Почвообразующие породы как фактор почвообразования

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ЗАОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По предмету «ПОЧВОВЕДЕНИЕ»



Содержание

Введение

1. Значение работ В.В. Докучаева, П.А. Костычева, Н.М. Сибирцева, К.Д. Глинки, В.Р. Вильямса в создании генетического почвоведения

2. Охарактеризуйте морфологические признаки почв, опишите профиль почв своего хозяйства или района

3. Почвообразующие породы как фактор почвообразования, их влияние на свойства, состав почв и почвообразовательный процесс. География почвообразующих пород

4. Распространение и условия образования дерновых почв

5. Особенности проявления подзолистого и дернового процессов почвообразования в условиях лесостепи. Агрономическая оценка серых лесных почв

6. Водный баланс орошаемого поля. Расчет оросительных норм

Заключение

Список используемой литературы



Введение

почвоведение генетический докучаев

Основным направлениями экономического и социального развития России на период до 2000 года, определены главные задачи агропромышленного комплекса - достижение устойчивого роста сельскохозяйственного производства, надежное обеспечение страны продуктами питания и сельскохозяйственным сырьем, объединение усилий всех отраслей комплекса для получения высоких конечных результатов в соответствии с разработанными программами. В сельском хозяйстве намечено продолжить последовательное освоение научно обоснованных систем ведения хозяйства, значительно повысить продуктивность и устойчивость земледелия, осуществить в этих целях комплекс мер по увеличению плодородия земель, внедрения интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Интенсификация сельского хозяйства должна осуществляться на основе химизации, мелиорации земель, комплексной механизации, электрификации, автоматизации производственных процессов, широкого достижения науки и техники, внедрения прогрессивных форм организации и оплаты труда.

Эффективность земледелия в значительной степени зависит и от правильного подбора и соотношения возделываемых культур и сортов, наиболее почвенным и климатическим условиям зоны их выращивания.

Возделывание культурных растений составляет задачу растениеводства, которое в зависимости от их использования и биологических особенностей подразделяется на:

· полеводство;

· луговодство;

· овощеводство;

· плодоводство;

· садоводство.

Продуктивность растений зависит прежде всего от обеспеченности их факторами жизни, которые они получают, как правило через почву или из приземного слоя атмосферы. Поэтому земля в сельском хозяйстве выступает как основное средство производства. К. Маркс отмечал, что от других основных средств производства земля отличается двумя особенностями: ограниченностью сельскохозяйственных угодий (пашня, сенокосы, пастбища) и не изнашиваемостью. Ограниченность площади пашни обязывает человека сохранять и непрерывно улучшать землю, повышать ее плодородие. Наукой и практикой доказано, что земля в процессе производства продуктов растениеводства не только не изнашивается, как другие средства производства (машины, сооружения и тд.), но и при правильном ее использовании улучшаются все показатели плодородия, обеспечивается непрерывный рост урожайности сельскохозяйственных культур. К. Маркс возлагал на каждое поколение человечества задачу пользования благами земли так, чтобы оставить потомкам ее в лучшем состоянии по сравнению с той, какую они приняли от своих предков, систематически повышая плодородие почвы.

Посевами сельскохозяйственных культур на земном шаре занято свыше 1 миллиарда гектаров, т.е. не более 10% поверхности суши. В следствии ежегодного прироста населения площадь пашни и других сельскохозяйственных угодий в расчете на одного человека постоянно и повсеместно уменьшается.

Несмотря на огромные размеры земельного фонда нашей страны, возможности его использования весьма ограничены. В связи с этим земледелие должно решать вопросы интенсивного использования каждого гектара пахотно-пригодной земли, сохранения и воспроизводства плодородия почвы.

Таким образом, земледелие в широком понимании можно определить как науку, разрабатывающую способы наиболее рационального и эффективного использования земли, сохранения и повышения эффективного плодородия почвы, как главного условия повышения урожайности сельскохозяйственных культур и роста производства продукции растениеводства. В современном земледелии повышение урожайности сельскохозяйственных культур, производства зерна и другой продукции обеспечивается путем дальнейшего улучшения использования земли на основе научно-технического прогресса.

В настоящее время почвозащитная направленность интенсивного земледелия должна быть главным условием и исходным положением для расширенного воспроизводства плодородия почвы. Учение о плодородии, о взаимоотношениях культурных растений с почвой и другими факторами среды - основа сохранения земли и рационального ее использования, как основного средства производства, для получения максимальных и устойчивых урожаев высокого качества.



1. Значение работ В.В. Докучаева, П.А. Костычева, Н.М. Сибирцева, К.Д. Глинки, В.Р. Вильямса в создании генетического почвоведения

К середине XIX в. накопился обширный материал по изучению почв. Однако эти данные были в высшей степени неоднородными и даже относились к различным объектам. Специалисты в области сельского хозяйства и агрономии изучали преимущественно пахотный горизонт. Геологи под почвой подразумевали мощную толщу продуктов выветривания горных пород. Попытки механически соединить эти по-существу различные направления привели к появлению эклектической и нежизнеспособной агрогеологии. Для почвоведения XIX столетия характерен большой подъем. Начинается дифференциация науки, расширяются связи с другими науками, образуются учебные центры по подготовке специалистов сельского хозяйства.

настоящую научную революцию в почвоведении совершил Василий Васильевич Докучаев (1846-1903). Ему принадлежит честь создания подлинной науки о почве (научного почвоведения) - генетического почвоведения. Рассматривал почву как самостоятельное природное тело. Разработал учение о природных и почвенных зонах, о факторах почвообразования, о классификации почв и др.

