Почвенные ресурсы

скачать книгу бесплатно

3. Биоморфы – включения, образование которых связано с деятельностью следующих живых организмов: 1) остатки корней, стеблей, стволов растений; 2) кости животных; 3) раковины моллюсков; 4) окаменелости – окремнелые, обызвеоткованные, загипсованные или ожелезненные остатки растений.

4. Антропоморфы – предметы, связанные с деятельностью человека (фрагменты кирпича, стекла, металлические предметы, черепки и т. п.). К последним относятся археологические находки, позволяющие судить о возрасте почв.

Микроморфология почв

Помимо макромор фол огических признаков почвы, различимых невооруженным глазом, почва обладает микроморфоло-гическими признаками, исследовать которые можно только при помощи микроскопа. В почвенной микроморфологии пользуются следующими понятиями. Матрица почвы – каркас почвы, состоящий из твердых частиц (или их микроагрегатов) с порами между ними. Матрица почвы включает скелет, плазму и поры. Скелет почвы – частицы крупнее 2 мкм[1 - Скелет почвы в микроморфологии не следует путать со скелетом почвы как частью гранулометрического состава.], относительно устойчивые и нелегко перемещаемые во время почвообразовательных процессов (минеральные зерна, устойчивые кремневые и органические компоненты крупнее коллоидного размера). Плазма почвы – частицы менее 2 мкм, легко перемещаемые в процессе почвообразования (глинистые минералы, свободные полуторные окислы, гумус). Микросложение почвы – пространственное соотношение матрицы (скелета, плазмы и пор), а также микроновообразований в почве. Для изучения микросложения почв готовят почвенные шлифы – образцы почвы с ненарушенным сложением, которые исследуют под поляризационным микроскопом. В зависимости от соотношения и взаимного расположения в пространстве скелета, плазмы и пор выделяют следующие типы микростроения почвы: песчаное, плазменно-песчаное, песчано-пылеватое, песчано-плазменное, плазменно-пылеватое, пылевато-плазменное, плазменное.

1.2. Полевое исследование почв

В полевых условиях изучают и определяют почвы и дают им названия по морфологическим признакам. По морфологическим (внешним) признакам почву можно определить так же, как определяется минерал, растение или животное.

Типы почвенных разрезов

Для изучения и определения почв в природе, установления границ между различными почвами, взятия образцов для анализов закладывают специальные ямы, которые принято называть почвенными разрезами. Они бывают трех типов: полные (основные) разрезы, полуямы (контрольные), прикопки (поверхностные).

Полные, или основные, разрезы делают с таким расчетом, чтобы были видны все почвенные горизонты и частично верхняя часть неизмененной или малоизмененной материнской породы. Их закладывают в наиболее типичных, характерных местах. Они служат для детального изучения морфолого-генетических признаков почв и отбора образцов по генетическим горизонтам для физико-химических, биологических и других анализов, определения окраски, структуры и т. д. Глубина основных почвенных разрезов сильно варьирует в зависимости от мощности почв и целей исследований. Обычно в практике полевых почвенных исследований и картирования почв почвенные разрезы закладывают на глубину 1,5–2 м.

Полуямы, или контрольные разрезы, закладывают на меньшую глубину – от 75 до 125 см, обычно до начала материнской породы. Они служат для дополнительного (контрольного) изучения основной части почвенного профиля – мощности гумусовых и других горизонтов, глубины вскипания и залегания солей, степени выщелоченности, оподзоленности, солонцевато сти, солончаковости и др.

Прикопки, или мелкие поверхностные разрезы, глубиной менее 75 см служат главным образом для уточнения почвенных границ, выявленных полными разрезами и полуямами.

Заложение почвенных разрезов

Разрез необходимо закладывать в наиболее характерном, типичном месте обследуемой территории. Почвенные разрезы не должны закладываться вблизи дорог, рядом с канавами, свалками, отстойниками на нетипичных для данной территории элементах микрорельефа (понижения, кочки).

