Лекции по "Почвоведению"

6. Использование гумуса, травопольных культур (клевер). Отсутствие токсичных соединений в почвах.

NaHCO₃

Na₂CO₃

Fe(II) (закисное железо).

 

15. Таксономия  почв.

 

     Таксономия (от греч. taxis — расположение, строй, порядок и nomos — закон), теория классификации и систематизации сложноорганизованных областей действительности, имеющих обычно иерархическое строение. Термин (предложен в 1813 швейцарским ботаником О. Декандолем), длительное время употреблялся как синоним систематики.

     Глазовская: “Таксоны объединяются в 37 семейств. Эти семейства объединяются в  генерации – их 27, а они в  ассоциации – их 11”.

     Фридланд  объединяет все типы в порядки – их 53, порядки в отделы – их 28, а отделы в стволы – их 4. Систематика – раздел таксонометрии.

Тип → подтип → роды → вид → разновидность → разряд (Таксоны в порядке понижения).

 

Пример: Подзолы.

1) Тип - Подзолы. Наличие горизонтов Aov, А2 → В, С – почвы аллювиального типа. Происходит разрушение илистой фракции в А2.

2) Подтип – типичные (Ао, А2, Bf,al, С), торфянистые (Aov, Ат, А2, В, С), контактово-глеевые (Aov, Ат, А2, ВСq, Сq). 

3) Роды – в основе подразделения подтипов на роды – минералогический состав почвообразовательных пород.

Типичные подзолы:

а) Род обыкновенные (на песках кремнезёмистых) – Aov, A2, B, C.

б) Род оруденелые (на полимиктовых песках – с примесью Fe) - Aov, A2, Bf,al, C.  Bf,al – очень крепкий, толщиной до 40 см. Он является водоупорным → будет заболачивание.

4)  Виды – в основе положена мощность горизонтов А2, Мощность А2 – от 2 до 70 см.

а) Поверхностные –  менее 10 см.

б) Маломощные.

в) Среднемощные.

г) Злостные > 70 см.

5)Разновидности – в основе подразделения на разновидности положен механический состав. Песчаный/супесчаный. Механический состав даётся по верхнему горизонту.

6) Разряд – даётся по генезису материнской породы. Озёрные, морские, эоловые, Флювиальные.

 

Полное название.

Тип – Подзол.

Род – обыкновенный.

Вид – Злостный.

Разновидность – супесчаный.

Разряд – озёрный.

 

 

 

16. Общие и  элементарные процессы почвообразования. Первичное почвообразование.

 

     Почвообразование – на материнских породах под факторами почвообразования. Почвообразование – результат взаимоотношения биологического круговорота и геологического.

Плодородные почвы формируются  в тех регионах, где коэффициент  увлажнения = 1 или чуть меньше.

А.А. Роде 13 групп почвообразования.

I. Общие.

Fe₂O₃ ↔ FeO

Процессы разрушения и синтеза  минералов. Разрушение ↔ синтез.

K₂ Al₂ Si₆O₁₆ разрушение первичных и синтез вторичных минералов.

Гумификация ↔ дегумификация.

Ценность гумуса заключается в  наличии азота.

Растворение веществ в процессе почвообразования, и их осаждение.

Коллоидные частицы могут коагулировать (осаждаться) и при определенных условиях – пептизация.

Где большое количество натрия идет в 2 стороны, в остальных только коагуляция.

 

(ППК)+ ^{H+  H+} + CaCO₃↔(ППК)> ^Ca2+  ₊ H₂CO₃ → CO₂ ↑

H₂O

В коллоидных частицах может  происходить обмен ионов H⁺ на ионы присутствующие в почвенном растворе.

II. Элементарные или частные процессы почвообразования. (ЭПП)

Б.Г. Розанов 1960-е годы. 7 групп ЭПП:

1. Биогенно–аккумулятивные  процессы

-подстилкообразование

- торфообразование

-гумусообразование

2. Гидрогенно-аккумулятивные процессы

-засоление

-оруденение (окремнение, окарбоначивание)

3. Метаморфические  ЭПП

-оглеение

- монтмориллонитизация  – внутрипочвенное выветривание  с образованием монтмориллонитового  состава.

- сиамитизация -  внутрипочвенное  выветривание с образованием илистой фракции.

