3 Изучение почв района

3.1 Морфологическое описание почвенных разрезов

Почвенный профиль был заложен в Приморском районе Архангельской области, в лесхозе Архангельский, Усть-Двинского лесничества. Мезорельеф - холмистая равнина. Микрорельеф выражен хорошо и представлен кочками. Формула древостоя 5Е1С4Б. Подрост представлен различными по величине особями двух видов деревьев - берёзы и ели. Подлесок представлен можжевельником. Черника и брусника представляют травяно-кустарничковый ярус. Почва подзолистая.

В результате почвообразовательного процесса почвенная толща расчленяется на отдельные горизонты, создаётся профиль почвы, характеризующийся определённой сменой горизонтов в вертикальном направлении. Эти горизонты называются генетическими, поскольку они образуются в процессе генезиса, то есть возникновения и развития почвы.

Почвы обладают внешними, так называемыми морфологическими признаками, которые отражают внутренние процессы, происходящие в почвах, их происхождение и историю развития. Морфологические признаки - это внешние признаки почвы, по которым её можно отличить от горной породы или одну почву от другой, а также приблизительно судить о направлении и степени выраженности почвообразовательного процесса. К главным морфологическим признакам почвы относятся её строение, мощность почвы и отдельных её горизонтов, окраска (цвет), гранулометрический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Совокупность генетических горизонтов образует почвенный профиль Каждая почва имеет свой профиль, характерные генетические горизонты, различающиеся цветом, структурой, сложением и другими морфологическими признаками.

Горизонт А ₀ -лесная подстилка (гумусовый горизонт), состоящая из листьев, хвои, веточек, шишек, мхов, лишайников, находящихся на различных стадиях разложения. Мощность этого горизонта в исследуемом почвенном профиле составляет 1 см. Столь малая мощность этого горизонта свидетельствует о незначительных запасах гумуса и питательных веществ в почве, а следовательно, о невысоком её плодородии.

Окраска почвы - один из важнейших морфологических признаков, наиболее доступных наблюдателю. Чем большее количество гумуса содержит почва, тем сильнее окрашен горизонт. Окраска исследуемого горизонта светло-серая. Это говорит о том, что содержание гумуса в горизонте А₀ невысокое. Однако, при определении окраски почвы необходимо учитывать её влажность. Поскольку исследования проводились в лабораторных условиях, этот показатель не был учтён.

Горизонт А₂ - подзолистый, или элювиальный, светло-серой окраски (цвет печной золы). По мощности горизонт равен 13 см. Гранулометрический состав горизонта - супесь, был определён «сухим» методом (визуально и на ощупь). А₂ - уплотнённый бесструктурный горизонт, не имеющий новообразований и включений. Переход горизонта А₂ в нижележащий горизонт В резкий.

Горизонт В - иллювиальный, или горизонт вмывания. Мощность его 18 см. Горизонт желто-коричневой окраски, мелкокомковатой структуры. По слажности горизонт плотноватый. Включений нет. В качестве химических новообразований выступает иллювиальное железо, в качестве биологических - мелкие корни. Граница горизонта заметная.

Горизонт ВС - Переходный, мощностью 20 см, светло-коричневой окраски. По гранулометрическому составу - лёгкий суглинок. Это уплотнённый горизонт мелкокомковатой структуры не имеющий новообразований и включений. Имеет прямую заметную границу перехода.

Горизонт С - материнская горная порода серо-коричневой окраски. Гранулометрический состав - тяжёлый суглинок. Структура горизонта комковатая, сложение - плотное. Горизонт не имеет новообразований и включений.

3.2 Данные о механическом и химическом составе наиболее распространенных почв участка

Твёрдая фаза почв и почвообразующих пород состоит из частиц различной величины - механических элементов. В зависимости от размера механических элементов выделяют две большие фракции: физический песок (>0,01 мм) и физическая глина (<0,01 мм). Частицы крупнее 1 мм называют скелетной частью почвы, а меньше 1 мм - мелкозёмом.