В 1883 г. был опубликован классический труд В.В. Докучаева «Русский чернозем», который стал его докторской диссертацией. В работе изложено совершенно новое представление о почве как об особом естественно-историческом теле, возникающем и развивающемся под совместным воздействием почвообразовательных факторов. Эта работа заложила основы новой отрасли естествознания - почвоведения. В дальнейшем В.В. Докучаев проводил исследования в бассейне Средней Волги (Нижегородская губерния). В процессе этих работ не только получили дальнейшее развитие взгляды В.В. Докучаева, но и выросла блестящая плеяда его учеников, многие из которых позже внесли крупный вклад в различные отрасли естествознания. Таковы, почвоведы К.Д. Глинка, Н.М. Сибирцев, В.Р. Вильямс. В последние годы жизни В.В. Докучаев совершил ряд путешествий (в Бессарабию, в Среднюю Азию, на Кавказ), дополнил свою теорию новыми положениями и составил первую почвенную карту северного полушария.

В.В. Докучаев создал научное генетическое почвоведение. Он установил принцип строения почвенного профиля, закон горизонтальной зональности и высотной поясности почв, разработал новые методы исследования почв и основы их картографии. Он предложил первую научную генетическую классификацию почв. Значение В.В. Докучаева в почвоведении столь велико, что, по мнению известного американского почвоведа К.Ф. Марбута, его можно сравнить со значением Ч. Дарвина в биологии и Ч. Лайэля в геологии.

Большой вклад в развитие почвоведения на этом этапе внесли и другие русские ученые.

Н.М. Сибирцев (1860-1900) - ученик, ближайший сотрудник В.В. Докучаева, автор первого учебника по почвоведению..

П.А. Костычев (1845-1895) - русский ученый, заложил научные основы агрономического почвоведения.

К.Д. Глинка (1867-1927) - русский ученый-геолог (минеролог), изучал процесс выветривания минералов. Занимался разработкой проблем почвенно-географического картографирования и др.

В.Р. Вильямс (1863-1939) - русский ученый, автор учения о едином почвообразовательном процессе. Исследовал гумус почв и почвенное плодородие.

Ряд положений В. В. Докучаева был при его жизни уточнен и развит Н.М. Сибирцевым (1860-1900) - учеником и ближайшим сотрудником В.В. Докучаева. Н.М. Сибирцев возглавил первую в России кафедру почвоведения (в Ново-Александрийском институте сельского хозяйства и лесоводства). Он был автором первого учебника генетического почвоведения. Н.М. Сибирцев разработал на основании принципов В.В. Докучаева учение о горизонтальной зональности почв, которое положено в основу его генетической классификации почв. Многие ученики Н.М. Сибирцева стали видными почвоведами.

Одновременно с В. В. Докучаевым жил и работал П.А. Костычев (1845-1895) - крупный ученый, почвовед и агроном. Будучи высококвалифицированным химиком и биологом, П.А. Костычев провел ряд важных исследований процессов накопления и разложения органических веществ в почве, заложил научные основы агрономического почвоведения.

Блестящим представителем докучаевской школы почвоведения был К.Д. Глинка (1867-1927). Деятельность К.Д. Глинки была чрезвычайно многообразной. Его разносторонние научные исследования (изучение минерального состава почв и почвообразующих пород, классические экспериментальные исследования по выветриванию минералов, изучение древних почв, почвенно-географические исследования) сочетались с большой научно-организаторской и педагогической работой. К.Д. Глинка был организатором и руководителем экспедиционных почвенно-географических исследований, охвативших огромную территорию азиатской части России. Он руководил высшими учебными и научными учреждениями, в том числе Докучаевским почвенным комитетом и Почвенным институтом имени В.В. Докучаева. Характерная особенность работ К.Д. Глинки - стремление обосновать географические закономерности почвоведения обширным аналитическим материалом. Его книга «Почвоведение» выдержала пять изданий в России и была переведена на иностранные языки. Деятельность К.Д. Глинки получила высокое признание, как в России, так и за рубежом.

В.Р. Вильямс (1863-1939) - русский ученый, автор учения о едином почвообразовательном процессе. Исследовал гумус почв и почвенное плодородие.

В республике проведено детальное изучение почв. Составлены почвенные карты различного масштаба. Учеными республики много сделано по изучению почвенных процессов, минералогии, агрохимических свойств, эрозии почв, по бонитировке и др. В республике работает научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения. В каждой области в составе станции химизации сельского хозяйства действуют почвенные отделы, которые изучают почвенный покров соответствующих территорий и выдают хозяйствам рекомендации по рациональному использованию почв.

В последние годы на передний план выходят проблемы охраны почв и их умелое использование. Сюда относят мелиорацию, борьбу с эрозией, рекультивацию почв. Большое значение имеют проблемы прогнозирования будущего состояния почв.

2. Охарактеризуйте морфологические признаки почв, опишите профиль почв своего хозяйства или района

В профиле целинных серых лесных почв выделяют следующие горизонты: А₀ -- лесная подстилка, под ней находится гумусовый горизонт А₁, а ниже -- гумусово-элювиальный А₁А₂; за ним следует элювиально-иллювиальный горизонт А₂В, который сменяется несколькими иллювиальными горизонтами (В₁ В₂); внизу профиля -- переходный к материнской породе горизонт ВС; в нем или выше могут встречаться карбонаты. В пахотных почвах горизонты А₁ и А₁А₂ обычно вовлекаются в обработку.

