Лекция 3. Фазы почвы
Морфологические признаки почвы.
В результате процессов почвообразования в верхней части почвообразующей породы происходят резкие изменения, в ней появляются новые минеральные и органические соединения. В почве образуются генетические горизонты, по которым можно отличить одну почву от другой и почву от почвообразующей породы. Для почвы характерно сочетание генетического горизонта. Совокупность генетических горизонтов образует почвенный профиль. Профиль состоит от 1 до 6 горизонтов (в торфе выделяют 12 горизонтов (иногда)). Торф – неразложившаяся до конца органика; мощность, сформированная миллионами лет, может достигать 12 метров. Для каждой почвы характерны определённые морфологические признаки:
1.Строение. Строение почвенных горизонтов зависит от географического положения и совокупности факторов почвообразования в данном конкретном месте.
2.Мощность почвы и отдельных горизонтов. Мощность зависит от местоположения самой почвенной зоны: в тундре — 20-30см, в дёр-подз до 2.5, чернозём более 3м.
3.Окраска. Окраска зависит от направления почвообразовательных процессов и в ряде случаев служит основанием для отнесения почвы к тому или иному типу. Цвет зависит от веществ, которые накапливаются в процессе почвообразования.
4.Структура. Способность почв распадаться на отдельные агрегаты различной формы и размеров при механическом воздействии – структура почв. Для изучения почвы раскрывают почвенный разрез. Ступенчатая яма 40…120см. На одну из сторон поочерёдно складывают почвенные слои. Ступеньки для определения мощности почвы. Также для изучения применяют аэрофотосъёмку (основной показатель растительность). Структура почв делится на типы и подтипы. Кубовидная, призмовидная и кубовидная почва. От структуры зависит режим почвы (водный, воздушный, тепловой, питательный). Самая оптимальная структура – кубовидная. Очень хорошо проницаема. Главное — это правильная обработка. Для улучшения надо сеять траву (почва становится более плодородной в результате дернового процесса), удобрять почву, соблюдать севообороты.
5.Сложение. Это плотность почвы. Она бывает: рыхлая, уплотнённая, очень плотная, сцементированная. Этот параметр изучается для улучшения развития растительности. Самое оптимальное это уплотнённое сложение, при этом растения без труда проникают в почву и удерживаются в ней. Самое оптимальное сложение у почв лёгкого суглинистого состава.
6.Новообразования и включения. Включения — механически внесённые в почву предметы, не принимавшие участия в почвообразовании. Новообразования — скопление химических соединений в какой-либо части почвы. Они принимают непосредственное участие в процессе почвообразования. Часто по новообразованиям устанавливают почвообразовательный процесс. По составу новообразования делятся на органические и минеральные соединения.
7.Механический или гранулометрический состав. Самый важный морфологический показатель — это содержание в почве частичек разного размера. Твёрдые частички различного состава называются элементами механического состава. Совокупность элементов одиночного разреза составляет фракцию. Частички делятся на крупнозём (более одного мм) и мелкозём (менее одного мм), физический глина
Твердая фаза почвы включает минеральную и органическую части. Первая составляет 80–95%, в торфяных почвах – 15–20 %. Источником минеральных веществ являются разнообразные горные породы; первичные и вторичные минералы; источником органических – остатки отмерших растительных и животных организмов, продукты их жизнедеятельности. Эта фаза почвы обеспечивает питание растений, определяет ее водные свойства – влагоемкость, водопроницаемость, поглотительную способность и другое.
Жидкая фаза (почвенный раствор) является активным компонентом почвы. С ее помощью осуществляется перемещение веществ внутри почвы, она обеспечивает растения водой и растворимыми элементами питания. Свойства воды изучены не все даже сейчас. Вода относится к наилучшему природному растворителю и имеет нейтральную реакцию. Но включения (примеси) солей, кислот и щелочей изменяют реакцию почвенного раствора в кислую или щелочную сторону.