На выбранном для почвенного разреза месте копают яму размером 0,8x1,5x2,0 м так, чтобы три стенки ее были отвесны, т. е. вертикальны, а четвертая – со ступеньками. Передняя «лицевая» стенка, которая предназначается для изучения почвенного разреза, должна быть обращена к солнцу. Почву из ямы необходимо выбрасывать на длинные боковые стороны, но ни в коем случае не в сторону «лицевой» стенки, так как это приводит к ее «загрязнению» и даже к разрушению верхней части стенки почвенного разреза. Когда яма готова, необходимо, в первую очередь, определить характер почвообразующей породы, ее гранулометрический состав, засоление, степень увлажнения и взять образец материнской породы для последующего изучения или анализа, так как в дальнейшем при препарировании нижняя часть «лицевой» стенки и дно ямы будут засорены осыпающейся почвенной массой из верхних горизонтов. После этого «лицевую» стенку гладко очищают лопатой и одну (правую) половину стенки препарируют стамеской или маленькой лопаткой для того, чтобы лучше рассмотреть морфолого-генетические признаки почв, а вторую (левую) половину стенки оставляют в гладко зачищенном виде для сравнения и контроля. Затем необходимо приступить к изучению морфолого-генетических признаков почв и описанию почвенного разреза.

Описание почвенных разрезов

По морфологическим признакам можно «читать» историю развития почв, выяснить ее генезис и до некоторой степени установить агрономическую ценность почв. Поэтому при изучении почв в поле и морфологическом описании почвенного разреза очень важно правильно «прочитать» почвенный разрез.

Техника и последовательность работ при изучении и описании почвенного разреза и ведении дневника следующие.

1. Записать номер, дату и географическое положение разреза, отметить характер рельефа, точно указать, на каком элементе рельефа сделан разрез, описать угодье и его состояние; растительность (состав, густота и состояние); состояние поверхности (заболоченность, кочковатость, трещиноватость, засоленность, каменистость и другие характерные особенности); дать агрономическую оценку почв с учетом данных о сельскохозяйственной ценности почвы; отметить материнские и подстилающие породы и глубину грунтовых вод, если они обнаружены; определить местоположение разреза и его привязку Ознакомление с рельефом, растительностью, ее состоянием и другими характерными особенностями участка, на котором сделан разрез, проводится в тот промежуток времени, который необходим для копки предназначенного к изучению разреза.

2. Определить глубину и характер вскипания почвы от 10 % раствора соляной кислоты. Для этого на свежепрепарирован-ной «лицевой» стенке разреза закрепляют клеенчатый сантиметр так, чтобы нуль совпал с поверхностью почвы, и последовательно сверху донизу капают на почву соляную кислоту, которая при наличии карбонатов кальция дает «вскипание» различной интенсивности (слабое, среднее, сильное или бурное). В той части стенки, где определялась глубина и характер вскипания от соляной кислоты, образцы почв для анализа брать нельзя.

3. Определить мощность каждого горизонта и подгоризонта почв с последующим подробным изучением их морфологогенетических признаков: гранулометрического состава, физических свойств и других особенностей (окраска, структура, влажность, плотность, скважность, новообразования, включения, корневая система, характер перехода одного горизонта в другой).

4. В некоторых случаях для более полной характеристики почв (засоленные, переувлажненные и др.) произвести простые химические анализы (определение pH, хлористых и сернокислых солей, наличия железа, соды и др.); определить физические свойства (влажность, плотность и др.), не требующие сложного оборудования.

5. Дать полевое определение почвы, установить ее ценность. В названии почв необходимо отразить тип, подтип, вид, разновидность и материнскую породу, например: чернозем обыкновенный среднемощный тяжело суглинистый на лёссах. Наметить примерные границы ее распространения на изучаемой территории и, наконец, взять почвенные образцы для анализов, а при необходимости и монолит. Почвенный разрез после его изучения, описания и взятия образцов должен быть зарыт.

