Строение и химический состав земной коры

- изучение направленности  и типов эволюции почв под  влиянием природных и техногенных  факторов;

- поток путей управления, изменениями происходящими в почве в целях повышения плодородия почв;

- познание глубины  негативных процессов при использовании  почв к которым относится эрозия, декальцификация, переуплотнение

Важнейшими задачами почвоведения является оценка земельных  ресурсов. В настоящее время, в  условиях коммерческого оборота  некоторых категорий земель, эта  задача становится особенно актуальной. Ее решение требует определения  качества почвы, квалифицированной  экономической и экологической  оценки и, наконец, определения ее стоимости.

Общая схема  почвообразовательного процесса

Горные породы превращаются в почву в результате двух процессов  — выветривания и почвообразования. Процессы выветривания превращают массивно-кристаллические  породы в рыхлые осадочные. Порода приобретает свойства задерживать влагу и пропускать воздух. Однако при этом происходит обеднение коры выветривания элементами зольного питания растений. Вместе с продуктами выветривания элементы питания растений вымываются атмосферными осадками, переносятся водами в моря и океаны, где происходит их осаждение.Почвообразовательный процесс начинается тогда, когда на горных породах, выходящих на поверхность, поселяются живые организмы. Ведущая роль в почвообразовательном процессе принадлежит высшим растениям и микроорганизмам.Корни растений проникают в горную породу, пронизывают большой ее объем и извлекают рассеянные в ней элементы зольного питания (фосфор, калий, кальций, магний, серу и др.). В результате биохимической деятельности микроорганизмов в породе появляется азот, который также потребляют растения. Таким образом, растения синтезируют органическое вещество из СO₂ воздуха, воды, зольных элементов и азота. Процесс фотосинтеза протекает при использовании растениями энергии Солнца. После отмирания растений их органические остатки, содержащие элементы питания, концентрируются в верхних слоях породы и разлагаются микроорганизмами. Часть продуктов разложения превращается в новые органические (гумусовые) вещества и накапливается в верхнем слое породы.Постепенно верхний слой пород превращается в почву. Процесс почвообразования происходит благодаря избирательной поглотительной способности растений, которая проявляется в том, что корни растений извлекают химические элементы не в тех соотношениях, в которых они содержатся в породе и почве, а в соответствии с биологическими особенностями растений. Таким образом однообразная минеральная масса горной породы постепенно приобретает новые состав, свойства, строение и превращается в особое природное тело — почву. Почва отличается от горной породы плодородием. Оно обусловлено биологической аккумуляцией в верхнем слое элементов питания растений, а также появлением новых физических свойств, таких, как структура, рыхлость, влагоемкость и др.

Роль  большого геологического и малого биологического круговорота веществ

Большой.Количество атомов на Земле постоянное. Процессы, протекающие на Земном шаре, привлекают в различные перемещения и преобразования земного вещества огромные массы элементов.Циркуляция элементов и замкнутость их глобальных циклов создает миграционно-трансформационные циклы.В ранней безжизненный период геологической истории это были геохимические циклы. С появлением жизни на Земле они превратились в природные циклы. С появлением человека и образованием техносферы – в технобиогеохимични. Поэтому глобальные циклы углерода, воды, серы, азота и других элементов в большой степени определяются деятельностью человека.Общий цикл технобиогеохимичного круговорота веществ на Земле состоит из ряда самостоятельных биогенных и абиотических: геологических, техногенных циклов, образующих большой геологический круговорот веществ. Он включает следующие этапы:• появление изверженных пород на земной поверхности;• выветривания• почвообразования;• эрозию и денудации;• накопление континентальных и океанических осадков; е) метаморфизм осадков;• выход осажденных пород на поверхность с новым циклом выветривания, почвообразования, денудации и осадконакопления.

Малый. Для почвообразования особое значение имеет малый биологический круговорот веществ. Он обеспечивает циклы биогеохимии. При этом зольные элементы поглощаются растениями из почвы. В дальнейшем они участвуют в биохимических процессах растений, возвращаются снова в почву после их отмирания. Часть забирается животными организмами и возвращается после их отмирания. Циклы углерода, азота более сложные. Они затрагивают также атмосферу. Часть элементов освобождается, после отмирания возвращается в большой геологический круговорот через атмосферу и гидросферу.Антропогенная деятельность меняет ход биологического круговорота веществ за счет:снижение естественной биоты и замены ее на культуру сельскохозяйственных полей;обособление и потребности потребления биологической продукции;внесение удобрений;изменения почвенных режимов.

