Биологические факторы почвообразования

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Почва и основное ее свойство – плодородие – сформировались благодаря живым организмам. В основе почвообразования лежит биологический круговорот веществ, который заключается в том, что химические элементы литосферы, атмосферы и вода поглощаются живыми организмами, перерабатываются, перегруппировываются и возвращаются в почву уже в новом качестве. Источником энергии для прохождения всех этих процессов является солнечная радиация. Все живые организмы, участвующие в этом процессе состоят из следующих 4 групп:

1. Растения - первичные продуциенты органического вещества;

2. Животные – потребители органического вещества;

3. Грибы – разлагатели органического вещества;

4. Прокариоты – бактерии, синезеленые водоросли, которые выступают как редуценты (разлагатели), отчасти и как продуциенты - синезеленые водоросли.

Зеленые растения, малый биологический круговорот

Живое вещество почвы на 99% представлено растениями и характер биологического круговорота определяется в первую очередь ими. Растения синтезируют органическое вещество, используя солнечную радиацию и зольные элементы питания из почвы, и возвращают их обратно в почву уже в новом качестве - в виде потенциальной энергии.

Зеленые растения представлены лесными и травянистыми сообществами. Лесные сообщества ежегодно наращивают значительное количество фитомассы, а в почву поступает только 3-5 тонны этой массы в расчете на 1 га в виде наземного опада, в котором содержится 50 – 300 кг/га азота и зольных элементов. Остальная часть накапливается в стволах и ветвях деревьев и длительное время исключается из круговорота веществ.

Травянистые сообщества значительно меньше накапливают общей биомаасы, чем лесные сообщества. Но с ежегодным опадом в почву возвращается в 3-5 раза больше органического вещества, а значительная часть его поступает в верхнюю часть почвенного профиля в виде корней, способствуя увеличению гумуса и улучшению структуры почвы.

В процессе питания корни не только используют азот и зольные элементы, но пополняют почву десятками – сотнями килограммов корневых выделений в виде водорода и органических кислот. Они вместе с углекислым газом, выделяемым при дыхании корней, вовлекают в биологический круговорот новые химические элементы из труднодоступных соединений, которые содержатся в материнских породах и минералах.

Роль животных в почвообразовании

Основной функцией животных в биосфере является потребление и разрушение органического вещества. Общая биомасса почвенных животных достигает 10-15 т/га, но это всего 0,5- 5,0 % от фитомассы.

Общая численность беспозвоночных особей ( червей, нематод, членистоногих ) достигает десятков миллионов экз. на кв. метре, нор сусликов, кротов – 2-4 тыс/га; дождевые черви пропускают через себя от 50 до 600 тонн мелкозема в год; капролиты ( экскременты )дождевых червей повышают содержание гумуса в почве.

В разрушении растительных и животных остатков участвуют:

· фитофаги ( нематоды, грызуны ), питающиеся растениями;

· хищники (простейшие, скорпионы, клещи), питающиеся живыми животными;

· сапрофаги (муравьи, многоножки, термиты), поедающие трупы животных;

· капрофаги (жуки, мухи, их личинки, бактерии), питающиеся экскрементами других животных.

Все эти группы, вместе взятые, перерабатывают органические остатки до более простых соединений, перемешивают и разрыхляют почву, улучшают питательный режим, создают условия для жизнедеятельности растений.

Роль микроорганизмов в почвообразовании

При участии микроорганизмов происходит гумификация и минерализация органического вещества растений и животных, фиксация атмосферного азота в почве и другие процессы, направленные на повышение плодородие почвы. В 1кг почвы насчитывается от нескольких миллионов до нескольких миллиардов микроорганизмов, масса их достигает 1-2 т/га сухого вещества. Основные группы микроорганизмов следующие:

· Почвенные водоросли: Их насчитывается около 200 видов. Биомасса в слое 0-10 см достигает нескольких сотен кг/га. Они сами являются первичными продуциентами органического вещества почвы. Некоторые из них участвуют в первичной трансформации органического вещества почвы (диатомовые водоросли), а синезеленые водоросли (цианобактерии) обладают способностью фиксировать атмосферный азот и выделять кислород, что особенно важно при выращивании риса , который испытывает острый его недостаток при выращивании под слоем воды.

