Анализ генетических особенностей почв в Котельничском районе

По ходу работ составляется почвенная карта, которая после окончания полевых работ перечерчивается начисто.

Таблица 2.3 Интенсивность разложения лесных подстилок.

Характер лесной подстилки	Насаждение, из под которого взята подстилка	Почва	Выделялось СО2 мг. на 100 г. в 1 час (в среднем за весь период опыта 10-12 суток)
1.Грубогумусная сосновая с лишайниковым покровом РН солей-8	Сухой бор, сосновое насаждение, бонитет III. В наземном покрове лишайник.	Типично подзолистая песчаная почва	3,615
2.Переходная из опада хв.-широколиств. пород и сныти, копытеня и др. Сверху слабо разложившаяся и внижней - хорошо разложившаяся. РН солей-6,6	Елово-широколиственное насаждение 1 кл. возраста из ели, пихты, березы, липы, клена и небольшого количества дуба. В подлеске орешник, крушина, бересклет. Травяной покров из сныти, копытеня, медуницы, звездчатки и др.	Дерново-подзолистая хорошо гумусированная суглинистая.	4,686
3.Рыхлая из муллевой почвы. Состоит из листьев и веточек дуба, липы, клена и опада широкотравных растений напочвенного покрова. РН солей-6,4	Широколиственное нас. 1 кл. возраста с хорошо развитым травяным покровом из сныти и других видов широколиственных лесов.	Дерново-подзолистая (сильно реградированная) широколиственных лесов на лессовидных суглинках.	12,650

В результате полевого изучения разреза почвовед должен сделать предварительное заключение о лесорастительных свойствах данной почвы и условиях местопроизрастания. При этом обращается внимание на характер лесной подстилки и всей почвы: грубогумусная или муллевая, степень выраженности перегнойно-аккумулятивного горизонта, степень подзолистости, механический состав почвы и его изменение по профилю, характер почвообразующих пород, явления подстилания различными породами, степень увлажнения и дренажа, характер развития корневой системы и мощность почвы, степень задернения почвы, мощность торфянистого горизонта (в подзолисто-болотных и болотных почвах), минерализация грунтовых вод, степень их проточности и др.

При исследованиях почв часто возникает необходимость составления почвенных карт или почвенных планов. Для этого необходимо иметь топографическую основу, лучше с изображением рельефа, типов леса, вырубок и пр. Чем подробнее и точнее нанесена на топо-основу вся внутриквартальная ситуация, тем точнее могут быть составлены почвенная карта или почвенный план.

Составление почвенной карты или плана производится методом заложения и изучения почвенных разрезов - основных, контрольных и прикопок.

Для составления почвенных карт или планов намечается несколько ходовых линий, которые должны пересекать все наиболее характерные формы рельефа, типы леса, вырубки и др. важные участки. Эти ходовые линии обычно проводят в поперечном направлении к речным долинам, а в качестве дополнения к этим линиям проводят и перпендикулярные маршруты. На всех этих линиях в типичных местах роют и описывают специальные почвенные ямы с точным нанесением их под определенным, порядковым номером на топооснову. Основной разрез на плане изображается крестиком, возле которого ставится номер разреза, и условный знак почвы. Количество почвенных разрезов зависит от заданного масштаба почвенной съемки, сложности природных условий и качества топоосновы.

Глубокими (основными) разрезами стремятся выяснить, прежде всего общую картину почвенного покрова и закономерности распределения почв по элементам рельефа, типам леса и в связи с особенностями почвообразующих пород и хозяйственных воздействий на тот или иной участок. Каждый разрез должен охарактеризовать почву целого однородного участка. Поэтому при выборе мест закладки разреза следует руководствоваться рельефом, типом леса и характером участка. Затем приступают к уточнению распространения почвенных единиц, выявленных основными разрезами. Для этого пользуются контрольными разрезами - полуямами, позволяющими отнести почву к той или иной классификационной единице, установленной глубоким разрезом. Прикопками прощупывают границы выделенных почв, с нанесением границ на топооснову согласно масштаба.

Границы между разными почвами, нащупанные прикопками или почвенной тростью, на топооснове проводятся чертой. Чаще всего эти границы совпадают с изменениями рельефа, типами леса, границами таксационных выделов и хозяйственных угодий.

После окончания полевого обследования почвенная карта или план перечерчиваются начисто, раскрашиваются, внизу карты проставляются условные знаки, названия почв, масштаб карты, дата составления карты, фамилия автора.

На этом заканчивается составление и оформление предварительной полевой почвенной карты или плана.

В окончательном виде карта составляется в конце камерального периода после проведения анализов почв и обработки всего полевого и литературного материала перед составлением полного очерка о свойствах почв.

Камеральный период

Камеральный период при почвенных исследованиях в лесном хозяйстве мало чем отличается от соответствующего раздела почвенно-картографических исследований.

Почвенные образцы высушиваются еще в полевой период. Затем они просматриваются, часть из них отбирается в анализ, другая часть может идти для организации музея или почвенного уголка в лесхозе или лесничестве.

После просмотра образцов и проверки полевых записей и определений, составлений сводных таблиц и просмотра полевой почвенной карты, составляется план аналитических работ.

Отличительной особенностью его является изучение лесной подстилки, а так же весь профиль.

После окончания аналитических работ и обработки их результатов, составления окончательной классификации почв и почвенной карты, обработки полевых материалов делается сопоставление почвенной карты с планом лесонасаждений, чтобы на географической основе дополнительно раскрыть или подтвердить ту общую взаимосвязь и взаимообусловленность лесной растительности и почв, которая была установлена еще в период полевых работ. Затем эта связь изучается более подробно и глубоко на основании сопоставления типов леса, таксационных выделов и контуров почв, таксационных элементов (состава, возраста, полноты, бонитета запаса) со свойствами почвы - условиями распространения и залегания ее по рельефу, морфологическими особенностями, водными свойствами и аналитическими данными.

В процессе сопоставления всех полевых и аналитических материалов для установления более глубокой и разносторонней взаимосвязи между геологическим строением, геоморфологическими и гидрогеологическими условиями, почвами и лесной растительностью района исследования очень полезно воспользоваться графическим изображением этой взаимосвязи.