От дерново-подзолистых почв профиль серых лесных почв отличается усилением аккумулятивных процессов органического вещества и минеральных соединений, ослаблением элювиально-иллювиальной дифференциации профиля, более мощным гумусовым слоем, отсутствием сплошного подзолистого горизонта, наличием сероватых тонов в оподзоленном и нижележащем слоях.

Изучение генезиса серых лесных почв связано с именами В. В. Докучаева, С. И. Коржинского, В. И. Талиева, В. Р. Вильямса, И.В.Тюрина и других крупных ученых. В.В.Докучаев считал, что серые лесные почвы сформировались как самостоятельный зональный тип под травянистыми широколиственными лесами (дубравами) лесостепной зоны. С. И. Коржинский развил гипотезу об образовании серых лесных почв в результате деградации (ухудшения свойств) черноземов при воздействии на них леса.

Все рассмотренные теории отражают возможные пути образования серых лесных почв в разных физико-географических условиях, обеспечивающих формирование довольно хорошо гумусированного профиля с признаками оподзоленности. Современное понимание генезиса серых лесных почв заключается в том, что этот тип почв сформировался под преобладающим влиянием дернового процесса в сочетании со слабым развитием подзолистого процесса при участии лессиважа

Серые лесные почвы по совокупности морфологических признаков и свойств занимают переходное положение от дерново-подзолистых почв южнотаежной подзоны к черноземным почвам лесостепи.

Они характеризуются большой гумусированностью по сравнению с дерново-подзолистыми почвами при наличии признаков и свойств, обусловленных проявлением подзолистого процесса, хотя и в более ослабленной форме, чем в почвах южнотаежной подзоны.

В зависимости от интенсивности гумусирования и развития признаков оподзоливания тип серых лесных почв подразделяется на три подтипа -- светло-серые, серые и темно-серые лесные почвы.

Тип серых лесных почв характеризуется следующим строением профиля. Целинные почвы с поверхности имеют горизонт лесной подстилки А₀ или дернины А_д. В верхней части выделяется гумусовый слой, окраска которого изменяется от светло-серой до темно-серой при переходе от светло-серых почв к темно-серым.

Главная морфологическая особенность серых лесных почв -- заметное разделение гумусового слоя на два горизонта -- верхняя часть с наиболее интенсивной гумусовой окраской -- гумусовый горизонт A₁ и нижняя часть гумусового слоя -- переходный или гумусово-оподзоленный (гумусово-элювиальный) горизонт A₁A₂, в разной степени окрашенный гумусом и имеющий одновременно признаки оподзоленности в виде более или менее обильной белесой присыпки, которая представляет собой мелкие фракции кварца и полевых шпатов. С поверхности их удалены пленки гумуса и гидроокиси железа. Затем следует переходный горизонт А₂В. Ниже залегает иллювиальный горизонт В с ореховатой или ореховато-призматической структурой, по граням которой встречаются примазки и лакировка, а также белесая присыпка. Горизонт В постепенно переходит в породу С. Она на некоторой глубине (120--200 см) обычно содержит карбонаты в виде прожилок и журавчиков. Серые лесные почвы Украинской и Среднерусской провинций на водоразделах часто не содержат карбонатов: они вымыты на большую глубину.

Мощность почвы и отдельных горизонтов

Светло-серые лесные почвы среди почв данного типа отличаются наибольшей оподзоленностью и наименьшей мощностью гумусового горизонта (рис. 2). Их профиль включает следующие горизонты:

A₀(А_д) -- в целинных почвах лесная подстилка или дернина темно-бурого цвета;

А₁ -- гумусовый горизонт, обычно светло-серый, ореховатый с пластинчатостью или комковато-ореховато-пластинчатой структуры, с кремнеземистой присыпкой, густо пронизан корнями; на пахотных почвах А_пах -- бесструктурный и распыленный. Мощность горизонта А, не превышает 15--25 см;

A₁A₂ -- переходный гумусово-элювиальный горизонт серовато-белесоватого цвета, пластинчатый или плитчато-ореховатый, с кремнеземистой присыпкой, постепенным переходом в горизонт А₂В;

А₂В -- переходный элювиально-иллювиальный горизонт серовато-бурого цвета, угловато-мелкоореховатый или плитчато-ореховатый, с кремнеземистой присыпкой, буровато-коричневыми коллоидами на гранях структурных отдельностей, уплотненный; переход постепенный; мощность горизонтов А₁А₂ + А₂В в основном не превышает 15--20 см;

В -- иллювиальный горизонт, бурый, плотный, вязкий во влажном состоянии, с ореховатой и крупноореховатой структурой в верхней части и ореховато-призматической или призматической в нижней части, с коричневыми пленками на гранях структурных отдельностей; переход постепенный;

С -- преимущественно светло-бурые покровные суглинки, в которых карбонаты наблюдаются примерно лишь с глубины 2 м в виде Прожилок, журавчиков, известковых трубочек.

Рисунок 2. Морфологическое строение профиля серых лесных почв: а -- светло-серая лесная почва; б -- темно-серая лесная почва

Верхние горизонты почв обладают кислой или слабокислой реакцией. Степень ненасыщенности основаниями 10--25 %. Вынос илистой фракции из верхних горизонтов составляет 30--60 %. Содержание гумуса колеблется от 3--4 до 5--7 % в горизонте А целинных почв, а на пашне -- от 1,5 до 2,5 %.

