Лекции по "Почвоведению"

В процессе длительной эволюции у различных групп растений выработалась способность поглощать определенные химические элементы. Поэтому химический состав золы различных растений имеет существенные различия. Например, в золе злаков обнаружена повышенная аккумуляция кремния, в золе зонтичных и бобовых — калия, в золе лебедовых — натрия и хлора. Известный советский почвовед-геохимик В. А. Ковда рассчитал состав зольных элементов различных групп растений..

     Неодинаковый химический состав золы растений обусловливает различия в составе зольных элементов опада основных растительных сообществ.

Как ни важно для почвообразования перераспределение химических элементов в системе биологического круговорота, однако этим роль высших растений в формировании почв не ограничивается. Известно, какое важное значение имеет растительность для регулирования стока, эрозии почв! хотя различные растительные группировки не в одинаковой мере предохраняют почву от водной и ветровой эрозии.

 

     Участие животных в почвообразовании. Основной функцией почвенных животных является преобразование органического вещества. Этот процесс осуществляется благодаря пищевым цепям. Травоядные животные синтезируют зоомассу, которую последовательно потребляют хищники и животные, существующие за счет использования продуктов метаболизма и отмирания. Так как на каждом звене пищевой цепи теряется от 50 до 90% энергии, заключенной в потребляемой биомассе, то образуются так называемые экологические пираЩ1ды. Поэтому количество зоомассы значительно меньше количества фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн.

     Чем меньше размеры организмов, тем больше их количество в почве. Простейшие содержатся в количестве более миллиона экземпляров в 1 г почвы.

Роющая деятельность почвенных животных также имеет  важное значение для почвообразования.

     Черви — одна из наиболее распространенных групп почвенных животных. Они      содержатся в количестве многих тысяч и даже до нескольких миллионов особей на 1 га. Большое значение деятельности червей придавал Ч. Дарвин. Согласно его подсчетам, почвенная масса в течение нескольких лет полностью проходит через организмы червей. Установлено, что черви на протяжении года могут переработать на 1 га до 50—380 т почвы, создавая мелко-комковатую структуру и определенным образом изменяя растительные остатки в количестве до 5 т/га.

В степных почвах значительную работу производят грызуны - землеройки. В некоторых случаях ходы землероек так многочисленны, что в литературе упоминаются «кротовинные черноземы».

Микроэлементы в растительных и животных организмах

     Некоторые химические элементы входят в состав особых соединений, которые способны регулировать жизненно важные биохимические процессы. Таковы витамины, ферменты и гормоны. Эти вещества играют в живых организмах роль природных катализаторов. Ряд важнейших биологических процессов возможен только в присутствии этих соединений. Благодаря именно этим элементам витамины, ферменты и гормоны приобретают свои особые активирующие свойства.

     Химические элементы, входящие в состав органических соединений в качестве биохимических активаторов, называются микроэлементами. Среди них известны как многие рассеянные элементы (молибден, медь, кобальт и др.), так и химические элементы, содержащиеся в земной коре в количестве значительно большем 0,01% (например, железо).

     Энергичное поглощение растениями рассеянных элементов сказывается в повышенном содержании их в верхней части почвы, обогащенной отмершими остатками растительных и животных организмов.

     Не только растительность, но и почвенные животные способствуют накоплению некоторых химических элементов в почве. Проведенные анализы показали, что почвенная фауна аккумулирует определенные элементы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. Условия  почвообразования и почвы северной  тайги.

 

     На почвы таежно-лесных территорий  влияет наличие выхода кабонатно-осадочных пород (мергели). На них  будут формироваться дерново-карбонатные почвы. В восточной части Евразии – мерзлотно-таежные палевые. На почвообразование оказывают влияние докембрийские породы. При выветривании этих пород образуются четвертичные отложения легкого механического состава. Распространены подзолы. Низменности чередуются с возвышенностями, равнины, горы. Микро-, мезорельеф обуславливают компонетность, пестрость почвенного покрова. В таежной зоне появляется вертикальная поясность, но спектр, ограниченный у подножия. В тайге доминирующими древесными породами являются: сосна, ель, кедр, пихта, лиственница. Мелколиственные породы Север: береза, осина. Юг: + широколиственные породы.

Хорошо выражены Ao, Aov. Север в составе гумуса преобладают фульвокислоты.

     Осадки. Коэффициент увлажнения > 1. Доминирует промывной тип водного режима, может быть мерзлотным застойным. Колоссальная значение на почвообразование оказывает вечная мерзлота – является водоупором.  При небольшом количестве осадков → застой, возникает подмерзлотное оглеение. Мерзлотный тип водного режима. Для почв мерзлотных регионов отсутствие четко выраженных почвенных горизонтов. Криотурбационные процессы. В таежной зоне, где промывной тип водного режима – благоприятные условия для почвообразования, там, где непромывной – условия для развития оглеения.

 Почвы северной тайги.

     В восточной Европейской провинции и Западно-Сибирской провинции на грунтах тяжелого  механического состава (суглинистой морене) под таежно-хвойными  лесами формируются 1. глееподзолистые, которые имеют профиль: Ao, A1(g), A2(g), B(g), C(g).

     У глееподзолистых почв почти во всех горизонтах выражены признаки оглеения.

Содержание гумуса (А1) порядка 2-3% и его резкое убывание с глубиной. Кислотность на уровне 4-5% - кислые почвы. Емкость поглощения на уровне 15-20 мг/экв. Малое содержание подвижных (усвояемых)  N, P, K.  Обладают низким уровнем плодородия, холодные почвы. Типичные для сев Тайги В Западно-Сибирской провинции и Восточно-Европейской.

2. Подзолы  иллювиально-гумусовые. 

     Формируются под светло-хвойными лесами на грунтах легкого механического состава (песочек).

Профиль: Aov, A2, Bh, C. Гумус вымывается из подстилки в горизонт  Bh.

Содержание гумуса мизерное. Эти почвы обладают очень низким уровнем плодородия (мало гумуса). PH = 3-4 – кислые.

Емкость поглощения < 10 мг/экв. Мизерное содержание N, P, K.  Менее плодородные, чем глееподзолистые, но эти почвы более теплые (быстро прогреваются).

3. Болотно-подзолистые. Общие заболоченные лесов. Преобладает сфагнум в надпочвенном покрове. Aov, Aт, A2(g), B(g), C. Сформировались в результате наступления болот на водоразделы. PH = 3-3.5. Мизерное содержание N, P, K. 

В земледелии практически  не используются.

4. Болотные  почвы. Профиль верховых болот: Aov, Aт, G, C(g). Разная мощность торфянистого горизонта подразделяют: - торфяноболотные,  торфянистые .

Почвы ультракислые PH = 3. мизерное содержание N, P, K. В торфе присутствуют в связанной форме N, P, K, S – не используются. Торф  с мизерным содержанием микрофлоры. Недоступные формы питательных элементов переходят в доступные.

В мерзлотных районах  тайги широко распространены.

5. Глеемерзлотно-таежные.

     Формируются на равнинных территориях, на грунтах тяжелого механического состава. Профиль их слабо дифференцирован: Ao, AB, Cg, –а дальше многолетняя мерзлота, глубиной до 800 метров.

     Гумус увеличивается в горизонте Cg. Мощность почв 1 м, ниже многолетняя мерзлота. Характеризуются высокой кислотностью PH = 3.5 – 4 . Емкость поглощения 15 мг/ экв. Малое содержание N, P, K. В составе гумуса преобладают фульвокислоты, но нет горизонта A2- подзолистого, нет промывного типа водного режима, а мерзлотный – миграция воды→ оподзоливание не выражено. Равномерное распределение гумуса связано с процессом криотурбации (механическое перемешивание грунта), образуются морозобойные трещины, сырье для гумуса оказывается на поверхности или глубине. Происходит надмерзлотное накопление гумуса.

6. Подбуры.

     Как правило, формируются на склоновых поверхностях, на грунтах щебнисто-гравийнистого состава (грубообломочный материал), обогащенных соединением Fe, что определяет буроватую окраску. Профиль: Aov/ Af Bh/Bh/C  f – наличие железа. Нет оглеения. На склонах поверхностный сток.

7. Горно-тундровые. 

     В мерзлотных районах нет оподзоливания: отличие почв от внемерзлотных районов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Условия  почвообразования и почвы средней тайги.

 

     Во вне мерзлотных районах Восточно-Европейской и Западно-Сибирской провинции на грунтах тяжелого механического (суглинистая морена) формируются:

1. Подзолистые  почвы.

Aov/A1/A2/B/C Нет оглеения. Кислые почвы, низкая емкость поглощения, мало N, P, K. Невысокое плодородие.

2. Подзолы Al-Fe – гумусовые.

Формируются в светло-хвойных  лесах. Профиль:

  Доминирующие, но среди них встречается то, что типично для северной Тайги.

 

 

 

 

 

В Средне-Сибирской провинции  распространены 2 типа почв:

3. Глеемерзлотно-таежные (Средне – Сибирское плоскогорье).

Профиль: Aov/ Ag/ Bg/ Cg. На грунтах тяжелого механического состава. Кислые – фульвокислоты в гумусе. Нет оподзоливания.

3. Мерзлотно-таежные  палевые.

     Лена-Вилюйская. Для этих почв профиль: Aov/A/B(ca)/C(ca)/ нет оглеения, появляются в нижней части карбонаты. Формируются на грунтах карбонатного состава. Эти почвы в отличие от всех  ранее рассмотренных имеют слабо-кислую или нейтральную реакцию PH =6-8. Емкость поглощения высокая 20-30 мг/экв. Содержание гумуса около 5-6% с убыванием с глубиной. Почвы средне-плодородные, но из-за суровости климата для земледелия не используются. Мало осадков до 400 мм/год , коэффициент увлажнения < 1.

