Урок№14 Тема «Почва, ее происхождение, состав и свойства»

1.Понятие о почве и ее плодородии.

2.Факторы почвообразования.

3.Морфологические признаки почвы.

4.Состав почв и ее основные свойства.

1.Понятие о почве и ее плодородии.

Основоположник отечественного и мирового почвоведения В.В. Докучаев дал следующее определение почвы: «…это суть поверхностнолежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее заметно окрашены гумусом; эти тела всегда имеют свое собственное происхождение; они всегда и всюду являются результатом совокупной деятельности материнской горной породы, живых и отмерших организмов (как растений, так и животных), климата, возраста страны и рельефа местности…». Следовательно, почвой называется самостоятельное природное тело, образовавшееся в результате изменения верхней части земной коры при длительном и совместном воздействии растительных и животных организмов и микроорганизмов, 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 элементы питания 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 – основное средство сельскохозяйственного производства и объект труда. Сельское хозяйство целиком построено на использовании почвы. 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.

Функции почвы.

- Без почв невозможна жизнь на земле (продуцентам негде расти);

- Почва – центр образования биомассы и видообразования живых организмов;

- С появлением почвы и на ней живых организмов возникает жизнь в атмосфере;

- Осуществляется связь между биогенными и абиогенными компонентами живой и неживой природы, чем достигается целостность биосферы;

- Почва – регулятор окислительно-восстановительного потенциала;

- Без почвы невозможна минерализация органического мертвого вещества, образующегося в результате отмирания растений и животных;

- Почва – жилищное пространство для расселения человека и животных;

- Опорная функция (растения и животные сохраняют вертикальное положение);

- Почва – источник пищи для растений и человека через них;

- Почва обладает поглощающей способностью. Благодаря этому в ней удерживаются элементы пищи растений;

- Информационная функция (сама почва информирует человека о своем происхождении);

- Почва обладает буферностью и защитным экраном. Она регулирует силу ветра, температуру, водный режим и другие климатические показатели. Регулирует потоки химических элементов в различных условиях;

- Регулятор стока воды. Выпадающие осадки не полностью стекают в связи с особенностями рельефа, а частично впитываются почвой;

- Почва – источник вещества для образования минералов (первичных, вторичных, осадочных);

- Почва способна накапливать различные полезные ископаемые (руду, торф, уголь);

- Почва – регулятор газового состояния атмосферы (приземный слой почвы). Дыхание почвы;

- В почву возвращается часть азота и углекислого газа путем усвоения этих веществ почвенными микроорганизмами;

- Почва поглощает и отражает солнечную радиацию. Благодаря этому формируется энергетика нижних слоев атмосферы, что способствует возникновению природных зон;

- Почва – источник твердого вещества;

- Влияет на круговорот воды на земном шаре:

А) Трансформирует атмосферные осадки в почвенные грунтовые воды;

Б) Воды имеют определенный химизм (от различного содержания химических веществ;

В) Влияет на формирование речного стока;

Г) Почва – фактор биопродуктивности водоемов и водотоков;

- Средство сельскохозяйственного производства, объект труда и условие существования человека.

Происхождение почвы.

Почва образуется из горной породы в результате выветривания и почвообразования. Все горные породы, прежде чем стать почвой, подвергаются выветриванию, при этом горная порода превращается в мелко раздробленную массу, обладающую способностью впитывать и удерживать питательные вещества, воду, воздух. Таким образом, горная порода становилась благоприятной средой для поселения микроорганизмов, низших растений. Простые разрушительные процессы+выветривание+биохимическое разрушение=почвообразование. Появление растений резко меняет направление процесса миграции различных продуктов. Микроорганизмы захватывали нужные им соли, тем самым фиксируя их и не давая вымыться им из «почвы». В конце жизненного цикла растения отмирают и минерализуются, служа пищей микроорганизмам (малый круговорот), а те переводят его органику в минералы, которыми могут питаться следующие поколения растений. Каждое новое поколение какой-либо формы жизни приводит к накоплению элементов почвенного плодородия

Виды выветривания

Выветривание — механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов, протекает в верхних горизонтах горных пород (в коре выветривания).

Механическое выветривание — механическое разрушение пород без изменения химического состава.

Химическое выветривание — химическое изменение пород и минералов. Химическое выветривание более полезно, потому что образуются вторичные минералы, а также химические соединения, которые придают породе следующие свойства: связность, влагоёмкость, поглотительную способность. Всё это создаёт благоприятные условия для жизни микроорганизмов.

