортоучастках и опытных полях, плантациях многолетних насаждений, составлении проектов озеленения населенных мест с целью полного учета различий между почвами.

Крупномасштабные почвенные карты являются основным видом почвенных карт для различных хозяйств как рабочий документ для планирования и проведения агротехнических и мелиоративных работ, для организации рационального режима использования территории. На этих картах изображают группы почввплоть до видов и разновидностей, что весьма важно при внутрихозяйственном землеустройстве, разработке конкретных мероприятий по повышению почвенного плодородия.

В таежно-лесной зоне почвенные исследования проводят в масштабе 1:10 000, в лесостепной — от 1:10 000 до 1 : 25 000, в степной — 1 :25 000. При большой пестроте почвенного покрова или же значительном распространении эродированных почв картографирование проводят в масштабе 1:10 000. В хозяйствах пастбищно-животноводческого направления, расположенных в степных, сухостепных и полупустынных зонах, почвенные исследования проводят в масштабе 1 : 50 000, реже 1 : 25 000. В горных земледельческих районах в зависимости от местных условий масштаб почвенных карт пахотных земель выбирают 1:10 000, а пастбищных угодий — от 1 : 25 000 до 1 : 50 000. При обследовании территории пригородных зон, орошаемых и осушаемых земель, при выделении участков под сады, виноградники, опытные поля применяют карты с масштабом 1 : 5000, 1 : 2000 и крупнее. В зависимости от интенсивности использования в пределах одного хозяйства на разных участках применяют карты разных масштабов.

Среднемасштабные почвенные карты составляют для административных районов, округов, небольших областей. Они необходимы при выборе территорий для размещения сельскохозяйственных предприятий, ферм, выполнения строительных работ, использования земельных ресурсов и прогнозирования их изменений, обоснования перспективы развития сельского хозяйства в районах и областях.

Мелкомасштабные почвенные карты составляют для крупных административных областей, республик, небольших государств, для планирования сельскохозяйственного производства в этих регионах, разработки мелиоративных и лесохозяйственных мероприятий, учета земельного фонда и др.

Обзорные почвенные карты отражают общие закономерности почвенного покрова по природным зонам отдельных стран, континентов. Их используют для приблизительного учета земельного фонда, учебных целей.

Почвенные карты содержат следующие элементы: ситуацию картографической основы и почвенной карты (почвенные контуры, значки, индексы внутри них, отражающие почвы, гранулометрический состави др.); зарамочное оформление — наименование карты, хозяйства, района, области, республики или страны указывают вверху с левой стороны, а масштаб — ниже наименования карты; записи о том, кто и когда проводил почвенные исследования, информацию о составителях, использованную основу, условные обозначения (номер по порядку, индекс, раскраска, наименование почв, гранулометрический состав, почвообразующие и подстилающие породы, условия их залегания по рельефу, тип и степень увлажнения, уровень залегания грунтовых вод и степень их минерализации, тип и степень засоления, солонцеватость и эродированность, площадь в га и %).

Изучение почвенных карт начинают с масштаба и года их составления. Затем детально изучают легенду (условные обозначения). Внимательно рассматривают все таксономические единицы почв и способы их изображения (окраска, штриховка, индексы), выявляют характер и закономерности пространственногораспространения почв, взаимосвязи их с рельефом, растительным покровом и почвообразующими породами. При неоднородности почвенного покрова отмечают ее характер: пятнистость, сочетания, комплексы, мозаики, ташеты. Дают характеристику всем почвенным разновидностям, изучают степень развития и вид эрозии, степень каменистости, наличие заболоченных почв, а для южных регионов —солонцов и солончаков. В заключение составляют систематический список почв с учетом приуроченности их к элементам рельефа и сельскохозяйственным угодьям.

Картографирование почв состоит из трех этапов: подготовительного или камерального предполевого, полевого и камерального послеполевого.

В подготовительный этап (период) определяют цели, общие задачи, объекты, масштабы почвенной съемки, подготавливают необходимые материалы, топографическую основу, аэро- и космические снимки, собирают литературные и фондовые сведения о рельефе, почвообразующих породах, почвенном и растительном покрове, геологии, гидрогеологии и пр. В задачу этого периода входит и решение всех вопросов, связанных с методикой, техникой и организацией последующих работ.

