Контрольня работа по "Почвоведению"

 1. Закономерность распределения почвообразующих пород, их влияние на строение и лесорастительные свойства почвы.

 Почва является многофазной  полидисперсной системой. Она состоит  из твердых частиц, воды (почвенного  раствора), почвенного воздуха и  живых организмов. Эти составные  компоненты находятся в тесном  взаимодействии. На долю твердой  фазы большинства почв (минеральные  почвы) приходится 40—65% объема почвы.  Между твердыми частицами находятся  поры, в которых размещаются почвообитающие организмы, вода и почвенный воздух. Твердая фаза минеральных почв состоит главным образом из минеральных веществ, которые составляют до 90—99% и более ее массы. Горные породы, из которых формируется почва, называются почвообразующими, или материнскими. Твердая оболочка земли, или литосфера, состоит из магматических, метаморфических и осадочных пород. Магматические, или изверженные, породы образовались из силикатных расплавов (магма), застывших в глубине земной коры (породы глубинные — интрузивные), или из магмы, излившейся на поверхность Земли (породы излившиеся — эффузивные). Эти породы имеют кристаллическое или скрытокристаллическое строение, преимущественно плотное сложение, поэтому широко известно и другое их название— массивнокристаллические (граниты, пегматиты, дуниты и др.). Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих литосферу, однако почвообразующими являются лишь в редких случаях, главным образом в горных областях. Метаморфические породы — вторичные массивнокристаллические породы, образовавшиеся из магматических или осадочных пород в недрах земли в результате глубоких превращений (сланцы, гнейсы). Их значение в почвообразовании также мало. Основная поверхность земли покрыта осадочными породами. Осадочные породы — отложения продуктов выветривания массивно-кристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные. Среди осадочных пород химического и биогенного происхождения важную роль в почвообразовании имеют карбонатные отложения — известняки, мергели, доломиты, мел. Древние осадочные породы, образованные в дочетвертичный период, со временем утратили рыхлость, пористость и являются преимущественно плотными породами. Древние осадочные породы и массивнокристаллические объединяются по возрасту в одну группу дочетвертичных, или коренных, пород. Молодые осадочные породы сформировались в четвертичный период в результате выветривания коренных пород и переотложения продуктов их разрушения водой, ветром, льдом. Их образование продолжается и в настоящее время. В отличие от плотных коренных пород они характеризуются благоприятными для почвообразования свойствами: рыхлым сложением, пористостью, водопроницаемостью, водоудерживающей и поглотительной способностью. Рыхлые осадочные породы являются главными почвообразующими породами. На этих породах почти повсеместно развиваются почвы. 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.

2. Современные представления о гумусообразовании

 

 Поступающие в почву  органические остатки подвергаются  различным биохимическим и физико-химическим  превращениям, в результате которых  большая часть органического  вещества окисляется до конечных  продуктов, преимущественно СО2, Н2О и простых солей (минерализация), а меньшая, пройдя сложные превращения, называемые в совокупности гумификацией, включается в состав специфических гумусовых веществ почвы. В самом общем виде понятие гумификации может быть определено как совокупность биохимических и физико-химических процессов, итогом которых является превращение органических веществ индивидуальной природы в специфические гумусовые вещества, характеризуемые некоторыми общими свойствами и чертами строения. Эти общие свойства перечислены выше при определении понятия «гумусовые вещества». При таком определении понятия «гумификация» и «гумусообразование» имеют одинаковый смысл.

 Конденсационную (полимеризационную) концепцию разрабатывали в разные годы А. Г. Трусов, М. М. Кононова, В. Фляйг. М. М. Кононова следующим образом формулирует основные положения, составляющие сущность процесса гу­мификации: 1) процесс гумификации растительных остатков сопровождается минерализацией входящих в них компонен­тов до СО2, Н2О, NH3 и других продуктов; 2) все компонены растительных тканей могут быть первоисточниками структурных единиц в формах продуктов распада, продуктов микробного метаболизма и продуктов распада и ресинтеза; 3) ответственным звеном процесса формирования гумусовых веществ является конденсация структурных единиц, которая происходит путем окисления фенолов ферментами типа фенолоксидаз, через семихиноны до хинонов и взаимодействия последних с аминокислотами и пептидами; 4) заключительное звено формирования гумусовых веществ — поликонденсация (полимеризация) является химическим процессом. При гумификации органических остатков отдельные звенья процесса тесно скоординированы и могут протекать одновременно.