Газовая фаза (почвенный воздух) заполняет поры, не занятые водой. Количество и состав почвенного воздуха непостоянны и определяются множеством химических и биохимических процессов, протекающих в почве. Газовая фаза поставляет необходимый почвенной биоте кислород. Без воздуха в порах почвы корневая система не развивается, и растения отмирают. Чем ближе химический состав воздуха почвы к атмосферному, тем лучше условия для развития растений. Воздухопроницаемость почвы зависит не только от объема пор, но и от силы ветра, который выдувает из почвы воздух с повышенным содержанием СО2 и задувает атмосферный воздух с повышенным количеством О2. В почвенном воздухе удерживается больше СО2 (0,2–10%) и меньше О2 (19–20%). При количестве О2 в воздухе почвы около 2,5–5,0 % развивается анаэробный процесс, а при содержании 1% О2 рост корней замедляется. Для улучшения воздушного режима почвы ее необходимо чаще рыхлить.
Живая фаза состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы и др.), беспозвоночных (простейшие, черви, моллюски), роющих позвоночных, корневых систем растений. Активная роль живых организмов определяет принадлежность ее к биокостным природным телам.
Твердая фаза почвы представляет собой смесь механических элементов трех видов: минеральных, органических и органо-минеральных. В минеральных почвах преобладают минеральные механические частицы разных форм и размера, разного химического и минералогического составов (о гранулометрическом составе см. выше)
Органические вещества твердой части почвы подразделяются на две большие группы: негумифицированные и гумифицированные вещества.
Негумифицированные (подвижные) органические вещества – это отмершие, но еще не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растений (корни) и микробов (животных). Негумифицированные органические вещества сравнительно легко разлагаются в почве. Содержащиеся в них элементы питания (азот, фосфор, сера и др.) переходят в доступную для растений минеральную форму. Органические вещества не полностью минерализуются. Одновременно в почве идет синтез новых очень сложных органических веществ, которые служат источником для образования гумусовых, или перегнойных, веществ.
Гумифицированные (перегнойные) органические вещества – это высокомолекулярные азотсодержащие соединения специфической природы. Они составляют основную часть (90 %) органического вещества почвы. Гумус представляет собой аккумулятор энергии Cолнца на планете.
Гумус состоит из гуминовых кислот, фульвокислот и гуминов.
Гумифицированные вещества почвы более устойчивы к микробиологическому разложению, чем негумифицированные соединения. Однако разложение гумуса в почве, хотя немедленно, но происходит.
Основным источником органического вещества в почве служат зеленые растения, которые ежегодно оставляют в почве в на ее поверхности большое количество органического вещества – растительный опад. В почву поступают не только органические остатки отмерших растений, но и продукты их микробиологической трансформации. В травянистых формациях более половины растительного опада поступает непосредственно в почву с отмершими корнями растений. Корни травянистой растительности отмирают ежегодно. Такой опад богат белком, углеводами, целлюлозой. Основной группой микроорганизмов, Источником органических веществ в почве служат также отмирающие микроорганизмы, мхи, лишайники, животные, населяющие почву, но первичный и основной источник органического вещества, их которых образуются гумусовые вещества, — остатки зеленых растений в виде корней и наземного опада.
Источник
Химический состав и структура почв
Почва — поверхностный слой земной коры. Почва представляет собой естественное природное образование, формирующееся под совокупным воздействием климата, растительности, почвообразующих пород, условий рельефа и жизнедеятельности организмов. Почва трехфазная система. Твердая фаза вещества (40-65 мас % почвенной массы) почвы представлена в основном смесью неорганического и разлагающегося органического вещества. Почвенный раствор представляет собой водный раствор минеральных питательных веществ. Газообразная фаза — это почвенный воздух. Живые организмы представлены большей частью бактериями.
В почве сложным образом взаимодействуют следующие основные компоненты:
· минеральные частицы (песок, глина), вода, воздух;
· детрит – отмершее органическое вещество, остатки жизнедеятельности растений и животных;
· живые организмы, разлагающие детрит до гумуса.