В полевой период непосредственно изучают почвенный покров в поле, закладывают почвенные разрезы, проводят описание их профилей, отбирают почвенные образцы по генетическим горизонтам для проведения анализов, выделяют почвенные контуры, изучают геологию, рельеф, почвообразующие породы, уровень залегания грунтовых вод, поверхностные воды, состояние растительности и т. д., а также составляют предварительную почвенную карту.

В камеральный период проверяют и систематизируют материалы полевых исследований, проводят анализы почвенных образцов, окончательную редакцию и оформление почвенной карты, составляют картограммы и отчет (почвенный очерк), содержащий характеристику природных условий и почв, рекомендации по рациональному использованию почв.

При крупномасштабном почвенном обследовании предусматривают рекогносцировочные маршруты и почвенную съемку. Картографирование проводят путем описания почвенных профилей и диагностики почв по разрезам (основные и полуразрезы) с уточнением границ между почвенными выделами по прикопкам. Разрезы закладывают на всех элементах рельефа, с учетом всего разнообразия почвообразующих пород и растительности. На равнинных степных и полупустынных территориях при однородном почвенном покрове, невысокой комплексности или пятнистости (1-я категория сложности) разрезы размещают в шахматном порядке или параллельно по маршруту движения соответственно инструктивным нормам для масштаба съемки. При более сложном рельефе и комплексном почвенном покрове (2...4-я категории сложности) разрезы располагают по линии почвенно-геоморфологических профилей. На сильно расчлененных территориях с комплексным и пятнистым почвенным покровом (4...5-я категории сложности) разрезы размещают в виде «петель» на всех междуречьях и межбалочных водоразделах.

Почвенные разрезы бывают основные, или полные, полуямы и прикопки.

Основные (полные) разрезы закладывают на типичных для данных условий элементах рельефа для всестороннего изучения почв и почвообразующих пород. С помощью этих разрезов устанавливают типы, подтипы и роды почв, основные закономерности их изменения в зависимости от рельефа и почвообразующих пород. Основные разрезы вскрывают почвенные горизонты и не измененнуюпочвообразованием материнскую породу, поэтому глубина зависит от глубины проникновения почвообразовательных процессов; в разных зонах она различна. Так, в условиях дерново-подзолистой зоны глубина таких разрезов 150...200 см, в лесостепной и черноземной — 200...250, в каштановой — около 150 см. В тундровых почвах она ограничивается глубиной залегания вечной мерзлоты, а на почвах гидроморфного ряда — уровнем грунтовых вод. При специальных почвенно-мелиоративных исследованиях, при выборе участков под многолетние плодовые насаждения глубину разрезов доводят путем добуривания до 4...6 м и более с целью выявления уровня фунтовых вод, смены пород, наличия солевых горизонтов и т. д. Из основных почвенных разрезов по генетическим горизонтам и из почвообразующей породы отбирают образцы для анализов в лаборатории. Количество разрезов зависит от масштаба съемки и категории сложности рельефа. Например, при масштабе 1:10 000 и 3-й категории сложности на один разрез приходится 18 га, при масштабе 1 :25 000 - 50 га, при масштабе 1 : 50 000 — 110 га.

Почвенные полуямы (полуразрезы) закладывают для установления видов и разновидностей почв или для подтверждения данных о распространении типов или подтипов почв. Их глубина составляет в дерново-подзолистой, лесостепной и черноземной зонах 100... 150 см, а в остальных — 75... 100 см для вскрытия всех генетических горизонтов. При выявлении существенных отличий в морфологии почвенного профиляданный полуразрез углубляют до основного разреза с целью выделения нового контура.

Прикопки закладывают для определения границ распространения почвенных контуров. Их глубина колеблется от 30...50 до 60...75 см, что позволяет вскрыть лишь верхние горизонты, а следовательно, судить о мощности гумусового и элювиального горизонтов, о степени оподзоленности, солонцеватости, оглеенности, эродированности, окультуренности почв.