На основании всего полученного материала дается общая характеристика лесорастительных свойств почвы, уточняется и углубляется сделанное в полевой период определение типов местопроизрастаний.

Затем производится лесорастительная группировка почв, необходимая для правильного планирования дифференцированного практического применения лесохозяйственных мероприятий.

В основу лесорастительной группировки почв необходимо положить учение о типах лесорастительных условий; которые находятся в тесной зависимости от лесорастительных свойств почв и факторов почвообразования, действующих на рост и развитие растительности.

Типы местопроизрастаний имеют широкое практическое значение в лесном хозяйстве.

После всей вышеуказанной проделанной работы составляется общий очерк о почвах и их лесорастительных свойствах с приложением карт, картограмм, ключей, графиков, анализов почв и прочих материалов.

Определение гранулометрического состава почвы полевым методом

Материалы и оборудование: образцы почв, стеклянные палочки, химические стаканы, фарфоровые чашки (ступки).

Метод основан на различной пластичности почв в зависимости от содержания в них физической глины. Пластичность определяют по способности почвы скатываться в шнур (рис. 2.1).

Алгоритм:

1. Взять небольшое количество почвы, смочить водой и размять до консистенции теста.

2. Раскатать почву ладонями в шнур толщиной до 3 мм и попробовать свернуть его в колечко диаметром до 3 мм. Вид этого шнура и будет показателем механического состава почвы (песок, супесь, легкий, средний, тяжелый суглинок, глина).

Рис.2.1.Определение гранулометрического (механического) состава почвы (по Н. А. Качинскому)

Определение подвижных форм калия методом Я.В. Пейве

Метод пригоден для кислых почв. Вытеснение поглощенного калия из почвы проводится путем обработки ее 1,0 нормальным раствором NaCl. Определение перешедшего в вытяжку калия осуществляется при помощи сухой соли кобальтнитрита натрия, с которым растворенные соли калия образуют осадок.

В основу данного метода определения калия положен принцип наименьших концентраций, состоящий в том, что образование осадка при осаждении калия кобальтнитритом происходит лишь до определенной наименьшей концентрации калия в данном растворе. Установлено, что наименьшая концентрация Кг0 в мг/л при температуре раствора от 12 до 24°С приблизительно равна величине температуры в °С.

Путем разбавления солевой вытяжки, содержащей ионы калия, в определенное число раз можно найти для данных условий эту наименьшую концентрацию и, учитывая степень разбавления, вычислить содержание калия в исходном растворе.

Необходимое оборудование и реактивы: термометр, весы лабораторные, колбы конические на 100 мл, ротатор, фильтры, штативы с пробирками, 1,0 н. раствор NaCl, кобальтнитрит натрия.

Ход анализа:

1. Отвешивают на весах 25 г воздушно-сухой почвы, просеянной через сито 1 мм и помещают навеску в коническую колбочку.

2. Приливают 50 мл 1,0 нормального раствора NaCl и взбалтывают содержимое в течение 5 мин.

3. Фильтруют вытяжку через плотный складчатый фильтр.

4. Подготавливают штативы с пробирками из расчета 10 пробирок для каждой вытяжки.

5. Из приготовленной вытяжки прилить в первую пробирку 5мл, во 2-ю -4,0 мл, 3-ю - 3,0 мл, 4-ю - 2,5 мл, 5-ю - 2,0 мл, 6-ю - 1,8 мл, 7-ю - 1,5 мл,8-ю - 1,2 мл, 9-ю - 1,0 мл, 10-ю - ничего.

6. Все пробирки доливают до объема 5 мл 1,0 н. раствором NaCl.

7. В каждую пробирку добавляют 0,1 г сухого кобальтнитрита натрия. В целях экономии реактива полезно сначала прибавить реактив в 1-ю, 4-ю и 7-ю пробирки, понаблюдать выпадение осадка, а затем по необходимости добавлять реактив другие пробирки.

8. Перемешивают содержимое и оставляют на 30 мин.

9. В отдельную пробирку наливают 1,0 н. раствора NaCl и ставят термометр для определения температуры раствора.

10. Проводят наблюдения за выпадением осадка и образованием мути. Реакция, а соответственно и выпадение осадка, наблюдается прежде всего в пробирках с высокой концентрацией вытяжки, происходит до некоторой наименьшей концентрации калия и не идет при большем разбавлении.

11. Отмечают номер пробирки, в которой не выпал осадок и нет мути. В примере, изображенном на рисунке, это четвертая пробирка, в которую добавляли 2,5 мл вытяжки.

Пример реакции кобальтнитрита натрия с хлористым калием в пробирках с разной концентрацией вытяжки

12. Если осадок выпадет в пробирке № 9, то вытяжку следует разбавить 1,0 нормальным раствором NaCl в 2 - 3 раза, в зависимости от содержания калия, и приготовить новую шкалу.

При взятом отношении почвы к раствору S содержание калия вычисляют по формуле:

К2О мг/100 г почвы = В / А,

где

А - количество миллилитров вытяжки в пробирке с наименьшей концентрацией;

В - температура раствора.

13. Результаты анализов записывают в следующую форму:

№ разреза	Индекс горизонт	Глубина взятия образца, см	№ колбы	№ пробирки	K2O мг/100 г почвы
1	А1	15	1	5	9



Определение подвижной фосфорной кислоты по А.Т. Кирсанову

Метод применяют для кислых почв: подзолистых, дерново-подзолистых, подзолисто-болотных, серых лесных, бурых лесных и др.

Сущность этого метода состоит в том, что фосфорную кислоту извлекают из почвы 0,2 н. раствором HCl при отношении почвы к раствору 1:5, а затем определяют колориметрически по молибденовой сини, образующейся при восстановлении фосфорно-молибденовой кислоты металлическим оловом.

По А.Т. Кирсанову фосфорная кислота, извлекаемая 0,2 н. раствором HCl, доступна для растений, и поэтому по ее содержанию можно судить об обеспеченности растений фосфором и отзывчивости растений на фосфатные удобрения.

Необходимое оборудование и реактивы: весы лабораторные, колбы конические на 100 мл, ротатор, фильтры, штативы с пробирками, 0,2 н. раствора НСl, реактив Б, оловянные палочки, эталонные растворы.

