Основные типы почв России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа

Тема: Основные типы почв России

Пояснения к заданию

По В.В. Докучаеву почва - это результат взаимодействия климата, живых организмов, горных пород, рельефа и времени. Климатические факторы и живые организмы, воздействуя на почвообразующие горные породы, приводят к возникновению и развитию почвы.

В зависимости от положения почвы в рельефе характер воздействия температуры, атмосферных осадков и живых организмов на горные породы может существенно изменяться. Возраст почвообразующей породы и длительность почвообразовательного процесса также находят свое отражение в развитии почв и их свойствах. Различное сочетание и проявление почвообразующих факторов приводит к возникновению разных почв и отражается при формировании определенной структуры почвенного покрова на разных территориях планеты.

Закономерности географического распространения почв определяются закономерным распределением природных условий (факторов почвообразования) на земной поверхности. В.В. Докучаев впервые изучил широтно-зональное распределение почв (горизонтальная зональность) на Русской равнине, обусловленное сменой радиационных, термических условий, типов растительности (рис. 1).

Рис. 1. Широтное расположение почвенных зон в связи с термическими факторами на территории Евразии (фрагмент почвенной карты)

Позднее, при изучении почвенного покрова континентов установлено, что имеется меридиональное и концентрическое размещение почв, обусловленное влиянием горных возвышенностей, создающих на прилегающих равнинах дождевую тень или повышенное увлажнение; муссонным влажным климатом океанических побережий, теплыми течениями и т.д. (рис. 2).

Рис. 2. Меридиональное (а) и концентрическое (б) расположение почвенных зон в связи с факторами увлажненности в Южной Америке и Северной Америке (фрагмент почвенной карты)

Почвы тундровой и таежно-лесной зон: описание почвенных горизонтов

Цель работы: изучить морфологическое строение профиля почв тундровой и таежно-лесной зон. Оборудование: коллекция почвенных монолитов, сантиметровая лента, схемы почвенных окрасок, коллекции и таблицы почвенных структур, почвенных новообразований и включений.

Почвенный монолит представляет собой образец почвы с ненарушенным строением генетического профиля, сложением и структурой. Специальная техника отбора монолитов позволяет сохранить последовательность генетических горизонтов в профиле почвы.

При описании почвенных монолитов отметить следующие морфологические признаки: мощность горизонта, окраска, структура, сложение (пористость и трещиноватость), новообразования, включения, характер перехода в нижележащий горизонт: по степени выраженности перехода и форме границы перехода.

Ход работы:

1. Выделение почвенных горизонтов. Описание монолита начинается с выделения почвенных горизонтов. Используя внешние признаки почвы (окраску, структуру, сложение и новообразования и др.) исследует выделить генетические горизонты почв, отличающееся друг от друга по морфологическим признакам (по всем, некоторым или по одному).

2. Описание почвенных горизонтов. После выделения горизонтов необходимо определить мощность отдельных горизонтов. С помощью сантиметровой ленты измеряют верхнюю и нижнюю границы горизонта, вычисляют его мощность.

Мощность горизонта выражают с помощью морфометрической формулы.

Определив мощность горизонта, описывают его окраску, структуру, сложение, включения, новообразования. В сложении горизонта отметить характер трещиноватости и пористости.

Определить характер перехода в нижележащий горизонт, а также отметить характер распределения корневой системы в профиле почвы (отсутствие корней, единичные корни, обилие корней по всему профилю и т.д.).

Результаты описания морфологического профиля почв следует представить в следующей последовательности.

Ниже прилагается список почв, подлежащих описанию, указаны основные горизонты, слагающие их профиль, а также факторы и процессы почвообразования, основные свойства, плодородие и использование.

Рис. 3 Треугольник по Захарову (окраска почвы)

Таблица 1 Морфологические признаки почвы тундровой и таежно-лесной зон

1. Глеезём. Глеезёмы формируются в условиях холодного и умеренно холодного климата при длительном насыщении почвы влагой, чему способствует присутствие льдистой мерзлоты, которая служит водоупором. Наибольшее распространение глеезёмы имеют в тундровой и лесотундровой зонах, а также в таежной зоне Западной Сибири и на равнинах Дальнего Востока. Формируются на рыхлых породах разного генезиса и гранулометрического состава, в которых обычно находится горизонт вечной мерзлоты. Одним из определяющих факторов развития глееземов является ухудшенный дренаж. Обычно эти почвы занимают плоские равнинные территории, характеризующиеся слабым поверхностным стоком.