Описание разрезов проводят в специальных журналах (дневниках), указывая их местоположение, для чего привязывают к двум видимым постоянным ориентирам. Обязательно дают геоморфологическую характеристику участка, на котором заложен разрез, описывают общий состав и состояние растительности, хозяйственное использование. На топографическую основу разрезы наносят с точностью ±3мм при масштабе 1 : 10 000 и ±1,5 мм при масштабе 1 : 25 ООО. Границы почв, установленные на местности, также переносят на эту основу и проводят по горизонталям или параллельно им.

Таким образом, сущность картографирования заключается в заложении почвенных разрезов (основных, полуям и прикопок) при соотношении 1:4:5 при работе с топографической картой с одновременным изучением факторов почвообразования, привязкой разрезов и нанесением их на топографическую основу; в морфологическом описании почвенных профилей, диагностики почв и взятии почвенных образцов на анализ; в нахождении границ между разными почвами и нанесении их на картографическую основу, то есть в составлении почвенной карты, отображающей размещение почв в натуре. Допустимая точность проведения границы между почвенными выделами при съемке в масштабе 1 : 10 000 для средней категории сложности составляет 50 м на местности, при масштабе 1: 25 000 — 100 м.

В последнее время при картографировании почв в основном используют аэро- и космические материалы (снимки, фотокарты). Произошла замена традиционного картографирования с поэтапной генерализацией, распознаванием и измерением исследуемого объекта по его изображению, что существенно сократило время и повысило качество карт. При создании карт с использованием аэро- и космических материалов прежде всего выявляют взаимосвязи между почвами и условиями почвообразования и их фотоизображением на снимках. На основе установленных корреляций между почвами и условиями почвообразования дешифрируют аэро- или космические снимки. Следует отметить, что до начала дешифрирования снимков составляют карту-схему ландшафтного районирования по структуре фотоизображения, а затем уже в пределах выделенных районов проводят контурное дешифрирование, то есть разделение почвенного покрова на выделы по фотоизображению.

Дешифрирование снимков — опознавание и определение изучаемых объектов, в том числе и почв, по их изображению на снимках, на которых фиксируют главным образом рельеф и растительность, посредством которых судят о природе и распространении почв. Различные объекты дешифрируют по рисунку фото изображения, текстуре, форме и размеру контура, тону или цвету и др. Однако в каждой зоне имеются почвы, которые можно дешифрировать непосредственно по аэро- и космическим снимкам без использования косвенных признаков (например, пойменные и болотные почвы, солончаки, солонцы, пески). После дешифрирования выполняют идентификацию выделенных контуров, вернее определяют одинаковые выделы, составляют почвенную карту-гипотезу, выбирают рекогносцировочные маршруты и ключевые участки.

В поле на ключевых участках устанавливают дешифровочные признаки для почвенных выделов всех подразделений легенды, определяют генетическое содержание выделов каждой идентификационной группы, выделенной на карте-гипотезе. По результатам этих работ составляют полевую почвенную карту ключевого участка и дают условные обозначения к ней. На внеключевой территории закладывают разреженную сеть разрезов для проверки надежности установленных дешифровочных признаков и недостоверно дешифрируемых выделов. В камеральный период составляют авторский оригинал почвенной карты.

Среднемасштабное картографирование проводят с привлечением материалов аэро- и космической съемки. Составительские работы начинают с классификационного обобщения почвенных таксонов, выделенных на крупномасштабных почвенных картах, и составления списка почв, подлежащих выделению на среднемасштабной почвенной карте. Затем приступают к пространственной генерализации почвенного покрова, используя разнообразный картографический материал. При анализе применяют системный подход, который ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов его связей и сведение их в единую теоретическую картину, то есть на рассмотрение почвы и других компонентов ландшафта со всеми их взаимосвязями.

Максимальный информационный объем содержится на снимках и космофотокартах масштаба 1 : 200 000, на которых отчетливо воспроизводятся главные типы рельефа в виде определенных рисунков, их комплексов и сочетаний, представляющих собой скелет сложной структуры фотоизображения. Основой дешифрирования снимков и фотокарт служит структурно-геоморфологический метод познания основных древних типов рельефа земной поверхности. Фотокарты среднего масштаба дают возможность нагляднее дифференцировать структуру фотоизображения, что помогает выделить округа, районы, подрайоны. Космические снимки масштаба 1 :200 000 позволяют выявить границы между отдельными почвенными ареалами, так как важна структура отдельных элементов рельефа, текстура рисунка. Тональность необходима для выделения деградированных участков.

Содержание выделенных контуров определяют с помощью всех данных прежних лет по почвам, растительности, геологическому строению, геоморфологии, гидрологии, использованию земель, а также различных карт, приведенных к единому масштабу для целей индикационной локализации (выявления связей почв с факторами почвообразования). На малоизученных территориях весьма важны так же, как и при крупномасштабном картографировании, дешифровочные признаки, установленные на ключевых участках путем дешифрирования информативных космических снимков.

Необходимо проводить и полевую проверку камерального дешифрирования снимков и фотокарт. Такая работа дает результаты при применении экологического метода картирования почв на ключах и при маршрутных наблюдениях: изучение почв на линиях инструментальной нивелировки длиной 0,5...5,0 км с закладкой почвенных разрезов на всех основных элементах рельефа с подробным описанием почвенного и растительного покровов.

При проведении экстраполяции уточненного содержания выделов на ключах на внеключевую часть обязательно применение метода географической локализации при выделении почвенных контуров, так как надо строго придерживаться природных рубежей и соблюдать определенную последовательность при разделении почв. Более подробную индикацию применяют в соответствии с тем или иным рисунком фотоизображения и фототоном, определенным для типов, подтипов, родов, видов и разновидностей почв на ключевых участках.

Следует составлять предварительную карту и легенду к ней, которую создают на основе сводных списков почв с учетом замечаний, полученных при полевых и лабораторных исследованиях. Почвы систематизируют, группируют по генетическим типам и располагают в легенде в соответствии с географией их распространения. Одновременно разрабатывают буквенно-цифровые индексы для почв, цветовую и красочную шкалу.

Для контроля содержания выделов внеключевой части районов необходимо проводить полевую проверку предварительной почвенной карты методом почвенно-географического прогнозирования. Окончательный авторский оригинал составляют при использовании всех картографических материалов, данных проверок в поле, с учетом всех поправок в процессе работы над ними.

При традиционных методах, когда создание почвенных карт проводят путем последовательной генерализации крупномасштабных картографических материалов, требуются большие затраты времени и средств. Составление же средне- и мелкомасштабных карт с применением аэро- и космических снимков дает большой выигрыш во времени, высокий экономический эффект за счет уменьшения на 10...20 % затрат труда и материалов на единицу продукции.

При крупномасштабном картографировании различных хозяйств почвенную карту сопровождают картограммами и почвенным отчетом, в котором приводят таблицы с результатами агрохимических анализов почв (содержание гумуса в пахотном слое и запасы его во всей толще гумусового слоя; рН солевой вытяжки и гидролитическую кислотность в таежно-лесной и буроземно-лесной зонах; реакцию почвенного раствора в лесостепной, сухо-степной и полупустынной зонах; сумму поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями и емкость поглощения; содержание валового азота, фосфора, калия и натрия; подвижных соединений азота, фосфора и калия). Для засоленных почв обязательно проводят анализ водной вытяжки, а для солонцеватых почв и солонцов определяют содержание обменного натрия.

Картограммы бывают весьма разнообразными в зависимости от решаемых с их помощью задач, местных условий, направления хозяйств. На картограммах изображают пространственное размещение почв с определенными количественными показателями отдельных признаков или свойств, наиболее важных в производственном отношении.

По целевому назначению выделяют следующие виды картограмм: обобщающие и конкретизирующие почвенную карту (картограмма агропроизводственной группировки почв и рационального использования земель); детализирующие почвенную карту, на которых показаны свойства, не получившие отображения на почвенной карте (картограмма гумусированности почв и мощности гумусового слоя, глубины залегания и минерализации грунтовых вод и др.); дополняющие почвенную карту, на которых отображено пространственное размещение отдельных количественных показателей (например, картограммы содержания в почвах доступных форм фосфора и калия, каменистости, эродированных почв и мероприятий по борьбе с эрозией).