Ход анализа:

1. Отвешивают 5 г воздушно-сухой почвы, пропущенной через сито с отверстиями диаметром 1 мм, и помещают в коническую колбочку объемом 100 мл.

2. Приливают 25 мл 0,2 н. раствора НСl.

3. Взбалтывают содержимое колбочки 1 мин. и оставляют на 15 мин. в покое.

4. Фильтруют раствор через беззольный фильтр.

5. Переносят пипеткой 5 мл фильтрата в пробирку.

6. Приливают в пробирку 5 мл реактива Б (раствор молибденовокислого аммония в HCl).

7. Перемешивают содержимое пробирки чистой оловянной палочкой в течение 20 - 30 сек. до получения постоянной голубой окраски.

8. Перемешивают жидкость, опуская и поднимая в ней оловянную палочку, не делая при этом резких движений палочкой вниз, так как ее концом можно пробить дно пробирки. Оловянную палочку перед употреблением и после окончания перемешивания надо тщательно промыть дистиллированной водой.

9. Сравнивают полученную окраску с эталонным раствором и отмечают номер пробирки, ближайшей по цвету.

10. Содержание подвижных форм фосфора определяют по следующей эталонной шкале.

№ эталонной пробирки Р2О5, мг/100 г почвы

11. Результаты анализов записывают в следующую форму:

№ разреза	Горизонт	Глубина взятия образца, см	№ колбы	№ пробирки	№ эталонной пробирки	Р2O5, мг/100 г почвы
1	А1	15	1	1	3	5

Методы определения содержания гумуса в почве

Содержание и состав органических соединений в почвах агроэкосистем оказывают огромное влияние практически на все свойства и функции этих почв. Особую роль при этом играют специфические почвенные органические соединения - вещества гумусовой природы. Влияние гумусовых веществ на плодородие почв чрезвычайно многообразно. Присутствие в почве достаточного количества гумусовых веществ способствует формированию прочной структуры почвы и обеспечивает, таким образом, благоприятный водно-воздушный режим. Гумусовые вещества придают почве буферность в отношении элементов питания растений, особенно азота. Высокий уровень микробиологической активности почв также поддерживается высоким уровнем содержания гумуса. Таким образом, гумус является важным показателем плодородия почвы. Гумусовые вещества играют огромную роль в предотвращении или снижении поступления в растения различных загрязняющих веществ (тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов и т.д.).

При оценке гумусного состояния почв принято определять ряд показателей, из которых наиболее существенны для оценки почвенного плодородия: лесничество почвенный картографический гранулометрический

1) общее содержание гумуса в почве;

2) соотношение различных типов органических соединений, входящих в состав гумуса, т.е. групповой и фракционный состав гумусовых веществ.

Наиболее часто при оценке гумусного состояния почвы определяют общее содержание в почве веществ гумусовой природы. Прямое гравиметрическое определение органических веществ почвы не применяется из-за множества возникающих при этом затруднений: сложности выделения органических веществ, прочно связанных с минеральной частью почвы, возможного изменения их состава в процессе экстракции, а также из-за трудоемкости анализа, что немаловажно для такого широко используемого определения. Поэтому для оценки содержания гумуса в почве прибегают к косвенным методам, основанным на разложении гумуса почвы до углекислого газа и воды (метод Тюрина; Никитина; Антоновой, Скалабян, Сучилкиной). В ходе анализа определяют количество углерода, содержавшегося в органическом веществе, подвергшемся разложению. Таким образом, эти методы основаны на предположении о том, что состав органических веществ в почве относительно постоянен и по количеству углерода, входящего в состав гумуса, можно судить о содержании последнего. Несмотря на такое, казалось бы, смелое допущение, этот подход является единственным принятым в аналитической практике для определения содержания гумуса в почвах и, как правило, в применении к большинству используемых в сельском хозяйстве почв дает достаточно корректные оценки этого показателя.

Колориметрический метод определения рН по Н.И. Алямовскому

Необходимое оборудование и реактивы: весы, прибор Алямовского, ротатор, колбы на 200 - 250 мл, фильтры, экстрагирующий раствор (1 н. КСl) или дистиллированная вода.

Ход анализа:

1. Приготовление вытяжки. Отвешивают на технических весах 20 г воздушно-сухой почвы и помещают в сухую чистую колбу. Приливают 50 мл 1,0 н раствора KCl.

2. Берут пипеткой с делениями 10 мл испытуемой прозрачной и бесцветной жидкости в пробирку.

3. Добавляют 0,6 мл (10 - 12 капель) комбинированного индикатора. Тщательно перемешивают содержимое постукиванием пробирки о ладонь.

4. Определяют величину рН путем сопоставления полученной окраски с эталонами шкалы Алямовского. Для более точного определения испытуемый раствор ставят в середину, а эталоны по бокам. Сравнение следует делать на фоне белой бумаги.

5. Результаты анализов записывают в следующую форму:

№ разреза	Индекс горизонта	Глубина взятия образца, см	№ колбы	№ пробирки	рН
1	А1	15	1	1	4,2



3. Практическая часть

3.1 Описание почвенных разрезов

На территории Ежихинского участкового лесничества было заложено три почвенных разреза в соответствии с методикой исследования почв. Почвенные разрезы для анализа генетических особенностей почв закладывались в квартале 33, выдел 11 и квартале 34, выдел 34, 39.

3.2 Влияние морфологических признаков на лесорастительные свойства почвы

Влияние структуры почвы

Способность почвы распадаться на агрегаты той или иной величины и формы называют структурностью, а сами агрегаты, на которые распадается почва, - структурой.

Почва может находиться в двух состояниях - бесструктурном и структурном. При бесструктурном состоянии отдельные элементы (песчинки, пылеватые и илистые частицы) не скреплены между собой, а находятся в свободном состоянии. При структурном состоянии механические элементы соединены в агрегаты (отдельности) различной формы и величины.

Подробная классификация почвенных структур была разработана в начале XX века С. А. Захаровым и используется в российском почвоведении по настоящее время.

Классификация структурных отдельностей:

Кубовидный тип -- структура равномерно развита по трём взаимоперпендикулярным осям.