Типичная растительность тундровых глеезёмов - мохово-лишайниковые и мохово-кустарничковые ассоциации; кроме лишайников и мхов в покрове «участвуют» голубика, черника, брусника, вереск, карликовая березка и ива.

Продуктивность тундровых растительных сообществ и масса ежегодного растительного опада незначительны, зольность его (особенно мхов и лишайников) низкая. Условия разложения растительных остатков неблагоприятны из-за низких температур, переувлажнения и короткого периода микробиологической активности. Скорость процессов гумификации и минерализации органического вещества оказываются медленнее скорости его поступления с опадом. В результате идет накопление опада на поверхности почвы с образованием подстилочно-торфяного горизонта.

Характерной особенностью почвообразования является оглеение. Оглеение - сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в анаэробных условиях, при наличии органического вещества и при участии анаэробных бактерий. В результате оглеения изменяются состав и свойства органической и минеральной частей почвы. В почвенном органическом веществе накапливаются наиболее агрессивные и подвижные фракции, которые разрушают первичные и вторичные минералы. При участии микроорганизмов идет восстановление элементов, особенно железа: Fe³⁺+е=Fe²⁺. Восстановленное железо вместе с освободившимися оксидами кремния и алюминия образует вторичные алюмо- и ферросиликаты - это тонкодисперсные илистые минералы сизого или голубоватого цвета, придающие почве бесструктурность и окраску. В микрозонах почвенной массы, к которым имеется доступ воздуха (ходы корней, трещины и т.п.), идет окисление железа и появляются его гидроксиды ржавого и охристого цветов. Внешне это выражается в ржавых и охристых пятнах, налетах, примазках.

Глеезёмы диагностируются по наличию подстилочно-торфяного горизонта О (иногда в сочетании с прослойками перегнойного или грубогумусового материала), и глеевого горизонта G, залегающего на оглеенной почвообразующей породе CG (прилож. 1).

Глеезёмы - почвы бедные гумусом (не превышает 4-5 %), в его составе преобладают фульвокислоты и неспецифические органические кислоты. Реакция почв умеренно кислая по всему профилю. Емкость поглощения невелика: 10-15 мг-экв/100 г почвы, насыщенность основаниями почвенного поглощающего комплекса менее 50 %. По химическому и минералогическому составу почвенный профиль не дифференцирован, может быть, повышенное содержание соединений двухзарядного железа.

Земли, занятые в тундре глеезёмами, в основном используются по пастбища как естественная кормовая база северного оленеводства, зимой оленей пасут в лишайниковой тундре, а летом - в мохово- кустарничковой.

2. Подзолистая почва. Подзолистые почвы и дерново-подзолистые формируются на севере Западной Европы и севере Евроазиатской части, в Канаде и на Аляске. Климат этих территорий - умеренно холодный, влажный (осадки от 400 до 600 мм в год); сумма атмосферных осадков превышает испаряемость, коэффициент увлажнения Кувл > 1. Максимум осадков выпадает летом. Ранней весной и осенью, когда имеет место минимальная десукция влаги из почвы, происходит сквозное промачивание почвенного профиля до грунтовых вод.

Почвы образуются преимущественно на суглинистых покровных или элювиально-делювиальных породах, бедных основаниями. Рельеф районов распространения подзолистых почв - в основном моренные равнины с чередованием гряд , увалов, выровненных поверхностей. Могут встречаться и на низменных пространствах при достаточной дренированности и в горных районах.

Растительность - хвойно-моховая, хвойно-мохово-кустарничковая, в южной тайге - мешанная, хвойно-мелколиственная травянистая. Древесная растительность представлена различными сочетаниями ели, сосны, лиственницы, пихты, березы, липы, клена, дуба.

В напочвенном покрове участвуют мхи, лишайники, осоки, хвощи, кислица, черника, брусника и др.

Свойства суглинистых подзолистых почв обусловлены следующими факторами и процессами. Органические остатки таежных лесов содержат много лигнина, восков, смол, но мало кальция и азота. Они разрушаются грибной микрофлорой с образованием преимущественно фульвокислот и низкомолекулярных органических кислот. В условиях промывного водного режима водорастворимые кислоты выносятся из лесной подстилки и мигрируют вниз по профилю.