Гумус в горизонте A₁ (Ап) у светло-серых почв составляет 1,5 -- 3 % в западных провинциях и до 5 % в восточных: у серых -- соответственно от 3 -- 4 до 6 -- 8 % и у темно-серых от 3,5 -- 4 до 8 -- 9 % и более (табл. 2). У темно-серых почв содержание гумуса вниз по профилю уменьшается постепенно. В этом отношении они ближе стоят к черноземам и заметно отличаются от светло-серых и серых почв, для которых характерно более резкое падение содержания гумуса с глубиной. По сравнению с дерново-подзолистыми почвами в составе гумуса возрастает группа гуминовых кислот, особенно их фракция, связанная с кальцием.

Таблица 2 - Содержание гумуса и мощность гумусовых горизонтов в серых лесных почвах различных фаций (данные А. И. Троицкого)

Подтип	Фации
	западно- и южноевропейская (теплые)	восточно-европейская	западно- и среднесибирская (холодные)	восточносибирская (глубоко промерзающие)
	А1+А1А2 см	гумус, %	А1+А1А2 см	гумус, %	А1+А1А2 см	гумус, %	А1+А1А2 см	гумус, %
Светло-серые лесные	30--35	1,5-2,0* 2,5--3,5	15--25	2,0-2,5 3,0-4,0	15--20	3,0--4,0 5,0-7,0	Не распространены
Серые лесные	35--40	2,0-2,5 3,5--6,0	30--40	3,0-5,0 4,0-6,0	18--30	6,0-8,0 До 10,0	15--25	5,0--7,0 7,0-8,0
Темно-серые лесные	40--50	3,0--3,5 До 8,0	40-45	4,0-5,0 5-8,0	25--35	7,0-10,0 До 14,0	20--25	8,0-14,0 До 16,0

* В числителе -- на пашне, в знаменателе -- на целине под лесом.

Окраска

Серые лесные почвы отличаются от светло-серых ослаблением подзолистого и большим развитием дернового процесса. В целинных почвах гумусовый горизонт А не имеет ясно выраженного белесоватого оттенка, интенсивнее прокрашен гумусом, обычно крупнопористый, комковато-ореховатый с SiO₂ на гранях структурных отдельностей; переход постепенный. Горизонт А₂В обычно более темно окрашенный с белесой присыпкой на поверхности агрегатов. Иллювиальный горизонт В бурый или коричнево-бурый с лаковыми (черновато-бурыми) пленками на поверхности структурных отдельностей, с белесой присыпкой SiO₂; переходит языками в почвообразующую светло-бурую породу. Карбонаты отмечаются в горизонте С с глубины 150--170 см.

Структура

Структура почвенного покрова лиственно-лесной зоны во многом определяется ее переходным положением между таежно-лесной и лесостепной зонами. Поэтому в ряде провинций (Среднерусская, Украинская а др.) в структуре почвенного покрова широко представлены сочетания контуров серых лесных почв (серых и темно-серых) с выщелоченными и оподзоленными черноземами и лугово-черноземными почвами. При этом контуры черноземных почв преимущественно составлены пятнистостями черноземов разной степени выщелоченности, оподзоленности и мощности. Наряду с такими комбинациями в северной части зоны распространены сочетания светло-серых, серых лесных почв со светло-серыми и серыми лесными глеевыми с участием контуров дерново-подзолистых почв, а также вариации светло-серых, серых и темно-серых почв,

Структура почвенного покрова территорий с эрозионными формами рельефа характеризуется широким участием сочетаний с контурами эродированных почв и почв овражно-балочного комплекса.

В Западно-Сибирской провинции в структуре почвенного покрова преобладают сложные контрастные сочетания и комплексы, составленные контурами серых лесных обычных, осолоделых и глеевых почв, луговых, лугово-болотных почв и солодей. В северных районах провинции распространены сочетания с широким участием дерново-подзолистых и серых лесных почв со вторыми гумусовыми горизонтами.

Структура почвенного покрова зоны серых лесных почв определяется участием в ней дерново-подзолистых, дерновых, болотных почв, черноземов оподзоленных и выщелоченных, лугово-черноземных почв, солонцов, солончаков и солодей. Для зоны типично распространение почв разной степени эродированности.

Контуры черноземных почв преимущественно представлены пятнистостями. Выделяются сочетания серых автоморфных и глеевых почв с участием контуров дерново-подзолистых почв, а также вариации светло-серых, серых и темно-серых почв.

Территории с эрозионными формами рельефа характеризуются широким участием сочетаний с контурами эродированных почв и почв овражно-балочного комплекса.

В Западносибирской провинции преобладают контрастные сочетания и комплексы, состоящие из серых лесных обычных, осолоделых и глеевых почв, луговых, лугово-болотных почв и солодей. В северной части провинции распространены сочетания дерново-подзолистых почв и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом.

3. Почвообразующие породы как фактор почвообразования, их влияние на свойства, состав почв и почвообразовательный процесс. География почвообразующих пород

Горные породы, из которых формируется почва, называются почвообразующими, или материнскими.

Почвообразующие породы характеризуются по их происхождению, составу, строению и свойствам. 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 в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Свойства и состав материнских пород влияют на состав поселяющейся растительности, ее продуктивность, на скорость разложения органических остатков, качество образующегося гумуса, особенности взаимодействия органических веществ с минералами и другие стороны почвообразовательного процесса.

Главными почвообразующими породами являются рыхлые осадочные.

Осадочныепороды -- отложения продуктов выветривания массивно кристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные.

К наиболее распространенным осадочным породам относятся континентальные четвертичные отложения: ледниковые, водно-ледниковые, лессы и лессовидные суглинки, элювиальные, аллювиальные, делювиальные, пролювиальные, эоловые, менее распространены озерные, морские. Они различаются по характеру сложения, влагоемкости, водопроницаемости, порозности, что определяет водно-воздушный и тепловой режимы.

Биологический фактор почвообразования:

Под биологическим фактором почвообразования понимается многообразное участие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности в почвообразовательном процессе.

Наиболее могущественным фактором, оказывающим влияние на направление почвообразовательного процесса, являются живые организмы. Начало почвообразования всегда связано с поселением организмов на минеральном субстрате. В почве обитают представители всех четырех царств живой природы -- растения, животные, грибы, прокариоты. Пионерами в освоении и преобразовании косного минерального вещества в почве яляются различные виды микроорганизмов, лишайники, водоросли. Они еще не создают почву, они готовят биогенный мелкозем -- субстрат для поселения высших растений -- основных продуцентов органического вещества. Именно им, высшим растениям, как главным накопителям вещества и энергии в биосфере, и принадлежит ведущая роль в процессах почвообразования.

Роль древесной и травянистой, лесной и степной или луговой растительности в процессах почвообразования существенно различна.

Под лесом опад, являющийся главным источником гумуса, поступает преимущественно на поверхность почвы. В меньшей степени в гумусообразовании участвуют корни древесной растительности.

В хвойном лесу опад, в силу специфики его химического состава и большой механической прочности, очень медленно подвергается процессам разложения. Лесной опад вместе с грубым гумусом образует подстилку типа «мор» той или иной мощности. Процесс разложения в подстилке осуществляется преимущественно грибами; гумус имеет фульватный характер.

В смешанных и, особенно, в широколиственных лесах лиственный опад более мягкий, содержит в своем составе высокое количество оснований, богат азотом. Процесс минерализации ежегодного опада в основном совершается в течение годового цикла. В лесах подобного типа в гумусообразовании принимает большое участия опад травянистой растительности. Освобождающиеся при минерализации опада основания нейтрализуют кислые продукты почвообразования, синтезируется более насыщенный кальцием гумус гуматно-фульватного типа.

Иной характер поступления органических остатков и химических элементов в почву наблюдается под пологом травянистой степной или луговой растительности. Основным источником образования гумуса является масса отмирающих корневых систем и в значительно меньшей степени надземная масса (степной войлок, семена растений и т. д.). Это объясняется тем, что биомасса корней у травянистой растительности (в отличие от древесной) обычно значительно преобладает над надземной биомассой. Опад травянистой растительности в отличие от опада древесных пород характеризуется более тонкой структурой, меньшей механической прочностью, высокой зольностью, богатством азотом и основаниями.

Почвообразовательный процесс, протекающий под влиянием травянистой растительности, носит название дернового процесса.

Наряду с высшей растительностью большое влияние на процессы почвообразования оказывают многочисленные представители почвенной фауны -- беспозвоночные и позвоночные, населяющие различные горизонты почвы и живущие на ее поверхности.

Функции беспозвоночных и позвоночных животных важны и разнообразны; одна из них -- разрушение, измельчение и поедание органических остатков на поверхности почвы и внутри ее.

Вторая функция почвенных животных выражается в накоплении в их телах элементов питания и главным образом в синтезе азотсодержащих соединений белкового характера. После завершения жизненного цикла животного наступает распад тканей и возврат в почву накопленных в телах животных веществ и энергии.

Деятельность роющих животных оказывает большое влияние на перемещение масс грунта и почвы, на формирование своеобразного микро- и нанорельефа. В некоторых случаях перерытость почв и выбросы на поверхность достигают таких размеров, что возникает необходимость введения в номенклатуру почв специальных определений (например, карбонатный перерытый чернозем). Профиль таких почв имеет рыхлое, кавернозное строение, почвенные горизонты часто перемещены и трансформированы.

Таким образом, в почвообразовании участвуют три группы организмов -- зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биоценозы. Вместе с тем функции каждой из этих групп как почвообразователей различны.

Зеленые растения являются единственным первоисточником органических веществ в почве, и основной функцией их как почвообразователей следует считать биологический круговорот веществ -- поступление из почвы элементов питания и воды, синтез органической массы и возврат ее в почву после завершения жизненного цикла.

Основными функциями микроорганизмов как почвообразователей являются разложение растительных остатков и почвенного гумуса до простых солей, используемых растениями, участие в образовании гумусовых веществ, в разрушении и новообразовании почвенных минералов.

Основными функциями почвенных животных является разрыхление почвы и улучшение ее физических и водных свойств, обогащение почвы гумусом и минеральными веществами.

4. Распространение и условия образования дерновых почв

Распространение. Формируются на первых надпойменных террасах, гривообразных возвышенностях центральной поймы, т.е. на территориях, уже длительное время не подвергающихся поемным процессам, или же затапливаемых только в годы с очень высоким уровнем полых вод один раз в 20-30 лет. Значительные площади этих почв сосредоточены в пойме Припяти и Западной Двины, небольшими участками встречаются в поймах всех крупных рек республики.

Генезис. В зависимости от времени выхода территории из процесса поемности, состава аллювия, глубины залегания грунтовых вод, наличия реликтовых признаков гидроморфизма, состава произраставшей растительности в период поемности и особенностей современного хозяйственного использования старопойменные почвы существенно различаются как морфологически, так и по своему плодородию. Так, например, на обширных, плоских, выровненных участках 1-й надпойменной террасы Западной Двины под пашней встречаются старопойменные почвы, верхняя часть профиля которых практически утратила признаки аллювиального происхождения и не отличается от обычной дерново-подзолистой почвы. Слоистость, характерная для пород аллювиального происхождения, в этих почвах начинает проявляться в средней части профиля и четко выражена в нижней части. Признаки избыточного увлажнения присутствуют обычно в нижних горизонтах в виде ржаво-охристых пятен и прослоек.

Однако часто зональные почвенные процессы не оказывают существенного влияния на строение профиля старопойменных почв и последние морфологически не отличаются от современных пойменных почв. С поверхности такие почвы имеют довольно мощный гумусовый горизонт, сменяемый глубже аллювиальной породой с хорошо выраженной дифференциацией слоев по гранулометрическому составу.

По мнению Н.И. Смеяна (1990), одним из основных диагностических признаков этих почв является несоответствие экологических условий морфологической выраженности гидроморфизма, который в данном случае имеет реликтовый характер. В целом следует отметить, что почвенный покров пойм как действующих, так и вышедших из режима поемности, отличается высокой сложностью и контрастностью, и существующая их классификация и диагностика требуют дальнейшего совершенствования.

5. Особенности проявления подзолистого и дернового процессов почвообразования в условиях лесостепи. Агрономическая оценка серых лесных почв

В таежно-лесной зоне распространены в основном следующие процессы почвообразования: подзолистый, дерновый и болотный. Эти процессы чередуются или протекают одновременно, в результате чего формируются следующие типы почв: подзолистые, дерново-подзолистые, дерновые, болотные, болотно-подзолистые и мерзлотно-таежные.

Подзолообразовательный процесс развивается под пологом хвойного сомкнутого леса. В таком лесу кроны деревьев настолько полно поглощают солнечные лучи и рассеянный свет под их тенью так слаб, что под ними не растут даже наиболее теневыносливые растения. Поэтому травянистой растительности в таких лесах обычно нет и поверхность почвы покрыта только мертвым покровом или лесной подстилкой из хвои, листьев, веток и прочих остатков древесной растительности.

В лесу создаются несколько другие условия водного режима почвы по сравнению с почвами, занятыми травянистой растительностью. Полностью удерживая зимние осадки и обусловливая медленное таяние снега весной, лес способствует более обильному увлажнению почвы с поверхности. Размещение всасывающих корней деревьев на большой глубине определяет глубокое залегание горизонта максимального физиологического иссушения почвы. Продолжительное увлажнение верхних горизонтов почвы, покрытых сверху лесной подстилкой из древесной падалицы, определяет стабильность распада органических веществ, которые поступают в почву. Лесная подстилка рыхлая и легко пропускает влагу вглубь, препятствуя ее испарению. Все части древесных растений обычно пропитаны дубильными веществами, обладающими кислотными свойствами, что препятствует деятельности бактерий. Поэтому лесная подстилка разлагается, главным образом, грибной микрофлорой, которая хорошо переносит кислую реакцию.

Развиваясь под покровом леса в условиях сравнительно большого количества атмосферных осадков, довольно равномерно выпадающих на протяжении всего года, и слабой их испаряемости, почвы зоны большую часть года находятся во влажном состоянии и систематически промываются.

По своему происхождению лесная подстилка может быть хвойной, лиственной, хвойно-лиственной, зелено-моховой, сфагновой и т. д. Общим свойством, присущим всем типам лесных подстилок, является кислотность. По данным А. П. Проневича, свежий осенний опад различных растений обладает кислой реакцией, при этом хвоя ели имеет активную кислотность (рН 4,3), хвоя сосны -- 5,1, листва березы -- 5,7, клена -- 6,1, ольхи -- рН 6,4. Как показали исследования, кислотность лесной подстилки находится в обратной зависимости от содержания в ней оснований, главным образом кальция и магния.

В результате разложения лесной подстилки образуется ряд воднорастворимых органических соединений, в том числе фульвокислоты и низкомолекулярные органические кислоты (щавелевая, уксусная, лимонная), которые, действуя на материнскую породу, вначале выщелачивают из нее труднорастворимую соль СаСОз, затем вызывают деградацию минеральной части почвы, то есть удаление коллоидных форм железа, алюминия и других полутора- окисей. Лишь после этого начинается процесс оподзоливания, то есть разрушение глины и вынос продуктов разрушения в расположенные ниже горизонты.

Верхний горизонт, утратив полутораокиси и обогатившись продуктами разрушения глины, аморфной кремниевой кислотой, приобретает беловато-серый цвет, что напоминает цвет золы, и превращается в так называемый элювиальный подзолистый горизонт.

Вымываемые из элювиального горизонта продукты разрушенияминеральной почвообразующей породы не удаляются полностью из почвы, а на определенной глубине задерживаются, образуя горизонт вмывания (иллювиальный). При этом легкорастворимые соли щелочей удаляются за пределы почвенного слоя, труднорастворимые карбонаты щелочных элементов опускаются на глубину свыше 1 м и поступают в нижний горизонт почвы, соединения железа и алюминия осаждаются под горизонтом, образуя иллювиальный железистый горизонт.

Иллювиальный горизонт, обогатившись вмытыми в него коллоидами из соединений железа и алюминия, приобретает рыхлое во влажном и плотное в сухом состоянии сложение и распадается на острограненные, резко оформленные ореховато-призматические агрегаты.

Ниже горизонта скоплений окисных соединений железа иногда размещается горизонт, который содержит соединения закисного железа. Этот горизонт имеет светлую окраску с голубовато-зеленоватыми пятнами и затеками и называется глеевым. Его формирование обусловливается жизнедеятельностью анаэробных бактерий, однако оно бывает чаще всего связано с близким залеганием к поверхности почвы верховодки, которая способствует развитию восстановительных процессов в почве и образованию глея.

Таким образом, самой существенной особенностью подзолообразовательного процесса является глубокий распад первичных и вторичных минералов под воздействием органических кислот и выщелачивание продуктов их распада из верхних горизонтов почвы в низшие и частичный вынос их из почвенной толщи. В процессе развития почв зоны большое значение имеет карбонатность почвообразующих пород под лесами. Высокое содержание карбонатов кальция и магния способствует нейтрализации органических кислот и тем самым ослабляет процесс оподзоливания. По этой причине на карбонатных породах подзолообразовательный процесс обычно слабо проявляется, а иногда и вовсе не выражен.

Подзолообразовательный процесс в природе обычно чередуется с дерновым процессом или протекает одновременно с ним.

Дерновый процесс представляет собой совокупность явлений в почве, вызываемых развитием травянистой растительности, существенным свойством которой является способность накапливать в почве органические остатки и перегной.

Процесс накопления перегноя в верхних слоях почвы происходит и под древесной растительностью, но в небольших количествах. Этим и объясняется то, что под сомкнутым древостоем густого леса обычно не образуются почвы с хорошо развитым гумусовым слоем (мощность 2--3 см).

Травы в отличие от древесной растительности характеризуются большой сетью тонких и густо пронизывающих почву корней, после отмирания которых почвенная масса ежегодно обогащается значительным количеством органического вещества. Разлагаясь при малом доступе воздуха, корневые остатки трав превращаются в гумус, обволакивающий пленками минеральные частички и окрашивающий верхнюю часть почвенного профиля в серый или темно-серый цвет.

Одновременно с накоплением перегноя в верхней части почвы под влиянием аккумулирующей роли травянистой растительности происходит накопление кальция, магния, марганца, калия, отчасти железа и других зольных элементов. Благодаря обогащению почвы минеральными соединениями реакция почвенного раствора становится менее кислой, почвенные коллоиды насыщаются ионами кальция и магния и верхние горизонты со временем приобретают в той или иной степени выраженную комковатую структуру. Так, под воздействием травянистой растительности постепенно обособляется дерново-перегнойный горизонт.

Степень развития дернового процесса зависит от многих факторов и прежде всего от растительности: чем лучше растут травы, тем интенсивнее идет процесс биологической аккумуляции в верхних горизонтах почвы гумуса, азота и зольных элементов. Наиболее интенсивно дерновый процесс развивается в изреженных лесах, на полянах, а также в широколиственных лесах, где в растительном покрове значительное место занимают травы. Кальций и магний в почве способствуют коагуляции почвенных коллоидов и закреплению гумуса в верхних ее слоях. Поэтому на карбонатных материнских породах обычно встречаются почвы с хорошо развитым гумусовым горизонтом.

Значительную роль в развитии дернового процесса играет механический состав почвообразующих пород и почв. Чем богаче почва илистыми частицами, тем лучше выражен дерновый процесс. Поэтому почвы с хорошо развитым перегнойным слоем формируются главным образом на глинистых и суглинистых породах и очень редко на песчаных и супесчаных, где этот слой выражен весьма слабо или совсем отсутствует. Поскольку степень участия трав в напочвенном покрове и лиственных пород в лесной зоне постепенно повышается в направлении с севера на юг, в этом же направлении нарастает и степень выраженности дернового процесса.

В природе очень распространены случаи, когда в результате изреживания и осветления леса на поверхности почвы появляется покров растений травянистой растительной формации. В этом случае подзолистое почвообразование часто меняется дерновым почвообразованием под пологом осветленного леса. В результате этого образуются дерново-подзолистые почвы. В отличие от подзолистых почв, которые развиваются под покровом сомкнутого леса, в дерново-подзолистых почвах под влиянием травянистой растительности слабеют процессы разрушения минеральной части почвы и выноса продуктов разрушения в нижние слои. Одновременно с этим здесь начинают сильнее развиваться процессы накопления в почве перегноя. Благодаря этому в верхнем дерновом горизонте образуется крепкая комковатая структура и увеличивается содержание элементов зольного и азотного питания растений.

Серые лесные почвы по своим свойствам занимают промежуточное положение между дерново-подзолистыми и черноземными почвами.

В зависимости от содержания гумуса и мощности гумусового горизонта серые лесные почвы подразделяются на следующие подтипы: светло-серые, серые и темно-серые.

Серые лесные почвы западной части лесостепи содержат 2--4 % гумуса, восточной -- до 4--8%. С глубиной содержание гумуса резко уменьшается, хотя и не так резко, как у дерново-подзолистых почв. Серые лесные почвы содержат достаточно много подвижной фосфорной кислоты, средне обеспечены доступным калием и бедны подвижным азотом.

Поскольку большинство серых лесных почв тяжелые по механическому составу, то их почвенный поглощающий комплекс хорошо развит, емкость поглощения может составлять 20--35 мг-экв на 100 г почвы, а степень насыщенности основаниями достигает 75--90 %. В состав поглощенных катионов (наряду с кальцием и магнием) входит и водород.

Реакция серых лесных почв слабокислая или близкая к нейтральной (рН водной вытяжки 5,5--6,5). Эти показатели для отдельных подтипов почв не устойчивы, но они позволяют судить о том, что агрономическая ценность почвы возрастает в направлении от светло-серых к темно-серым, которые по свойствам близки к черноземам.

Водно-физические свойства серых лесных почв в значительной мере зависят от содержания гумуса и механического состава материнских пород. Верхние горизонты этих почв имеют хорошую пористость (50--60 %), однако иллювиальные горизонты значительно уплотнены, что ухудшает их водопроницаемость и аэрацию. Вследствие слабо выраженной водопрочной структуры при обработке эти почвы могут сильно распыляться, а нередко заплывать и образовывать почвенную корку.