· Почвенные грибы – насчитывается более 10 тыс. видов. Они участвуют в разложении органического вещества почвы и в образовании гумусовых веществ. Они синтезируют и выделяют в почву различные ферменты, которые участвуют в разложении самых сложных трудно разлагаемых органических веществ, растворяют первичные и вторичные минералы, уничтожают многих вредных грибов - паразитов корневых систем растений (нематод, амеб) . Но есть среди них и такие, которые приносят вред, К ним относятся корневые гнили зерновых культур, которые сильно распространяются и приносят большой вред при повторных ( в течении нескольких лет) посевах этих культур на одном и том же поле.

· Бактерии- Это наиболее многочисленная группа микроорганизмов, которых в 1 кг почвы насчитываетсянесколько миллиардов. В почве они осуществляют самые разнообразные процессы. Так, азотобактер является свободноживущим азотфиксатором; клубенковые бактерии-симбиотическими азотфиксаторами; энтеробактерии возбуждают гнилостной процесс; пачкующиеся бактерии участвуют при нитрификационных процессах, т. е. при превращении аммонийного азота в нитратный, а некоторые из них выступают и как денитрификаторы, восстанавливая нитратный азот до нитритного и молекулярного; цитофаги разлагают целлюлозу – одну из самых трудно разлагаемых соединений

· Вирусы и фаги – это группа мелких паразитов, которые способны развиваться только внутри клеток живых организмов. Они не имеют клеточного строения, существуют в виде инфекционных частиц – варионов.

· Ферменты – биологические катализаторы, которые ускоряют химические реакции по разложению органического вещества почвы и даже минералов. К настоящему времени известны около 2 тыс. ферментов. Ферментативная активность почв прямо пропорциональна ее биологической активности.

Хозяйственная деятельность человека как фактор почвообразования.

Воздействие человека на почву проявляется как непосредственно, так и опосредственно через биологический круговорот веществ. Непосредственное участие человека заключается в строительстве водохранилищ, гидротехнических сооружений, осушении болот, которые влияют на глубину залегания грунтовых вод и свойства почв. Влияние человека через биологический круговорот осуществляется посредством освоения земель под пашню путем распашки лугов, рубку леса, вынос элементов питания из почвы посевами, одомашнивание диких животных и концентрацию большого поголовья их на относительно небольших площадях.

Почвенный покров постоянно подвергается эрозии – процессу разрушения под действием воды и ветра. Различают два вида эрозии:геологическую (нормальную) и антропогенную (ускоренную)

Геологическая эрозия протекает в естественных условиях в результате прохождения процессов выветривания и денудации.

Антропогенная эрозия приводит к частичному или полному разрушению почвенного профиля.

Водная эрозия подразделяется на:

поверхностную эрозию, которая образуется под действием дождевых капель и поверхностного стока дождевых и талых вод;

линейную или овражную эрозию, которая размывает почву в глубину и ширину более мощными потоками, приводящими к образованию оврагов и промоин;

ирригационную эрозию, смывающую почву на склонах при орошении.

Водная эрозия проявляется при уклонах, превышающих 1,5 градусов. По степени смытости почвы подразделяются на:

слабо эродированные, где недобор урожая составляет 10-20 %;

средне эродированные - недобор урожая 21-60%;

сильно эродированные – недобор урожая достигает от 60 до 80%

Факторы водной эрозии

Кроме нерациональной хозяйственной деятельности человека к факторам водной эрозии относятся: климат, рельеф, свойства почв и почвообразующих пород, растительный покров.

К климатическим факторам относятся: количество и интенсивность осадков, их продолжительность, параметры стока талых вод. Капли дождя обладают большой кинетической энергией, они отрывают от земли и поднимают в воздух десятки тонн почвы на 1 гектаре и нагружают поверхностный сток частицами почвы. Наиболее опасны ливневые осадки с крупными размерами капель, высокой интенсивностью и продолжительностью. Опасны также запасы воды, накопившиеся в снежной толще в зимний период, и при одновременном таянии весной приобретает большую разрушительную силу.

Рельеф. Интенсивность эрозии нарастает с увеличением крутизны и длины склона. При уклонах 1-3 град. формируются слабосмытые почвы, при уклонах 3-5 град.- среднесмытые; при уклонах более 5 град. – сильно смытые почвы.

Свойства почв и почвообразующих пород. Песчаные и супесчаные почвы, почвы с хорошей водопрочной структурой лучше впитывают влагу, чем глинистые бесструктурные, на них меньше образуется поверхностный сток и слабо развиваются эрозионныепроцессы.