Грани и рёбра плохо выражены, агрегаты плохо оформлены:

род Глыбистая

вид Крупноглыбистая -- ребро куба > 10 см

вид Мелкоглыбистая -- ребро куба 10--5 см

род Комковатая

вид Крупнокомковатая -- ребро куба 5--3 см

вид Комковатая -- ребро куба 3--1 см

вид Мелкокомковатая -- ребро куба 1--0,5 см

род Пылеватая

вид Пылеватая -- ребро куба < 0,5 см

Грани и рёбра хорошо выражены, агрегаты ясно оформлены:

род Ореховатая

вид Крупноореховатая -- ребро куба > 10 мм

вид Ореховатая -- ребро куба 10--7 мм

вид Мелкокоореховатая -- ребро куба 7--5 мм

род Зернистая

вид Крупнозернистая -- ребро куба 5--3 мм

вид Зернистая (крупитчатая) -- ребро куба 3--1 мм

вид Мелкозернистая (порошистая) -- ребро куба 1--0,5 мм

Призмовидный тип -- структура развита преимущественно по вертикальной оси.

Грани и рёбра плохо выражены, агрегаты плохо оформлены:

род Столбовидная

вид Крупностолбовидная -- диаметр > 5 см

вид Столбовидная -- диаметр 5--3 см

вид Мелкокостолбовидная -- диаметр < 3 см

Грани и рёбра хорошо выражены, агрегаты ясно оформлены:

род Столбчатая

вид Крупностолбчатая -- диаметр > 5 см

вид Столбчатая -- диаметр 5--3 см

вид Мелкокостолбчатая -- диаметр < 3 см

род Призматическая

вид Крупнопризматическая -- диаметр > 5 см

вид Призматическая -- диаметр 5--3 см

вид Мелкокопризматическая -- диаметр 3--1 см

вид Карандашная (тонкопризматическая) -- диаметр < 1 см

Плитовидный тип -- развитие структуры по горизонтальным осям.

род Плитчатая

вид Сланцеватая -- толщина > 5 мм

вид Плитчатая -- толщина 5--3 мм

вид Пластинчатая -- толщина 3--1 мм

вид Листоватая -- толщина < 1 мм

род Чешуйчатая

вид Скорлуповатая -- толщина > 3 мм

вид Грубочешуйчатая -- толщина 3--1 мм

вид Мелкочешуйчатая -- толщина < 1 мм

Если структура неоднородна, используются двойные (тройные) названия, причём последним словом указывается преобладающая.

Каждый вид структуры характерен для определенной почвы или горизонта профиля той или иной почвы. Поэтому структура - важный генетический признак, помогающий отнести почву к тому или иному типу.

С агрономической точки зрения важны не столько форма структурных отдельностей, сколько их водопрочность, пористость, механическая прочность и размер. Поэтому агрономически ценной называют такую структуру, которая обладает водопрочностью и имеет определенный размер.

Водопрочность - способность почвенных агрегатов противостоять размывающему действию воды.

Пористость - суммарное количество внутриагрегатных пор, выраженное в процентах к объему агрегатов. Агрономически ценная структура должна иметь пористость, близкую к 50 % объема агрегатов.

Механическая прочность - способность агрегатов противостоять разрушению при механическом воздействии на почву сельскохозяйственных орудий, тракторов автомобилей, животных и т. д. Агрономически ценными являются агрегаты размером от 0,25 до 10 мм. При этом для северных районов лучшими являются агрегаты больших размеров, т.к. они хорошо обеспечивают водо- и воздухопроницаемость почвы.

Значение структуры в плодородии почв весьма существенно, т.к. она способствует формированию благоприятного водного, воздушного и питательного режима почв. В структурной почве через крупные межагрегатные поры происходит быстрое и полное впитывание осадков, благодаря чему в пахотном слое создаются запасы необходимой для сельскохозяйственных культур влаги, накапливающейся во внутриагрегатных порах. Уменьшающийся поверхностный сток воды по поверхности почвы одновременно снимает процессы водной эрозии пахотного слоя.

Через межагрегатные поры, быстро высвобождающиеся от воды, в почву легко проникает воздух приземного слоя атмосферы, поэтому в структурных почвах создается хороший воздушный режим. Сочетание воды и воздуха в пахотном слое при его благоприятных химических свойствах вызывает интенсивную деятельность микроорганизмов, которая приводит к быстрой трансформации органических удобрений и послеуборочных остатков и, как следствие, к появлению значительного количества элементов питания в структурной форме. В результате в почве формируется благоприятный питательный режим.

Структурные почвы по сравнению с бесструктурными меньше заплывают, их легче обрабатывать и они в значительно меньшей степени подвергаются ветровой эрозии, т.к. агрегаты крупнее 1-2 мм устойчиво противостоят развеванию ветром. В связи с этим эффективность мероприятий на структурных почвах значительно выше, чем на бесструктурных, хотя структура и не главный фактор, определяющий плодородие почв и урожай растений.

Восстановление и сохранение структуры в условиях с/х использования почв осуществляется агротехническими методами. Улучшение структурного состояния почв возможно также с помощью искусственных структурообразователей. К агротехническим мероприятиям относят обработку почв в состоянии физической спелости, известкование кислых почв, гипсование солонцов, внесение органических и минеральных удобрений. Прочная структура восстанавливается под действием многолетних трав и однолетних с/х культур.

Влияние сложения

Сложение почвы -- это физическое состояние почвенной массы в отдельном горизонте или почвенном профиле в целом.

Оно обусловлено взаимным расположением и соотношением органических и минеральных частиц, их консолидированностью (связностью). Сложение почвы определяется значениями плотности, характером порового пространства, трещиноватостью. При морфологическом описании почв различают следующие типы сложения:

-- очень плотное (слитое) -- почвенная масса представляет собой плотную сцементированную массу, куски которой в сухом состоянии не разламываются руками, ножом можно сделать на их поверхности блестящую черту (характерно для столбчатых отдельностей солонцов, бесструктурных глинистых почв);

-- плотное -- сухой образец с трудом разламывается руками, черта от ножа шероховатая с зубчатыми краями, нож в почву входит с большим трудом;

-- рыхлое -- почва хорошо распадается на отдельности (агрегаты), заметны поры, трещины (характерно для почв суглинистого состава с ореховатой, зернистой или комковато-зернистой структурой);

-- рассыпчатое -- масса почвы состоит из отдельных частиц, в сухом состоянии сыпучая (характерно для песчаных и супесчаных почв).