Мощность почвы (толщина почвенного слоя), в зависимости от типа, колеблется в пределах от нескольких миллиметров до 2-3 м при средней величине 18-20 см. В почве происходят различные физические, химические и биологические процессы, она является средой обитания живых организмов.
Одно из важных физических свойств почвы – ее механический состав, выражающийся в содержании частиц разного размера. Установлены четыре градации механического состава: песок, супесь, суглинок и глина. От механического состава зависят водопроницаемость почвы, способность удерживать влагу, глубина проникновения корневых систем растений.
Минеральный состав почвы определяется составом почвообразующих пород, возрастом почвы, особенностями рельефа, климата. В состав минеральной части почвы входят Si, Al, Fe, K, N, Mg, Ca, P, S, микроэлементы Cu, Mo, J, F, Pb. Большинство химических элементов представлено в окисленной форме или в форме растворенных ионов. Концентрация ионов водорода (рН) в почве в среднем близка к нейтральному значению, это определяет разнообразие флоры. Известковые и засоленные почвы имеют рН=8..9, а торфяные – до 4.
Органический состав формируется из соединений, содержащихся в растительных и животных остатках. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры и др. При разложении органических веществ, содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям.
Гумус – органическое вещество почвы, образующееся в результате разложения растительных и животных остатков и продуктов жизнедеятельности организмов. Избыток или недостаток гумуса определяет плодородие почвы. Плодородие – главное качество почвы, всвязи с чем она является незаменимым природным ресурсам.
Гумификация – процесс превращения органических остатков в ходе биохимических реакций при затрудненном доступе кислорода. Многие жизненно важные элементы переходят из органических соединений в неорганические, например, азот в ионы аммония (NН4 + ), фосфор в фосфат ионы (Н2РО4 — ), сера в сульфат ионы (SО4 2- ), т.е. идет процесс минерализации.
В почве обитает множество видов растительных и животных организмов, влияющих на ее физико-химические характеристики: бактерии, водоросли, грибы, простейшие, черви, членистоногие. Установлено, что не менее 1 000 000 разных насекомых (95 % видов, известных ученым) так или иначе связано с почвой. В процессе жизнедеятельности организмы способствуют увеличению плодородия или прокладывают в почвенном слое ходы, по которым поступают воздух и влага и удаляется углекислый газ. На одном гектаре непаханой земли насчитывается около 200 кг микроорганизмов, а общая масса живых организмов, населяющих участок такого размера, достигает тонны. Это больше, чем масса минеральных удобрений, вносимых в почву для выращивания некоторых с/хоз. культур.
Используя почву, человек получает многие необходимые для жизни продукты, но в процессе своей деятельности часто оказывает разрушительное действие на нее. Именно почва в наибольшей степени подвергается загрязнению, что вызывает нарушение протекающих в ней процессов. Загрязнение почвы непосредственно связано с загрязнением атмосферного воздуха и природных вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими веществами являются тяжелые металлы и их соединения, удобрения, пестициды, радиоактивные вещества.
2. Изменения в литосфере, вызванные техногенезом
Почва принимает участие в формировании местных климатических условий. Ликвидация растительного покрова почв ведет к нарушению естественного пополнения водных объектов, способствует их высыханию.
Эрозия – процесс разрушения и выноса почвенного покрова потоками воды или ветра. Эрозия, вызванная воздействием ветров, характерна для засушливых районов, на почвах, содержащих мелкие пылевидные частицы и лишенных растительности. Водная эрозия происходит при смыве поверхностного слоя почвы талыми водами, сильными ливнями на склонах, лишенных растительности.