Растительный покров выполняет ряд функций по защите почв от эрозии: он принимает на себя удары дождевых капель; замедляет поверхностный сток, повышает впитываемость воды в почву, корни растений скрепляют и удерживают почвенные частицы, противодействуя смыву.

Дефляция почвы

Дефляция – это разрушение почвы под влиянием ветра. Она проявляется преимущественно в аридных регионах с осадками менее 300 мм в год, Проявляется через пыльные бури и повседневную эрозию.

Факторы дефляции Факторы дефляции те же, что и при водной эрозии. Из климатических факторов основную роль играют режим ветров, осадки и температура. Но основным фактором является сила ветра. Повседневная дефляция проявляется при скорости ветра 4-6 м/сек, пыльные бури образуются при сильном ветре (16-20 м/сек), штормах и ураганах, когда скорость его достигает 24-43 м/сек.

Влажные почвы менее подвержены дефляции, чем сухие.

Температура оказывает косвенное влияние на дефляцию, способствуя формированию растительного покрова определенного проективного покрытия.

Роль рельефа проявляется в том, что почва на наветренных склонах и выступающих элементах рельефа сильнее выдувается, чем на подветренных и пологих склонах.

Наиболее подвержены дефляции песчаные и супесчаные почвы. На таких почвах критической является скорость ветра 5 м/сек.

Загрязнение почв химическими веществами

Различают техногенное и агрогенное загрязнение почв.

Техногенное загрязнение обусловлено выбросами и сжиганием топлива, газообразных и аэрозольных отходов промышленности, добычей, транспортировкой и переработкой нефти, газа, агроруд и других отходов производства.

Химические вещества – загрязнители почв по степени опасности для окружающей среды делятся на три класса:

· высокоопасные – мышьяк, кадмий, ртуть, силен, свинец, фтор, бензопирен;

· умеренноопасные – бор, кобальт, никель, молибден, хром, медь, сурьма;

· малоопасные– барий, ваннадий, вольфрам, магний, стронций, ацетофенол.

Нормы классов опасности имеют следующие показатели:

Показатели	Первый класс	Второй класс	Третий класс
Токсичность, ЛД, мг/кг	Менее200	200-400	Более100
Персистентность в почве, месяц	Более 12	6-12	Менее 6
ПДК, мг/кг	Менее 0,2	0,2-0,5	Более 0,5
Миграция	мигрирует	Слабо мигрирует	Не мигрирует
Персистентность в растениях месяц	Более 3	1-3	Менее 1

На пищевую ценность химические вещества первого класса оказывают сильное влияние, второго класса – умеренное, третьего класса – не оказывают

Агрогенное загрязнение - это поступление вредных для растений и животных веществ при их использовании. Источником загрязнения могут быть минеральные удобрения, пестициды, химические мелиоранты, сточные воды и их осадки.

Загрязнение радионуклидами

Оно связано с атомными взрывами, авариями и хранением ядерных отходов. Радионуклиды не изменяют уровень плодородия почвы, но сохраняются в почве длительное время, накапливаются в урожае, организме животных и человека.

Существует естественная радиактивность почвы, вызванная содержанием в ней изотопов урана, радия, тория, калия-40, углерода – 14. Концентрация их обычно невысокая, они не представляют угрозы окружающей среде.

Но долгоживущие радионуклиды характеризуются продолжительным периодом сохранения в почве. Это стронций- 90, Цезий 127, Йод 129, радий 106 и др. Для примера: Стронций 90 имеет период полураспада 38 лет, Цезий 127-33года, Уран 238 – 4,5 млрд лет.

Уменьшению количества радионуклидов в почве способствуют: известкование кислых почв, внесение в почву органических удобрений, мелиорантов, цеолитов, а также захоронение на глубину 40 – 50 см зараженного верхнего слоя почвы.

Процессы почвообразования

Почвообразовательный процесс – это совокупность явлений превращения и передвижения веществ и энергии, протекающих в почвеной толще. К настоящему времени известны следующие 7 групп процессов почвообразования:

1. Биогенно – аккумулятивные ЭПП. Протекают под влиянием живых организмов и образуют биогенные органо – минеральные горизонты.

2. Гидрогенно – аккумулятивные – процессы аккумуляции веществ в почве проходят под воздействием грунтовых вод.