Сложение почв связано с их генезисом и зависит от их структурности, качества и количества гумуса, гранулометрического и химического состава и сложения. Оно имеет большое значение для определения мелиоративных свойств почвы, является агрономически важным показателем, обусловливает величину и характер скважности, а, следовательно, водопроницаемость, аэрируемость, физические и физико-механические свойства почвы.

Чем плотнее сложение почвы, тем менее она проточная.

Тип и размеры пор характеризуют структуру почвы, ее проточность, а, значит, особенности перемещения влаги по профилю. Проточность внутрипочвенных вод определяет степень подвижности почвенных растворов, обеспечивающих поступление питательных веществ к корням растений и отвод от корней продуктов метамоболизма, используемых как питание другими видами растений. Поэтому естественные природные ценозы сложны по составу растительности.

В зависимости от формы и размера пор выделяют следующие типы сложения: тонкопористое (поры меньше 1 мм); пористое (диаметр пор 1 --3 мм), характерное для лёссов и лёссовидных суглинков; губчатое (поры диаметром 3--5 мм); ноздреватое, или дырчатое (в почве имеются пустоты от 5 до 10 мм), обусловленное деятельностью землероев; ячеистое (пустоты более 10 мм); трубчатое (пустоты в виде каналов, прорытых землероями).

При характеристике порозности почв принято различать собственно поры и трещины. Трещины -- это узкие вытянутые полости с относительно параллельными стенками, образовавшиеся в результате сжатия или расширения почвенной массы при значительных колебаниях влажности и температуры.

По характеру трещин между структурными отдельностями выделяют следующие типы сложения почвы, наблюдающиеся в сухом состоянии: тонко трещиноватые (трещины уже 3 мм); трещиноватые (ширина полостей 3--10 мм); щелеватые (ширина полостей более 10 мм).

Почва представляет собой пористую систему. Объем порового пространства в минеральных горизонтах профиля может варьировать в широком диапазоне: от 28 % объема почвы до 60--70 %. Поры играют важную роль в процессах почвообразования и выполнении почвами экологических функций. По порам осуществляется движение почвенных растворов, происходит газообмен. Они являются средой обитания («домом») для почвенных животных и микроорганизмов.

Для роста корней большинства пропашных культур требуются поры диаметром более 200 мкм. Гравитационная влага стекает медленно. Капиллярный подъем происходит на высоту до 1,5 м

Мезопоры 30--75. Сохранение доступных для растений запасов влаги и веществ. Капиллярный подъем происходит медленно и на большую высоту. Гравитационных форм влаги нет

Микропоры 0,1--30. Запасы труднодоступных воды и веществ. Жизненное пространство микроорганизмов

Ультрамикропоры Менее 0,1. Недоступные запасы воды, поры заполнены физически связанной влагой

Поры разного размера, форм и конфигурации образуют в почве единую связанную систему порового пространства. Структура по -- рового пространства формируется в результате многих процессов: оструктуривания, растрескивания, набухания, жизнедеятельности растений и почвенных обитателей, выщелачивания химических веществ, уплотнения, кольматации (заполнения пор мелкими частицами). Общая порозность, размеры и конфигурация пор различны в разных почвах и отдельных горизонтах профилей.

В почве присутствуют все типы пор, однако в зависимости от ее гранулометрического состава (дисперсности частиц) одни категории могут существенно преобладать над другими.

В песчаных почвах доминируют макропоры. В почвах тяжелого гранулометрического состава, напротив, существенную долю общей пористости составляют мезо -- и микропоры, что приводит к развитию в них капиллярных явлений, определяющих особенности передвижения влаги и растворенных в ней веществ.

Влияние новообразований

Новообразования в почвах -- это в основном минеральные тела, различающиеся скульптурными формами и химическим составом, которые появились в процессе почвообразования в разных частях почвенного профиля.

Выделяют несколько групп новообразований по составу, в основном, по химической и биологической природе.

Новообразования химического происхождения представлены разными химическими соединениями:

-- легкорастворимые соли -- NaCl, CaCl2, MgCl2, Na2SO4;

-- гипс -- CaSO4 * 2Н2O;

-- карбонаты -- СаСО2;

-- оксиды марганца -- Mn3O4, железа -- F2O3;

-- вивианит -- Fe3(PO4)2 * 8Н2O;

-- кремнезём -- SiO2;

-- перегнойное вещество -- гумусовые плёнки.

Формы почвенных новообразований могут быть индикаторами почвенных процессов и их химического состава. Существует много форм новообразований:

-- налёты, присыпки, выцветы, крапинки, солевые корочки, пропитки;

-- примазки, потёки, корки, бородки, плёнки, дендриты;

-- прожилки, псевдомицелий, трубочки вокруг корней;

-- желваки, кристаллы, конкреции (зерна, ортштейны, бобовины, дробовины);

-- коры, панцири, прослои-ортзанды, пласты и плиты;

-- новообразования органического происхождения (копролиты, червороины, кротовины).

К новообразованиям органической природы относятся такие перегнойные вещества, как гумусовые плёнки, пятна, потёки, налёты на гранях структурных отдельностей. Новообразования могут достигать очень крупных размеров: округлой формы -- до 10 см, в форме плит -- до нескольких метров. Они являются важными носителями информации о почвенных процессах, режимах и условиях почвообразования.

Новообразования -- индикатор условий почвообразовательных процессов.

Новообразования легкорастворимых солей характеризуют засоленные почвы засушливых областей. Наиболее обычная их форма -- белесоватые налёты и выцветы хлоридов и сульфатов натрия. Этот вид новообразований может встречаться в различных частях профиля, иногда формирует отдельные солевые горизонты. Местоположение солей в профиле, их количество характеризуют степень засоления почвы.

Новообразования гипса встречаются в почвах засушливых и полузасушливых областей. Они обычны для нижних горизонтов южных черноземов, где залегают ниже зоны карбонатных образований. Наиболее характерные формы новообразований гипса -- сростки крупных кристаллов («гипсовые розы», «ласточкин хвост»). Большая аккумуляция гипса может образоваться при неглубоком положении уровней грунтовых вод.