Морфологические признаки почвы

Мощность  почвы. Это толщина почвы от ее поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательными процессами материнской породы. Мощность различных почв неодинакова и колеблется от 40 до 150 см и более. Окраска (цвет) почвы. Цвет почвы является важным внешним признаком, отличающим одни типы почв от других, а также горизонты и подгоризонты друг от друга. Достаточно сказать, что многие почвы получили название по их цвету: черноземы, красноземы, желтоземы, сероземы и др. Окраска почв зависит от ее химического состава, условий почвообразования, влажности. Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета. Чем больше гумуса содержит почва, тем темнее окрашен горизонт. Наличие железа и марганца придает почве бурые, охристые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной части почвы), осолодения, засоления, окарбоначивания, т. е. присутствие в почве кремнезема, коалина, углекислого кальция и магния, гипса и других солей.Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов (например, серо - бурая, белесовато - сизая, красновато - коричневая и т. д.), название преобладающего цвета ставится на последнем месте, после обозначения оттенков.Таким образом, для определения окраски почвенного горизонта необходимо: а) установить преобладающий цвет; б) установить насыщенность этого цвета (темно - , светлоокрашенный); в) отметить оттенки основного цвета (например, буровато - светло - серый, коричневато - бурый, светлый, серовато - палевый и т. д.). Почва во влажном состоянии и в крупных комках всегда имеет более темную или интенсивную окраску, чем в сухом и растертом состоянии.Структура почвы.Это важный и характерный признак, имеющий большое значение при определении генетической и агропроизводственной характеристики почвы. Под структурностью почвы подразумевают ее способность естественно распадаться на структурные отдельности и агрегаты, состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов почвы. Форма структурных отдельностей зависит от свойств почвы.Каждому типу почв и каждому генетическому горизонту свойственны определенные типы почвенных структур. Для гумусовых горизонтов характерна зернистая, комковато - зернистая, порошисто - комковатая структура; для элювиальных горизонтов - плитчатая, листовая, чешуйчатая, пластинчатая; для иллювиальных - столбчатая, призматическая, ореховатая, глыбистая и т. д.В зависимости от наличия и степени выраженности структуры различают структурные и бесструктурные почвы. Бесструктурные - это большей частью песчаные и супесчаные почвы, нередко пахотные слои суглинистых и глинистых почв, распыляющиеся при обработке. Между структурными и бесструктурными почвами выделяют переходные почвы со слабо выраженной структурой.В почвенных горизонтах структура чаще всего бывает неоднородной, или смешанной, так как структурные отдельности имеют разные формы и размеры (комковато - зернистая, комковато - порошистая и т. д.).Сложение. Это внешнее проявление плотности и пористости почвы. По степени плотности (силе связывания почвенных частиц) различают следующие виды сложения: слитное (очень плотное) - почва не поддается копке лопатой; плотное - лопата входит в почву с большим трудом; рыхлое - лопата входит в почву легко; рассыпчатое - лопата входит в почву без усилий.По пористости (размеру и характеру пор) различают следующие типы сложения почвы: тонкопористые - диаметр пор менее 1 мм, пористые - диаметр 5 - 10 мм, ячеистые - диаметр пор более 10 мм, трубчатые - полости соединяются в канальцы.Сложение зависит от механического и химического состава, структуры и влажности почвы. Оно влияет на воздухо - и водопроницаемость почвы, а также на глубину проникновения корневой системы растений.От сложения зависит степень сопротивления почвы обрабатывающим орудиям. Новообразования. Это более или менее хорошо выраженные и четко ограниченные выделения и скопления различных веществ, которые возникли в процессе почвообразования. По составу, цвету и форме они резко отличаются от окружающей их почвенной массы. Различают новообразования химического и биологического происхождения.Химические новообразования в почве - результат химических процессов, вследствие которых возникают новые соединенияНовообразования биологического происхождения (животного и растительного)  встречаются в следующих формах: червоточины - ходы дождевых червей; копролиты - экскременты дождевых червей; кротовины - пустые или заполненные землей ходы крупных землероев (сусликов, сурков, кротов и Др.); корневины - сгнившие крупные корни растений; дендриты - узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.Включения.Предметы, механически включенные в массу почвы и не связанные с ней генетически, называются включениями. В их число входят обломки горных пород, не связанных с материнской породой, раковины моллюсков, кости современных и вымерших животных, остатки золы, углей, древесины, остатки материальной культуры человека (обломки кирпича, посуды и археологические находки).Такой признак, как включения, помогает судить о происхождении почвообразующей породы и возрасте почв.