Кислотные загрязнения и их химические последствия для почвы. Антропогенные кислотные загрязнения наряду с естественным закислением наносят большой ущерб почвам. К основным источникам закисления почв относятся атмосферные кислотные осадки, кислотообразующие удобрения (на основе мочевины). Буферная емкость почвы по отношению к кислотному загрязнению зависти от того, сколько гумусовых частиц содержится в почве. Каждая частица твердой фазы почвы окружена оболочкой из активных катионов гидроксидов кальция, магния, натрия, калия. Попадающие в почвы протоны замещают катионы, сорбционно связанные с коллоидными частицами почвы, в результате катионы мигрируют в глубинные слои, становясь недосягаемыми для растений. В отношении многих почв отмечается вымывание ионов, необходимых для питания растений, т.о. все изменения состава почвы, связанные с увеличением ее кислотности, в первую очередь подавляют рост растений. Снижение рН почвы приводит также к гибели микроорганизмов, что способствует нарушению почвенного дыхания.
Загрязнение тяжелыми металлами (ТМ). ТМ антропогенного происхождения попадают в почву из воздуха в виде твердых или жидких осадков, при внесении минеральных удобрений, при складировании бытовых и промышленных отходов. Вся масса накопленных в почве ТМ за пределами ее буферной емкости переходит в растения или вымывается с грунтовыми водами. Большие загрязнения почвы свинцом обнаруживаются вблизи предприятий, где возможны выбросы свинца в атмосферу, установок по сжиганию отходов. В почвах, богатых фосфатами свинец содержится в виде малорасторимых фосфатов свинца (Pb3(PO4)2, Pb4O(PO4)2), в известняковых почвах – в виде карбоната (PbСO3) Растения более устойчивы по отношению к свинцу, чем люди и животные, поэтому необходимо контролирование содержания свинца в продуктах растит-го происхождения. Накопление кадмия в гумусе почвы протекает в меньшей степени, по сравнению со свинцом, тк соединения кадмия с гуминовыми кислотами менее устойчивы. Подвижность ионов меди выше, чем у кадмия, что создает благоприятные условия для усвоения меди растениями. Медь оказывает токсическое действие на растения и микроорганизмы, поэтому загрязнение почвы медью можно рассматривать как критическое. При загрязнении почв цинком страдают многие виды растений. При значениях рН>6 происходит накопление цинка в почве благодаря взаимодействию с глинами. Попадание стронция и его солей в организм вызывает замещение и вымывание из костей кальция, в результате чего кости размягчаются, и у людей появляются специфический уродства («уровская» болезнь, у жителей долины реки Ура, в воде которой высокое содержание солей стронция).
Пестициды в почве. Пестицидами называются вещества, обладающие токсичными свойствами по отношению к живым организмам:
§ для регуляции роста и развития растений (ретарданты, гибериллины);
§ для удаления листьев растений (дефолианты);
§ для уничтожения растений на корню (десиканты);
§ для удаления цветов и завязей (дефлоранты);
§ для отпугивания животных (репелленты) или их стерилизации (хемостерилизаторы) и др.
Путями поступления пестицидов в почву является распыление над объектами с/х деятельности и непосредственное внесение в почву, дожди, туманы. Пестициды накапливаются в почве в результате диффузии в кристаллические решетки минералов (глин), при отложении их в гумусах и при проникновении в полости частиц гумуса.
В качестве пестицидов в настоящее время разрешено использовать около 280 биологически активных веществ, на базе которых разработано более 600 различных препаратов. Пестициды разлагаются очень медленно и наиболее интенсивно накапливаются в овощах, затем в растительных маслах, фруктах и ягодах, меньше – в мясе, яйцах и молоке.
Устойчивые пестициды способны длительное время нарушать почвенные, лесные и водные экологические системы. Более 90% применяемых пестицидов подавляют бактериальную флору почв так сильно, что восстанавливаться она начинает через месяц. Отмечена корреляция между увеличением профессиональной заболеваемости и снижением продолжительности жизни в некоторых районах, в связи с применением пестицидов.
Засоление почв может происходить как в естественных условиях (подсол в результате испарения), так и в следствии искусственного орошения (орошение солоноватыми сточными водами и вдоль шоссейных дорог посыпаемых зимой солью). Соли растворимые в воде могут быть токсичны для растений и почвенных организмов.
Дата добавления: 2015-05-30 ; просмотров: 781 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник