Основы геологии. Состав и свойства почвы

1) Гранулометрический состав - относительное содержание в почве и породе механических элементов (фракций).

2) Структура почвы - важный показатель физического состояния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства. Частицы твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты различной величины называют структурностью. В почвоведении структура почвы - важный морфологический признак: по размеру агрегатов судят о генетических особенностях, как всей почвы, так и ее отдельных горизонтов.

3) Мощность пахотного и гумусового слоев. Мощность обрабатываемого слоя почвы, объем почвы, в котором развивается корневая система растений. Глубокий пахотный слой обеспечивает более благоприятные водно-воздушные и тепловые режимы почвы.

4) Водный режим. Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения.

5) Воздушный режим - почвенный воздух заполняет поры, не занятые водой. Избыточная влажность приводит к резкой его недостаточности. Почвенный воздух необходим для дыхания корней растений, почвенных организмов, биохимических процессов превращения питательных элементов.

6) Температурный режим - физиологические процессы, происходящие в растении, жизнедеятельность микроорганизмов и почвенной фауны, химические процессы превращения веществ и энергии возможны только в определенных температурных границах.

 

Агрохимические факторы  плодородия.

Растения усваивают азот и зольные элементы из почвы в  форме минеральных солей, растворенных в почвенном растворе. При этом используются как восстановленные (соли аммония), так и окисленные (соли азотной кислоты) соединения азота.

Растения могут усваивать  некоторые относительно простые  органические азот- и фосфорсодержащие вещества (некоторые аминокислоты, фитин), однако практическое их значение в питании ничтожно. Источником энергии  в растении для поглощения элементов  питания является дыхание. Более  молодые, интенсивно дышащие корни  больше усваивают из почвенного раствора минеральных солей.

Процессы корневого питания  растений тесно связаны с таки­ми  свойствами почвы, как рН почвенного раствора, водно-воздушный режим  почвы, содержание в ней усвояемых  элементов питания, и другими  условиями внешней среды. Кислотность  почвы снижает поглощение питательных  веществ растениями. Отмечают как  прямое, так и косвенное действие повышенного содержания в почве  ионов Н+. Прежде всего, изменяется физико-химическое состояние цитоплазмы клеток корня, нарушается ее проницаемость, наружные клетки ослизняются, корни плохо  растут.

Большинство возделываемых  культур и почвенных микроорганизмов  лучше развивается при слабокислой  или нейтральной реакции почвы. Однако отдельные виды культурных растений значительно различаются по требовательности как к наиболее оптимальному для  их роста интервалу рН, так и  к смещению его в ту или другую сторону.

Недостаток в почве  обменных кальция и магния вызывает резкое ухудшение физических и физико-химических свойств почвы (структура почвы, емкость поглощения, буферность). В  почвенном растворе появляются свободные  ионы алюминия и марганца, токсичные  для растений. Подвижность же ряда микроэлементов (например, молибдена) уменьшается, растения испытывают в  них недостаток. Повышенная кислотность  угнетает почвенные организмы, прежде всего нитрификаторы и азотфиксирующие  бактерии (клубеньковые и свободно живущие), почвенную фауну (дождевые черви, клещи, ногохвостки). В целом  биологическая активность кислой почвы  несравненно ниже, чем нейтральной.

Чтобы привести реакцию почвы  к интервалу слабокислая —  слабощелочная, применяют химическую мелиорацию почв. Кислые почвы периодически известкуют, а щелочные, прежде всего  солонцы, гипсуют. Для повышения  содержания в почве, таких жизненно важных элементов как калий, азот и фосфор, вносят минеральные удобрения. Эффективность удобрений зависит  от почвенно-климатических условий. Уровень плодородия почвы, состояние  питательного режима, трансформационные  ее возможности в отношении доступности  вносимых удобрений для возделываемых  растений — все это оказывает  влияние на выбор видов удобрений. [3]

Условия плодородия почв.

• Оптимальная и постоянная влажность. Если слишком сухо, почва становится плотнее, а жизнь в ней почти замирает - прекращается разложение органики и фиксация азота. При избытке воды все задыхается и начинается вредное бескислородное сбраживание органических остатков (силосование).
• Система воздушных полостей и каналов, связанная с атмосферой. Без кислорода не происходит перевод азота в усвояемые формы (нитрификация), не работают кислоты, растворяющие фосфор, калий и другие элементы; без каналов в почву не засасывается вода (внутренняя роса), не живут микробы, черви и насекомые.
• Летом почва должна быть холоднее воздуха. Иначе на стенках внутренних полостей не будет выпадать роса. Вообще, скачки температуры - стресс для корней и почвенной живности.
• Избыток угольной кислоты (Н2СО3) для растворения минералов. Она получается от соединения углекислого газа с водой. Без нее подпочва не отдает в раствор элементы питания.

Так образуется наилучшая  среда для корней. [4]

    Воспроизводство эффективного плодородия почвы.

В сравнении с другими  средствами производства земля (почва) имеет ряд особенностей, которые  определяют объективную необходимость  интенсификации сельского хозяйства.

Интенсификация сельского  хозяйства - это процесс расширенного воспроизводства в сельском хозяйстве  на той же земельной площади. Он осуществляется на основе вложения дополнительных средств  и лучшего использования имеющихся  фондов.

Воспроизводство плодородия почвы — процесс очень сложный. Он включает:

-Постоянный синтез и  увеличение содержания органического  вещества, особенно гумуса;

-Образование соединений  элементов зольной и азотной  пищи растений в доступной  для них форме;

-Воссоздание и поддержание  хорошей структуры и благоприятного  строения почвы;

-Обеспечение слабокислой  или близкой к нейтральной  реакции почвенного раствора, а  также высокой емкости поглощения  и степени насыщенности основаниями  с хорошим составом поглощенных  катионов;

-Отсутствие возбудителей  зачатков болезней, вредителей и  сорняков на полях и в почве.

Воспроизводство плодородия почвы бывает простое и расширенное. Возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальному  состоянию означает простое воспроизводство. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня – это расширенное  воспроизводство плодородия. Простое  воспроизводство применимо для  почв с оптимальным уровнем плодородия. Расширенное воспроизводство реализуется  для почв с низким естественным уровнем  плодородия, не способным обеспечить достаточную эффективность факторов интенсификации земледелия. Расширенное  воспроизводство плодородия дерново-подзолистых  почв – обязательное условие расширенного воспроизводства продукции земледелия вообще.

Воспроизводство плодородия почвы в современном земледелии осуществляют двумя способами: вещественным и технологическим. Первый предполагает применение удобрений, мелиорантов, пестицидов и т.д., второй – севооборота, промежуточных  культур, различных приемов обработки  почвы и способов посева и др. эти пути направлены на достижение единой цели, хотя механизм действия их различен.

Естественная основа теории воспроизводства плодородия почвы  закон возврата – частное проявление всеобщего закона сохранения вещества и энергии.

Воспроизводство плодородия почвы начинают с определения  оптимальных параметров модели плодородия. Модели плодородия строго дифференцированы в зависимости от природных условий  хозяйства, специализации земледелия, экономического уровня производства.

Успешного осуществления  расширенного воспроизводства плодородия почвы можно достичь при полном освоении научно обоснованных зональных  систем земледелия. [5]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОЧВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ (ЭПП)

 

Почвообразовательный процесс  – это совокупность явлений превращения  и

передвижения веществ  и энергии, формирующих в поверхностном  слое земной коры биокосное тело – почву.

В порядке усложнения почвообразовательные процессы объединяются в три группы:

1) простейшие микропроцессы;

2) элементарные почвенные  процессы (ЭПП);

3) общие (тотальные) макропроцессы

Взаимодействия микропроцессов составляют более сложные мезопроцессы, названные академиком И.П. Герасимовым элементарными почвенными процессами (ЭПП).

Элементарные почвообразовательные процессы (ЭПП) - это сочетание взаимосвязанных биологических, химических и физических явлений, протекающих в почвах и являющихся главными составляющими почвообразования в целом.

Это конкретные явления, механизмы  и процессы, приводящие к образованию  того или иного признака почвы (гумусового горизонта, солонцеватости почвы, горизонтов карбонатных новообразований или гипса и т. д.). По своей сущности ЭПП является проявлением многолетнего суммирования веществ и энергии простейших микропроцессов. [1]

Элементарные процессы, определяющиеся составом и жизнедеятельностью растительных и животных организмов, особенно почвообразующих  пород, климата, рельефа, времени, в  зависимости от физико-географических зон образуют почвообразовательные процессы, или типы почвообразования, понятие о которых было введено  П. С. Коссовичем и развито В. Р. Вильямсом, К. Д. Глинкой, К. К. Гедройцем.

Элементарные почвенные  процессы, согласно обновленной схеме (с некоторым сокращением) Б.Г. Розанова можно разделить на следующие группы:

      I. Биогенно-аккумулятивные  ЭПП - протекают в почве под влиянием живых организмов, при участии продуктов их жизнедеятельности и сопровождаются накоплением органических веществ в верхней части профиля. Подстилкообразование - формирование на поверхности почвы слоя растительного опада, состоящего из растительных остатков разной степени разложенности. Торфообразование — накопление растительных остатков в результате специфической их транформации в анаэробных условиях, когда происходит накопление промежуточных продуктов распада органических соединений и их консервация. Гумусонакопление – процесс аккумуляции гумуса в поверхностном горизонте в результате разложения растительных остатков и гумусообразования.

      II Гидрогенно-аккумулятивные  ЭПП связаны с аккумуляцией веществ под влиянием грунтовых вод. Засоление — процесс накопления в почвенном профиле легкорастворимых солей при осаждении их из минерализованных грунтовых вод.

Огипсовывание — процесс  вторичной аккумуляции гипса в виде новообразований различной формы и размеров в почвенном профиле при отложении его из минерализованных грунтовых вод. Окарбоначивание — процесс вторичной аккумуляции карбоната кальция в почвенной толще в виде различных новообразований. Оруденение — процесс гидрогенного накопления оксидов железа и марганца разной степени гидратации. Олуговение — аккумулятивный процесс, связанный с воздействием пресных грунтовых вод на нижнюю часть профиля при хорошем общем дренаже, что приводит к повышению увлажненности почвы без ее заболачивания, росту гумусированности и обеспеченности элементами минерального питания.

      III. Метаморфические  ЭПП. - трансформации минеральной  части в профиле без элювиально-иллювиального перераспределения компонентов. Оглинивание— процесс внутрипочвенного выветривания первичных минералов с образованием и относительным накоплением вторичных глинистых минералов преимущественно группы монтмориллонита и каолинита. Оглеение — сложный биохимический процесс трансформации минеральной почвенной массы в результате постоянного или длительного переувлажнения почвы, характеризуется восстановлением элементов с переменной валентностью, разрушением первичных минералов, синтезом вторичных минералов, имеющих в своей кристаллической решетке ионы с низкой валентностью, незначительным выносом оснований и иногда аккумуляцией соединений железа, серы, фосфора, кремния. Оливизация — образование глинистых минералов, содержащих трехвалентное железо в шестерной координации (нонтронит, глауконит, хлорит) в условиях чередования переувлажнения/иссушения; процесс сопровождается слитизацией и обесструктуриванием почвы, почвенная масса приобретает оливковую или зеленоватую окраску. Слитизация — процесс обратимой цементации глинистых почв монтмориллонитового состава при чередовании процессов увлажнения/ иссушения, сопровождающихся сменой набухания и усадки с интенсивной вертикальной трещиноватостью. Оструктуривание — процесс разделения почвенной массы на агрегаты разного размера и формы и последующего упрочнения их и формирования внутреннего строения структурных отдельностей.

      IV. Элювиальные  и иллювиальные ЭПП - связаны с разрушением или преобразованием почвенного материала в элювиальном горизонте и выносом из него продуктов разрушения и трансформации в среднюю или нижнюю, иллювиальную часть профиля с последующей аккумуляцией. В некоторых почвах вынос веществ происходит без их разрушения. Каждому элювиальному процессу может соответствовать свой иллювиальный процесс, если иллювиирование не выходит за пределы почвенного профиля. К элювиальным процессам относятся: Выщелачивание — процесс выноса из верхней части профиля карбонатов кальция и магния, а также легкорастворимых солей. Оподзоливание — процесс разрушения минералов в результате кислотного гидролиза в условиях гумидного климата и промывного водного режима с остаточной аккумуляцией в оподзоленном (подзолистом) горизонте кремнезема и обеднением его илом, алюминием, железом и основаниями. Лессивирование (лессиваж, иллимеризация) — процесс пептизации и выноса тонкодисперсных частиц без разрушения из элювиального горизонта. В результате под осветленным элювиальным горизонтом формируется аккумулятивный иллювиальный горизонт с натечными формами новообразований – глинистыми кутанами – располагающимися по граням структурных отдельностей и в пустотах. Элювиально-глеевый процесс — формирование осветленного элювиального горизонта в условиях временного поверхностного переувлажнения в результате разрушения пленок полуторных оксидов, покрывающих минеральные зерна с последующим выносом или сегрегацией продуктов разрушения и остаточным накоплением кремнезема в элювиальном горизонте, который приобретает характерную мраморовидную окраску. Осолодение — процесс разрушения минеральной части почвы в условиях слабощелочной или нейтральной реакции среды с накоплением остаточного аморфного кремнезема и выносом из элювиального (осолоделого) горизонта аморфных продуктов разрушения. К иллювиальным процессам относятся: Осолонцевание – процесс внедрения натрия в почвенный поглощающий комплекс, сопровождающийся подщелачиванием среды, пептизацией коллоидов, приобретающих подвижность и способность перемещаться на глубину. Морфологически этот процесс проявляется в разрушении исходной комковатой или зернистой структуры, появлении глыбистости, увеличении плотности почвенной массы, появлении кутан по граням структурных отдельностей в иллювиальном горизонте. Глинисто-иллювиальный процесс — иллювиальное накопления илистых частиц, выносимых при лессивировании. Гумусо-иллювиальный процесс — накопление гумуса, выносимого из подстилки или из элювиального горизонта. Железисто-иллювиальный процесс — накопление соединений железа, выносимых из элювиального горизонта в ионной, коллоидной или связанной с органическим веществом формах. Железистогумусо-иллювиальный процесс — накопление аморфных оксидов железа вместе с гумусом, вынесенных вниз из элювиального горизонта, характерный для песчаных подзолов. Карбонатно-иллювиальный процесс — накопление карбонатов кальция, вынесенных сверху, в средней или нижней части профиля.