Новообразования карбонатов характерны для лесостепи, степи и засушливых территорий. Разнообразие форм известковых новообразований имеет важное диагностическое значение в классификации почв. Выцветы, налёты, пропитки, псевдомицелии -- это наиболее молодые формы новообразований. Прослои, коры, плиты обычно связаны с древними условиями почвообразования. Конкреционные формы -- белоглазка, журавчики, дутики, куколки -- особенно характерны для почв, развитых на лёссах и лёссовидных суглинках.

Новообразования кремнезёма встречаются в почвах разных типов как во влажных, так и в сухих условиях в различных климатических поясах. Наиболее обычная форма новообразований кремнезёма -- белесая, мелкокристаллическая или аморфная присыпка на гранях структурных отдельностей. Этот тип новообразований связан обычно с процессами выщелачивания и оподзоливания.

Новообразования железа и марганца, обычно охристого, ржавого и бурого цветов, могут встречаться в почвах различных биокли -- матических областей. В их образовании большую роль играют микроорганизмы. Наиболее распространены среди этой группы конкреционные формы. Они образуются при переменном водном режиме почв и смене окислительных условий на восстановительные. С характером увлажнения связаны форма, строение и состав новообразований. Размер, прочность и количество конкреций изменяются в очень широких пределах. Их размер обычно составляет от 2до 70 мм. Иногда конкреции могут образовывать самостоятельные горизонты или коры.

Новообразования глин и гумуса наиболее распространены в почвах лесной, лесостепной и степной зон. Характерные формы -- кутаны: слоистые натёки, плёнки, лакировки, покрывающие стенки полостей и пор, а также грани структурных отдельностей срединных горизонтов. Они распространены в иллювиальных горизонтах. Их образование связано с перемещением из верхней части профиля и осаждением в иллювиальном горизонте частиц коллоидного размера.

Биогенные новообразования -- это червороины, кротовины, ходы почвенных животных, заполненные материалом из других горизонтов почвы или из почвообразующей породы. Биогенные новообразования наиболее широко распространены в степных почвах.

Включения -- это случайно оказавшиеся в почве органические и минеральные тела и предметы (отдельные камни, остатки деревьев, кости животных). Они могут быть связаны с человеческой деятельностью (куски керамики, обломки кирпича и стекла).

Почвенные горизонты -- это относительно однородные горизонтальные слои, составляющие почвенный профиль и различающиеся между собой по морфологическим признакам, составу и свойствам, которые сформировались под влиянием разных почвенных процессов. Горизонты называются генетическими, потому что их особенности определяются происхождением (генезисом) почв.

Генетические горизонты разделяются на естественные и антропогенно преобразованные. К естественным относятся горизонты, не затронутые или слабо затронутые деятельностью человека. В зависимости от положения в профиле различают верхние и срединные горизонты. Для обозначения горизонтов приняты буквенные символы.

Буквенные символы горизонтов -- это «генетический код» почвы.

Символы генетических горизонтов используются при написании формулы почвенного профиля, построении таблиц и графиков физических и химических свойств. Ниже приводится перечень основных генетических горизонтов, их индексы и главные морфологические отличия по Классификации почв России 2004 г.

Влияние влажности

Уровень влажности в почве может изменяться в пределах от переувлажнения до полного иссушения. Под данным термином следует понимать определенное количество воды, которое отмечается в толще грунта в данный момент времени. Выражается уровень влажности в процентах относительно сухого почвенного комка.

В том случае, если известна степень влажности почвы, установить объем запаса влаги не составит труда. Известно, что на одном участке грунт может иметь разный уровень влажности, что зависит от глубины залегания почвенного слоя. Кроме того, данный показатель обусловлен водонепроницаемостью, капиллярностью, влагоемкостью и прочими факторами, оказывающими влияние на увлажненность.

Регулировать уровень влажности почвы можно с помощью специальных агротехнических методов. При их использовании следует обязательно учитывать скорость изменения степени увлажненности грунта, которая варьируется при переходе от одного слоя к другому.

Существуют также понятия абсолютной и относительной влажности грунта. В первом случае подразумевается количество влаги в почве на том или ином участке в конкретный момент времени. Оно выражается в процентах от объема или веса грунта. А относительная влажность - это показатель увлажненности, зависящий от пористости почвы.

Значение влаги для роста леса. Вода играет важную роль в жизни древесных и кустарниковых пород, она растворяет минеральные вещества почвы, участвует в фотосинтезе, транспирации, является составной частью клетки. Основная часть влаги поглощается растениями из почвы. Вместе с водой растения потребляют минеральные питательные вещества, необходимые для жизни леса.

Отдавая через листовую поверхность влагу, деревья регулируют свой температурный режим. Вода входит в состав клеток и тканей животных и растений, почвы, атмосферы, в зависимости от ее состояния и концентрации изменяет температуру воздуха и почвы, делает доступными для растений питательные вещества, ослабляет солнечную радиацию, усиливает или замедляет процессы роста и развития леса.

В природе вода находится в твердом, жидком и газообразном состояниях. В общем объеме мировых водных запасов вода в твердом состоянии в виде льда составляет 1,65%. Количество пресной воды, содержащейся в реках, озерах и почве, равно 0,635 % объема водных запасов земли. Атмосферная вода составляет 0,001 %, и на долю мирового океана приходится 93,96 %- общих запасов влаги [14]. Эти показатели общего объема мировых водных запасов ориентировочны.

Твердая, жидкая и газообразная влага в количественном отношении меняется в зависимости от интенсивности солнечной радиации и других факторов. Вода в жидком состоянии, поглощая солнечную энергию, превращается в водяные пары атмосферы, по концентрации которых в ней определяют влажность воздуха. Количество влаги в воздухе зависит от его температуры, движения, рельефа местности, а также от времени года и географического месторасположения. Высокие температуры, которые сами по себе могут быть губительными для растений, в сочетании с достаточной влажностью воздуха и почвы обеспечивают им благоприятные условия для роста.

Водяные пары, перемещаясь в атмосфере, попадают в условия более низких температур, конденсируются, выделяют много тепла и выпадают в виде осадков, часть которых пополняет запасы воды на суше. Выпадающие осадки просачиваются в землю или стекают с поверхности почвы и через реки попадают в океан.

