Почва
Категории Почвоведение | Под редакцией сообщества: Науки о Земле
Почва — это многофазная, полидисперсная, многокомпонентная, термодинамически открытая природная система, являющаяся комплексной функцией факторов почвообразования — горной породы, живых организмов, климата, рельефа и времени, к которым в настоящее время присоединился антропогенный фактор. Вышесказанное может быть отражено в формуле:
ПОЧВА=f (материнская порода, живые организмы, климат, рельеф, время, человеческая деятельность)
Почва — самостоятельное тело природы. Если классифицировать все природные физические тела Земли на живые (живущие организмы) и косные (горные породы и минералы, магма), то почва среди них занимает особое промежуточное положение, являясь, по выражению академика В.И.Вернадского, биокосным телом природы. Основным свойством почвы является плодородие — способность обеспечивать условия для производства растениями органического вещества. Фундаментальной наукой изучающей почвы и почвенный покров в целом является почвоведение.
Содержание
↑Границы почвы
Почва¾природное тело, имеющее определенную протяженность в трех измерениях пространства. Как всякое природное тело, она имеет свое положение в пространстве, объем и границы. Верхняя граница почвы с атмосферой определяется однозначно. Вопрос о нижней границе почвы решается сложно, в зависимости от того в каких целях он рассматривается: при изучении почвы как естественно-исторического природного тела, как среды обитания растений или как объекта инженерно-технической мелиорации. В современном почвоведении наиболее часто нижнюю границу почвы ассоциируют с наибольшей глубиной проникновения биологических объектов. На практике это выражается в определении глубины проникновения в почву корневых систем растений местных видов и ходов почвенных животных. Таким образом, обычно, изучение почвы производится на глубину 1,5 – 2,0 м, для некоторых целей ¾до 3,5 метров.
↑Состав почвы
Особое положение почвы определяется тем, что, во-первых, в ее составе участвуют как минеральные, так и органические вещества и, что особенно важно, большая группа специфических органических и органоминеральных соединений – почвенный гумус. Кроме того, неотъемлемую часть почвы – ее живую фазу – составляют живые организмы: корневые системы растений, почвообитающие животные разного размера вплоть до одноклеточных Protozoa, огромное разнообразие микроорганизмов. Именно поэтому почва является многофазной системой, включая твердую, жидкую, газообразную и живую фазы в отличие от других природных тел. Даже аналитически невозможно отделить почвенные микроорганизмы от почвенного гумуса, что выражается в их суммарном определении общего содержания органического вещества в почве.
↑Общее строение
Всякая природная почва состоит из последовательно сменяющих друг друга вниз от поверхности слоев- генетических горизонтов, образовавшихся в результате изменения исходной горной породы в процессе почвообразования (по традиции горизонты обозначаются буквами латинского алфавита). Вертикальная последовательность горизонтов образует почвенный профиль. Совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почвенной толще называется почвообразовательным процессом (определение А.А.Роде).
↑Функции в биосфере
Почва образуется на поверхности Земли, в той части биосферы, где смыкаются и проникают друг в друга три частные оболочки атмосфера, гидросфера и литосфера и где плотность живого вещества планеты достигает максимальной величины. Почва также образует непрерывную планетарную оболочку именуемую педосфера.
Из этого определения следует, что почва находится в состоянии непрерывного взаимодействия со всеми природными средами нашей планеты и человеком. Она является базисной составляющей большинства наземных экосистем и во многом определяет их биоразнообразнообразие, биопродуктивность и устойчивость к негативным воздействиям. Почва также основа жизни и базис хозяйственной деятельности человека. Изучение почвы и ее свойств является неотъемлемой частью современных экологических исследований. Почва — природное тело, которое как зеркало отражает связи живой и мертвой природы являясь «зеркалом ландшафта» (термин В.В. Докучаева (1846-1903)– основателя науки о почве). Почва также оказывает регулирующее воздействие на все биогеохимические циклы. Эта глобальная функциональная особенность почвы очень удачно была подчеркнута в образном определении почвы термином «геомембрана» (термин Б.Г.Розанова).