 Таким образом, согласно  изложенным представлениям, собственно  процесс гумификации начинается  с простых мо­номеров — продуктов  распада биологических макромолекул  или метаболитов почвенных микроорганизмов.  Как М. М. Кононова, так и  В. Фляйг допускали возможность участия в реакциях конденсации наряду с мономерами и высокомолекулярных фрагментов лигнина, белков и др. Согласно конденсационной концепции гумусообразования, фульвокислоты являются предшественниками гуминовых кислот.

 Биологические концепции  гумусообразования предполагают, что гумусовые вещества — продукты синтеза различных микроорганизмов. Данная точка зрения была высказана В. Р. Вильямсом, который объяснял качественную не­однородность гумусовых веществ почв участием в их образовании различных групп микроорганизмов — аэробных и анаэробных бактерий, грибов и рассматривал различные группы гумусовых веществ как экзоэнзимы разных групп микроорганизмов. В последующих исследованиях экспериментально была показана возможность синтеза темноокра-шенных гумусоподобных соединений различными группами микроорганизмов.

Методом изотопных индикаторов  также показано, что продукты разложения включаются практически одновременно во все группы гумусовых веществ, причем в количествах, приблизительно пропорциональных содержанию этих групп. Таким образом, сформированный почвенный  гумус как бы регулирует свое не только количественное, но и качественное воспроизводство, действуя как своеобразная матрица (механизм матричной достройки  гумуса). Это отчасти объясняет  относительную стабильность в качественном составе гумуса, которую очень  трудно удается изменить путем воздействия  через внешние факторы.

3. Общие физические свойства почвы и их практическое значение

 

Почва, как и всякое физическое тело, обладает рядом физических свойств, причем поскольку она является дисперсным, а следовательно, пористым телом, ее физические свойства отличаются некоторыми особенностями. В порах почвы всегда содержатся воздух, влага и микроорганизмы, поэтому почву мы рассматриваем как тело, состоящее из твердой, жидкой, газообразной и живой фаз. Физические свойства почв можно подразделить на общие физические, физико-механические, тепловые и водные.

Общие физические свойства почвы. К числу общих физических свойств относятся удельный вес (сокращенно ^ УВ), объемный вес (ОВ), пористость (П) и удельная поверхность (УП). Так как почва всегда состоит из частиц различных веществ, удельный вес ее твердой фазы представляет собой среднюю взвешенную величину, зависящую от удельного веса веществ, входящих в состав почвы, и от их относительного содержания в ней. Основная часть минеральной массы почвы состоит, как известно, из кварца, полевых шпатов и глинистых минералов, поэтому удельный вес в тех горизонтах, которые содержат лишь незначительное количество гумуса, должен быть близок удельному весу этих минералов. Он равен в среднем 2,65—2,7. Удельный вес почвы в верхних горизонтах, содержащих много гумуса, ниже —2,4—2,6, а в чисто органогенных горизонтах, например торфе или лесных подстилках, еще ниже — 1,4-1,8.

 Частицы, из которых  состоит почва, могут лежать  более плотно или более рыхло.  Плотность их сложения принято  характеризовать объемным весом  почвы. Объемным весом почвы  называется вес в граммах одного  кубического сантиметра почвы,  взятой в ее естественном сложении  и высушенной до постоянного  веса при 105° С.

 Объемный вес почвы  бывает обычно наименьшим в  верхних, гумусовых, горизонтах  почвы, где наименьший и удельный  вес вследствие присутствия гумуса, а рыхлость сложения, создаваемая  корнями растений и роющей  деятельностью живущих в почве  насекомых и других мелких  животных, наибольшая.

 В гумусовых горизонтах  объемный вес обычно равен  1,0—1,2 г/см3, а в чисто органогенных  горизонтах — в лесных подстилках  и в торфах — он падает  от 0,2 до 0,4 г/см3. В минеральных горизонтах  величина объемного веса возрастает  до 1,3—1,6 г/см3 и чаще всего до 1,4—  1,45 г/см3. В хорошо выраженных иллювиальных * горизонтах он иногда повышается  до 1,5—1,6 г/см3, а в материнской  породе снова уменьшается до 1,4—1,5 г/см3.

