Ученый создавший науку почвоведение. Наука о почвах — этапы развития почвоведения

Почвоведение - это наука об особенностях почвы, ее строении, свойствах, составе и географическом распространении, о закономерностях ее происхождения и развития, функционировании, значении в природе, способах и методах мелиорации, тонкостях охраны и рационального пользования в ходе хозяйственной деятельности. Сегодня почвоведение довольно быстро превращается из описательной науки в инструментальную, занимается не только инвентаризацией природы, но и ищет пути управления ею.

Предпосылки возникновения почвоведения

Одной из основных причин появления этой науки является проблема голода. Недостаточное количество продуктов питания, выращиваемых человечеством, связано с малоземельем, катастрофической эрозией почв, опустыниванием, падением плодородия. Не менее важной является необходимость получения большего урожая с меньшей площади. Именно в качестве решения проблемы роста населения и стихийно развивающегося земледелия сформировалась новая наука - почвоведение.

О почве, как о рыхлом слое земли, человек развил представление с началом земледелия. Но нередко почву отождествляли с участком поверхности, на котором обитает человек. Но земля - это более сложное понятие, имеющее исторические и социально-экономические аспекты. Хоть она и относится к природным ресурсам, но включает не только почву, а также определенную долю земной поверхности, некое положение в географическом пространстве, имеет социально-экономический потенциал.

Становление отечественной науки

Развитие почвоведения в России принято отсчитывать с момента открытия Академии наук в 1725 г. По мнению В. И. Вернадского, первым почвоведом следует называть М. В. Ломоносова. В своих трудах он отчетливо показал роль растений в превращении в почву различных горных пород. Также именно Ломоносов, как основатель почвоведения, заложил предпосылки для развития биологического взгляда на почву как на некое тело, образующееся в ходе превращения горных пород под действием растительности.

Важными вехами в развитии науки являются:

• 1779 г. - предположение П. Палласа о черноземе как о морском иле, оставшемся после регрессии Черного и Каспийского морей.
• 1851 г. - составление и издание В. С. Веселовским первой почвенной карты Европейской России.
• 1866 г. - Ф. Рупрехом разработана теория наземно-растительного происхождения черноземов.

Труды В. В. Докучаева

В своей монографии "Русский чернозем" он писал о почве как о естественно-историческом самостоятельном природном теле. В ходе защиты своей диссертации Докучаев доказал, что чернозем формируется под действием множества факторов почвообразования. Случилось это 10 декабря 1883 г., и именно этот день принято считать официальной датой зарождения почвоведения в Санкт-Петербурге.

Делом жизни для Докучаева стало создание русской школы почвоведения, а вместе с тем и подготовка специалистов для нужд сельского хозяйства. В его разработки входили методы борьбы с засухой. Всеми силами стараясь поднять сельское хозяйство на высший уровень, он также увеличивал и экономическое благосостояние России в целом. За свои труды он заслужил звание основателя почвоведения. Работы Докучаева переведены на разные языки.

Другие достижения В. В. Докучаева:

• За собранные коллекции почв и составленные почвенные карты получил на Международных выставках золотые медали в Чикаго и Париже.
• Совместно со своим учеником Н. М. Сибирцевым разработал закон зонального и азонального распределения почв.
• Разработал методику картографирования почв, получившую широкое распространение и за рубежом.
• Начал многолетние стационарные исследования процессов, происходящих в почвах, которые закончил и углубил его ученик Г. Н. Высоцкий.

Другие ученые-почвоведы

• П. А. Костычев (1845-1895). Внес немалый вклад в изучение агрономии почв, в частности черноземных. Именно он доказал, что выращивание кормовых трав позволяет поддерживать плодородие почв и достигать больших урожаев.
• П. С. Коссович (1862-1915). Он предположил, что отдельные почвы являются лишь стадиями в почвенном процессе. Коссович старался увязывать химические, физические и агрономические данные изучения почв с основами генетического почвоведения. Это позволило ему положить в основу почвообразования процессы вымывания или элювиальный.
• К. К. Гедройц (1872-1932). Он разработал руководство для лабораторий "Химический анализ почвы", а также подробно исследовал коллоидные процессы в почве, результатом чего стало учение о поглотительных способностях почв.
• К. Д. Глинка (1867-1927). Работал в различных почвоведческих направлениях: изучение минерального состава почвы, исследования процессов выветривания минералов, изучение древних почв, проведение почвенно-географических исследований.
• С. С. Неуструев (1874-1928). Является автором первого курса лекций по географии почв.
• Б. Б.Полынова (1877-1952). Заложил базу для современного учения о выветривании почв, а также экспериментально доказал ведущую роль организмов в почвообразовании.

Благодаря работе этих и множества других ученых, почвоведение как наука сформировалась именно в России. Многие научные термины вошли в международный лексикон именно с подачи российских ученых (chernozem - чернозем, podzol - подзол и т. д.).

Направления развития

Как и любая другая наука, современное почвоведение дифференцировано на ряд разделов, которые можно объединить в два больших блока: фундаментальный и прикладной. Фундаментальное (общее) почвоведение направлено на изучение особенностей почвы как единого природного тела. Прикладное (частное) почвоведение ставит своей целью изучение различных аспектов пользования почвой человеком.

Фундаментальное почвоведение включает следующие дисциплины, рассматриваемые исключительно применительно к почвам:

• морфология;
• физика и химия почв;
• история почвоведения;
• биогеохимия почв;
• биология и зоология почв;
• микробиология почв;
• минералогия почв;
• география и картография почв;
• экологические функции почвы;
• гидрология почв;
• энергетика почв;
• плодородие почв;
• экология почв;
• палеопочвоведение;
• деградация и охрана почв;
• генезис и эволюция почв.

Морфология, физика, химия, минералогия и биология почв непосредственно изучают состав, строение и свойства почвы. Такие разделы фундаментального почвоведения, как география и систематика, экология почв, оценка почв и почвенная информатика, служат изучению распространения в пространстве и природного разнообразия почвы на поверхности Земли вкупе с общей географией. Историческое почвоведение связано с изучением развития и эволюции почвы, его дисциплинами являются генетика почв и палеопочвоведение. Динамическое почвоведение включает исследование процессов образования современных почвенных режимов. Региональное почвоведение является наиболее ценной основой рационального природопользования, поскольку непосредственно связано с изучением почв крупных регионов.

В рамках прикладного почвоведения изучаются направления:

• сельскохозяйственное;
• лесное;
• мелиоративное;
• санитарное;
• инженерное;
• геологическое (грунтоведение);
• экологическое;
• археологическое;
• криминалистическое;
• ландшафтное и садово-парковое;
• землеустроительное;
• бонитировка почв и земельный кадастр;
• природоохранное почвоведение;
• агрохимия почв;
• агрофизика почв;
• биономика;
• преподавание почвоведения.

Прикладное почвоведение наиболее ценным считает агропочвоведение, которое включает рациональную организацию территорий, выбор севооборота, подбор способов обработки и путей повышений плодородия почв. Также немаловажно мелиоративное почвоведение. Это теоретическая основа комплексной мелиорации методами инженерии и техники, химии, биологии и агротехники. Санитарное почвоведение имеет немалый круг задач, связанных с проблемами обезвреживания различных отходов, географии болезней растений и животных.

Функции почвы

1. Обеспечение возможности жизни на Земле. Почва считается одним из главных богатств любого государства, ведь на ее поверхности и в ее толще производится порядка 90 % всех продуктов питания. Деградация почв неразрывно связана с неурожаем и уменьшением продовольствия, ведет к бедности стран. Из почвы большинство растений, являющихся началом пищевой цепи, получают микроэлементы и минералы, воду для наращивания биомассы. Почва - это не только следствие жизни, но также и условие ее существования.
2. Обеспечение связи геологического и биологического круговоротов веществ, осуществляемых на земной поверхности.
3. Регулирование состава химических веществ в атмосфере и гидросфере. Под действием почвенных микроорганизмов, которые в огромных количествах продуцируют различные газы - азот и его оксиды, кислород, моно- и диоксид углерода, метан, сероводород и другие, почва оказывает огромное влияние на химический состав атмосферы.
4. Регулирование биосферных процессов. Распределение живых организмов по суше, а также их плотность главным образом определяется географическими характеристиками почвы. Ее неоднородность, наряду с плодородием и климатическими факторами, сказывается на выборе мест обитания, в том числе и человека.
5. Накопление органического вещества в активной форме и взаимосвязанной с ним химической энергии.