Особенностью усложняющей понимание и изучение почвы как природного объекта является ее континуальность (непрерывность) во времени и пространстве. Совокупность всех почв и почвоподобных тел образует почвенный покров Земли. Континуальность почвы во времени выражается в том, что основой для формирования почв в современных ландшафтах часто служат древние почвы (или переотложенный материал древних почв), сформировавшиеся под влиянием факторов отличных от тех, которые имеют место в данный момент. Таким образом, современный почвенный профиль может нести в себе информацию и о предыдущих этапах почвообразования.
↑Особенности систематики
Несмотря на вышеизложенные особенности, большинство почвенных классификационных систем диагностируют почву как дискретный объект. Базовой таксономической единицей отечественных почвенных классификаций является Тип почвы. Среди наиболее известных типов почв можно перечислить: Чернозем, Подзол, Каштановую почву, Бурозем, Дерново-подзолистую почву, группы типов почв засоленного ряда — Солонцы, Солончаки, Солоди др.
↑Рекомендуемая литература
Эта статья еще не написана, но вы можете сделать это.
Источник
Процессы почвообразования
Лекция 1. Почва как многофазная система.
Почвообразовательные процессы
Первое научное определение почв дано В.В. Докучаевым, согласно которому почвой называется природно-историческое тело, сформировавшееся под воздействием природных факторов: горных пород, климата, живых и мертвых организмов, рельефа местности и возраста страны. Позднее к этим пяти факторам был добавлен еще один – антропогенный, который в настоящее время оказывает на почвообразовательный процесс первостепенное влияние (мелиорации, внесение органических и минеральных удобрений, агротехнические приемы).
Предмет исследования в почвоведении – почвы: их жизнь, состав, свой-ства, генезис, географическое распространение. Согласно В.В. Докучаеву, почва состоит из четырех взаимосвязанных фаз.
Первая фаза – твердая, это полидисперсная органоминеральная система, состоящая из первичных и вторичных минералов, органических веществ растительного и животного происхождения, а также продуктов их взаимодействия. Эта среда наименее динамичная и является каркасом для других фаз; она характеризуется такими признаками как минералогический, гранулометрический и химический состав.
Вторая фаза – жидкая (почвенный раствор), которая является источником питания растений. Источниками почвенных растворов являются атмосферные осадки, вода водоносных горизонтов и конденсационная влага. Концентрация, состав и свойства почвенных растворов характеризуются динамичностью, так как изменяется их сезонное взаимодействие с твердой, газовой и жидкой фазами почв, а также в связи с колебанием влажности почвы. Обновляется в течение суток.
Третья фаза – газообразная (почвенный воздух), наиболее динамичная составная часть почвы. Она служит источником кислорода для дыхания корней растений, аэробных микроорганизмов и почвенной фауны. Состав почвенного воздуха: N — от 78 до 80 %, О2 — 20,9-0,01%, СО2 — 0,03-20,0%, а также летучие органические соединения, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Скорость обновления продуктов функционирования газовой среды в целом сопоставима со скоростью обновления жидкой фазы.
В почве существует также четвертая фаза – живая. Это совокупность всех живущих в почве живых организмов: микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли), мелких беспозвоночных (простейшие, черви, насекомые и их личинки, паукообразные и моллюски). Число микроорганизмов в 1 дм 3 почвы измеряется миллионами в общей массе, при этом они составляют только 5% суммарного количества органических соединений. Кроме того, к этой фазе относят позвоночных животных, постоянно живущих в почве.
Процессы почвообразования
В основе почвообразовательного процесса лежит совокупность процессов взаимодействия почвенных фаз (твердой, жидкой, газовой и живой), а также обмен веществом и энергией между почвой и другими природными телами (растительность, атмосфера, грунтовые воды, почвообразующие породы). По определению А.А. Роде, почвообразовательный процесс – это совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почвенной толще.
Высшие растения через свой опад вовлекают в процесс почвообразования радиационную энергию солнца, трансформируя ее в процессе фотосинтеза в химическую. Живая фаза в процессе разложения растительных остатков высших растений и превращения продуктов этого распада создает органические кислоты, которые играют ведущую роль при разложении первичных и вторичных минералов и в мобилизации продуктов этого разрушения.
Обмен веществом и энергией между почвой и другими природными объектами (атмосфера, литосфера и т.д.) является причиной возникновения взаимосвязанных почвенных процессов. Всю совокупность почвенных процессов называют почвообразовательным процессом (генезисом). Они подразделяются на 3 группы.
1-я группа. Процессы обмена веществами и энергией между почвой и другими природными телами (поступление в почву и вынос из нее): обмен газами и влагой в системе атмосфера – почва – растение – грунтовые воды – почвообразующие породы; обмен радиацией; обмен тепловой энергией в системе атмосфера – почва – горные породы; обмен зольными веществами и азотом; одностороннее поступление в почву органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза, и частичный вынос его с поверхностными и грунтовыми водами.
2-я группа. Процессы превращения веществ и энергии, происходящие в почвенной толще: разложение органических веществ растительного и животного происхождения и их синтез почвенными микроорганизмами; распад первичных и вторичных минералов и синтез вторичных; процессы замерзания, оттаивания, испарения и конденсации почвенной влаги; изменение состава почвенного воздуха.
3-я группа. Процессы передвижения и аккумуляции веществ и энергии в почвенной толще: передвижение влаги внутри почвы (восходящие, исходящие и боковые процессы); передвижение и аккумуляция органоминеральных веществ и простых солей; передвижение воздуха, водяного пара, почвенной массы (деятельность роющих почвенных животных, эрозионные процессы и т.д.).
Характерной чертой перечисленных процессов является их цикличность — суточная, годовая, многолетняя и вековая. В связи с цикличностью возникает тенденция обратимости и противоположной направленности почвенных процессов: синтез – разрушение, поступление – вынос и т.д. Все эти процессы получили название микропроцессов, присущих всем почвам.
Определенная совокупность микропроцессов образует частные почвообразовательные процессы или элементарные почвенные процессы. Элементарные почвенные процессы присущи только почвам, каждый тип почв характеризуется определенным набором, свойственным только ему, элементарных почвенных процессов. Элементарные почвенные процессы формируют отдельные горизонты и характерный для каждого типа почв почвенный профиль.
Основными частными почвообразовательными процессами являются:образование поверхностных органогенных горизонтов (степной войлок, лесная подстилка, моховой очес), сопровождаемое аккумуляцией в них зольных элементов и азота; гумусово-аккумулятивный процесс (образование гумусового горизонта), сопровождаемое аккумуляцией в них зольных элементов и азота, образованием и накоплением гумусовых веществ; засоление – накопление водорастворимых солей; оруднение – накопление оксидов железа и марганца (ортштейны, болотная руда); лессиваж (лессивирование) – процесс пептизации, отмывки илистых частиц с поверхности более крупных и вынос их за пределы горизонта или почвенного профиля без разрушения; оподзоливание – гидролиз первичных и вторичных минералов кислыми продуктами почвообразования (фульвокислоты) и вынос про-дуктов гидролиза за пределы горизонта или почвенного профиля; иллювиальный — процесс аккумуляции продуктов выноса в средней и нижней части почвенного профиля; оглеение – процессы восстановления оксидов железа и марганца при переувлажнении.
Можно выделить следующие почвенные процессы, формирующие горизонты или почвенные профили, возникающие при вовлечении почв в сельскохозяйственное производство: освоение – распашка целинных почв; окультуривание – процесс улучшения агрономических свойств путем проведения целенаправленных агрономических мероприятий (внесение органических и минеральных удобрений, обработка, мелиорации и т.д.); ускоренная эрозия – процесс поверхностного смыва или размыва почв сельскохозяйственный угодий под действием стока атмосферных осадков; дефляция (ветровая эрозия) – процесс разрушения почвы сельскохозяйственных угодий под действием ветра; дегумификация – снижение содержания гумуса в результате процессов минерализации в почвах, занятых в сельском хозяйстве; обесструктуривание – разрушение структуры почвенных агрегатов под действием обработок; переуплотнение – уплотнение почвы выше оптимальных значений под воздействием сельскохозяйственной техники; почвоутомление – процесс накопления в почве вредителей, фитопатогенной микрофлоры, корневых выделений, угнетающе действующих и нарушающих экологическое равновесие в системе почва-растение.
Источник
13. Почва как многофазная система.
Почва является многофазной биокосной системой.
Почва включает в себя:
твердую фазу (минералы),
жидкую фазу (капиллярная и пленочная влага),
газообразную фазу (почвенный воздух),
живую фазу (живые организмы: корни растений, животные разного размера, вплоть до одноклеточных, огромное разнообразие микроорганизмов)
гумус (специфические органические и органоминеральные соединения).
14. Минералогический состав почвы.
Зависит от состава почвообр горной породы и представлен первичными и вторичными минералами.
Наиболее распростране первичные минералы: кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка, магнетит, апатит и др.
Первичные минералы образуют скелет почвы. Их содержание больше в песчаных почвах.
В процессе выветривания первичных минералов образуются вторичные минералы и элементы минерального питания растений (кальцит, гипс, галит).
Вторичные мин делятся на:
— минералы из простых солей (зав степень засоления почв)
— гидроокислы и окислы (железо, марганца, серы, алюминия)
— минералы глинистые ( от них зав липкость почвы, водопроницаемость, набухание, гигроскопичность)
От содержания вторичных минералов зависят условия питания растений, структура образования почвы, ее химические, водные и воздушные свойства, степень плодородия.
15. Химический состав почвы.
Химический состав почвы- общее содержание всех макроэлементов. Литосфера состоит из 8 элементов, а в почве преобладают углерод, фосфор и азот.
Хим состав твердой фазы во многом зависит от состава почвообразующей породы. В почве преобладают окиси кремния и органогенные элементы (кальций, магний, кослород, азот, фосфор, калий).
Кремний- кварц, алюминий- полевые шпаты, железо-первые и вторичные минералы, кальций- глинистые минералы.
Особую роль в питании растений играют азот, фосфор и углерод
Азот в почве представлен нитратами и и аммонийными солями. Входит в состав почвенного воздуха и гумуса. Недостаток азота, фосфора и калия компенсируют органическими и минеральными удобрениями.
В почве содержатся токсичные для растений элементы: хлор, натрий, марганец, алюминий. Повышенное их содержание делает почву засоленной.
В почве имеются микроэлементы: фтор, цинк, кобольт, йод, играющие важную физиологическую и биохимическую роль,
В небольших количествах в почве представлены радиоактивные элементы, обуславливающие ее природную и искусственную радиоактивность.
16. Гранулометрический состав почвы.
Гран. Состав- содержание твердых частиц различного диаметра в почве. Весь диапазон размеров делят на фракции.
Почвы бывают: песчаные, суглинистые и глины.
В глинистых почвах глины содержится более 50%, в суглинках- 20-50.
Гран состав- важная характеристика для определения целостности, плодородия, способов обработки почвы. От гран состава зависят физ. Физ-мех свойства. Гран состав можно определить без оборудования. Существует сухой и мокрый способ.
Глинистые почвы трудно растираются пальцами, легко сделать из них кольцо, которое не рвется.
Суглинистые скатываются в кольцо, но появляются трещины.
Супесчаные во влажном состоянии образуют зачатки шнура.
Песчаные не имееют структуры и не обладают связностью
Источник