Кроме того, все картограммы разделяют на общие, составляемые для всех зон, и региональные, составляемые для одной или нескольких зон или же в зависимости от особенностей условий и направления хозяйств. Общими являются картограммы агропроизводственной группировки почв, бонитировки почв, агрохимические (отображают содержание подвижных форм фосфора и калия), а региональными — картограммы эродированности почв и противоэрозионных мероприятий, кислотности почв (рН_С0Л), гранулометрического состава, содержания гумуса, переувлажнения почв, засоленности почв и грунтов, глубины залегания и минерализации грунтовых вод, каменистости почв, солонцов и солонцеватых почв и др.

При составлении картограммы бонитировки почв учитывают их свойства и среднюю многолетнюю урожайность основных сельскохозяйственных культур. На основании балльной оценки почвенных разновидностей или агропроизводственных групп на картограмме выделяют от 5 до 10 классов пригодности земель.

На картограмме эрозии почв отражают эрозионно опасные территории, в различной степени эродированные почвы (смытые, дефлированные), с развитой линейной водной эрозией. Выделяют слабо-, средне- и сильноэродированные почвы, а также приводят рекомендации по проведению противоэрозионных мероприятий.

Картограмму каменистости составляют для территорий, отличающихся значительной завалуненностью или щебнистостью, выделяя контуры каменистых почв, степень каменистости, размер камней и их положение (в профиле, на поверхности).

Агрохимические картограммы отражают содержание подвижных форм калия и фосфора, легкогидролизуемого азота, кислотность почв.

В почвенном отчете (очерке) дают оценку природных условий (факторов почвообразования), состава исвойств почв, характера антропогенного воздействия, их продуктивности, рекомендации по рациональному и эффективному использованию и охране почв.

42. Агропроизводственная группировка почв - это объединение почв, близких по генетическим, агроэкологическим условиям и агрономическим свойствам, в группы, характеризующиеся одинаковой возможностью сельскохозяйственного использования и однотипным характером мероприятий по улучшению свойств.

В.М. Фридланд разделил агропроизводственные группировки почв на три категории. В первой категории почвы группируются в соответствии с требованиями какой-либо одной сельскохозяйственной культуры, во второй — в соответствии с требованиями отдельных групп культур (пропашные, зерновые и др.), в третьей - для всех культур. Первые две категории разрабатывались ограниченно, для требовательных к почвенным условиям культур (плодовые, чай, виноград и др.). Наибольшее распространение получили группировки третьей категории. Они составлены для отдельных хозяйств, республик и областей.

Официальной инструкцией по почвенным обследованиям и составлению крупномасштабных почвенных карт землепользования предусмотрено составление общей агропроизводственной группировки для всех культур, основные принципы которой рассмотрены в данном пособии.

Почвы, объединяемые в одну агрогруппу, должны иметь следующие, приблизительно одинаковые, показатели:

1) водно-воздушные и тепловые свойства и режимы, выявляемые на основе оценки гранулометрического состава, а также учета геоморфологических и гидрологических условий залегания почв;

2) питательный режим и уровень плодородия (содержание элементов питания, уровень гумусированности, реакция среды).

3) отношение почв к обработке (физико-механические свойства почв, сроки спелости, особенности углубления пахотного слоя и др.);

4) потребность в мелиорациях (степень заболоченности, уровень залегания грунтовых вод, степень засоления, реакция среды и др.);

5) содержание в почве вредных для растений веществ в токсичных концентрациях (тяжелые металлы, водорастворимые соли, радионуклиды и др.);

6) показатели степени эродированности;

7) баллы бонитета;

8) рельеф, в условиях которого залегают почвы;

9) степень однородности почвенных контуров, их величина, конфигурация, структура почвенного покрова (агрономически однородные и агрономически неоднородные совместимые ЭПА).

В почвенном очерке приводится полная характеристика агропроизводственных групп. При этом рекомендуется указывать, какие агропроизводственные группы данного землепользования относятся к лучшим, хорошим, средним, ниже среднего качества и к худшим по их свойствам и плодородию, в соответствии с принятой агропроизводственной группировкой почв области, края, республики. Обычно почвы первой агропроизводственной группы хозяйства относятся к более высокому качественному рангу, а последующие — к более низким.

44.

Бонитировка почв (от латинского bonitas - доброкачественность) — сравнительная оценка качества почв, их потенциального плодородия и производительной способности. Бонитет почв - показатель их качества, выраженный в баллах по отношению к почве с наиболее высоким потенциальным плодородием, балл которой принимается, обычно, равным 100%.

Оценку качества почв проводят по их свойствам, коррелирующим с урожайностью сельскохозяйственных культур. Отношение величины урожайности культуры или группы культур, в среднем за ряд лет, к баллу бонитета почвы представляет собой урожайную цену балла бонитета, которая является косвенным показателем уровня интенсивности и культуры земледелия.

Бонитировка почв развивалась вместе с наукой о почве. Научные основы бонитировки почв были разработаны В.В. Докучаевым и Н.М. Сибирцевым, которые в ее основу положили природные свойства почв. В России большое распространение получили региональные методы бонитировки, которые учитывали наряду с общерегиональными свойства почв отдельных регионов, в наибольшей степени коррелирующие с урожайностью сельскохозяйственных культур. При этом В.В. Докучаев указывал, что свойства почв носят зональный характер, и в разных зонах свойства, используемые для оценки, должны быть различными. Поэтому в России большое развитие получили региональные подходы к бонитировке почв. Среди наиболее крупных региональных исследований по оценке плодородия почв следует отметить работы П.П. Адерихина, Н.А. Благовидова, Ф.А. Гаврилюка, С.Н. Тайчинова, Н.Ф. Тюменцева, А.С. Фатьянова, С.А. Шувалова и других авторов.

Н.А. Благовидов разработал бонитировку почв для Ленинградской и прилегающих к ней областей. В качестве критериев оценки почв им предложены следующие показатели свойств почв: содержание гумуса, рНКСl, мощность пахотного слоя, гранулометрический состав, свойства почвообразующих пород (наличие в них или отсутствие карбонатов), свойства подпахотного горизонта. Кроме того при общей оценке земель, помимо качества почв, учитываются мезо- и микрорельеф, водный режим, раздробленность угодий и размер производственных участков пашни, которые оказывают большое влияние на производительную способность почв.

Ф.Я. Гаврилюк для бонитировки почв Ростовской области использовал только два показателя: мощность гумусового горизонта (А+АВ) и запасы гумуса в гумусовом горизонте. При этом вводятся поправки на гранулометрический состав и эродированность почв.

46. Виды плодородия

13.03.2013

Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, потенциальное, эффективное и экономическое.

Естественное (природное) плодородие — это плодородие, которым обладает почва (ландшафт) в естественном состоянии. Оно характеризуется продуктивностью естественных фитоценозов.

Искусственное плодородие (естественно-антропогенное, по В.Д. Мухе) - плодородие, которым обладает почва (агроландшафт) в результате хозяйственной деятельности человека. По многим показателям оно наследует естественное. В чистом виде - характерно для тепличных грунтов, рекультивированных (насыпных) почв.

Потенциальное плодородие - способность почв (ландшафтов и агроландшафтов) обеспечивать определенный урожай или продуктивность естественных ценозов. Эта способность не всегда реализуется, что может быть связано с погодными условиями, хозяйственной деятельностью. Характеризуется потенциальное плодородие составом, свойствами и режимами почв. Например, высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые, однако в засушливые годы урожайность культур на черноземах может быть ниже, чем на подзолистых почвах.

Эффективное плодородие — часть потенциального, реализуемая в урожае сельскохозяйственных культур при определенных климатических (погодных) и агротехнологических условиях. Эффективное плодородие измеряется урожаем и зависит как от свойств почв, ландшафта, так и от хозяйственной деятельности человека, вида и сорта выращиваемых культур.

Экономическое плодородие — это эффективное плодородие, измеряемое в экономических показателях, учитывающих стоимость урожая и затраты на его получение.