Биологическое выветривание — перераспределение химических элементов по типу биогенной аккумуляции. В результате физико-химического взаимодействия элементы питания переходят в раствор и становятся доступными для растений. Схема большого геологического круговорота: осадки—растворение—вынос в море—выход на поверхность осадочных отложений. Отсутствие биологического выветривания не допускает существования живых организмов. Химическое и физическое выветривание готовит почву для биологического выветривания. С момента действия биологического выветривания начинается малый биологический круговорот веществ: поступление из горной породы и атмосферы питательных элементов в живые организмы, малый биокруговорот синтезирует органику, возвращение химических элементов в почву с ежегодным опадом органического вещества. Биокруговорот связан с минерализацией мёртвого органического вещества в почве, в результате происходит накопление гумуса и минеральных макро- и микроэлементов, которые служат для формирования живых организмов. Биокруговорот веществ связан с развитием специфического почвообразовательного процесса, который носит название дёрнового процесса. Растительность, как лесная так и травянистая, ежегодно частично или полностью отмирает к концу вегетации. Мёртвая органика частично или полностью минерализуется, высвобождая гумус и минеральные элементы. Они служат питанием для других растений, которые, закончив свой цикл, тоже станут кормом. За счёт дёрнового процесса существует жизнь на Земле.

Общая схема почвообразовательного процесса.

— Совокупность явлений превращения и передвижения вещества и энергии, протекающих в почвенной толще под воздействием живых организмов. Наиболее важные слагаемые:

  - Создание органического вещества и его разрушение;

  - Аккумуляция органического и неорганического вещества в верхних горизонтах почвы и их вынос;

  - Синтез и распад минералов;

  - Поступление воды в почву и возврат её в атмосферу;

  - Поглощение почвой лучистой энергии солнца и её излучение.

Три стадии почвообразования: Первичный процесс почвообразования совпадает с началом функционирования первых биогеоценозов на различных породах. На этой стадии круговорот характеризуется небольшим объёмом, вызванным низкой продуктивностью биогеоценозов. Помимо синтеза органики на начальных стадиях почвообразовательного процесса протекают процессы и небиологической природы (растворение, испарение) в результате осуществляется перенос различных веществ. Такие процессы называют микропроцессами. Постепенно они начинают преобразовываться и согласовываться во времени и пространстве. В результате начинают формироваться верхние горизонты почв, что является началом второй стадии (мезопроцесс). К ним относят оподзаливание, торфообразование, аструктурирование. В результате этих процессов в почве появляются новые соединения, которых не было в материнской породе (горной). Далее идёт макропроцесс. Он ведёт к формированию почвенных типов, а не отдельных горизонтов. Типы почв: краснозём, чернозём, подзолистая, солончак, дёрн, болото. Макропроцесс протекает при непременном участии зелени. На основе этих процессов происходит эволюция почв. Эволюция почв — изменения почвы от начала до наших дней. В естественных условиях идёт очень медленно, но под воздействием антропогенного фактора быстрее.

2.Факторы почвообразования.

Свойства почв зависят от конкретного сочетания тех условий, при которых происходит почвообразовательный процесс. Главные факторы, влияющие на образование почв, — это почвообразующие породы, живые и отмершие организмы (зеленые растения, микроорганизмы и животные), климат, рельеф, возраст почв и производственная деятельность человека.

Значение первых пяти факторов было показано впервые В. В. Докучаевым, который назвал их факторами почвообразования или почвообразователями. Роль производственной деятельности человека как фактора почвообразования сформулировал В. Р. Вильяме.

Почвообразующие (материнские) породы. Почвообразующие породы оказывают большое влияние на состав и свойства почв. Гранулометрический состав материнских пород определяет гранулометрический состав почв и тем самым в значительной степени их физические и водно-физические свойства: плотность, пористость, водопроницаемость, влагоемкость и т. д. Кроме того, от него во многом зависят скорость и характер превращения в почве растительных и животных остатков и органических удобрений.

Химический состав материнских пород влияет на химический состав почв, а нередко и на направленность почвообразовательного процесса. Так, почвы, сформировавшиеся на легких водно-леднико- вых отложениях, содержат гораздо больше кремния и меньше железа, алюминия, кальция, магния и других элементов по сравнению с почвами, образовавшимися на суглинистых ледниковых или других по происхождению породах.

Особенно большое значение имеет карбонатность материнских пород. Кальций и магний карбонатов нейтрализуют фульвокислоты и низкомолекулярные органические кислоты и тормозят или делают невозможным развитие подзолообразовательного процесса. По этой причине в таежно-лесной зоне на карбонатных породах образуются дерново-карбонатные почвы, обладающие более высоким плодородием по сравнению с дерново-подзолистыми почвами, формирующимися на бескарбонатных материнских породах. Карбонаты материнской породы, переходя «по наследству» в почву, способствуют образованию в почве структуры, благоприятной для микроорганизмов и растений, реакции и т. д.

Карбонатность материнских пород оказывает большое влияние на степень жесткости грунтовых вод. Последние при близком залегании определяют тип образующегося болота. Засоленность материнской породы в условиях жаркого климата — причина образования засоленных почв, обладающих низким плодородием и требующих коренных мелиораций для повышения плодородия.