Почва как природное тело

Почва как природное  тело - Почва - это природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов. По определению В. В. Докучаева, почва есть результат совокупной деятельности следующих факторов: материнской породы, растительных и животных организмов, климата, рельефа местности и возраста страны.Процессы развития почв и почвенного покрова, как и процесс формирования их плодородия, тесно связаны с природными факторами почвообразования, а также с многообразной деятельностью человеческого общества, с развитием его производительных сил, экономических и социальных условий. Особая роль в почвообразовании принадлежит живым организмам. В процессе их жизнедеятельности в верхнем слое горной породы концентрируются органические и органоминеральные вещества, что создает условия для большего удержания влаги, повышения газообмена с атмосферой, поглощения лучистой энергии солнца и др.Используя почву как средство производства, человек существенно изменяет условия почвообразования, влияя как непосредственно на свойства почвы, ее режим и плодородие, так и на природные факторы, определяющие почвообразование. Посадка и вырубка лесов, возделывание сельскохозяйственных культур изменяют облик естественной растительности; осушение и орошение меняют режим увлажнения. Не менее резкие воздействия на почву вызывают приемы ее обработки, применение удобрений и средств химической мелиорации (известкование, гипсование). Следовательно, почва является не только предметом приложения труда, но в известной степени. Для окультуривания почвы используют методы биологического, химического и физического воздействия. Биологический метод включает приемы, направленные на обогащение почвы гумусом и биологическим азотом. Это осуществляется при посеве многолетних трав (бобовых и травосмесей — злаковых и бобовых), сидератов, правильного подбора и соотношения сельскохозяйственных культур в севообороте. Химический метод направлен на увеличение количества элементов питания, доступных для растений, путем внесения в почву минеральных удобрений и на улучшение химических свойств почвы, связанных с неблагоприятной реакцией (известкование, гипсование почв).Физический метод воздействия включает физико-механические приемы — обработку почвы, создание агрономически ценной структуры в пахотном слое, регулирование водного, воздушного и теплового режимов, в том числе и использование мелиорации (осушение, орошение).