Мало осадков, карбонатные  материнские породы, → засоленные почвы (солоди и солонцы). В карбонатных породах содержится  CaCl₂ , MgCl₂, Na₂CO₃ → соли не вымываются из почвенной толщи, в понижениях рельефа формируются засоленные почвы. Мигрируют с положительных элементов рельефа в отрицательные. Встречаются в таежной зоне (Якутия) черноземовидные почвы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Условия почвообразования и почвы южной тайга.

 

1. Дерново-подзолистые.

Профиль: Ao/ Ad/ A1/ A2/ B/ C

     В надпочвенном слое хорошо развит травянистый покров. Кроме лесных трав, травы характерные для лугов.

Дерново-подзолистые  – Россия, Франция, Германия, Бельгия, Нидерланды (От Атлантического до Тихоокеанского побережья).  Дерново-подзолистые  широко распространены  на западе России  (от С-Пб до Киева), при движении на восток сужаются дерново-подзолистые. Более высокое плодородие средней, чем южной Тайги.

2 процесса: 1. Подзолистый  процесс. 2. Дерновый - аккумулятивный  процесс.

Содержание гумуса в А1 – 6-10%. При  движении  с З. на В. содержание гумуса увеличивается.  Мощность почвенного профиля уменьшается с Востока на Запад с 1 метра до 2 метров.

     Запасы гумуса достигают – 100-120 т/га, емкость поглощения около 20-25 мг/экв.

PH = 4-5.5 (кислые, слабо-кислые). Требуется известкование. Кислые → преобладают фульвокислоты, но в отличие от сев. Таежных и от средне-таежных в составе гумуса фульвокислот становится меньше, гуминовых больше. За счет  фульвокислот – А2, гуминовых – А1. Содержание  подвижного K = 6-8 т/га.

Запасы подвижного N 10-11 т/га. Обладают средним уровнем плодородия – широко используются в земледелие. Дерново-подзолистые – требуют известкования, внесения минеральных и органических удобрений.

2. Дерново-подзолистые  фоновые.

Могут встречаться и  северо-таежные почвы и средне таежные. Еще 2 типа почв:

-Дерново-карбонатные

-Дерново-глеевые почвы.

3. Дерново-карбонатные.

Формируется на грунтах  – карбонатного состава. Как правило  – карбонатная морена, а иногда элювий известняков.

     Распространение обусловлено геологическим фактором. В том случае незначительная мощность Q отложений и ниже карбонатные породы (известняки, доломиты, мергели) – возникают дерново-карбонатные почвы. (Ломоносовский, южная часть Лен. Области – Лужский район). Дерново-карбонатные - самые плодородные почвы таежно-лесной зоны. Тяжелого механического состава (суглинистые грунты). Формируются под лесами, сложенные ельниками – в древесном ярусе присутствует елка и широколиственные породы (дуб, клен, ясень, вяз), кустарники – лещина. В почвенном покрове хорошо-развитый травянистый покров.  Целиком освоены, т. к.   плодородные. Профиль: Ao/ Ad/ A1/ B/ C;

A – аккумулятивного типа. Нет А2, - подзолистого горизонта, потому что материнские породы карбонатные → образуются фульвокислоты, просачиваются в толщу грунта. HCl + CaCl₂ → CaCl₂ + H₂ CO₃ → H₂ O

 CO₂

Фульвокислоты нейтрализуются карбонатами из материнской породы (образования фульватов нет):

1. Имеют нейтральную реакцию PH = 6.5 – 7

2. Высокое содержание гумуса (8%) A1

Запасы гумуса 250-300 т. Высокая емкость поглощения до 20-40 мг/экв. Значительное содержание подвижных N и K, негативное: 1.низкое содержание P.

2.Отличаются высокой  каменистостью (обломки известняков,  валунов).

3.Испытывают дефицит  влаги (особенно летом), требуют  орошения.

Типы дерново-карбонатных:

1. Типичные (самые плодородные).

2. Выщелоченные.

3. Оподзоленные.

Подразделяют на подтипы  по глубине вскипания.

Дерново-карбонатные  типичные со временем переходят в  дерново-карбонатные выщелоченные, затем в дерново-карбонатные оподзоленные.

 

 

 

 

 

4. Дерново-глеевые  почвы.

Формируются в лесах (лиственные породы, с травянистым покровом). Формируются при близком залегании жестких грунтовых вод (высокое содержание Ca). Профиль:  Ao/Ad/A1/Bcag/Ccag. Содержание гумуса 8-10%, запасы гумуса 200-250т, PH-6.5, емкость поглощения 30-35 мг/экв. Отрицательно- содержание закисей железа. Широко используются в земледелии при проведении осушительных работ - мелиорации.

 

 

 

 

 

 

22. Характеристика  почвенного покрова сухих степей.

 

     Сухие степи в северном  полушарии в умеренных широтах  во внутриконтинентальных районах (в Евразии) Второй массив в США и Канаде (меридиональное простирание). В южном полушарии сухие степи только в Южной Аргентине. (Там сухие степи образуются из-за того, что все влага выпадает над Андам и, перевалив через них уже не несёт влаги).