В верхней подпостилочной части почвы они активно взаимодействуют с минеральными компонентами. По действием нисходящих органических соединений происходит растворение гидроксидов железа и алюминия и кислотно-гидролизное разложение первичных и вторичных кристаллических минералов. Продукты разрушения с гравитационной влагой выносятся из верхних горизонтов в нижние; железо и алюминий - в виде органоминеральных комплексов и коллоидных соединений, кремний - в ионной и коллоидной формах, а натрий, кальций, магний, калий - в ионной форме. Выносу железа способствует его восстановление в периоды сезонного избыточного увлажнения (скопление снеготалых вод).

Почвенная масса, обедненная темноцветными минералами и гидроксидами железа, пленки которых ранее покрывали отдельные минеральные зерна, приобретает белесоватый, похожий на золу оттенок - формируется элювиальный горизонт. Нижняя граница горизонта - неровная, языковатая, что связано с миграцией оподзоливающих растворов в нижележащую толщу почвы главным образом по крупным вертикальным трещинам, ходам корней и землероек.

Судьба переходящих в жидкую фазу продуктов оподзоливания различна. Щелочные и щелочеземельные элементы и кремний в основном выносятся за пределы почвенного профиля, вплоть до грунтовых вод. Соединения железа и алюминия в значительной мере теряют подвижность в средней части профиля. Они накапливаются в рассеянной форме, придавая красно-бурый оттенок почвенной массе, а также образуя натечные пленки на гранях структурных отдельностей. Образуется текстурный горизонт.

Подзолистые почвы диагностируются по сочетанию элювиального EL и текстурного BT горизонтов. Гумусовый горизонт отсутствует. На поверхности залегает маломощный подстилочно-торфяный горизонт (3-10 см), по которым может наблюдаться прослойка грубогумусового горизонта или перегноя. Залегающий ниже элювиальный (EL) горизонт имеет наиболее светлую окраску. Элювиальный горизонт сменяется текстурным, в верхней части которого проявляется зона элювиальной деградации - горизонт BEL. Текстурный (BT) горизонт бурых цветов и с четкой многопорядковой структурой (прилож. 2).

3. Дерново-подзолистая почва. По смешанными лесами, особенно с участием широколиственных древесных пород и при развитом растительном покрове обособляется серогумусовый горизонт и формируется дерново-подзолистая почва, которая отличается повышенным содержанием гуминовых кислот и менее кислой реакцией.

Дерново-подзолистые почвы диагностируются по наличию серогумусового (дернового) горизонта (AY), элювиального горизонта (EL), который через субэлювиальный горизонт (BEL) сменяется текстурным горизонтом (BT). Элювиальный горизонт может быть разделен на два подгоризонта по окраске. Переходный субэлювиальный горизонт представлен комбинацией светлых и бурых, иногда темных фрагментов, различающихся по сложению, гранулометрическому составу и структуре. Текстурный горизонт самый плотный в профиле, имеет много порядковую структуру (прилож. 3).

В подзолистых почвах содержание гумуса низкое (от 1-1,5 до 2- 4 %), гумус фульватный, большая часть его сосредоточена в слое 2- 3 см. В дерново-подзолистой почве количество гумуса в горизонте AY не более 3-5 % и резко убывает в горизонте EL; гумус фульватного состава.

Почвы имеют сильнокислую реакцию в верхних горизонтах и слабокислую в нижних, в почвенно-поглощающем комплексе преобладают обменные Н+ и Al3+, степень насыщенности основаниями низкая в верхней части профиля - менее 50 %. В составе почвенного поглощающего комплекса присутствуют водород, алюминий, кальций и магний (см. табл. 17-18). Емкость поглощения низкая, особенно в элювиальном горизонте (менее 10 мг-экв/100 г).

В профиле подзолистой и дерново-подзолистой почвы прослеживается четкая дифференциация по гранулометрическому и химическому составу: горизонты AY и EL обогащены SiO2, бедны полуторными оксидами железа и алюминия щелочными и щелочноземельными элементами, а также илистой фракцией. В горизонте ВТ отмечено накопление ила и оксидов железа и алюминия. Почвы бедны питательными элементами и плохо оструктурены.