Почвообразующие породы как основа минеральной части  почвы

 
Почвой  называется самостоятельное природное  тело, образовавшееся в результате изменения верхней части земной коры под длительным и совместным влиянием растительных и животных организмов, климата, рельефа, а также производственной деятельности человека.Почва играет большую роль в природе и в жизни человеческого общества. С одной стороны, благодаря тому, что растения усваивают воду и питательные элементы из почвы, она является необходимым условием развития растений, с другой — сами растения служат пищей для животных и человека. Следовательно, почва как продукт жизни одновременно служит условием дальнейшего развития жизни на Земле.Почва — это основное средство сельскохозяйственного производства и объект труда. Сельское хозяйство целиком построено на ее использовании. В растениеводстве — это среда для развития растений. Животноводство развивается на основе продукции растениеводства. В земледелии, которое создает благоприятные условия для роста и развития растений, почва служит объектом труда.Таким образом, все отрасли сельского хозяйства связаны с использованием почвы, поэтому знание ее состава, свойств, распространения и путей повышения плодородия — необходимое условие развития сельскохозяйственного производстваПочвообразование представляет собой сложный процесс превращения материнской породы в почву, резко отличающуюся от исходной породы внешним видом и свойствами Необходимое условие почвообразования — поселение на породе живых организмов Для их развития, в свою очередь, требуется некоторое количество влаги и элементов питания в доступной форме То и другое появляется в породе в результате ее физического и химического выветривания Процесс превращения породы в почву непрерывен, он зависит от взаимодействия материнской породы с поселившимися на ней организмами и протекает следующим образом.При поселении растений происходит передвижение элементов питания из толщи породы и накопление их в ее верхней части. Эти процессы осуществляются под воздействием корневой системы растений, которая проникает в глубь породы, поглощает рассеянные в ней фосфор, калий, кальций и другие элементы питания, перекачивает их наверх в зону максимального распространения корней и в надземную часть.После отмирания растения разлагаются, а находящиеся в них элементы питания переходят в свободное (подвижное) состояние. При этом часть элементов вымывается атмосферными осадками вниз, другая закрепляется в верхней части породы, а третья усваивается новыми поколениями растенийПри разложении растительных остатков (корневых, напочвенных) происходит образование сложных органических соединений, называемых перегноем или гумусом. Гумус постепенно накапливается в верхней части породы, придавая ей темную окраску и новые свойства. Одновременно с образованием гумуса идет и процесс разложения (минерализации) его микроорганизмами.Рассмотренные выше два явления — накопление в верхней части породы элементов питания, образование гумуса и разрушение его с потерей части продуктов разрушения — называются биологическим круговоротом веществ и составляют сущность почвообразовательного процесса. Благодаря этому круговороту порода приобретает качественно новое свойство — плодородие.Характерная черта почвообразования также синтез минеральных соединений — простых солей и глинистых минералов — под воздействием организмов, продуктов их распада и атмосферных факторов Одновременно с синтезом идет и разрушение минералов, поэтому минералогический состав почвы иной, чем минералогический состав материнской породы.

Первичные и вторичные минералы

Природное тело, имеющее постоянный химический состав и определенные физические свойства, называют минералом. По происхождению  различают первичные минералы, входящие в состав магматических пород, и  вторичные минералы, образовавшиеся в результате выветривания первичных  минералов и изменения их химического  состава. К первичным минералам  почв относят те минералы, которые  входили в состав магматических  пород и перешли в другие породы и почвы без каких-либо изменений  состава. Таким образом, первичные  минералы представляют собой остаток  магматических пород, подвергшихся только механическому разрушению, но сохранивших свой химический состав. Первичные минералы обычно примешаны  к вторичным минералам, которые  образуют основную массу почв. Только песчаные породы и почвы состоят  в основном из первичного минерала — кварца. В состав почвообразующих  пород и почв входят следующие  первичные минералы: кварц, полевые  шпаты (ортоклаз, микроклин), слюды, магнетит, гематит и др. Первичные минералы образуются из магмы в недрах Земли  при определенной температуре и  давлении. При выходе на земную поверхность  они под воздействием воды, воздуха  и живых организмов разрушаются  и превращаются во вторичные минералы, из которых формируются осадочные  почвообразующие породы. По расчётам Кларка полевые шпаты составляют 60%, Кварц12%, Пироксены 16.8%, Слюды 3.8% и  прочие 9%.

Гранулометрический  состав почв и почвообразующих пород

Под гранулометрическим , или механическим составом грунта понимается относительное содержание в нем (по весу) частиц различной величины. Гранулометрический состав является одним из важных факторов, определяющих физические свойства грунта. От него зависят такие важные характеристики свойств и состояния грунта, как пластичность, пористость, сопротивление сдвигу, сжимаемость, усадка, разбухание, высота капиллярного поднятия, водопроницаемость и др.

Изменение гранулометрического  состава грунтов вызывает и изменение  их свойств. Например, с уменьшением  размера частиц уменьшается водопроницаемость  грунтов: если галечники обладают большой  водопроницаемостью, то у песков она  уже значительно ниже, а у глин водопроницаемость практически равна нулю.

Для определения  гранулометрического состава пород  выполняется так называемый гранулометрический, или механический, анализ. Гранулометрический анализ состоит в расчленении грунта на группы с близкими по величине частицами - так называемые фракции. Размер частиц обычно определяют по диаметру и выражают в миллиметрах.