4. Элювиальные:

-оподзоливание - (подзолообразование). Процесс химического выветривания неорганических коллоидов, таких как полуторные окислы (Fe₂O₃, Al₂O₃, MnО₂ и др.), из верхнего минерального горизонта за счет вертикальных капиллярных или поровых движений воды и выноса (эллювиирования) этих соединений в нижележащие горизонты. Происходит в агрессивной кислой среде. За счет этого процесса происходит отмывание более грубых песчаных частиц, не растворимых в воде и остающихся на месте. Так как основу песчаных частиц составляют, как правило, кристаллы кварца, горизонт окрашивается в светлые (серый или белый) цвета.

-лессиваж- Процесс физического выноса глин (без их химического выветривания) вертикальными токами воды из верхнего горизонта в нижний. При лессиваже также происходит осветление эллювиального горизонта, однако он остается обогащен микроэлементами, входящими в состав органических или неорганических коллоидов, адсорбированных на поверхности более грубых частиц. Наблюдается в слабокислой или нейтральной среде.

- выщелачивание- вымывание кальция (щелчно-земельных элементов).

5. Иллювиально-аккумулятивные.

Происходят в горизонтах, которые обозначаются дополнительными  индексами (Bf, Bh)

6.Педотурбация  (биотурбация) – кроты и т.п. перемешивают почву, ветровальные педотурбации – ветер валит деревья, пученье – криотурбация.

7. Деструктивные ЭПП.

- Плоскостная или водная эрозия

- Дефляция или ветровая эрозия

- Стаскивание.

Первичное почвообразование.

     В результате выветривания откладываются грунты – материнские породы.

Первопоселенцы на материнских  породах бактерии → лишайники  →мхи → древесная или кустарниковая  растительность.

     Бактерии. Колоссальная роль в почвообразовании – бактерии. Бактерии способны существовать в экстремальных условиях (низкие и высокие температуры, резкие влажностные колебания). N, P, K для существования бактерий. Бактерии достают питательные  элементы из  почвенных минералов. Способны усваивать кислород и азот из воздуха. Зольность ≈ 10 – 15%. Они обогащают субстрат на котором поселяются зольными и питательными элементами.

     Лишайники с гифами. Гифы проникают в материнскую породу на несколько мм. Гифы выделяют кислоты – лишайниковые, которые способствуют интенсивному химическому выветриванию. Под покровом лишайника накапливается слой мелкозема, мощностью несколько мм → эмбриозема. Зольность ≈ 1 – 2%. Но так как биомасса лишайников меньше биомассы бактерий → здесь ещё более большая зольность.

     Мхи. Оказывают влияние на почвообразование. Зольность ≈ 6 – 12%. Энергично поглощает из мелкозёма зольные элементы. Появляются чёткие горизонты → формируются почвы. Почвы на скальных породах – литосоли (формируются около 1000 лет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Структура  почвенного покрова: элементарные  почвенные ареалы и их виды.

 

     Элементарный почвенный ареал – это территория, которая занята каким-то таксоном на систематическом уровне. Тип → Подтип → Роды → Вид → разновидность  → род. Почвы показаны на карте на типовом уровне

     Изменение  биоклиматических факторов на поверхности континентов влечёт за собой образование обширных почвенных зон и подзон. Вместе с этим на небольших участках внутри зон может происходить быстрая смена почв. Ведущим фактором такого явления являются формы мезо о микрорельефа.

     Структура почвенного покрова может быть обусловлена не только формами рельефа, но и другими факторами: составом почвообразующих пород, степенью развития рельефа и возрастом его разных элементов, влиянием грунтовых вод. 

 

Элементарные  почвенные ареалы:

1) Гомогенные (однородные) ареалы. В них нет никаких изменений. Например – луг.

2) Регулярно-циклические. Имеют малейшее распространение. Они характерны высотным и субтропическим широтам. Например, полигональные трещины и морозобойные трещины. Такыр – глинистая пустыня (поверхностный твердый горизонт разбит трещинами на отдельности).

3) Спородически-циклические. Появляются пятна других почв. Формируются, например, на поле под ёлкой. Т.к. под ёлкой сильный опад  → нет травы → другая зональность и доминирует грибная микрофлора, а не бактериальная. Таким же примером может служить муравейник.

Формы ареалов:

1) Круглая.

2) Ланцетовидная.

3) По овражно-балочной  сети.

 

ЭПА – часто образует почвенные комбинации (от 2 и >). Их подразделяют на:

1) Микрокомбинации (с  незначительными площадями).

2) Мезокоибинации (до  сотен квадратных метров).

3) Макрокомбинации (от 10 гектаров до 1000 га).

 

1) Тип →  Подтип → Роды (Высококонтрастные  комбинации).