Гранулометрический состав - относительное содержание в почве твёрдых частиц (механических элементов) различной величины. В основу классификации почв по гранулометрическому составу положено соотношение в ней физического песка и физической глины. По гранулометрическому составу почва бывает: песчаная (рыхло-песчаная, связно-песчаная), супесчаная, суглинистая (легкосуглинистая, среднесуглинистая, тяжелосуглинистая), глинистая (легкоглинистая, среднеглинистая, тяжелоглинистая). Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке и называются лёгкими, а тяжелосуглинистые и глинистые почвы - тяжёлыми.

Так же широкое распространение получила классификация механических элементов по размерам (мм), предположенная профессором Н.А. Качинским. По это классификации выделяют следующие фракции:

1. Камни (> 3 мм).

2. Гравий (1-3 мм).

3. Песок (0,05-1 мм). Его подразделяют на крупный, средний и мелкий.

4. Пыль ( 0,001-0,05 мм). Также подразделяется на крупную, среднюю и мелкую.

5. Ил (< 0,001 мм). Бывает грубый и тонкий.

6. Коллоиды (<0,0001 мм).

Каждая фракция имеет свои свойства, и от этого зависят свойства почв. Камни - обломки горных пород (первичные минералы) не участвуют в питании растений, так как все химические элементы в них находятся в труднодоступной форме. Камни мешают прорастанию семян. Песок тоже является обломками первичных минералов. Он разрыхляет почву и усиливает свторичные минералы. Почвы, в которых много пыли, после дождя заплывают и покрываются коркой, так как эта фракция не участвует в структурообразовании. Ил в основном состоит из вторичных минералов, именно они создают в почве структуру и обеспечивают питание растений.

В исследуемой подзолистой почве горизонт А₂ является супесчаным и бесструктурным. Он хорошо пропускает воду, но плохо удерживает её. Горизонт В - супесчаный, мелкокомковатой структуры. Переходный горизонт ВС по гранулометрическому составу - лёгкий суглинок. Имеет мелкокомковатую структуру. Горизонт С - тяжёлый суглинок, комковатой структуры.

В агрономическом отношении лучшими по гранулометрическому составу считаются суглинистые и супесчаные почвы, имеющие более благоприятное по сравнению с песчаными и глинистыми почвами сочетание водного, воздушного и теплового режимов.

3.2.1 Структура почвы, её водопрницаемость

В естественных условиях все механические элементы (обособленные частицы пород и минералов, а также аморфных соединений в почве) находятся в раздельночастичном состоянии или же связаны между собой в комочки, или агригаты, различных размеров и форм. Структура - характерный морфологический признак почвы в целом и её отдельных горизонтов. Это те комочки, на которые склеивается или распадается почва. Каждому типу почв свойственна определённая по форме и размерам структура отдельных генетических горизонтов.

Морфологически все почвенные комочки можно разделить на три типа: кубовидные, призмовидные, винтовидные, все они имеют соответствующую форму. Каждый из перечисленных типов в зависимости от размера, характера рёбер и граней подразделяют на более мелкие единицы. Структура является диагностическим признаком, то есть позволяет назвать почву.

С агрономической точки зрения почва может быть структурной и бесструктурной. В структурных почвах вся толща разделена на отдельные структуры (комочки). В ней хорошо сочетаются водный, воздушный и тепловой режимы, что обуславливает благоприятное направление биологических процессов, а значит лучшую доступность питательных процессов. Структурная почва обладает небольшой связностью и липкостью, поэтому она не оказывает большого сопротивления при пахоте, и обрабатывать её можно при высоких стадиях увлажнения. В бесструктурных почвах структура (комочки) отсутствует, вся толща почвы состоит из отдельных частиц. Такие почвы плохо впитывают воду, сток её по поверхности приводит к эрозии почвы. После дождя или полива такие почвы заплывают, сильно уплотняются и становятся тяжёлыми для обработки. Из сказанного, однако, не вытекает, что все бесструктурные почвы не пригодны для земледелия. На них также можно получить хороший урожай, применяя высокую агротехнику.

Не все почвенные комочки имеют одинаковое значение. С агрономической точки зрения ценной по форме является кубовидная структура, а по размерам - структура от 0,25 до 10 мм. Эту структуру называют агрономически значимой.