Источники влаги, их влияние на лес. Основными источниками влаги в лесу являются снег и дождь. Большая часть осадков в виде дождя и растаявшего снега стекает поверхностным стоком в реки, озера, моря, частично задерживается на поверхности почвы и растительности, а затем испаряется в атмосферу. Если количество выпадающих осадков значительно, то часть их расходуется на смачивание почвы и потребление корнями растений.

В разных географических зонах страны количество выпадающих осадков неодинаково. Так, в аралокаспийских степях их выпадает всего 100 мм, в северо-восточных районах -- до 300 мм, центральных--500--600 мм, степных -- 300--400 мм, в Сибири осадков выпадает мало: в средней части 300--400 мм, восточной -- 270 мм, Амурской обл. 440 мм, на Сахалине 540 мм. Наибольшее количество осадков выпадает у восточного побережья Черного моря в районе Сочи и Батуми -- 2000-- 2500 мм, на побережье Охотского моря и на юге Камчатки -- 800--1000 мм. Большинство атмосферных осадков выпадает в летнее время.

Влага, поглощенная корнями растений, используется на фотосинтез, транспирацию. Атмосферные осадки, которые проникают вглубь до водоупорного слоя, образуют горизонт грунтовых вод и стекают внутрипочвенным стоком в реки. Большое лесоводственное значение имеют зимние осадки. Снег является источником снабжения растений водой. Снеговой покров предохраняет молодые растения от низких температур и механических повреждений, а почву от промерзания, обеспечивая тем самым проникновение талых вод в почву. Но зимние осадки могут оказывать на лес и отрицательное действие, вызывая снеголом и снеговал. Снег, задерживаясь на кронах, способствует поломке сучьев и вершин деревьев. От снеголома страдают особенно хвойные породы -- сосна и кедр. Снеговал бывает, значителен при большой густоте древостоя и сомкнутости полога.

Лиственные породы меньше повреждаются навалом снега, так как сбрасывают на зиму листья и имеют гибкие ветви. Кроме дождя и снега, источниками влаги являются град, морось, ледяной дождь, роса, иней, изморозь, ожеледь.

Град -- ледяные ядра или кристаллы диаметром от 0,5 до 2 см, иногда до размера куриного яйца -- очень часто сопровождает ливневые дожди и вызывает градобой. От града нередко погибают посевы и посадки леса, наблюдается обивание коры у груши, ольхи, лещины.

Морось -- осадки, выпадающие из слоистых облаков или из тумана в виде мелких капелек. Скорость передвижения их очень мала и почти незаметна на глаз. Морось проникает везде и всюду, смачивая закрытые части кроны дерева, нижние части листьев и ветвей. Мелкие капельки мороси с растворенными в них отдельными частицами минеральных веществ, находящихся во взвешенном состоянии в воздухе, обеспечивают дополнительное внекорневое питание леса через листья.

Ледяной дождь -- мелкие ледяные шарики диаметром от 1 до 3 мм. Они образуются в результате замерзания капелек дождя при прохождении их через более холодные слои воздуха.

На поверхности растений, деревьев, почвы и отдельных предметов часто наблюдаются и другие различные явления природы (роса, иней, изморозь и ожеледь).

Ночью в редком лесу поверхность почвы несколько остывает. Приземной слой воздуха охлаждается. Еще интенсивнее охлаждаются растения и листья деревьев. Если температура приземного слоя понизится и станет ниже точки росы, начинается конденсация водяных паров и на шероховатой поверхности травянистой растительности и кронах деревьев образуется роса. Если конденсация происходит при отрицательной температуре, образуется иней (мелкие ледяные кристаллики). Интенсивность образования росы и инея зависит от скорости движения ветра, влажности воздуха, температуры окружающего воздуха и других физических и метеорологических факторов. 156

В течение ночи слой оседающей росы достигает 0,5 мм. Это дополнительная влага для растений. При конденсации паров выделяется скрытая теплота парообразования. Эта теплота препятствует дальнейшему охлаждению приземного слоя воздуха, предупреждая заморозки, часто причиняющие большие бедствия лесокультурному делу.

Изморозь появляется на хвое, листве деревьев, кустарниковых и травянистых растениях. Физический смысл ее заключается в том, что после сильных морозов деревья и кустарники сильно охлаждены. При резком повышении температуры воздуха (появление теплого ветра и др.) на промерзших ветвях и хвое деревьев образуется значительная масса длинных ле­дяных игл, нитей, пластинчатых или призматических кристаллов. Изморозь служит дополнительным источником влаги для леса. Положительная роль изморози заключается также в том, что в образовавшихся кристалликах льда оседает значительное количество аммиака и других, нужных для растений веществ, которые при таянии попадают в почву и становятся дополнительными источниками питания. Изморозь может играть и отрицательную роль, так как при больших образованиях изморози ветви деревьев или их вершины обламываются. Но это бывает редко. Обычно образовавшиеся иглы легко отваливаются и падают на землю. В кристаллах льда могут содержаться радиоактивные частицы, вредные для леса. Однако это отрицательное явление может проявляться только при радиоактивном загрязнении атмосферы.

Ожеледь -- слой льда на поверхности ветвей и стволов. Образуется при быстром наступлении дождливой погоды после морозов. На ветви, покрытые инеем, попадает влага, которая превращается в лед. Ожеледью чаще повреждаются насаждения с разомкнутым пологом. Кроме того, страдают породы с негибкими ветвями, например осина, сосна.

В течение ночи на небольшом дереве сосны в возрасте 10--15 лет образуется до 150--180 кг льда. Ветви и вершины стволов, не выдерживая тяжести льда, с треском и грохотом отламываются и падают на землю. В условиях юга нашей страны такие явления бывают часто и приносят лесу вред. почва насаждение древесина влажность кислотность

Меры борьбы: создание с наветренной стороны плотных опушек из устойчивых лиственных пород; создание смешанных насаждений, повышение сомкнутости древесного полога, особенно на первых этапах жизни насаждений (20--40 лет).