Для повышения плодородия подзолистых и дерново-подзолистых почв проводят известкование и вносят большие дозы органических удобрений; при возделывании многолетних трав улучшается состав гумуса и почвенная структура. Устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур можно получать на фоне известкования, систематического внесения азотно-фосфорно-калийных удобрений и периодического глубокого рыхления.

4. Серогумусовые и/или темногумусовые почвы. Серогумусовые и темногумусовые почвы формируются в таежно-лесной зоне в особых условиях почвообразования: по ассоциациями луговой травянистой растительности на любых породах, по травянистыми лесами на карбонатных породах, а также при близком залегании жестких гидрокарбонатно-кальциевых грунтовых вод. Под воздействием травянистой растительности развивается дерновый почво-образовательный процесс, формируются почвы с хорошо развитым гумусовым горизонтом. Травянистый опад имеет высокую зольность (3-13%), содержит много азота. Благодаря разветвленной корневой системе велика доля корневого опада, распределенного в верхних горизонтах почв. Гумусообразование протекает в аэробных условиях при участии бактерий; гумусовые кислоты нейтрализуются катионами опада. Образуются гуматы кальция, участвующие в формировании водопрочной комковато-зернистой структуры гумусовых горизонтов.

Фульвокислоты нейтрализуются катионами опада, а также кальцием, поступающим из почвообразующей породы или грунтовых вод, поэтому признаки разрушения минералов и дифференциации минеральной части почв не выражены.

Серогумусовые (дерновые) почвы характеризуются одним отчетливо выраженным серогумусовым горизонтом (AY), постепенно сменяющимся почвообразующей породой С (прил.4). Гумусовый горизонт серого цвета имеет мощность не более полуметра. Срединный горизонт как самостоятельное генетическое образование не выражен: средняя часть профиля не имеет структурной организации, четко выраженных свидетельств иллювиирования органоминеральных соединений, аккумуляции солей и др. Возможно проявление процессов на уровне генетических признаков. Почвообразующая порода может быть представлена рыхлыми отложениями, элювием или делювием плотных пород любого минералогического состава. Общая мощность рыхлой толщи превышает 30 см. При ее меньшей мощности почвы диагностируются как литоземы.

На лабораторных работах дается описание монолита серогумусовой глееватой почвы, отличающейся признаками оглеения g в виде сизых и ржавых пятен в нижней части профиля. Почва сформировалась при близком залегании гидрокарбонатно-кальциевых грунтовых во , переувлажнение способствует появлению признаков глееватости.

Содержание гумуса в серогумусовых почвах достигает 4-6 %; гумус преимущественно гуматно-фульватного состава. Реакция почв кислая или слабокислая, в нижней части профиля может быть нейтральной. Емкость поглощения в гумусовом горизонте высокая, достигает 30 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями 50- 80 %, иногда и выше. Карбонаты в профиле остаточные или отсутствуют. Профиль не дифференцирован или слабо дифференцирован по гранулометрическому и валовому химическому составу.

Темногумусовые почвы имеют темногумусовый горизонт AU мощностью обычно более 30 см, постепенно сменяющийся почвообразующей породой С (прилож. 5).

На лабораторных работах морфологическому описанию полежат темногумусовая типичная и темногумусовая остаточно-карбонатная почвы.

Темногумусовые остаточно-карбонатные почвы располагаются на склонах, где выходят на поверхность или близко подходят к ней породы, содержащие много обломочного материала известкового состава. Последняя выделяется по наличию в минеральной массе включений карбонатных пород.

Содержание гумуса в темногумусовых почвах высокое - превышает 5-6 % и может достигать 10-12 %. Гумус фульватно-гуматного типа. Почвы в верхней части профиля имеют нейтральную или слабо кислую реакцию, а в нижней - нейтральную или слабощелочную; характеризуются высокой емкостью катионного обмена и насыщенностью основаниями.

5. Торфяная олиготрофная почва. Торфяные олиготрофные и эутрофные почвы характеризуются наличием поверхностного торфяного горизонта (ТО или ТЕ), сменяющегося органогенной породой (прилож. 6). Порода может достигать мощности нескольких метров, иметь разный состав торфа или подстилаться минеральной толщей в пределах метра. Орфяные олиготрофные почвы формируются главным образом в таежной и тундровой зонах в условиях застойного увлажнения атмосферными водами, преимущественно на водораздельных пространствах, в результате заболачивания суши или развития олиготрофной растительности в процессе зарастания водоемов. Олиготрофная растительность представлена сфагновыми мхами, характерны также кустарнички и кустарники, возможно развитие угнетенной древесной растительности.