3.2.2 Плотность твёрдой фазы почвы

Плотность твёрдой фазы - это отношение массы твёрдой фазы сухой почвы к массе равного объёма воды при температуре 4°С. Наглядно это можно представить себе следующим образом: взять сухой кусочек почвы и спрессовать его так, чтобы совершенно не осталось пустот. Тогда частное от деления взятой массы почвы к полученному объёму и будет представлять собой плотность твёрдой фазы почвы. Знание её необходимо для расчёта скважности почвы. Плотность твёрдой фазы почвы в среднем составляет 2,5-2,7 г/см. Она зависит от химического и минералогического состава и определяется средней плотностью веществ, составляющих данную почву, их относительным содержанием.

Наименьшая плотность отмечается в верхнем гумусовом горизонте, так как этот горизонт содержит большое количество гумуса и органического вещества. По мере движения вглубь плотность почвы закономерно возрастает. В глубинных иллювиальных горизонтах в исследуемой подзолистой почве эта величина достигает 2,4-2,7 г/см, потому что эти горизонты содержат скопление железистых соединений и других тяжёлых минералов. Следует учесть содержание органики в почве, которое уменьшается от верхних горизонтов к нижним. Наибольшая плотность твёрдой фазы в горизонте ВС, она составляет 2,7 г/см.

Таким образом, плотность твёрдой фазы косвенно характеризует химический и минералогический состав почвы. По её величине можно ориентировачно судить о количестве гумуса и органических веществ в почве, о содержании в ней тяжёлых минералов, о степени её глинистости и др.

3.2.3 Содержание органического вещества

Органическое вещество почвы представлено органическими остатками живых организмов, продуктами их метаболизма, а так же специфическими органическими соединениями, носящими название почвенного гумуса. По современным представлениям все органические вещества, находящиеся в почвенной массе генетических горизонтов, делятся на две группы.

1. Неспецифические, то есть вещества не почвенного происхождения, а имеющие фито-, зоо-, микробоценотическую природу и поступающие в процесс почвообразования как отмирающая биомасса (органические остатки) и как продукты жизнедеятельности живых организмов.

2. Почвенный гумус или специфические органические вещества почвенно-генетической природы, присущие только почвам.

В вещественном составе почв органическим соединениям принадлежит особая роль, поскольку гумусообразование и гумусонакопление связано только с почвообразовательным процессом и не наследуется, как правило, от материнской почвообразующей породы, хотя, безусловно, материнские породы влияют на состав и свойства гумуса.

Из массы органических веществ биологического происхождения, в почвах широко представлены углеводы (целлюлоза, моносахариды, дисахариды, гемицеллюлоза, пектиновые вещества), лигнин, белки, жиры, липиды, дубильные вещества, смолы и другие соединения. Разные биологические объекты, поступающие в процесс почвообразования, весьма варьируют по химическому составу.

В связи с высокой динамичностью количественной массы неспецифических органических соединений количество этих веществ в почвах варьирует в широких пределах. Считается, что около 10% определяемого в лабораториях гумуса составляют органические вещества неспецифической природы, полностью утратившие морфологические структуры исходных организмов.

Гумус, или гумусовые вещества - это особая группа химических соединений, свойственная почвенному покрову земли, то есть специфичная только для почвенных образований. Гумус образуется из веществ растительных, животных и микробных остатков во взаимодействии с комплексом компонентов окружающей среды.

В результате процесса гумификации образуются продукты, от которых непосредственно зависит формирование разных свойств почв и типов почвообразования. Эти продукты представлены гуминовыми и фульвокислотами. Гумификация совершается в определённых условиях окружающей среды. В сязи с разнообразием этих условий конечные продукты гумификации также разные. К сожалению, несмотря на выдающиеся достижения химии, сейчас нельзя вывести определённую химическую формулу гуминовой кислоты и фульвокислоты, так как это группа химических соединений переменного состава.

При исследовании подзолистой почвы на содержание органического вещества можно заметить следующую закономерность: по мере продвижения от верхнего горизонта А₀ к ниже лежащим горизонтам, количественное содержание органического вещества понижается. Максимальное содержание органического вещества в горизонте А₀, так как здесь находятся различные растительные остатки, находящиеся на разных стадиях разложения.

Самое низкое содержание органики наблюдается в горизонте А₂, оно равно 1,3 %. Это можно объяснить тем, что в процессе подзолообразования все органические вещества вымываются в ниже лежащий горизонт В. По мере продвижения от горизонта В к горизонту С процентное содержание органического вещества почвы понижается, это можно объяснить тем, что горизонт С (материнская горная порода) мало затронут почвообразовательным процессом, так как залегает на достаточной глубине.