Факторы почвообразования

Основу почвоведения как науки составляют Под почвой сегодня понимают обладающую плодородием сложную полифункциональную и поликомпонентную открытую структурную систему в поверхностном слое земной коры, являющуюся комплексной функцией горных пород, организмов, климата, рельефов и времени. Эти пять факторов и являются базой почвообразования. Еще два фактора добавлены сравнительно недавно: грунтовые и почвенные воды, а также деятельность человека.

Обычно называют субстрат, на котором непосредственно происходит процесс формирования почвы. В них содержатся частицы, инертные к происходящим вокруг химическим процессам, однако играющие важнейшую роль в создании физико-механических свойств почвы. Прочие составные компоненты почвообразующих пород довольно легко разрушаются, что приводит к обогащению почвы теми или иными химическими элементами. Очевидно, что строение и состав почвообразующих пород чрезвычайно сильно влияют на почвообразование. Именно поэтому раздел "Основы геологии" в почвоведении является чрезвычайно важным.

Растения в ходе своей жизнедеятельности способны синтезировать органические вещества и особым образом распределять их в почве. У живых растений это корневая масса, а у погибших и надземная часть - растительный опад. Разложение этих растительных остатков ведет к переходу химических элементов в почву, что, в свою очередь, постепенно обогащает ее.

Благодаря жизнедеятельности микроорганизмов идет разложение биологических остатков и синтез соединений, поглощаемых растениями. Растения с микроорганизмами образуют некие комплексы, которые приводят к образованию разных типов почв. Так, в хвойных лесах никогда не будет сформирован чернозем, для которого необходимы растения луга и степи.

Не менее важны для почвообразования и животные организмы. Например, землерои постоянно перерывают почву, что способствует ее рыхлению и перемешиванию, а это, в свою очередь, обеспечивает хорошую аэрацию и быстрое развитие почвообразовательного процесса. Не стоит забывать и про обогащение органической части почвы продуктами их жизнедеятельности.

Периодические увлажнения и иссушения, замораживания и оттаивания вызывают образование глубоких трещин на поверхности почв. При этом нарушаются процессы воздухообмена почвы, а значит, и химические процессы. Таким образом, почвоведение - это наука, для которой важно понимание великого разнообразия процессов, происходящих в окружающей среде.

Кто и где изучает почвоведение?

Почвоведение как индивидуальный предмет или как раздел в рамках другого изучается при подготовке специалистов различных отраслей. Зачастую в учебных заведениях даже нет факультета почвоведения, а преподают его географы, биологи или экологи.

Обязательным является изучение почвоведения студентами, обучающимися по направлениям охраны окружающей среды и рациональному ее использованию. Особенно в тех отраслях экономики, которые способны нанести чрезвычайный вред почвам: нефтегазовые производства, металлургия, химические синтезы и многие другие.

Не менее важна эта дисциплина для будущих специалистов лесного и лесопаркового хозяйства, ландшафтного дизайна, землеустройства и кадастра, земледелия и агрохимии, земельного кадастра и многих других.

Факультет в МГУ

Несмотря на то что как такового института почвоведения в России нет, центром изучения этой науки по праву считается МГУ. Впервые вопрос преподавания почвоведения и открытие кафедр почвоведения в российских университетах был поставлен и обоснован В. В. Докучаевым в 1895 г. Но тогда это его предложение не воплотилось в жизнь. И лишь спустя десятилетие, в 1906 г., его сторонник, зав. кафедрой агрономии МГУ А. Н. Сабанин ввел преподавание почвоведения студентам физико-математического факультета, а точнее его естественного отделения. Кафедра же почвоведения появилась в 1922 г. на базе кафедры агрономии.

За многолетнюю историю университета кафедра почвоведения в разные годы относилась и к физико-математическому, и к почвенно-географическому, и геолого-почвенному, и биолого-почвенному факультетам. Сегодня факультет почвоведения является самостоятельной структурной единицей университета и включает 11 кафедр:

1. Агрохимии.
2. Географии почв.
3. Эрозии почв.
4. Земледелия.
5. Химии почв.
6. Почвоведения.
7. Радиоэкологии.
8. Биологии почв.
9. Физики почв.
10. Оценки почв.
11. Агроинформатики.

Подготовка почвоведов происходит с разными уровнями высшего образования: "бакалавр почвоведения" (срок обучения 4 года), "специалист-почвовед" (срок обучения - 5 лет) и "магистр почвоведения" (длительность обучения - 6 лет).

Аспирантура

На почвоведческом факультете МГУ работает аспирантура, позволяющая обучаться одновременно около 90 будущим ученым. Для этого на факультете созданы советы по присуждению ученых степеней докторам биологических наук по специальности «Почвоведение», докторам и кандидатам биологических наук по специальности «Биогеохимия», кандидатам биологических наук по специальностям «Почвоведение», «Агрохимия», «Микробиология» и «Агропочвоведение и агрофизика».

Предмет. Метод и задачи курса.

Почвоведение , наука о почве, её составе, свойствах, происхождении, развитии, географическом распространении, рациональном использовании. Относится к естественноисторическим наукам. Изучает почву как природное тело, средство производства и предмет труда. Важнейшие разделы: генезис почв, геохимия, физическая, коллоидная и биологическая химия почв, биология, физика, гидрология, география почв.

Мелиоративное почвоведенье - раздел общего почвоведенья, в кот-ом выявляются площади нуждающегося в проведении мероприятий мелиоративных, опред. основное направл. этих мероприятий изуч. вводные и др. режимы, водофизич.,органич. и др. состав почв, а также почвооброзов. процесса.

Почва- природно-аграрноминеральная оболочка поверхностного слоя земли.

Почва- основной объект мелиорации.

Существуют множество методов изучения почв:

1)профильный метод – изучение почвы с поверхности на всю глубину его толщи, разработан В.В.Докучаевым.

2)морфологический метод- составляет основы полевой диагностики почв

3)сравнительно -географический метод основан на сопоставлении почв образования в пространстве

4)сравнительно- исторический метод исслед. прошлого почв на основе современной ситуации

5)метод почвенных ключей- детальное изучение небольших участков и перенос результатов, на большие территориальные единицы

6)метод почвенных монолитов – отбираются монолиты ненарушенного строения, на которых могут моделироваться различные почвенные процессы, передвижение влаги, питательных растворов

7)метод почвенных лизиметров- при создании лизиметров, как правило разрушается почва

8)балансовый метод- важен для изучения круговоротов веществ во времени

9)метод почвенных режимных наблюдений- изучение составляющие различных режимов почвы, через разные промежутки времени

10)метод почвенных вытяжек- использ. для изучения агрохимич. свойств.

11)аэрокосмические методы

Основные задачи курса явл:

1)изучения особенности строения почвы

2)почвообразование

3)умение определять различные свойства почв

4)сформулировать предпосылки улучшения почв. путем мелиорат. мероприятий.

История развития почвоведения как науки.

Почвове́дени е - наука о почве. Она входит в состав естествознания. Почвоведение изучает происхождение, развитие, строение, состав, свойства, географическое распространение и рациональное использование почв.

К концу первой половины XIX в. было научно доказано, что высшие растения при помощи корневых систем берут из почвы воду, азот и элементы зольного питания. Это послужило теоретической предпосылкой для более обоснованного изучения почв как среды развития растений. В течение XIX в. ученые Западной Европы выполнили ряд исследований по изучению физических и химических свойств почв и добились значительных успехов в повышении урожайности сельскохозяйственных культур в результате улучшенной обработки почвы, применения удобрений. Однако в области развития науки о почве не было достигнуто решающих успехов, что было следствием ошибочного взгляда на почву как на продукт выветривания горных пород (элювий) или как на пахотный слой. Такие неправильные взгляды, не выявлявшие специфической природы почвы, препятствовали познанию почвы как самостоятельного естественyо-исторического тела, законов ее образования, развития и географического распространения. Сказанное тормозило развитие успехов в области использования плодородия почв.

Возникновение современного генетического (то есть уделяющего основное внимание генезису почв) почвоведения связано с именем профессора Василий Васильевич Докучаев, который впервые установил, что почвы имеют чёткие морфологические признаки, позволяющие различать их, а географическое распространение почв на поверхности Земли так же закономерно, как это свойственно растениям и животным. В своем учение «Русский чернозём» (1883) он впервые рассматривает почву как самостоятельное природное тело, формирующееся под воздействием 5 факторов: живых организмов, свойств породы, рельефа, климата и времени развития. 1883 год считается временем возникновения почвоведения как науки

В 1899 году в России начал выходить специализированный журнал «Почвоведение » (рус. дореф. почвовѣдѣніе ).