Глава 2

Гранулометрический и минералогический состав почв

2.1. Понятия и классификация

Твердая фаза почвы состоит из механических элементов различного происхождения. Механические элементы – это разнообразные по величине обломки минералов и горных пород, органические вещества и органо-минеральные соединения. Кристаллы льда и живое вещество к механическим элементам не относятся.

Механические элементы неодинаковы по размеру. В Беларуси, как и в России, принята классификация, разработанная Н.А. Качинским.

Почвы с содержанием скелетных механических элементов называют каменистыми. Они могут быть валунными, галечниковыми и щебнистыми. Классифицируются почвы по степени каменистости следующим образом.

Гранулометрический состав – содержание в мелкоземе почвы механических элементов (фракций) различной крупности. Почвы классифицируются но гранулометрическому составу в зависимости от содержания физического песка (частицы крупнее 0,01 мм) или физической глины (частицы менее 0,01 мм) (табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Классификация почв по гранулометрическому составу

В бытовой терминологии различают почвы глинистые, песчаные, суглинистые (глина, песок, суглинок). В научно-практических специальных исследованиях для более детального разделения почв по гранулометрическому составу используется содержание преобладающих фракций: песка (1–0,25 мм), пыли (0,25-0,001 мм) и ила (менее 0,001 мм). Исходя из этого могут выделяться черноземы среднеглинистые иловато-пылеватые или каштановые почвы суглинистые иловато-песчаные (иловато-пылеватые, пылеватые и т. п.). Детализированная классификация почв по гранулометрическому составу применяется редко.

2.2. Генетическое и экологическое значение гранулометрического состава почв

Гранулометрический состав – важнейшая характеристика почвы. От нее зависят очень многие свойства почвы и плодородие. Гранулометрический состав оказывает существенное влияние на водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление в почве гумуса, зольных элементов и азота.

Размеры частиц отражают различия гранулометрических фракций, свойства которых напрямую зависят от удельной поверхности частиц и их химического и минералогического состава.

Песчаная фракция (1–0,25 мм) состоит из обломков разных горных пород и минералов, среди которых чаще всего преобладают кварц и полевые шпаты. Пески имеют очень высокую водопроницаемость, свободно фильтруют воду, не набухают, непластичны. Эти их свойства повсеместно используются при заполнении различных выемок, например канав и траншей, где недопустима усадка грунта.

Фракция крупной пыли (0,25-0,01 мм) по минералогическому составу мало отличается от песчаной, поэтому обладает многими свойствами песка: непластична, очень слабо набухает, имеет низкую влагоемкость.

Средняя пыль (0,01-0,005 мм) в своем составе содержит много слюды. Слюды придают фракции некоторую пластичность и связанность. Средняя пыль уже более дисперсна, чем предыдущие крупные фракции. Например, 1 г частиц этой фракции имеет удельную поверхность около 2000 см

. Поэтому средняя пыль лучше удерживает влагу и обладает слабой водопроницаемостью. Характерна неспособность частиц к коагуляции и структурообразованию. Почвы, в которых преобладает фракция средней пыли, легко распыляются, склонны к уплотнению и образованию сплошной корки.

Тонкая пыль (0,005-0,001 мм) характеризуется относительно высокой дисперсностью. Кусочки горных пород отсутствуют, характерно наличие минералов как первичных, так и вторичных. Заметно резкое уменьшение количества кварца. Появляются свойства, не присущие крупным фракциям: способность к коагуляции и структурообразованию. Фракция тонкой пыли уже может содержать органические вещества. В неструктурных почвах присутствие этой фракции способствует развитию явлений набухания, усадки, низкой водопроницаемости, липкости, трещиноватости, плотного сложения.