Торфообразование - это накопление на поверхности почвы полуразложившихся растительных остатков из-за низкой биологической активности, замедленной минерализации и гумификации в условиях избыточного увлажнения. Разложение растительных остатков происходит при недостатке кислорода, в анаэробных условиях и ведет к образованию промежуточных продуктов - кислых органических соединений (молочной, уксусной и др. кислот), еще более подавляющих активность микроорганизмов. В результате падают темпы процессов гумификации и минерализации, накапливается полуразложившаяся масса растительных остатков мощностью до десяти метров и более.

Торфяная олиготрофная почва характеризуется залегающим по очесом мхов (мощность 10-20 см) олиготрофно-торфяным горизонтом ТО, мощностью 10-50 см, состоящим преимущественно из сфагновых мхов разной степени разложения. Горизонт сменяется органогенной породой ТТ. В пределах 0,5-1,0 м может вскрываться минеральная глеевая толща.

Олиготрофно-торфяной горизонт имеет светлую окраску, низкую зольность (2-5% на сухое вещество), у него кислая или сильно-кислая реакция. В течение значительной части вегетационного периода насыщен водой.

Органогенная порода представляет собой торфяную толщу, степень разложения материала которой обычно увеличивается с глубиной. Соответственно меняется цвет торфа - от желто-бурого до темно-бурого или коричневого. При большой мощности торфяной залежи снижается ее биологическая активность, изменяются водно-физические свойства, прежде всего, снижается водопроницаемость.

Торфяная олиготрофная почва характеризуется кислой реакцией среды (величина рН 3,2-4,2), низкой зольностью (2,4-6,0 % на сухую массу), очень низкой плотностью твердой фазы (0,03-0,10 г/см3). Влагоемкость почв достигает 700-1500 % влаги на сухую массу. Емкость поглощения - 80-90 мг-экв. Когда в профиле (в пределах 0,5-1,0 м) вскрывается минеральная глеевая толща, ее верхняя часть обычно прокрашена потечным органическим веществом в сизовато-серые или темно-серые цвета, а нижняя представлена зеленовато-оливковым или голубовато-сизым глеем.

Торф болот - ценный природный продукт, используемый в промышленности и земледелии. В мире 275 млр . т торфа, из них более 50% на территории РФ, наибольшие запасы - в Западной Сибири.

Торф используют на топливо и в химической промышленности. Торф с низкой степенью разложения и низкой зольностью используют для производства дрожжей, спирта, в качестве подстилки для скота. Торфяные эутрофные почвы после осушения используют в земледелии, например, по посевы многолетних трав. Торф этих почв применяют как органическое удобрение в пашне.

6. Аллювиальная серогумусовая почва. Аллювиальные почвы образуются в условиях поёмного режима - регулярного отложения на поверхности поймы слоев свежего речного или озерного аллювия разного гранулометрического состава, мощность слоев варьирует от нескольких миллиметров до 10-20 см.

Аллювиальные серогумусовые почвы формируются на относительно повышенных элементах рельефа центральной поймы по злаковыми лугами или пойменными лесами в условиях кратковременного затопления полыми водами.

Профиль почв включает серогумусовый горизонт AY, залегающий непосредственно на горизонте С^~~ - аллювиальных слоистых отложениях (прилож. 7). Обычно хорошо развита дернина. Содержание гуматно-фульфатного гумуса 3-6 %, иногда достигает 10%. Реакция среды кислая или слабокислая (рН < 6), насыщенность поглощающего комплекса основаниями 60-80%. Почвы отличаются хорошей водопроницаемостьюи аэрацией.

В заключение после выполнения работы следует ответить на контрольные вопросы.

1. По влиянием каких биоклиматических факторов формируются глеезёмы (подзолистые, дерново-подзолистые почвы, серо- и темногумусовые почвы)?

2. В каких условиях почвообразования идет формирование торфяных и аллювиальных почв?

3. Описать сущность почвенных процессов, по влиянием которых формируется профиль определенное сочетание генетических горизонтов глеезёма (подзолистой, дерново-подзолистой, серо- и темногумусовой, торфяной и аллювиальной почвы).

почва тундровый таежно-лесной

Приложение

Размещено на Allbest.ru