Похожие значения и термины

В конце XIX и начале XX веков в научной литературе использовался греческий термин педология (греч. πέδον , педон - почва и греч. λόγος , логос - знание, наука) - наука об изучении почв в природной среде, один из геологических и физических разделов почвоведения . Педология, как синоним почвоведения, сейчас считается устаревшим, так как главным образом относится к геологии и физике почв, и имеет несколько значений. Сохранились производные термины: педогенез , педосфера и пр.

До появления научного почвоведения на университетских кафедрах агрономии почвоведением (земледелием) называли курс лекций по изучению питательных свойств верхнего слоя почвы (земли) содержащего корни растений.

Краткая история

Учебник К. Д. Глинки. 6 изданий 1908-1935

Развитие научного почвоведения связано с работами учеников В. В. Докучаева и их последователями.

Большую роль в развитии агрономического почвоведения сыграл профессор П. А. Костычев , одно время он был оппонентом В. В. Докучаева.

Международное признание докучаевской школы почвоведения пришло благодаря изданию учебника почвоведения на немецком языке академика К. Д. Глинки и его участию на первых международных встречах почвоведов в Венгрии и США.

В 1909 году состоялся 1 Международный съезд агрогеологов, в 1926 году - 1 Всесоюзный съезд почвоведов, в 1927 году - 1 Международный съезд почвоведов :

Научные направления

Основные научные направления в почвоведении:

• Химия почв - изучает химизм почв
• Физика почв - изучает физические свойства почв
• Почвенная биология - изучает живое население почв
• Почвенная минералогия - изучает минералогический состав и свойства почв
• Гидрология почв - изучает водный режим почв
• География почв - изучает закономерности распределения почв и составляет почвенные карты
• Охрана почв - изучает способы сохранения и восстановления почв
• Палеопочвоведение - изучает ископаемые почвы
• История почвоведения - история науки

Кроме того, почвы изучают некоторые прикладные науки и дисциплины: агрономия , грунтоведение , инженерная геология , археология , почвенная стратиграфия и прочие.

Основные положения

Почвоведение изучает весь почвенный профиль

Современное почвоведение, основы которого были заложены В. В. Докучаевым , рассматривает почву как самостоятельное естественноисторическое биокосное природное тело, возникшее и развивающееся на поверхности Земли под действием биотических, абиотических и антропогенных факторов. Нижняя граница этого природного тела определяется глубиной, на которую произошло существенное изменение горной породы процессами почвообразования , что составляет до 1-3 метров, однако в экстремальных условиях тундры, пустыни или в горах мощность почвенной толщи может измеряться несколькими сантиметрами. Боковые границы почвенных образований определяются как границы раздела между элементарными почвенными ареалами .

Почва имеет многоуровневую структурную организацию:

1. атомарный уровень
2. кристалломолекулярный или молекулярно-ионный уровень
3. уровень элементарных почвенных частиц (ЭПЧ) - фракций, определяемых в гранулометрическом анализе
4. почвенные микро- и макроагрегаты, а также новообразования
5. далее следуют уровни структуры почвенного покрова

Каждый из перечисленных уровней требует специфических методов исследования и способов воздействия.

Часто рассматривают четыре (ранее три) фазы почвы (под фазой в этом случае понимают несколько иное, нежели в классическом определении):

• твёрдая фаза - полидисперсная органоминеральная система, наименее динамичная часть почвы, составляющая каркас для других фаз
• жидкая фаза - почвенный раствор
• газовая фаза - почвенный воздух , заполняющий вместе с почвенным раствором поровое пространство, его состав отличается от состава атмосферы
• живая фаза - почвенная биота , за исключением роющих млекопитающих и корней растений, принадлежность которых к живой фазе почв остаётся дискуссионной, хотя их роль в почвообразовании несомненна и велика

Методы исследований

Изучение почв

При исследованиях на нижних уровнях организации в почвоведении применяются методы разработанные ранее для других естественных наук: химии , физики , геологии , минералогии , биологии , биохимии , гидрологии и др. - обычно в модификациях, учитывающих почвенную специфику.

На более высоких уровнях используются и специфические методы, которые можно объединить в следующие группы:

• Профильные методы заключаются в изучении системы почвенных генетических горизонтов, включая почвообразующую породу с целью сравнения их свойств и состава с породой. Найденные различия позволяют судить о направленности процессов почвообразования, непосредственное наблюдение за которыми невозможно. При этом применяется ряд допущений:
  • Исходная порода не была слоистой
  • Образец эталонной породы существенно не менялся за период почвообразования
  • Процесс почвообразования всё время существования почвы протекал в одном направлении

Невозможность какого-либо из допущений приводит к усложнению интерпретации результатов профильного метода.

• Сравнительно-географические методы (а также сравнительно-геоморфологический и сравнительно-литологический) заключаются в выявлении закономерностей между строением, составом и свойствами почв с факторами почвообразования, определенным образом варьирующимися по земной поверхности.
• Сравнительно-исторические методы построены на основе принципа актуализма , который позволяет реконструировать по реликтовым (не выводящимся из современных факторов почвообразования) свойствам почв условия их существования в предыдущие эпохи.
• Стационарные методы дают возможность изучать почвенные режимы: водный , тепловой , газовый , окислительно-восстановительный и др. Метод лежит в основе биосферного мониторинга. Сюда относятся методы почвенных лизиметров и стоковых площадок.
• Картографические методы , применяемые для составления карт почвенного покрова. Для этого применяются методы других типов (сравнительно-географический) и даже наук (геодезии - в особенности аэрокосмические методы) в сочетании со специфическими (например, метод почвенных ключей - изучение закономерностей структуры почвенного покрова на небольшой территории и построение по ним карты большой территории). Закономерности распространения почв на поверхности Земли в целях почвенно-географического районирования изучает раздел почвоведения -

Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В ПОЧВОВЕДЕНИЕ

§1. Общие представления об изучаемой дисциплине

Почвоведение – наука о почвах, их образовании (генезисе), строении, составе и свойствах, закономерностях географического распространения. Изучает формирование и развитие главного свойства почвы – плодородия и пути наиболее рационального его использования, а также вопросы охраны почв и их изменение под влиянием антропогенного воздействия. Cовременное почвоведение является наукой междисциплинарной, объединяющей самые разнообразные области человеческих знаний, среди которых физика, химия, математика, геология, биология, минералогия, микробиология, климатология, геология и растениеводство (рис.1). Понимание важной роли почвоведения пришло не сразу – долгое время почвоведение рассматривалось в качестве одной из агрономических дисциплин и преподавалось только в сельскохозяйственных вузах.

§2. Понятие о почве. Место, роль почвы в биосфере и значение для человека

Первоначально люди отождествляли почву с землей – участком поверхности, на которой обитает человек. С возникновением земледелия появилось представление о почве как об относительно рыхлом землистом слое, в котором укореняются наземные растения и который служит предметом земледельческой обработки. Такое простое представление о почве вполне удовлетворяло человечество в течение нескольких тысячелетий. В конце XVIII – начале XIX века в рамках агрогеологии появилось одно из первых научных определений почвы – это рыхлая горная порода, образующаяся из плотных горных пород под влиянием выветривания. Оно сохранялось до появления работ В.В.Докучаева, который показал научную несостоятельность такого понимания почвы и дал новое определение почвы как развивающегося природного тела.

В.В.Докучаев (1883) впервые установил, что почва – это самостоятельное природное тело и ее формирование есть сложный процесс взаимодействия материнской горной породы, климата, рельефа, живых организмов, помноженный на время. Самое главное в докучаевском определении почвы, сыгравшем столь выдающуюся роль в развитии новой науки, – это то, что оно, во-первых, ставит почву в ряд самостоятельных природных тел, качественно отличающихся от всех иных тел природы, во-вторых, показало, что почва эволюционирует во времени и пространстве, в-третьих, – подчеркнуло наличие функциональных связей между почвой и всеми другими природными телами и явлениями. Следовательно, и изучать данный объект должна самостоятельная наука – почвоведение.