2) Вид →  разновидность  → род (Различия  небольшие).

 

Микрокомбинации связаны с микрорельефом.

Мезокоибинации -  Представлены сочетаниями (высококонтрастные почвенные  комбинации) ивариации.

 

ЭПА → Простые ПК → Сложные  ПК → районы → округа → провинции  → зоны.

 

 

18. Роль высших растений  в почвообразовании

 

     Высшие растения играют колоссальную роль в почвообразовании. Биологический круговорот. Растения усваивают питательные элементы на ионом уровне, усваивают питательные элементы из водных растворов.

Роль высших растений в почвообразовании

     Основную часть живого вещества суши образуют высшие растения, среди которых древесная растительность. Высшие растения как генератор органического вещества. Образование органического вещества в основном связано с фотосинтезом — процессом, осуществляющимся в зеленых частях растений при участии хлорофилла. Растения, поглощая углекислый газ из атмосферы и воду, синтезируют органическое вещество согласно схеме:

                                   Свет, хлорофилл 

6СО₂ + 6Н₂О +  674 ккал   → С₆Н₁₂О₆ + 6O₂

     Для осуществления этой сложной реакции используется энергия солнечных лучей. В клетках растений создаются разнообразные соединения—углеводы, жиры, белки и др. Ежегодно высшие растения суши синтезируют около 10¹⁰ т сухого органического вещества. Величина годовой продуктивности растительности сильно колеблется в зависимости от географических условий. При этом пространственная и генетическая связь между сообществами высших растений и определенными почвами давно обращала на себя внимание и была отмечена еще М. В. Ломоносовым.

     От многолетних древесных пород каждый год поступает в почву лишь незначительная часть их биологической массы в виде опада отмирающих частей, преимущественно наземных. Кустарничковая растительность ежегодно теряет значительно большую часть своей биомассы, а травянистая отмирает почти полностью.

     Для оценки динамики органического вещества в системе растения — почва применяются следующие показатели:

     Биологическая масса (биомасса) — общее количество живого органического вещества растительных сообществ. Важное значение имеет структура биомассы — соотношение органического вещества в надземных частях и корнях растений.

     Мертвое органическое вещество — количество органического вещества, содержащегося в отмерших частях растений, а также в накопившихся на почве продуктах опада (лесная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт).

Годовой прирост — масса органического  вещества, нарастающая в подземных и надземных частях растений  за  год.

     Опад—количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (обычно в центнерах на гектар).

     Отмирающее органическое вещество лесных сообществ представлено преимущественно надземными частями (хвоя, сучья, кора), в то время как в составе опада травянистых сообществ важное значение имеют корни.

Отношение опада к биомассе показывает, насколько прочно удерживается данным растительным сообществом органическое вещество. Расчеты показывают, что наиболее прочно удерживают органическое вещество леса умеренного пояса. Например, ельники северной тайги расходуют на опад 4% органического вещества биомассы, ельники южной тайги — около 2%, а дубравы—только 1,5%. Во влажных тропических лесах в опад уходит 5% биомассы, в саваннах— 17%, травянистая растительность степей расходует на опад 43—46% всей биомассы.

Высшие растения как концентраторы зольных элементов и азота. Своей жизнедеятельностью растения обусловливают чрезвычайно важный процесс — биогенную миграцию химических элементов.

     (Основные химические элементы всех органических веществ — углерод, кислород и водород, составляющие около 90% веса сухого вещества растений. Эти элементы растения получают из атмосферы и воды. Но в составе растений имеются азот, фосфор, калий, кальций, натрий, магний, хлор, сера и многие другие, т. е. почти все известные в настоящее время химические элементы. Они не являются случайными примесями и загрязнениями, а имеют определенное физиологическое значение. Химические элементы, содержащиеся в растениях в довольно значительном количестве, входят в состав распространенных органических соединений. В отличие от углерода, кислорода, водорода и азота большая часть химических элементов, содержащихся в растениях, при сжигании остается в золе и поэтому называется зольными элементами. Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества. После отмирания органическое вещество поступает в почву, где под воздействием микроорганизмов подвергается глубокому преобразованию. При этом значительная часть зольных элементов переходит в формы, доступные для усвоения растениями, и частично вновь входит в состав нарастающего органического вещества, а часть задерживается в почве или удаляется с фильтрующимися водами. В результате происходит закономерная миграция зольных химических элементов в системе почва — растительность — почва, названная В. Р. Вильямсом биологическим (или малым)  круговоротом.