Ил (< 0,001 мм) состоит преимущественно из вторичных глинистых минералов, гумусовых и органо-минеральных веществ. Все коллоиды почвы входят в состав этой фракции. Илистые частицы обладают громадной поверхностной энергией, так 1 г частиц имеет удельную поверхность около 20 000 см

. Илистую фракцию называют плазмой почвы. Это главный участник практически всех происходящих в почве процессов. Содержание ила предопределяет многие генетические характеристики почвы. Связь с илом характерна для запасов гумуса, поглощенных оснований, глубины появления карбонатов. В илистой фракции почв сосредоточен почти весь гумус. Здесь главным образом сконцентрированы азот и фосфор, а также многие жизненно необходимые для растений элементы. От количества ила, содержащегося в почвах, и его способности к агрегированию во многом зависят физические свойства почв, их влагоемкость и структурное состояние, водопроницаемость. Ил – главный поглотитель, абсорбент многих тонкодисперсных веществ, в том числе и загрязнителей окружающей среды, различных катионов, включая как элементы-биофилы, так и тяжелые металлы и радиоактивные элементы. Физические и водно-физические свойства фракции ила зависят от состояния дисперсности частиц. Скоагулированные оструктуренные частицы ила придают почвам в высшей степени экологически оптимальные условия влаго- и воздухообеспеченности биологических объектов. Наоборот, бесструктурный дезагрегированный ил превращается в твердую сплошную массу, где нет места ни свободному воздуху, ни доступной живым организмам влаги. Это сплошная, вязкая, липкая, набухающая при увлажнении и сильно растрескивающаяся при высыхании глинистая масса.

Таким образом, гранулометрический состав играет существенную роль при регулировании водного режима почв и проведении оросительных и осушительных мелиораций. Велико его влияние на скорость просыхания почв, он определяет различное сопротивление почв воздействию почвообрабатывающих орудий в связи с неодинаковой липкостью и плотностью песчаных и глинистых почв. Песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке и называются легкими, а тяжело суглинистые и глинистые почвы – тяжелыми. Существенную роль играет гранулометрический состав в тепловых свойствах почв: легкие почвы относятся к более «теплым», т. е. быстрее оттаивают и прогреваются. Тяжелые почвы считаются «холодными». Это имеет большое значение на северной границе распространения земледелия. Гранулометрический состав почв часто определяет ландшафтный облик громадных территорий в различных природных зонах земли: глинистые такыры и песчаные барханы в пустынях, сосновые боры на песках таежного пояса и т. д.

Высокая значимость гранулометрического состава в почвообразовании и в плодородии почв определяет постоянное внимание к его изучению как ученых, так и практиков сельского хозяйства. Это важнейшее условие среды обитания растений. Его экологическая значимость прежде всего определяется тем, что с гранулометрическим составом связаны богатство или бедность почв. Обычно чем легче гранулометрический состав, тем меньше в почвах гумуса и элементов питания растений. По мере возрастания количества илистых частиц увеличивается и потенциальное плодородие, которое зависит не только от богатства почвы, но и от ее физического состояния. Например, очень тяжелые глинистые почвы хотя и могут содержать много гумуса и элементов питания, но снижают свое плодородие из-за ухудшения физических свойств.

Не все растения одинаково реагируют на гранулометрический состав почв. Несмотря на большую экологическую приспособленность к почвам различного гранулометрического состава, есть определенный оптимум для каждой группы культур, и это необходимо учитывать при разработке мероприятий по рациональному использованию земель. Например, черешня и картофель неплохо плодоносят на тяжелосуглинистых черноземах. Однако наибольшая урожайность, лучшее развитие наблюдается на супесчаных и легкосуглинистых почвах. Есть целая группа растений-псаммофитов, предпочитающих песчаные местообитания: житняк сибирский, кумарчик песчаный, саксаул, овес песчаный, сосна и др. Многие растения, такие как кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и другие, не выносят песчаных почв.

2.3. Происхождение и состав минеральной части почв

Минеральная часть почв в подавляющем большинстве случаев составляет 55–60 % от ее объема и до 90–97 % от массы. Общее число минералов, находящихся в почвах и почвообразующих породах, исчисляется сотнями. Каждый минерал обладает определенным химическим составом и имеет характерное для него внутреннее строение, т. е. определенное расположение атомов в кристаллической решетке. Минералы почв и почвообразующих пород изучает особый раздел почвоведения – минералогия почв.