Рассматривая почву как самостоятельное природное тело, нельзя не отметить такое существенное свойство, как плодородие, которое отличает ее от бесплодной горной породы. Академик В.Р.Вильямс дал следующее определение почвы : «Когда мы говорим о почве, мы разумеем рыхлый поверхностный горизонт суши Земного шара, способный производить урожай растений». Подходы В.В.Докучаева и В.Р.Вильямса взаимно дополняют друг друга, поэтому принято следующее определение: почва – это верхний рыхлый слой земной коры, который видоизменен и продолжает видоизменяться под взаимным влиянием горных пород, климата, рельефа, живых организмов, времени и хозяйственной деятельности человека, качественным показателем которого является плодородие.

Почва занимает промежуточное положение между живым (живущие организмы) и косным (горные породы, минералы) веществом биосферы и является, по выражению академика В.И.Вернадского, биокосным телом природы. Особое положение почвы определяется тем, что в ее составе участвуют как минеральные, так и органические и большая группа специфических органических и органоминеральных соединений – почвенный гумус. Неотъемлемую частью почвы – живую фазу – составляют живые организмы: корневые системы растений, почвообитающие животные, микроорганизмы. Поэтому почва является многофазной системой, включающей твердую, жидкую, газообразную и живую фазы в отличие от других природных тел.

Почва образуется в зоне контакта всех сфер Земли и формирует особую геосферу – педосферу , или почвенный покров. Благодаря этому почва выступает не только как результат взаимодействия разных сфер, но и сама играет большую роль в их функционировании. Её рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли, роль которой для планеты так же важна, как роль кожного покрова для человека.

Прежде всего следует отметить общепланетарное значение почвы. Она обеспечивает существование жизни на Земле, являясь не только жизненным пространством для наземных организмов растительного и животного мира, но и служит основным источником питания и воды для растений, а через них и животные, и человек получают необходимые вещества для создания своей биомассы. Благодаря ее поглотительной способности осуществляется удержание минеральных, органических веществ, микроорганизмов и не допускается их вымывание с водой или выдувание ветром. В почве осуществляется превращение веществ из одной формы в другую, доступную для питания растений. Почва выполняет санитарные функции, способствует очищению воды, воздуха, разрушению многих вредных веществ, является барьером для болезнетворных микроорганизмов, вирусов и других источников инфекционных заболеваний. Нехватка или избыток отдельных химических веществ и их соединений в почве вызывают многие специфические заболевания (рахит, зоб, онкологические и др.). Почва выполняет функцию буфера и защищает поверхность суши от перегревания, переувлажнения или высушивания и т.д.

Важнейшая глобальная функция почвы – это обеспечение постоянного взаимодействия большого (геологического) и малого (биологического) круговоротов веществ. В случае нарушения почвенного покрова происходит принципиальное изменение в соотношении этих круговоротов в сторону ослабления биологического и усиления геологического, вследствие чего существует угроза быстрой потери многих биогенных элементов ландшафтами плакоров (водоразделов).

Большое влияние оказывает почва на литосферу, гидросферу и атмосферу. В литосфере почва является источником веществ, которые участвуют в образовании минералов, горных пород, полезных ископаемых. Среди минералов следует отметить прежде всего вторичные минералы, минералы легкорастворимых солей. Под влиянием почвенных процессов образовывались мощные толщи осадочных отложений (континентальных и морских), в которых находятся многие полезные ископаемые – уголь, нефть, фосфориты, бокситы, каменная соль, глина и др. Благодаря свойствам почвы атмосферная влага, выпадающая на поверхность суши, разделяется на поверхностный, почвенный и подземный сток, что уменьшает эрозионное разрушение литосферы.

Влияние почвы на гидросферу проявляется не только в трансформации поверхностных вод в грунтовые и участии в формировании речного стока и водного баланса, но и, в конечном счете, во всем круговороте воды на Земном шаре; при прохождении атмосферных осадков через почвенный профиль изменяется их химический состав, причем он всецело зависит от характера почвы. Особенностью почвы является быстрое обновление в ней воды. Если в Мировом океане полное обновление воды происходит на протяжении 3 тыс. лет, то почвенная вода обновляется за 1 год. В связи с тем, что в воду попадает большое количество почвенных веществ, почва представляет собой важный фактор биопродуктивности водоемов, а также играет роль защитного барьера акваторий, поглощая многие вредные вещества на пути их миграции в водные экосистемы. Воздействие почвы на атмосферу обусловлено тем, что почвенный воздух находится в постоянном взаимодействии с атмосферным. Почва «дышит» (с выделением СО 2) и при этом в атмосферу попадает от 1 до 4 тыс. литров в час с гектара почвенного газа. В верхней части почвы воздух обновляется за 1 час. Важное место занимает и противоположный процесс – поглощение почвой газов (азота, оксида углерода (II), диоксида серы, этилена и др.). Почва участвует в поглощении и отражении солнечной энергии, а значит, и в формировании теплового режима атмосферы. Она является также источником попадания в атмосферу твердых частиц и микроорганизмов, которые конденсируют влагу, уменьшают приток тепла и света.

Огромна роль почвы и в жизни человека. Благодаря такому свойству, как плодородие, почва выступает основным условием возникновения и средством сельскохозяйственного производства. В этом качестве она характеризуется следующими особенностями: ограниченностью, незаменимостью, неперемещаемостью и плодородием. Эти особенности подчеркивают необходимость исключительно бережного отношения к почвенным ресурсам и постоянной заботы о повышении плодородия почв. Используя почву как средство производства, человек существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на свойства почвы, ее режимы и плодородие, так и на природные факторы, определяющие почвообразование. Следовательно, почва является не только объектом, но и продуктом человеческого труда. Обеспечивая получение основной массы сырья и продуктов питания, необходимых для человека, почва является основой существования человечества на Земле.

§3. Краткая история развития почвоведения

Интерес человека к почве отмечается с самого начала появления цивилизации, однако изучение и накопление эмпирических знаний о почве началось фактически с возникновением земледелия.

Археологические раскопки показывают, что земледелие развивалось быстрее и эффективнее в районах с плодородными почвами. Эти районы необходимо было найти и научиться использовать почвы. Таким образом, первоначальные сведения были необходимы человеку для того, чтобы определить на местности почвы, наиболее подходящие для различных видов сельскохозяйственного производства. В зависимости от свойств почвы делились на группы. Об том известно уже с X – VIII вв. до н.э. В Древнем Египте почвы подразделялись на «пшеничные», «виноградники и сады», «степные», «водно-болотные». В IV в. до н.э. в Китае разработана пятиступенчатая группировка почв, которая фактически используется до сих пор. Выделялись почвы черные (север Китая), белые (пустыни и полупустыни), синие (заболоченные), красные (тропики и субтропики), желтые (лессовые плато Китая). В древних цивилизациях (Индия, Месопотамия, Китай) уже много знали о важнейших свойствах почв, их использовании, способах улучшения (прежде всего орошение и осушение). Среди письменных памятников этого времени с описанием качества земли следует отметить египетские «Бруклинский папирус» и «Палермский камень» (3500 – 3000 до н.э.), знаменитый вавилонский «Кодекс Хаммурапи» (1750 до н.э.) – первое известное земельно-водное законодательство. В трудах ученых Рима и Античной Греции (Феофраст, Геродот, Вергилий) были обобщены известные на тот момент (VIII в. до н.э. – III в. н.э.) сведения о почве, их земледельческом использовании и установлено, что почва – особое вещество, изменчивое в пространстве, имеет такое свойство как плодородие, что сказывается на урожайности как дикорастущих, так и культурных растений. Особую известность получил трактат древнеримского ученого Колумеллы «О сельском хозяйстве», который явился первой в мире сельскохозяйственной энциклопедией, где можно было найти самые разнообразные сведения о почвах разных регионов, их плодородии, классификации, обработке, удобрении. Таким образом, благодаря исследованиям древних ученых в этот период была проведена систематизация сведений о почве, их классификация, получены первые научные сведения о географии почв, возможностях удобрения.

В период средневековья общий упадок сельского хозяйства привел к тому, что многие знания были утрачены и только в XV – XVII вв. возродились исследования о свойствах почв, появилась теория водного (Френсис Бэкон) и солевого (Бернар Палисси) питания растений, о круговороте веществ и формировании почв под воздействием растений (Авиценна, Леонардо да Винчи). К этому периоду относятся первые научные исследования на Киевской Руси, Беларуси, Украине. В XVI в. вышел Статут Великого княжества Литовского и другие книги, где приводились сведения о качестве земель и организационно-юридические вопросы их использования, обмена, купли-продажи, охраны.