Вода, потребляемая лесом. Вода обладает чрезвычайно ценными свойствами, обеспечивающими существование живых организмов на Земле и развитие процессов их жизнедеятельности. Вода является наилучшим растворителем, обладает большой теплоемкостью, входит в состав клеток и тканей животных и растений. В молодых растениях количество ее может достигать 90--95 % общей их массы. В зависимости от концентрации воды в тканях растений меняется количество поглощаемой углекислоты. В стволах деревьев консервируется 0,5 % энергии, 0,04 % воды и 22,4 % углекислоты. Максимальная ассимиляция происходит при оптимальном содержании влаги. На дыхание растений уходит 0,9 % энергии, 0,08 % воды и 45 % углекислоты. Большая потеря воды растениями, так же . как и ее недостаток, отрицательно сказывается на фотосинтезе древесных, кустарниковых и напочвенных растений. Благодаря способности к фотосинтезу и ассимиляции растения занимают определяющее место в круговороте веществ в природе. Вода как химическое соединение участвует в реакциях фотосинтеза. Зеленые мхи содержат влаги от 8 до 500%, сфагновые -- до 3000 %. В насаждениях с запасом древесины 500 м3/га вода составляет 200--250 т, а при общем запасе с древесиной ветвей и корней 700 м3/га -- 360 т. Для образования единицы сухого вещества дерево транспортируете огромные количества воды. Так, 1 га букового леса в год дает в среднем около 7 т сухого вещества, из которых 3,9 т древесины и 3,1 т листьев. Зная, что для образования 1 кг сухого органического вещества необходимое количество испарения влаги составляет 310 кг, находим, что для общего годичного прироста букового леса надо извлечь из почвы и транспортировать в атмосферу 2 млн. кг воды в год, или более 2184 м3/га.

Сильно транспонирующие древесные породы -- береза, ясень, бук и сосна. Слабо транспонируют влагу граб, клен остролистный, дуб и ель. Береза в составе хвойного леса в условиях Валдая, например, транспортирует за вегетационный период влаги столько, сколько ее имеется в слое равном 131 мм, сосна -- 153 мм, ель--137 мм. Это меньше, чем расход воды луговой и полевой растительностью, так как поверхность листьев у трав значительно превышает листовую поверхность деревьев. Например, поверхность листвы луговых трав колеблется в пределах от 22 до 50 га на 1 га травостоя. У клевера она достигает 26 га, у люцерны -- 85 га на 1 га посевной площади. Поверхность хвои пихты Дугласа достигает 18--27 га на 1 га насаждений, листьев бука и дуба-- 10--20 га.

Для производства 1 кг растительной массы разные растения в различных условиях расходуют на транспирацию от 150--200 до 800--1000 м3 воды.

На транспирацию растений, произрастающих в СССР, ежегодно расходуется примерно 3500 км3 воды, что составляет 1/3 годового количества осадков [7]. Активность транспирации зависит от многих физических и метеорологических факторов среды: ветра, влажности воздуха, влажности почвы, интенсивности солнечной радиации, атмосферного давления и самой площади испаряющей поверхности. Таким образом, транспирация леса зависит от состояния погоды и влажности почвы. Транспирация дерева зависит также от формы и структуры кроны, освещения и действия ветра на отдельные органы Деревьев и кустарников. Например, при достаточном водоснабжении кроны ели работают равномерно, при недостатке влаги наиболее активна верхняя и освещенная часть кроны.

Наиболее транспортирующие породы -- тополя и ивы, предпочитающие влажные места. Среднее положение занимают остальные лиственные породы. Менее транспортирующими являются хвойные. Транспирация леса обеспечивает саморегуляцию живых растений. Через транспирацию дерево реагирует на увеличение солнечной радиации или ускорение движения воздуха. Резкое падение относительной влажности воздуха отрицательно сказывается на устричной транспирации листьев. В процесс транспирации вовлекается 97,9 % энергии и 99,8 % воды. *

Транспирацию леса следует рассматривать как один из важнейших процессов его жизнедеятельности. Этот процесс то ослабляется, то усиливается у деревьев и в целом у лесного полога в зависимости от возрастной структуры леса, типа леса, характера почвы и обеспеченности их влагой, уровня грунтовых вод, метеорологических условий, массы листьев и их расположения и многих других факторов.

Распределение осадков в лесу. Выпавшие над лесом атмосферные осадки проникают под полог и стекают с поверхности почвы, часть их проникает в почву, некоторая доля задерживается кронами деревьев, кустарников, живым напочвенным покровом, а часть испаряется обратно в атмосферу. Наибольшее количество осадков задерживают еловые и пихтовые насаждения, меньше задерживают сосновые и лиственные. Количество задержанных осадков зависит от их интенсивности, а также от состава, полноты, возраста и структуры насаждения. Чем медленнее выпадают осадки, тем больше их задерживается кронами и меньше попадает в почву. При сомкнутости крон 0,9 значительная часть выпадающего дождя задерживается кронами верхнего яруса древостоя. Однако проникновение влаги под полог леса зависит от длительности и характера выпадающих осадков. Молодые высоко полнотные насаждения задерживают осадков кронами больше, чем насаждения зрелого возраста.

Отношение древесных пород к влаге. Древесные породы по-разному относятся к влажности почвы и воздуха. Некоторые из них произрастают только в теплых районах с большой влажностью воздуха, например бук, а другие древесные породы могут выдерживать сухой климат (дуб).

Обеспеченность древесных пород влагой зависит от количества осадков и температуры воздуха. Чем температура воздуха выше, тем интенсивнее испарение с поверхности почвы и тем больше потребность растений во влаге при транспирации.

У древесных пород, которые произрастают при недостатке влаги в почве и воздухе, корневая система обычно сильно разветвлена, листья или хвоя покрыты кожицей (у сосны, дуба, можжевельника). У некоторых растений (саксаул) листья редуцированы в чешуйки. Другие древесные породы, как ясень обыкновенный, хорошо чувствуют себя в пониженных местах, ольха черная на мокрых почвах, но с проточной водой.

Лиственница, ель, пихта, липа, береза, дуб, бук, орех и др. хорошо растут на свежих почвах. На состав и характер древесной растительности большое влияние оказывает разный режим влажности. Например, в горных районах Северного Кавказа и Закавказья, Карпат влажные северные и западные склоны заняты буком, а более сухие южные и восточные -- дубом; на Урале западные склоны заняты елью, восточные -- сосной.

...