 Наиболее высокий объемный  вес (2,0 г/см3) наблюдается в глеевых  горизонтах заболоченных почв 2 и  в перемятых грунтах (например, в тяжелых валунных суглинках). Б. Н. Мичурин, подвергая образцы  почв и грунтов сжатию при  высоком давлении, показал, что  величина 2,0 г/см3 вообще является  предельной.

 Наибольшая пористость  наблюдается в верхних, гумусовых,  горизонтах, где она достигает  55—70%, а в органогенных горизонтах  — торфах и лесных подстилках—даже 90%. В минеральных горизонтах она уменьшается до 35—50% (наиболее часто встречаются величины около 40—45%). Наиболее низкая пористость в глеевых горизонтах—от 26 до 30%. Предельно высокой величине объемного веса 2,0г cm3 и удельному весу 2,70 г/см3 соответствует предельно малая пористость — 26%.

Пористость оказывает  существенное влияние на рост растений, так как от нее зависит рыхлость и степень аэрируемости почвы. Для сельскохозяйственных культур оптимальной считается пористость 45—50%.

 Пористость верхних  горизонтов лесных почв вполне  удовлетворительна для растений. Пористость иллювиального горизонта  (Bj, B2, ВС) значительно ниже и в общем недостаточна. Чтобы ее улучшить, целесообразно вводить в лесонасаждения древесные и кустарниковые породы с глубокой корневой системой.

 Обобщенными показателями  объемов крупных и мелких пор  и их соотношения являются  так называемая капиллярная пористость  и некапиллярная пористость. Первая  соответствует объему пор, заполненных  водой, при влажности почвы,  равной наименьшей влагоемкости, а вторая соответствует разности  между общей и капиллярной , пористостью.

 Особо следует отметить  роль крупных трещин, ходов корней  и роющих животных. Эти образования  имеют большое значение для  проникновения в почву, особенно  в ее глубокие горизонты, живых  корней. Последние особенно часто  используют старые корневые и  иные ходы, встречая там пониженное  механическое сопротивление, а  нередко и органическое вещество  в той или иной форме, используемое  микоризой. По таким ходам в  почву легче проникают также  влага и воздух.

 

4. Регулирование воздушного режима почв

 

Регулирование воздушного режима. Оптимальный воздушный режим  имеет важное значение в жизни почвы и произрастающих на ней растений. Поэтому можно ожидать высокого агротехнического эффекта от всех тех приемов обработки почвы и ухода за растениями, которые создают хорошую аэрацию почвы, конечно, при одновременном благоприятном сочетании других факторов жизни растений.

 Забота об улучшении воздушного режима особенно актуальна при сельскохозяйственном использовании болотных почв и почв с временным избыточным увлажнением (подзолистых, дерново-подзолистых, бурых лесных и др.)- Наблюдения и расчеты показывают, что хороший газообмен между почвенным и атмосферным воздухом на дерново-подзолистых почвах осуществляется при пористости аэрации более 15 — 20 % к объему почвы, для торфяных почв — 30—40 %. При таких условиях аэрации в почвах наблюдается благоприятный состав почвенного воздуха: содержание СО2 обычно не превышает 2— 3 %, а концентрация кислорода не падает ниже 19 —18 %.

 Осушение избыточно  влажных почв и создание оптимальных  условий аэрации повышают продуктивность  не только сельскохозяйственных  культур, но и лесных насаждений. По наблюдениям Г. Е. Пятецкого), осушительные канавы на заболоченных сплошных вырубках создают благоприятные условия для роста хвойных молодняков; прирост их в высоту на приканавной площади увеличивается у сосны в 1,5— 2 раза, у ели почти в 3 раза.

 Большое значение в  создании оптимального воздушного  режима почвы имеет улучшение  ее физических свойств и структуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

 Зеликов В.Д., Мальцев  Г.И. Почвоведение с основами  агрохимии. – М.: Агропромиздат, 1986.

 

 Роде А.А., Смирнов В.Н.  Почвоведение. – М.: Высшая школа, 1972.

 

 Хабаров А.В., Яскин А.А. Почвоведение. – М.: Колос, 2001

 

 Щапащенки Л.Г. и др. Почвоведение с основами земледелия. – М.: Почвенный институт им. Докучаева, 1993.