3. Метаморфические – процессы трансформации почвообразующих минералов проходят без элювиально – иллювиального перераспределения. Это внутрипочвенное выветривание горных пород, при котором первичные минералы преобразуются во вторичные.

4. Элювиальные – процессы образования элювиальных горизонтов при разрушении или преобразовании почвенного материала и выносе из него продуктов разрушения за пределы почвенного горизонта нисходящими или боковыми токами.

5. Иллювиально – аккумулятивные процессы сопутствуют элювиальным и проявляются в аккумуляции продуктов выноса из верхних горизонтов в среднюю или нижнюю части почвенного профиля.

6. Педатурбационные – механическое перемешивание почвенной массы с участием животных, при ветровале деревьев, при морозномперемешивании и т.д.

7. Деструктивные – группа процессов по разрушению почвы в результате эрозии, дефляции, погребения и прочих нежелательных процессов в естественных условиях

8. Агрогенные и техногенные почвообразовательные процессы – формирующие отдельные горизонты или почвенные профили при распашке целинных почв, мульчировании, окультуривании и др.

9. Мелиоративные – процессы, связанные с коренной мелиорацией почв. Это – орошение, осушение, химическая и фитомелиорация, рекультивация и др.

10. Деструктивные агрогенные и техногенные – процессы, ведущие к разрушению почв или ухудшению их экологических свойств под воздействием агрогенных и техногенных процессов (ускоренная эрозия, вторичное засоление, обеструкруривание, агрогенное и техногенное загрязнение, ирригационная эрозия и др.)

В результате сочетания нескольких ЭПП формируется почвенный профиль с набором соответствующих генетических горизонтов.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание: показ слайдов по значению растений, микроорганизмов и животных в образовании почвенного покрова.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое фактор почвообразования?

2. Какие типы рельефов Вы знаете?

3. Что такое артезианские воды?

4. Как грунтовые воды влияют на почвообразовательный процесс?

5. Что Вам известно о бактерий и микроорганизмах, населяющих почву?

6. Что такое ферменты?

7. Что такое дефляция?

8. Какие типы почвообразования Вы знаете?

9. Чем отличается элювиальные от иллювиальные процессы?

10. Как Вы понимаете словосочетание мелиоратвные процессы?

11. Какие типы водной эрозии Вы знаете?

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения: Учебник для вузов. - М.: Гуманит. изд. Центр ВЛАДОС, 1999.-384 с.

2. Почвоведение/ Под.ред. И.С. Кауричева. М. Агропромиадат изд. 4. 1989.

3. Почвоведение/ Под.ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова в 2-х частях М. Высшая школа 1988.

4. Глазовская М.А., Геннадьев А.И. География почв с основами почвоведения МГУ. 1995

5. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. М. Высшая школа, 1972

Дополнительная:

1. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М. Высшая школа 1981

2. Ковда В.А. Основы учения о почвах. М. Наука.1973

3. Ливеровский А.С. Почвы СССР. М. Мысль 1974

4. Розанов Б. Г. Почвенный покров земного шара. М. изд. У. 1977

5. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Л. Агропромиздат. 1985

6. Журнал РАН «Почвоведение », др. периодич. издания

Название темы 4: Гранулометрический состав почвы и его значение.

Цель лекции: Определить значение морфологии и гранулометрии в получении высококачественного урожая. Изучить различия минералогического и химического составов

Ключевые слова: минералы, механический состав, включения, сложения, цвет, фракции.

Основные вопросы (положения) и краткое содержание:

Каждая почва характеризуется определенными морфологическими признаками, по которым можно отличить их друг от друга и получить некоторые сведения об их происхождении, составе, свойствах и плодородии. Почвенный профиль состоит из определенного набора генетических горизонтов, каждый из которых имеет буквенное обозначение.

Основных морфологических признаков почв всего 12. Рассмотрим вкратце каждый из этих признаков.

1 Строение почвенного профиля. Наиболее часто в нем выделяются следующие горизонты:

Ао - органогенный, мощность 10 – 20 см в виде лесной подстилки и степного войлока, состоит из растительности разной степени разложения.

Ад - органо – минеральный, мощность до 10 см, на 50% состоит из корней травянистых растен6ий

А - гумусово - аккумулятивный, мощность 5-30 см, содержание гумуса до 15 %, цвет темный и темно – серый

А₁ - гумусово – элювиальный, наряду с накоплением гумуса из него выносятся органо – минеральные и минеральные соединения, содержание гумуса 4-6 %, состав гумуса фульватный или гуматно – фульватный, цвет серый и светло – серый.

Апах - пахотный горизонт, мощность 20 – 30 см.

А₂ – иллювиальный горизонт, 1 – 30 см, цвет белый или светло-серый

В – формируется в результате иллювиально – аккумулятивных (вмывание) и метаморфических (внутрипочвенных) процессов

С – материнская почвообразующая порода, слабо затронутая почвообразовательным процессом.

Д – подстилающая порода, мощность 2-5 м.

2. Окраска определяется химическим составом почв. Гумусовые вещества с повышенным содержанием гуминовых кислот придают черную, темно – серую, темно – бурую окраску; фульватный гумус – серую, бурую; окисленные соединения железа – красные, ржавые, желтые тона; восстановленные соединения его – сизые, серые тона; соединения кварца, алюминия, кальция, гипс – белые тона. Разные сочетания этих красок формируют широкий спектр окраски почвенных горизонтов.

3. Структура почвы - это агрегаты разного размера и форм, на которые способна распасться почва в сухом состоянии. Она состоит из отдельных механических элементов, связанных клеющими веществами – гумусовыми веществами, соединениями кальция, железа. Наиболее ценными в агрономии считаются агрегаты размером в диаметре от 0,25 до 10 мм. Чем больше таких агрегатов в почве, тем она считается плодородной.

Различают 3 типа структуры почвы: кубовидная, призмовидная и плитовидная. Кубовидный тип включает в себя 4 рода: глыбистую,комковатую, ореховатую и зернистую. В призмовидном типе 3 рода – столбовидная, столбчатая, призматическая, в плитовидном 2 рода – плитчатая и чешуйчатая. Каждый из перечисленных родов имеет по 2-6 видов структуры в зависимости от размеров агрегатов.

4. Прочность структурных агрегатов – это способность их противостоять одноосному сжатию при свободном боковом расширении. Существует следующая шкала прочности:

непрочная – легко разрушается при сдавливании пальцем,

прочноватая – с трудом разрушается при сдавливании пальцами, легко – при сдавливании между лодонями,

прочная – пальцами не разрушается, руками – с трудом,

очень прочная – не удается раздавить руками, может быть расколот молотком.

5. Гранулометрический состав – это содержание в ней не агрегированных частиц разной величины – камней, гравия, песка, пыли и ила. В полевых условиях он определяется органолептически (наощупь). Для этого 2-3 куб. см почвы увлажняют, перемешивают до тестообразного состояния, скатывают из него шарик и пытаются раскатать его в шнур. Эффективность скатывания будет различной в зависимости от гранулометрического состава:

песок - скатать шарик или шнур не удается;

супесь – скатывается в непрочный шарик, в шнур не скатывается;

легкий суглинок – скатывается в отдельные короткие отрезки шнура;

средний суглинок – скатывается в шнур толщиной 2-3 мм, при дальнейшем скатывании ломается или лопается при сгибании в кольцо;

тяжелый суглинок – скатывается в тонкий шнур (менее 2 мм), который образует кольцо с трещинами;

глина – скатывается в тонкий шнур, образует кольцо без трещин.

Песчаные и супесчаные почвы относятся к легким, легко- и среднесуглинистые - к средним, тяжелосуглинистые и глинистые – к тяжелым.

6. Сложение – выражает степень ее плотности или рыхлости. Различают сложение почвы:

очень плотное – не поддается лопате, требуется кирка или лом;

плотное – с трудом поддается лопате;

рыхлое – лопата легко входит в почву, при выбрасывании почва рассыпается;

рассыпчатое – почва обладает сыпучестью.

7. Пористость характеризуется формой и размерами пор. По форме различают поры округлые, трубковидные, щелевидные, клиновидные, камерные и неправильной формы. Размер пор колеблется от 1мм до 3-5 мм.

8. Твердость почвы - эта способность сопротивляться вдавливанию, проникновению ножа или другого предмета. Различают следующие виды твердости почв:

очень мягкая – нож свободно проникает в почву на 10-12 см;

мягкая – нож проникает с заметным усилием,

твердая – проникает только на 3-5 см с большим усилием;

очень твердая – проникает с трудом только кончик ножа;

крайне твердая – нож не вводится в почву даже при большом усилии.

9. Липкость почвы – это способность ее прилипать к другим телам. Определяется при увлажнении до тестообразного состояния. Различают следующие виды липкости:

нелипкая – не пристает к пальцам;

слаболипкая – к пальцам пристает, но легко счищается;

липкая – счищается с трудом;

очень липкая – счищается с большим трудом.

10. Новообразования – это морфологически выраженные скопления различных веществ, которые образовались в результате почвообразовательного процесса. Они бывают химического и биологического происхождения. По форме химические новообразования существуют в виде выцветов и налетов, корочек, потеков, прожилок, конкреций. По составу различают скопления водорастворимых солей, гипса, углекислой извести, гумусовых веществ.

Новообразования биологического происхождения выделяются в виде червоточен, капролитов, дендритов.

11. Включения – это различные тела, обнаруживаемые в почвенном профиле, происхождение которых не связано с почвообразованием – камни, валуны, кости животных и др.

12. Влажность почвы и ее отдельных горизонтов. Различают следующие градации:

сухая – сухая на вид и наощупь, не светлеет при высыхании и темнеет при добавлении воды;

влажноватая – влажная на вид и наощупь, светлеет при высыхании, не темнеет при добавлении воды, при сжатии образца яркость поверхности не изменяется;

влажная – влажная на вид и наощупь, светлеет при высыхании, не темнеет при добавлении воды, при сжатии образца на поверхности проступает тонкая водяная пленка, но вода не вытекает;

сырая – при сжатии образца с его поверхности капает вода;

мокрая – из среза почвы самопроизвольно сочится вода.

Пользуясь этими признаками в полевых условиях можно оценить уровень почвенного плодородия, а также диагностировать почву.

Гранулометрический состав почвы

Гранулометрический состав почвы характеризуется содержанием механических элементов разного размера и выражается в % к абсолютно-

сухой почве. Частицы размером >1 мм называется почвенным скелетом, менее 1 мм – мелкоземом.

Классификация механических элементов почвы по Н.А. Качинскому

Название фракции	Размер, мм	Название фракции	Размер, мм
Камни	>3	Пыль:	0,05-0,001
Гравий	3-1	крупная	0,05-0,01
Песок:	1-0,05	средняя	0,01-0,005
крупный	1-0,5	мелкая	0,005-0,001
средний	0,5-0,25	Ил:	0,001-0,00001
мелкий	>0,25-0,05	грубый	0,001-0,0005
		тонкий	0,0005-0,00001
		коллоиды	<0,000001

Фракции песка и пыли состоят из первичных минералов (кварц, полевые шпаты). В илистой фракции преобладают вторичные минералы с примесью органических веществ, что обуславливает высокую поглотительную способность, влагоемкость и в целом высокое их плодородие.

Фракции крупной пыли обладают такими же свойствами, как фракции песка, поэтому все частицы крупнее 0,01 мм объединяются в группу физический песок, мельче 0,01 мм – в группу физическая глина. По этим признакам классифицируется и гранулометрический состав почв.

Классификация почв по гранулометрическому составу

Гранулометрический состав почвы наследуется от почвообразующей породы и практически не меняется во времени.

Песчаные и супесчаные почвы требуют меньших затрат на обработку и называются легкими. Они характеризуются высокой водопрочностью, низкой влагоемкостью, низким содержанием гумуса и емкости поглощения, низким содержанием элементов питания и в целом играют негативную роль в жизнедеятельности растений. Положительная сторона таких почв – хорошая воздухопроницаемость и быстрая прогреваемость.

Суглинистые почвы наоборот обладают более благоприятными водно-физическими, химическими и биологическими свойствами, соответственно и более высоким плодородием.

Для повышения плодородия легких почв применяется землевание, внесение больших дох навоза, торфа, сидерация почв. Те же приемы, а также пескование используются и для повышения плодородия тяжелых почв.

Основные схемы, формулы и т.д., иллюстрирующие содержание: слайд-шоу

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое механический состав почвы?

2. Как определить мехсостав почвы в полевых условиях?

3. Какие 12 характеристик относятся к морфологии почв?

4. Что такое включения?

5. Как можно визуально определить содержание гумуса в почве?

6. Что такое перегной?

7. Каких элементов больше в почве?

8. Какие основные три элемента нужны почве в большей степени?

9. Что относят к микроэлементам почвы?

Рекомендуемая литература:

Основная:

2. Почвоведение/ Под.ред. И.С. Кауричева. М. Агропромиадат изд. 4. 1989.

3. Почвоведение/ Под.ред. В.А. Ковды, Б.Г. Розанова в 2-х частях М. Высшая школа 1988.

4. Глазовская М.А., Геннадьев А.И. География почв с основами почвоведения МГУ. 1995

5. Роде А.А., Смирнов В.Н. Почвоведение. М. Высшая школа, 1972

Дополнительная:

1. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. М. Высшая школа 1981

2. Ковда В.А. Основы учения о почвах. М. Наука.1973

3. Ливеровский А.С. Почвы СССР. М. Мысль 1974

4. Розанов Б. Г. Почвенный покров земного шара. М. изд. У. 1977

5. Александрова Л.Н., Найденова О.А. Лабораторно-практические занятия по почвоведению. Л. Агропромиздат. 1985

6. Журнал РАН «Почвоведение », др. периодич. издания

Название темы 5: Минералогический состав почв

Цель лекции: Изучить минералогический состав почв, уметь различить минералы друг от друга

Ключевые слова: перегной, гумус, органическое вещество, минеральная часть, детрит, свойства, состав, структура и т.д.

Основные вопросы (положения) и краткое содержание:

1. Введение

2. Первичные минералы

3. Выветривание и образование вторичных минералов

4. Вторичные минералы

Введение

В почвах и почвообразующих породах насчитывается около 50 минералов. Первичные минералы (кварц, полевые шпаты) образовались в глубоких слоях земной коры при высоких температурах и давлении. От них состоят магматические породы. Первичные минералы подвергаются выветриванию в земной поверхности. Они содержатся, в основном, в частицах почвы диаметром более 0,001 мм.

Вторичные минералы образовались в результате экзогенных процессов выветривания из первичных минералов. Они тонкодисперсны, содержат фракции почв диаметром <0,001 мм. Из вторичных минералов в почвах преобладают алюмосиликаты (каолинит, монтмориллонит), оксиды и гидроксиды Fe, Al, а также кальцит, гипс и др.

По химическому составу выделены следующие 10 классов минералов: силикаты, карбонаты, нитраты, сульфаты, оксиды и гидроксиды, галоиды, сульфиды и самородные элементы. Преобладающими являются силикаты и карбонаты.

Минеральный состав является одним из основных факторов, определяющих уровень почвенного плодородия, поскольку он определяет реакцию среды, потенциальный запас питательных веществ и гумуса, формирование структуры и плодородия в целом.

Минеральные вещества в почвах составляют 90-95 % в гумусовых горизонтах и более 99% в минеральных горизонтах. Исключением являются торфяные горизонты, лесные подстилки и ветошь. Минеральная часть в основном наследуется от почвообразующих пород. По мере развития почвообразовательного процесса минералы претерпевают ряд изменений.

В рыхлых почвообразующих породах и в почвах минеральная часть слагается из минералов, по своему происхождению относящимся к двум группам:

1. Первичным минералам магматического и метаморфического происхождения.

2. Вторичным минералам, образовавшихся в коре выветривания и в почвах в результате стадийного разрушения первичных минералов и синтеза из конечных продуктов выветривания.

По содержанию минералы подразделяются на породообразующие, содержание которых в почве и породах составляет более 5%, относительно редкие и акцессорные, образующие относительно ничтожную примесь в горных породах.

Первичные минералы представлены тремя группами: минералами-окислами, минералами-силикатами и минералами-солями.

Минералы-окислы

Минералы - окислы	содержание в почве
SiO₂ кварц	25-40, иногда 90%
Fe₂O₃гематит	< 0,5 %
Fe₃O₄ магнетит	< 0,5 %
TiO₂ титанит	< 0,5 %

Кварц – наиболее распространенный минерал земной коры и почв. Он содержится в изверженных, метаморфических и осадочных породах. Основой кристаллохимической структуры кварца является кремнекислородный тетраэдр (SiO₄), состоящий из четырех ионов кислорода, между которыми расположен ион кремния (рис.1).

Ион кислорода

Ион кремния

Рис. 1. Кремнекислородный тетраэдр.

Кремнекислородные тетраэдры кварца соединяются в сплошной каркас, в котором ионы кислорода принадлежат нескольким тетраэдрам. Подобная кристаллохимическая структура обуславливает высокую устойчивость к процессам выветривания.

Силикаты – это большая группа минералов, основой кристаллохимической структуры является кремнекислородный тетраэдр. Они представлены полевыми шпатами, слюдами, пироксенами, амфиболами и оливином.

Полевые шпаты по массе в почве составляют ~ 50%. Их кристаллохимическая структура также как и кварца представляет собой каркас из кремнекислородных тетраэдров. В отличие от кварца внутри тетраэдров кремний частично замещен ионом алюминия, имеющего больший радиус. Возникшая нестабильность в строении компенсируется включением в структуру силикатов катионов щелочных ищелочноземельных металлов (К⁺,Na⁺,Ca²⁺). Полевые шпаты делятся на кислые и основные. К кислым полевым шпатам относятся К- и Nа- полевые шпаты. Они имеют светлую окраску, отношение SiO₂/Al₂O₃, характеризующее относительное содержание кремния и алюминия в минерале, составляет 5-6. Они представлены минералами калиевыми полевыми шпатами микроклином (триклинный) и ортоклазом (моноклинный) K[AlSi₃O₈] и натриевым полевым шпатом альбитом Na[AlSi₃O₈]. К основным полевым шпатам относятся кальциевые полевые шпаты, представителем которых является минерал анортит Ca[Al₂Si₂O₈].

Изоморфные смеси Na- и Ca- полевых шпатов образуют группу плагиоклазов. Если в плагиоклазах преобладают Na- полевые шпаты, то они относятся к кислым (олигоклаз, олигоклаз-альбит). Если в плагиоклазах преобладают Ca- полевые шпаты, то они относятся к основным (андезин, лабрадор).

Слюды входят в состав многих изверженных и осадочных пород.. Содержание их в почвах составляет 4-5%. Они имеют слоистую кристаллохимическую структуру, в которой SiO₄-тетраэдры образуют плоские сетки. Вершины обращенных друг к другу тетраэдров связаны ионами Al c OH- группой, образуя трехслойные пакеты, соединенные между собой ионами К,Mg,Fe (рис.2).

- кремнекислородные и

Al OH Al OH Al алюмокислородные тетраэдры

К, Mg, Fe

Al OH Al OH Al

Рис. 2. Кристаллохимическая структура слюд

Калийная слюда – мусковит KAl[AlSi₃O₁₀]×(OH)₂, светлая, устойчива к выветриванию. Магнезиально-железистая слюда – биотит K(Mg,Fe)[AlS₃O₁₀]×(OH)₂ темная, менее устойчива к выветриванию. Слюды в процессе выветривания легко теряют ионы щелочей.

Пироксены и амфиболы составляют 5-15 % в почвах. SiO₄ – тетраэдры их образуют цепочки, соединенные ионами Mg, Fe, Al, Са, К, Na. Это темные зеленоватые минералы. Наиболее распространены: среди пироксенов авгит R₂(Si₂O₆), среди амфиболов роговая обманка R₇ (Si₄O₁₁)× (OH)_2.

Оливин (Mg, Fe) × (SiO₄), составляет в почвах 0,5-1 %. SiO₄ – тетраэдры в оливине представлены изолированными группами, соединенными двухвалентными катионами. Минералы группы оливина чрезвычайно неустойчивы и быстро разрушаются.

Минералы-соли представлены в основном фосфатами и сульфидами.

Фосфаты в основном представлены минералом апатит Са₅(Сl F)×(PO₄)₃. Содержание в почвах 0,3-0,5 %. Является источником Р и Сl. Иногда образует залежи.

Сульфиды в основном представлены минералами пирит и марказит FeS_2.Содержание в почвах 0,3-0,5%. Иногда образуют месторождение колчеданных руд.

К акцессорным минералам относятся:

Циркон ZrO₂SiO₂

Ильменит FeTiO₃

Сфен (титанит) Ca Ti Si O₅

Плавиковый шпат CaF₂

Эпидот Ca₂ (Al Fe³⁺) Al₂ (O(OH) SiO₄ (Si₂O₇)

Минералы с различной кристаллохимической структурой обладают неодинаковой устойчивостью к выветриванию. Если расположить главнейшие породообразующие минералы по степени возрастания их устойчивости к процессам выветривания, то будет иметь место следующая последовтельность, установленная С. Голдичем:

Оливин

Авгит Са-плагиоклаз

Роговая обманка Na-Са – плагиоклаз

Биотит Са-Na - плагиоклаз

Na – плагиоклаз

Калиевый полевой шпат

Мусковит

Кварц

Рис. 3. Устойчивость породообразующих минералов.

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!