На рубеже XVIII – XIXвв. в Европе возникла острая потребность в увеличении количества продуктов питания, вызванная развитием промышленности и ростом городского населения, а также растительного и животного сырья для перерабатывающей промышленности. Натуральное хозяйство не удовлетворяло растущие потребности, и нужно было изыскать пути повышения продуктивности почв. Решение этой проблемы стало жизненной необходимостью. Изучение физических, химических, биологических свойств почв, оценка урожайности сельскохозяйственных культур, применение удобрений и агротехнические мероприятия способствовали росту знаний о свойствах плодородия почв.

В конце XVIII в. немецкий профессор Альбрехт Тэер предложил гумусовую теорию питания растений, в которой он пытался доказать, что растения питаются непосредственно органическим веществом. В подтверждение этой теории приводились доводы о том, что почвы темноокрашенные, удобряемые навозом, обладают высоким плодородием. Тэер также разработал первую классификацию форм гумуса. Теория гумусового питания растений держалась до 1840 года, когда появилась книга Юстуса Либиха «Химия в приложении к земледелию и физиологии растений». В ней было доказано, что растения усваивают из почвы минеральные питательные вещества. На основании теории минерального питания растений Ю.Либих предложил применение минеральных удобрений для увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Появилась новая наука – агрокультурхимия, которая занималась разработкой способов применения удобрений. Однако почву стали рассматривать как инертную среду, смесь органических и минеральных соединений, плодородие которой зависит от внесения удобрений.

В России активно начали изучать свойства почв в первой половине XIX века, в 1851 г. была создана первая почвенная карта европейской части России. Василий Васильевич Докучаев (1846 – 1903) – основоположник научного почвоведения, в 1883 г. опубликовал монографию «Русский чернозем» в которой показал, что почва – есть самостоятельное естественноисторическое тело, образовавшееся в результате совокупной деятельности пяти факторов почвообразования: материнской породы, растительных и животных организмов, климата, рельефа, геологического возраста. Растительность, поселяющаяся на горных породах, вызывает в них ряд изменений, в результате которых порода превращается в новое тело природы – почву. Почвенная микробиота и метаболические процессы трансформации органического вещества усиливают влияние растительности. Год выхода этой книги и считается годом появления почвоведения как науки. Помимо учения о факторах почвообразования, В.В.Докучаев дал первую научную классификацию почв, разработал методику их исследования и оценки, составления почвенных карт.

Большой вклад в создание научного почвоведения внес российский ученый

П.А.Костычев (1845 – 1895) . По его мнению, ведущими факторами почвообразования являются биологический процесс и биогенность почвы. Плодородие почвы зависит не только от химических процессов, совершающихся в ней, но и в равной мере от ее физических и биологических свойств. П.А.Костычев развивал агрономическое почвоведение, он изучал способы обработки почв, применения органических и минеральных удобрений, борьбы с засухой и эрозией почв, подчеркивал значение гумуса в восстановлении структуры и поддержании плодородия чернозема.

Н.М.Сибирцев (1860 – 1900) обобщил учение В.В.Докучаева о происхождении почв и представления П.А.Костычева о почве как среде, способной удовлетворить потребности растений в питании и влаге, написал первый учебник почвоведения, уточнил докучаевскую классификацию почв и концепцию бонитировки почв, которая практикуется в настоящее время.

К.Д.Глинка (1867 – 1927) разработал вопросы генезиса, географии и классификации почв.

К.К.Гедройц (1872 – 1932) разработал учение о поглотительной способности почв и приложил его к решению практических задач применения удобрений, обосновал мероприятия по известкованию и фосфоритизации почв. Фундаментальные методики лабораторных анализов почв, разработанные К.К.Гедройцем, широко используются и поныне.

В.Р.Вильямс (1863 – 1939) показал, что главным признаком всех почв, отличающим их от материнских пород, служит концентрация элементов питания в них, которая создается под воздействием растительности на почвообразующую породу, разработал схему управления плодородием почв.

Д.Н.Прянишников (1865 – 1948) основоположник агрохимической ветви почвоведения, исследовал химию почв, занимался обоснованием рационального применения азотных, фосфорных и калийных удобрений.

Теоретической и практической основой современного почвоведения являются работы по исследованию органического вещества почв И.В.Тюрина, М.М.Кононовой, Л.Н.Александровой и др., почвенных процессов и режимов – А.А.Роде, И.С.Кауричева и др., геохимии и эволюции почв – Б.Б.Полынова, М.А.Глазовской и др., агрофизических и мелиоративных свойств – Н.А.Качинского, В.А.Ковды, Л.П.Розова, В.В.Егорова и др., структуре и бонитировке почвенного покрова – В.М.Фридлянда, Т.А.Романовой и др., биогенности почв – Е.М.Мишустина, Д.Г.Звягинцева и др. В последние годы на первый план выходят проблемы охраны почвенного покрова и его рационального использования, прогнозирование будущего состояния почв. В авангарде оценки антропогенного воздействия на почвы и разработки прогнозов стоят научные работы белорусских и российских почвоведов и агрохимиков Т.Н.Кулаковской, И.М.Богдевича, Н.П.Смеяна, В.С.Аношко, С.Е.Головатого, Н.Н.Бамбалова, Г.В.Добровольского, Е.Д.Никитина и др.

§4. Земельные ресурсы мира и Республики Беларусь

Площадь поверхности Земли составляет 510 млн. км 2 , из которых 361 млн. км 2 (71 %) занимает океан, 149 млн. км 2 (29 %) – суша. Земельный фонд нашей планеты представлен следующим образом:

● леса и лесопосадки – 40,3 млн. км 2 (27 %);

● естественные луга и травяно-кустарничковые пастбища – 28,5 млн. км 2 (19 %);

● земледельческая площадь – 19,0 млн. км 2 (13 %), из которой

чисто посевная – 10,8 млн. км 2 ,

орошаемая, осушаемая – 2,2 млн. км 2 ;

● неорошаемые пустыни, прибрежные пески и скальные грунты – 18,2 млн. км 2 (12,2 %);

● ледники – 16,3 млн. км 2 (11 %);

● тундра и лесотундра – 7,0 млн. км 2 (4,7 %);

● полярные и высокогорные пустыни – 5,0 млн. км 2 (3,3 %);

● антропогенный бедленд (испорченные земли) – 4,5 млн. км 2 (3 %);

● болота – 4,0 млн. км 2 (2,7 %);

● озера, реки, водохранилища – 3,2 млн. км 2 (2,1 %);

● земли городского и промышленного назначения – 3,0 млн. км 2 (2,0 %).

Как видно, сельскохозяйственные земли занимают всего лишь 11 %, большие площади заняты горами, пустынями, ледниками. В последнее время наблюдается тенденция сокращения земледельческой площади с одновременным уменьшением обеспеченности пашней и лесными угодьями на 1 человека. Одной из причин этого является опустынивание (по данным ООН, каждый год на 21 млн. га растет площадь земель с нулевой продуктивностью) в результате деятельности человека и изменения климата.

Почвенно-земельные ресурсы являются частью национального богатства нашей республики. Земельный фонд Республики Беларусь на 1.01.2005 г. составлял 20759,8 тыс. га, в том числе:

● площадь сельскохозяйственных земель – 9106,7 тыс. га;

из них пахотные – 5568,7 тыс. га,

● площадь лесных земель государственного лесного фонда и земли под древесно-кустарничковой растительностью – 8750,2 тыс. га;

● болота – 923,5 тыс. га;

● водные объекты – 477,4 тыс. га;

● дороги, улицы, площади и др. – 832,8 тыс. га;

● нарушенные земли – 6,8 тыс. га;

● другие – 652,4 тыс. га.

За последние годы в земельном фонде Беларуси произошли структурные изменения, выразившиеся в уменьшении площади пахотных угодий за счет отвода их под сенокосы и пастбища.

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

Кафедра земледелия и растениеводства

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ПОЧВОВЕДЕНИЮ

Выполнил

Студент 1 курса агрономического

факультета заочного обучения

специальность: агроном

Проверила: Рябина О.В

1.Предмет почвоведения –понятие,взаимосвязь с другими науками

Почвоведение - наука о почве. Она входит в состав естествознания. Почвоведение изучает происхождение, развитие, строение, состав, химические и физические свойства, географическое распространение, охрану и рациональное использование почв.

В системе естественных наук почвоведение тесно связано с физико-математическими, химическими, биологическими, геологическими, географическими науками, использует их фундаментальные законы и методы исследования. В свою очередь, почвоведение является теоретической основой для ряда прикладных наук агробиологического цикла, таких как агрохимия, агроэкология, растениеводство, земледелие, луговодство, мелиорация, землеустройство и др. В настоящее время почвоведение дифференцировалось на ряд разделов в соответствии с методами изучения и практической направленностью знаний о почвах. Выделяются такие самостоятельные разделы как физика, химия, минералогия, биология, география, картография, классификация почв. По формам использования почвенного покрова и прикладных знаний о почвах оформились следующие прикладные разделы: агропочвоведение, мелиоративное почвоведение, лесное, экологическое, инженерное почвоведение. Агропочвоведение рассматривает почву с точки зрения ее сельскохозяйственного использования, оно решает следующие вопросы: - изучение и оценка состава и свойств почв для целей землеустройства (рациональная организация территории, организация севооборотов, оценка почв и выбор участков для многолетних насаждений, ценных культур и т. д.); - проведение агропроизводственной группировки почв, их качественной оценки (бонитировки), агроэкологической оценки и типизации земель; - составление и ведение земельного кадастра; - обоснование рациональных систем земледелия; - разработка методов защиты почв от загрязнения и деградационных процессов (эрозия почв, дефляция, переуплотнение, выпаханность и др.). Мелиоративное почвоведение, используя методы агропочвоведения, служит теоретической основой для целей коренного улучшения почв: орошения, осушения, химических мелиорации (известкование, гипсование, кислование почв), комплексной мелиорации почв биологическими и агротехническими методами, рекультивации земель. Лесное почвоведение, вместе с лесоведением, является научной основой повышения продуктивности лесов и искусственных лесных насаждений. Оно разрабатывает приемы и способы агролесомелиорации.

31.Потенциальная кислотность почв

Потенциальная кислотность позволяет получить представление об общем содержании в почвах кислотных компонентов. В рамках потенциальной выделяют два вида почвенной кислотности: обменную и гидролитическую (рН-зависимую).Обменная кислотность обусловлена относительно сильными кислотными компонентами - главным образом ионами H + и Al 3+ , которые компенсируют постоянные (перманентные) отрицательные заряды ППК. Принято считать, что перманентные заряды ППК возникают при изоморфных замещениях в кристаллических решетках минералов. Ионы H + и Al 3+ , компенсирующие эти заряды, будучи относительно сильными кислотами, легко вытесняются из ППК даже при относительно низких значениях рН, свойственных кислым почвам. Эти ионы и обусловливают обменную кислотность. Ее определяют, обрабатывая навеску почвы небуферным раствором нейтральной соли.рН-зависимая кислотность связана с переменными (рН-зависимыми) зарядами ППК. В сущности переменные заряды ППК или переменная емкость катионного обмена часто обусловлены компонентами, которые обладают свойствами слабых кислот. Слабые кислоты приобретают способность к диссоциации при относительно высоких значениях рН, часто не свойственных самой почве. При диссоциации кислотных компонентов в жидкой фазе появляется ион водорода, а ППК приобретает дополнительный отрицательный заряд. Среди компонентов, обусловливающих рН-зависимую кислотность, выделяют различные АlOН-полимеры, аллофаноподобные вещества, закрепленные на внешних и внутренних поверхностях почвенных минералов, функциональные группы органических соединений и др.Термин «рН-зависимая кислотность» адекватно отражает природу этого вида почвенной кислотности. В России этот вид почвенной кислотности называют гидролитической в связи с тем, что ее определяют, используя раствор гидролитически щелочной соли (1 М раствор ацетата натрия). Этот термин, по-видимому, менее удачен, так как не отражает природы той части почвенной кислотности, которая оценивается указанным методом. Следует отметить, что при использовании обоих терминов имеют в виду не собственно рН-зависимую, или гидролитическую, кислотность, а ее сумму с обменной, так как методы, используемые для ее оценки, позволяют провести лишь совместное определение рН- зависимой и обменной кислотности.Таким образом, общепринятыми показателями потенциальной кислотности почв являются:обменная кислотность, характеризующая количество наиболее сильных кислотных компонентов, которые компенсируют перманентные отрицательные заряды ППК и вытесняются из ППК при значениях рН, свойственных реальным кислым почвам;гидролитическая (рН-зависимая) кислотность, характеризующая общее количество кислотных компонентов, включая компоненты, обусловливающие обменную кислотность, и те, которые вытесняются из рН-зависимых позиций ППК; эта кислотность проявляется при более высоких, чем обменная, значениях рН.

41.Физико-механические свойства почвы.

К физико-механическим свойствам относятся пластичность, липкость, усадка, связность, твердость и сопротив­ление при обработке.

Пластичность - способность почвы изменять свою форму под влиянием внешних сил и сохранять эту форму впоследствии.

Пластичность проявляется только при увлажнении почвы и тесно связана с механическим составом (глинистые почвы пластичны, песчаные - непластичны). На пластичность влияют состав колло­идной фракции почвы, поглощенных катионов и содержание гуму­са. Например, при содержании в почве натрия ее пластичность усиливается, а при насыщении кальцием - снижается. При высо­ком содержании гумуса пластичность почвы уменьшается.

Липкость - способность почвы прилипать к различным поверх­ностям. В результате прилипания почвы к рабочим частям ма­шин и орудий увеличивается тяговое сопротивление и ухудшается качество обработки почвы. Липкость возрастает при увлажнении. Высокогумусированные почвы (например, черноземы) даже при высоком увлажнении не проявляют липкости. У глинистых почв липкость наибольшая, у песчаных - наименьшая. Увеличение степени насыщенности почвы кальцием способствует уменьшению, а насыщение натрием - увеличению липкости. С липкостью свя­зано такое агрономическое и ценное свойство почвы, как физичес­кая спелость. Состояние, когда почва при обработке не прилипа­ет к орудиям и крошится на комки, отвечает ее физической спе­лости.

Набухание - увеличение объема почвы при увлажнении. Оно присуще почвам, содержащим много коллоидов, и объясняется связыванием коллоидами молекул воды. Почвы с большим содер­жанием поглощенного натрия (солонцы) набухают больше, чем содержащие много поглощенного кальция. Набухание может вы­звать неблагоприятные в агрономическом отношении изменения в пахотном горизонте. Вследствие набухания частички почвы мо­гут быть настолько разделены пленками воды, что это приведет к разрушению структурных отдельностей.

Усадка - уменьшение объема почвы при высыхании. Это об­ратный процесс набуханию. При высушивании почвы вследствие усадки появляется трещиноватость.

Связностью и твердостью почвенной массы определяются такие важнейшие технологические показатели, как сумма энергетичес­ких затрат, расход горючего и смазочных материалов, износ ма­шин и орудий.

Связность почвы - способность сопротивляться внешнему уси­лию, стремящемуся разъединить ее частицы. Обусловливается она силами сцепления между частичками почвы. Связность определя­ет твердость почвы, то есть сопротивление, которое оказывает поч­ва проникновению в нее под давлением какого-либо предмета. Определяется это свойство специальными приборами - твердоме­рами. Высокая твердость является признаком плохих физико-хи­мических и агрофизических свойств почвы. Твердость почвы влия­ет на сопротивление при обработке.

Удельное сопротивление - усилие, затрачиваемое на подреза­ние пласта, его оборот и трение о рабочую плужную поверхность. В зависимости от механического состава, физико-химических свойств, влажности и агрохозяйственного состояния земли удель­ное сопротивление почвы изменяется в пределах от 0,2 до 1,2 кг/см2.

Физико-механические свойства почв улучшают химической мелиорацией при условии применения передовой агротехники.

51.Типы теплового (температурного) режима.

Тепловые свойства и тепловой режим почв

Источники тепла в почве и тепловые свойства.

Тепло – это необходимый фактор жизни и роста растений. С ним связаны важнейшие биологические и абиотические процессы, протекающие в почве и определяющие развитие почвообразования и плодородия: интенсивность химических реакций, процессы физического выветривания, деятельность микроорганизмов и почвенной фауны, прорастание семян и рост растений, процессы обмена веществом и энергии.

Главным источником тепла, поступающего в почву, является лучистая энергия Солнца (солнечная энергия). Небольшое количество тепла почва получает из глубинных слоев Земли и за счет биологических, химических и радиоактивных процессов, протекающих в верхних слоях литосферы. Часть поступающей к поверхности почвы солнечной энергии поглощается почвой и преобразуясь в тепло нагревает почву; часть отражается поверхностью почвы. Почва отдает тепло в атмосферу, если температура ее поверхности выше, чем температура приземного слоя воздуха.

К основным тепловым свойствам почв относят теплопоглотительную способность, теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглотительная способность – это свойство почвы поглощать лучистую энергию Солнца. Показатель теплопоглотительной способности связан с величиной альбедо.

Альбедо – это отношение отраженной радиации к суммарной, поступающей на Землю, выраженное в процентах. Чем меньше альбедо, тем больше почва поглощает солнечной радиации. Этот показатель зависит от цвета почвы, влажности, структуры, содержания гумуса и гранулометрического состава. Высокогумусированные почвы имеют темную окраску, поэтому они поглощают лучистой энергии на 10 – 15 % больше, чем малогумусированные. Глинистые почвы характеризуются высокой теплопоглотительной способностью по сравнению с песчаными. Сухие почвы отражают лучистую энергии. На 5 – 11 % больше, чем влажные.

Теплоемкость – это способность почвы удерживать тепло. Различают объемную и удельную теплоемкость почвы.

Объемная теплоемкость – это количество тепла, затрачиваемое для нагревания 1 см 3 сухой почвы на 1 0 С (Дж\см 3 на 1 0).

Удельная теплоемкость – это количество тепла, необходимое для нагревания 1 г сухой почвы на 1 0 С (Дж\г на 1 0).

Теплопроводность – это способность почвы проводить тепло. Она измеряется количеством тепла в джоулях, которое проходит в 1 с через 1 см 3 . Она сильно зависит от влажности и содержания в порах почвы воздуха. Чем влажнее почва, тем выше ее теплопроводность, а чем рыхлее, те ниже.

Тепловой режим почв и его регулирование.

Тепловой режим почвы – это совокупность явлений поступления, переноса, аккумуляции и отдачи тепла.

Основным показателем теплового режима почвы, который характеризует ее тепловое состояние, является температура. Температура почвы определяется притоком солнечной радиации и тепловыми свойствами самой почвы. Помимо климата она зависит от рельефа, свойств почвы, растительности и снежного покрова.

Типы теплового (температурного) режима почв.

Различают:

1) Мерзлотный тип теплового режима – распространен в Евро-Азиатской полярной и Восточно-Сибирской мерзлотно-таежной областях. В зоне вечной мерзлоты среднегодовая температура профиля почвы отрицательная. Замерзание доходит до многолетнемерзлых пород.

2) Длительно сезоннопрмерзающий тип – характерен для областей с преобладанием положительной среднегодовой температуры почвенного профиля. Промерзание почвы происходит на глубину не менее 1 м, но до многолетнемерзлых пород почва не промерзает. Длительность промерзания не менее 5 месяцев.

3) Сезоннопромерзающий тип отличается положительной годовой температурой; вечная мерзлота отсутствует, промерзание почвы продолжается не более 5 месяцев.

4) Непромерзающий тип выражен в южных районах, где не наблюдается промерзание почв.

Регулирование теплового режима почв:

1) агротехнические мероприятия – это прикатывание, гребневание, оставление стерни, мульчирование (применение светлоокрашенной мульчи – соломы, опилок, увеличивает альбедо и ослабевает нагревание и наоборот, темные материалы – черная мульчбумага, темная торфяная крошка, способствует большему притоку тепла. Любое мульчирующее покрытие заметно снижает испарение, расход влаги и тепла);

2) агромелиоративные мероприятия – это орошение, осушение, устройство лесополос, борьба с засухой;

3) агрометеорологические – это борьба с заморозками, меры по снижению излучения тепла из почвы и др.

80.Лугово-черноземные почвы (генезис,строение профиля,использование,мероприятия,направленные на повышение их плодородия)

Луговые почвы – это почвы, формирующиеся под луговой растительностью. Существует множество различных классификаций почв.

Различают группы:

Собственно луговые почвы степей и полупустынь, с гумусовым горизонтом 20-40 см, формирующиеся под влиянием неглубоких грунтовых вод;

Аллювиально-луговые почвы, с гумусовым горизонтом различной мощности, образующиеся в поймах и дельтах рек;

Горно-луговые почвы, с гумусовым горизонтом до 30 см, формирующиеся в высокогорных областях, обычно выше границы леса, под альпийской и субальпийской луговой растительностью и т.д.

Общая характеристика лугово-черноземных почв

Лугово-черноземные почвы - это полугидроморфные аналоги черноземов, богатые темноокрашенным гумусом почвы с почвенно-грунтовыми водами на глубине 3-7 м, формирующиеся под травяными ценозами лесостепи и степи суббореального пояса в относительно пониженных элементах рельефа. Как самостоятельный тип они были описаны и исследованы советскими почвоведами (Н.П. Белов, Е.В. Лобова, 1930) под названием «луговые черноземы».

Лугово-черноземные почвы распространены пятнами среди черноземов на плоских слабодренированных водоразделах и надпойменных террасах степных рек. Здесь благодаря слабой расчлененности рельефа атмосферные осадки в меньшей степени стекают в гидрографическую сеть, что обусловливает повышенное увлажнение по сравнению с почвами расчлененных пространств. На этих элементах рельефа уровень грунтовых вод повышен и влияние их на почвообразование усилено. На хорошо дренированных возвышенностях лугово-черноземные почвы занимают понижения мезорельефа.

Морфологическое строение лугово-черноземных почв в общих чертах сходно со строением черноземов. Отличительными признаками являются: нарастание влажности сверху вниз по профилю вплоть до уровня почвенно-грунтовых вод, железомарганцевые образования и пятна оглеения в нижней части профиля, повышенная гумусность верхней части гумусового горизонта. При недостаточно внимательном изучении морфологии, при мелкопрофильных исследованиях лугово-черноземные почвы от черноземов нередко не отделяются.

Свойства лугово-черноземных почв

По своим свойствам лугово-черноземные почвы также близки к черноземам. Ил, К2О3 и 8Юг равномерно распределены по профилю лугово-черноземных почв, принадлежащих к роду обычных. По содержанию и запасам гумуса они несколько превосходят черноземы, в составе их гумуса относительное содержание гуминовых кислот выше, чем в черноземах. В типичных черноземах Среднерусской возвышенности запас гумуса в метровой толще колеблется в пределах 500-650 т/га, в лугово-черноземных почвах Окско-Донской низменности - 600-750 т/га, отношение С: С фк в тех же черноземах составляет 1,3-1,8, в лугово-черноземных почвах - 2-3.

Благодаря, повышенной гумусности верхние горизонты лугово-черноземных почв обладают повышенной емкостью катионного обмена. Эта особенность связана с воздействием грунтовых вод. Реакция почвы близка к нейтральной; у почв, принадлежащих к разным родам, может быть отклонение в кислую или щелочную сторону.

Практически все лугово-черноземные почвы имеют карбонатный горизонт; выделяются роды засоленных почв, нижняя часть профиля которых обогащена легкорастворимыми солями и гипсом, и солонцеватых почв, содержащих Nа + в обменном комплексе.

Лугово-черноземные почвы в большинстве характеризуются тяжелым гранулометрическим составом. В составе илистой фракции по сравнению с черноземами большая доля принадлежит смешанослойным минералам, в результате чего эти почвы обогащены разбухающим компонентом. Содержание этих минералов в полугидроморфных почвах, развитых на лессовидных породах, может достигать 60%, тогда как в черноземах около 40%.

Они обладают зернистой водопрочной структурой, высокой порозностью гумусовых горизонтов (55-65%), наилучшей (по классификации Н.А. Качинского) водопроницаемостью, высокой водоудерживающей способностью.

Лугово-черноземные почвы формируются в таких условиях увлажнения, что сравнительно небольшие колебания в количестве атмосферных осадков и температуры могут привести к изменению типа водного режима. Многолетние засушливые периоды с уменьшением количества осадков на 100-200 мм могут привести к такому сокращению питания почвенно-грунтовых вод и понижению их уровня, что капиллярно-пленочная влага не будет достигать даже нижних почвенных горизонтов. По характеру водного режима лугово-черноземные почвы станут такими же, как авто-морфные черноземы. Многолетние влажные периоды вызывают подъем почвенно-грунтовых вод и переход лугово-черноземных почв в луговые. Изменение водного режима влечет за собой изменения в солевом режиме, характере гумусонакопления и других процессах почвообразования. Эта особенность лугово-черноземных почв - их чрезвычайно высокая чувствительность к атмосферному увлажнению - обусловливает сложность, истории их развития. Можно полагать, что в связи с изменениями климатической обстановки в голоцене эти почвы прошли стадию луговых почв, черноземов, несколько циклов засоления-рассоления-осолодения. Все эти этапы оставили след в свойствах лугово-черноземных почв, что позволяет считать их генезис весьма сложным и противоречивым.

Водный режим лугово-черноземных почв, по классификации А.А. Роде, относится к типу выпотного, подтипу лугово-степного; по классификации В.А. Ковды - к типу промывного гидроморф-ного. Н.И. Базилевич определяет этот режим как попеременный промывной-десуктивно-выпотной. В последнем названии наиболее ясно отражается особенность этого режима, который характеризуется чередованием периодов глубокого промачивания почв талыми снеговыми водами и иногда обильными летними осадками и возвратного капиллярного поднятия влаги. В течение значительной части вегетационного периода сохраняется связь нижней части почвенного профиля с почвенно-грунтовыми водами через капиллярную кайму. Лугово-черноземные почвы значительно лучше увлажнены, чем черноземы.

В лугово-черноземных почвах большое развитие получает дерновый процесс, активно развивается процесс миграции карбонатов, в нижней части профиля - процессы оглеения и гидроморфной аккумуляции карбоната кальция, гипса, легкорастворимых солей.

Эти почвы обладают более высоким плодородием по сравнению с черноземами из-за лучшей обеспеченности влагой. Преимущества этих почв особенно резко сказываются в засушливые годы.

Рациональное использование лугово-черноземных почв включает те же мероприятия, что и использование черноземов. Однако орошение их требует особенно внимательного подхода, поскольку. Здесь возможен очень быстрый подъем уровня почвенно-грунтовых вод с последующим заболачиванием и засолением.

90. Эрозия почв (понятие,виды,причиняемый вред).Меры борьбы с эрозией.

Эрозия (от латинского слова «erosio» - «разъедание») – это многообразные процессы разрушения и сноса почв и рыхлых пород потоками воды и ветром. Разрушение почв и пород дождевыми, талыми и поливными водами называют водной эрозией, а ветром - ветровой эрозией или дефляцией.

Водную эрозию подразделяют на плоскостную и линейную.

Плоскостная эрозия – это смыв верхних горизонтов почв на склонах при стекании талых и дождевых вод, образующих при движении сеть мелких струйчатых промоин и рытвин.

Такая эрозия малозаметна, но имеет катастрофический характер из-за масштабности проявления.

Линейная эрозия – размыв почвы в глубину с образованием рытвин и глубоких промоин, перерастающих в овраги.

Ирригационная эрозия – разновидность водной эрозии. Происходит смыв и размыв почв оросительной водой.

В горных районах развиваются селевые потоки после бурного снеготаяния или интенсивных дождей, при которых с гор на предгорные равнины переносится грязекамневая масса.

По темпам развития эрозионных процессов различают нормальную (естественную или геологическую) и ускоренную (антропогенную) эрозии.

Нормальная эрозия - это медленный смыв механических частичек с поверхности почвы, покрытой естественной растительностью в минимальных размерах, который восстанавливается в результате природного почвообразовательного процесса.

Ускоренная эрозия – связана с хозяйственной деятельностью человека при удалении естественной растительности, неправильным использованием почвы (значительный смыв верхних, наиболее плодородных почвенных слоев и глубокий размыв почв, материнских и коренных пород с образованием промоин и оврагов).

Ветровая эрозия (дефляция) имеет различные названия: пыльные, земляные, черные, песчаные бури; выдувание и т. д. Как и в случае водной эрозии, различают нормальную и ускоренную ветровую эрозию. В отличие от водной эрозии, совершающейся в строго определенном направлении с учетом рельефа, ветровая эрозия охватывает сразу большие пространства, проявляется во всех сезонах года, в различных направлениях. Перенос продуктов разрушения происходит не только сверху вниз, но и снизу вверх. А поднявшиеся ветром вверх тончайшие почвенные частицы в виде «воздушной суспензии» долго удерживаются в воздухе и могут переноситься на огpoмные расстояния от очагов разрушения почвы (на 300-1500 км и более).

Интенсивность ветровой эрозии определяют по выносу и аккумуляции почвы (по Беннету, 1939)

Вред, причиняемый эрозией, и ее распространение

Вред сельскому хозяйству от эрозии огpoмен. По подсчетам С. С. Соболева (1961), ежегодные потери почвенной массы в бывш. СССР в результате смыва с полей талыми и дождевыми водами составляли 535 млн т. Ветровая эрозия нередко приводит к полной гибели культурных растений на больших площадях в результате выдувания пахотного слоя, засыпания посевов.

(Водная и ветровая эрозии проявляются во всех почвенных зонах. Однако наибольшее распространение водная эрозия получила в подзоне дерново-подзолистых почв, в зоне серых лесных почв, в Черноземной зоне и в зоне каштановых почв, а также в горных областях. В некоторых регионах Нечерноземной зоны водной эрозией охвачено более 75 % площади пахотных земель. Ветровая эрозия чаще развивается в южных, степных зонах, в засушливых областях, особенно в полупустынях и пустынях).

В результате эрозии происходит ухудшение плодородия почв или полное уничтожение почвы. При этом ухудшаются химический состав, свойства и режимы почв: снижается содержание и запас гумуса, ухудшается его качество, снижаются запасы элементов питания и содержание их подвижных форм, ухудшаются физические и биологические свойства.

Урожайность сельскохозяйственных культур на слабосмытых почвах снижается на 10-30%, на среднесмытых - на 30-50, на слабосмытых - на 50-70 %.

Условия, определяющие развитие эрозии

Выделяют две группы факторов, влияющих на возникновение и интенсивность развития эрозионных процессов: естественно-исторические (климат, рельеф, геологические условия, растительный покров, свойства почв) и социально-экономические (хозяйственная деятельность человека).

Наибольшее влияние на развитие водной эрозии оказывают количество и режим выпадающих осадков.

Эрозия активнее проявляется при ливневых и затяжных дождях, интенсивном таянии снега, особенно в сочетании с медленным оттаиванием почвы.

На усиление ветровой эрозии наибольшее влияние оказывают низкое годовое количество осадков, неравномерное их распределение в течение года, высокие температуры воздуха, вызывающие иссушение поверхности почвы, повышенная приземная скорость и низкая относительная влажность движушихся воздушных масс ветра.

Рельеф. Интенсивность водной эрозии зависит от крутизны, длины, формы и экспозиции склонов. Обычно на склонах южной и западной экспозиций несмытые почвы встречаются там, где крутизна не превышает 1 о, слабосмытые - на склонах крутизной 1-3 0 , среднесмытые - 3-5 0 , сильно с мытые - более 5 0 .

(Исследованиями Почвенного института им. В. В. Докучаева установлено, что при уменьшении крутизны склона вдвое смыв почвы уменьшается почти в 3 раза).

На южных и западных склонах водная эрозия протекает активнее, чем на склонах других экспозиций при одинаковой их крутизне. Зто объясняется различной скоростью снеготаяния и тем, что южные и западные склоны получают больше солнечного тепла, следовательно, сильнее пересыхают, а во время дождей почвы на сухих склонах медленнее впитывают воду; основное ее количество стекает в виде поверхностного стока, вызывая эрозию.

Наибольшее развитие водной эрозии наблюдается на выпуклых участках склонов, наименьшее - на вогнутых; прямые склоны повторяют в ослабленной форме картину развития эрозии на выпуклых склонах (Соболев, 1960). Длина склона также влияет на величину водной эрозии. В среднем удвоение длины склона увеличивает общий смыв почвы в 3,03 раза за счет увеличения скорости стока и массы стекающей воды.

Интенсивность ветровой эрозии проявляется значительнее на равнинных и слегка волнистых территориях, на почвах с более гладкой поверхностью (прикатанных на пашне гладкими катками, без растительного покрова).

Геологические условия, влияющие на развитие эрозии, в основном определяются степенью сопротивляемости почв и пород размывающему действию воды и развеиванию ветром. Лёссовидные, делювиально-аллювиальные суглинки и лёссы довольно легко размываются и способствуют образованию оврагов.

Главная » Грамматика » Ученый создавший науку почвоведение. Наука о почвах — этапы развития почвоведения