Сельскохозяйственное использование серых лесных почв и пути повышения их плодородия. В настоящее время под пашней находится около 40 % площади серых лесных почв. В агрономическом отношении эти почвы неравноценны.

На почвах лесостепной зоны эффективно внесение различных видов органических (навоз, компосты), а также полного минерального удобрения. Светло-серые и серые лесные почвы с повышенной кислотностью и слабо насыщенные основаниями нуждаются в известковании. В качестве известкового материала здесь широко можно использовать дефекационную грязь -- отход свеклосахарного производства.

Небольшая мощность гумусового горизонта приводит к необходимости углубления пахотного слоя припахиванием оподзоленного горизонта. Особое значение это имеет для светло-серых и серых лесных почв, а также при возделывании технических культур (сахарная свекла, картофель), которые значительно повышают урожай при увеличении пахотного слоя до 27--30 см. Водно-физические свойства серых и светло-серых лесных почв улучшают посевом многолетних трав, своевременной обработкой, глубоким рыхлением, уничтожением почвенной корки, накоплением и сохранением влаги и т. д.

Сильная расчлененность территории зоны серых почв способствует интенсивному развитию водной эрозии. Поэтому создание полезащитных и водопоглощающих лесных полос, введение специальных севооборотов с посевом многолетних трав, обработка почвы поперек склонов и по горизонталям, залужение склонов имеют решающее значение для предотвращения дальнейшего развития эрозионных процессов.

Водный баланс орошаемого поля. Расчет оросительных норм.

При прогнозировании водного режима на фоне дренажа балансовым методом запасы влаги в слое d_d над начальным уровнем подземных вод следует определять по формуле:

, (1)

где , ,

h_sw,max - максимальная высота уровня подземных вод над водоупором после полива (t = 0), м;

d_d - глубина заложения дренажа, м;

w_tot - полная влагоемкость, принимаемая равной w_tot = n - p, где п - пористость; p - объем защемленного воздуха, р = 0,05 ... 0,07 (большее значение соответствует более тяжелым по гранулометрическому составу грунтам);

w_max - максимальная молекулярная влагоемкость, в долях ед.;

h_wp - высота капиллярного поднятия, м;

w_j - средняя влажность в слое выше ординаты y_j в равновесной эпюре влажности.

Так, при y_j = ; w_i =  имеем V_j = , где w_lim - предельная полевая влагоемкость.

Схема равновесных эпюр влажности при различном увлажнении почв приведена на черт. 3.1.

Изменение запасов влаги за счет суммарного испарения в течение времени ?t следует определять по формуле:

, (2)

где E_w - испаряемость;

?_p - коэффициент, учитывающий вид возделываемой сельскохозяйственной культуры;

h_sw(t) - высота уровня подземных вод над водоупором в междренье в момент времени t от начала их сработки после полива;

h_s,cr - критическая глубина, при которой прекращается испарение с уровня подземных вод, м.

Изменение запасов влаги за счет снижения уровня подземных вод при действии дренажа необходимо определять по формуле:

?V_н = [h_sw,max - h_sw(t)]?(y), (3)

где ?(y) - текущая водоотдача;

y - ордината уровня подземных вод, м.

Величину текущей водоотдачи при колебании уровня подземных вод в диапазоне глубин, не превышающих ординату у < h_wp следует определять по формуле:

, (4)

При у > h_wp коэффициент водоотдачи допускается принимать постоянным и равным

? = w_tot - w_m, (5)

где w_m - средняя для данного периода влажность в активном слое почвы, % принимается равным w_m = (0,7 ... 0,9)w_lim.

Общее изменение запасов влаги в слое выше плоскости заложения дренажа следует определять по формуле:

, (6)

Восполнение запасов воды в свободной емкости зоны аэрации должно регулироваться сроками и нормами подачи воды при поливах. В период между поливами запасы влаги зоны аэрации расходуются на суммарное испарение и за счет действия дренажной системы. Полив необходимо производить тогда, когда влажность в активном слое достигает допустимого предела в соответствии с прил. 1.

Для систематического дренажа (горизонтального, комбинированного или в виде линейного ряда скважин) в однородном грунте с постоянной проводимостью Т с учетом несовершенства дрен для определения положения уровня подземных вод следует вести по следующим формулам:

а) при определении превышения уровня подземных вод посередине между дренами

; (7)

б) при определении притока к дрене

; (8)

Черт.1. Схема равновесных эпюр влажности при различном увлажнении почвогрунтов

I - эпюра влажности почв перед поливом; II - эпюра влажности после полива, когда увлажняется только активный слой почвы до значения w_lim. Поливная норма равна d_w = h_a(w_lim - w_inf); w_inf - значение нижнего предела допустимой влажности; h_a ? 1 м - активный слой почвы; III - эпюра влажности после полива, когда увлажняется слой почвы до значения w_lim в равновесной эпюре влажности; IV - эпюра влажности после промывного полива. Поливная норма равна d_w = h_a(w_lim - w_inf) + I_n,i; I_n,i - объем воды, расходуемый на поддержание необходимого солевого режима i-го слоя.

в) при определении превышения уровня подземных вод вблизи дрены

. (9)

В приведенных формулах:

H - превышение уровня подземных вод в междренье над горизонтом воды в дрене в момент времени t, м;

Н_еq - превышение уровня подземных вод при установившейся фильтрации (t ? ?), м, определяется по формуле:

,

H_sl - начальное превышение уровня подземных вод, соответствующее уровню h_sw,sl принимается равным H_sl = h_sw,sl - h_d;

h_sw,sl - начальная высота уровня подземных вод над водоупором, м;

...