4 ПОСТРОЕНИЕ ПОЧВЕННО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ

4.1. Измерение температуры и механического состава в связи с рельефом

Температура почвы по склону сильно варьирует: у подножья температура высокая, т.к. открытое место быстро нагревается солнцем, плюс ко всему почва темного цвета, что ускоряет процесс прогревания. Вверх по склону количество растительности увеличивается, почвы затеняются, прогревание ухудшается. На вершине склона температура почвы вновь возрастает, что связано с тем, что солнечные лучи не скользят по склону, а падают прямо.

Механический состав по склону тоже меняется. На вершине почвы легкого механического состава, ниже по склону происходит утяжеление почв в результате смыва всех коллоидных и илистых частиц. Самые тяжелые почвы находятся у подножья склона.

Геохимическое сопряжение.

На вершине – подзолистые почвы, в низине – дерновые, т.к. к подножью склона идет сток воды, что обуславливает развитие там травянистого покрова, который дает богатый опад, способствующий развитию дернового процесса.

4.2. Анализ изменения систематического положения почв в связи с изменением рельефа

Рельеф оказывает влияние на растительность, т.к. с повышением меняется тип почвы, тип водного режима и т.д.; то происходит изменение состава растительности. На вершине склона преобладает тип леса – ельник черничный, в результате этого здесь сформировались подзолистые почвы, т.к. еловый опад выделяет кислоты, которые разрушают гумусовое вещество и обеспечивают подзолистый процесс в почве. У подножия формируется травянистая растительность, способствующая дерновому процессу почвообразования.

4.3. Методика отбора, расчет и анализ результатов по изучению объемной массы почвы

Определение объемного веса (массы) производиться стальным буриком, представляющим собой тонкий заостренный цилиндр. При помощи бура, не нарушая сложение почвы, в лесу берут образец почвы определенного объема.

В лесу выкапывают разрез. После описания на стенке его отмечаем горизонты, из которых берем пробы. Определение объемного веса проводиться по каждому генетическому горизонту, а при большой его мощности в нескольких местах горизонта. Взятие проб начинают сверху, затем приступают к систематическому взятию проб по горизонтам, срезая по мере выемки образцов слои почвы так, чтобы образовалась горизонтальная площадка. Бур острым краем врезают в почву площадки, зачищенной на желаемой глубине. Врезание считается законченным, когда верхний край бура погружается в почву на 1-1,5 см. Затем почву вокруг бура окапывают, подрезают снизу ножом. Бур вынимают, очищают верхнюю поверхность его от приставшей почвы, обрезают почву острым ножом вровень с краями цилиндра и почву помещают в бюкс.

Доставленные в лабораторию бюксы взвешивают. Бюксы высушивают этой почвы в термостате до постоянного веса. Зная вес сухой почвы m и объем цилиндра V, вычисляют объемный вес по формуле:

, г/см³

В горизонте А₀ ОМ рассчитывается по формуле:

Вывод по объемной массе.

Объемный вес – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном ненарушенном состоянии.

Исходя из полученных данных, делаем вывод, что объемная масса зависит от органического вещества в горизонтах, от механического состава и от структуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полевая практика по почвоведению позволила нам понять влияние почвообразующих факторов (климата, рельефа, растительности и др.) на формирование почв. Мы научились описывать различные морфологические признаки почв, рассмотрели влияние рельефа на почвенные показатели. Освоили методику отбора образцов почвы для изучения ее свойств, морфологических признаков, методикой заложения почвенных разрезов, научились описывать основные свойства почв, научились определять связь почвы с основными типами лесов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хабаров А.В., Яскин А.А. Почвоведение. – М.: Колос, 2001. – 232с.: ил. – (Учебник и учеб. пособия для сред. спец. учеб. заведений).

2. Зеликов В.Д., Колюкаева М.П. Почвоведение. – М.: «Лесная промышленность», 1973. – 232с.

3. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И Почвоведение. М.: ИКЦ «МарТ», 2004. - 496 с.

4. Ващенко И.М. Биологические основы сельского хозяйства. М.: «Академия», 2004. - 544 с.

32