Химический состав материнских пород оказывает большое влияние на содержание в почве элементов питания. Почвы, сформировавшиеся на бедных по химическому составу породах, содержат гораздо меньше фосфора, калия, серы и других важных для растений элементов питания по сравнению с почвами, образовавшимися на обогащенных элементами зольного питания породах.

Большое значение имеет минералогический состав материнских пород. Он определяет минералогический, а следовательно, и валовой химический состав почв, количество и состав глинистых минералов в почве. От последних, в свою очередь, во многом зависит обменная (физико-химическая) поглотительная способность почв, оказывающая большое влияние на плодородие.

Во многих случаях большое влияние на свойства почв и происходящие в них процессы оказывают некоторые физические свойства породы, послужившей материалом для образования почв: плотность, пористость, трещиноватость и т. д. С одной стороны, они в той или иной степени влияют на газообмен между приземным слоем атмосферы и почвой, на впитывание осадков и т. д., а с другой — при наличии в породе большого количества трещин (например, в лёссах) делают почву в определенных климатических условиях малоустойчивой против размывающего действия воды, что вызывает эрозию почв.

Зеленые растения, микроорганизмы, животные организмы. Их роль в почвообразовании очень велика. Растительность определяет количество, состав и характер поступления органических остатков, которые служат исходным материалом для образования гумуса, а также аккумулируют элементы зольного питания и азот в верхних горизонтах почвы. Выделяя в процессе своего роста и развития диосид углерода и органические кислоты, растения способствуют разложению минералов, а участвуя в образовании структуры почвы, они активно воздействуют на водно-воздушный режим почвы. Растительность механически закрепляет верхнюю часть почвенного профиля, тормозя тем самым процессы эрозии. В то же время зеленые растения — древесные, травянистые и мхи — резко различаются по характеру воздействия на почву.

Древесная растительность — многолетняя. У нее ежегодно отмирает лишь часть надземной массы, поэтому источником образования гумуса в почвах под такой растительностью служит лиственный, хвойный или смешанный опад. Древесная растительность уменьшает испарение влаги с поверхности почвы, зимой способствует накоплению снега, который тает в лесу медленнее, чем на свободных участках. Это вызывает значительное промачива- ние почвенного профиля и вымывание легкорастворимых солей и карбонатов. При разложении хвойного опада в таежно-лесной зоне образуется много фульвокислот и низкомолекулярных органических кислот, разрушающих минеральную часть почвы. Сочетание периодического промывания почвы осадками с наличием в почвенном растворе подобных кислот приводит к развитию подзолообра- зовательного процесса.

Травянистая растительность в противоположность древесной имеет густую сеть ежегодно отмирающих корней. По сравнению с лесным хвойным опадом они содержат больше азота и оснований и разлагаются в толще почвы, поэтому образующийся из них гумус имеет лучший качественный состав и в большей степени закрепляется в почве. Травянистая растительность накапливает в верхней части профиля элементы питания, участвует в образовании структуры почвы. Тем самым она активно воздействует на питательный и водно-воздушный режимы почвы. Степень воздействия травянистой растительности на почвообразование и свойства почв зависит от видового состава, продуктивности и химического состава наземной массы, а также от количества, глубины проникновения и химического состава корней.

Мхи играют особую роль в почвообразовании. Они отличаются от других растений очень высокой влагоемкостью и поэтому способствуют заболачиванию почв.

Микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты, водоросли, простейшие) первыми поселяются на материнской породе, усваивают атмосферный азот, переводя его в форму сложных белковых тел, разлагают органические остатки, минерализуя их до простых, доступных растениям солей. Они участвуют в образовании гумуса, разрушении и синтезе многих минералов. Следовательно, это такая группа организмов, без которых невозможны существование растительности и формирование плодородия почв.

Животные организмы (черви, землерои, насекомые) также участвуют в почвообразовании. Черви в процессе жизнедеятельности пропускают через пищеварительный тракт органические остатки и почву. Она пропитывается их выделениями, приобретает форму склеенных комочков и становится структурной. Таким образом черви улучшают физические свойства почвы.

Землерои (суслики, кроты и др.) образуют в почве большое количество нор, а на поверхности — бугорков различных форм и размеров. Тем самым они перемешивают почву, изменяют ее сложение и влияют на формирование микрорельефа местности.

Климат. Под климатом понимают совокупность атмосферных условий, характерных для той или иной территории. Он зависит от географического положения территории, которое определяет приток солнечной энергии и количество осадков. Основные элементы климата — температура воздуха, осадки (их количество и характер поступления), ветер и многолетняя мерзлота.

Осадки и температура определяют водный и тепловой режимы почвы, ее влажность, скорость и характер превращения органических остатков, минерализацию гумуса, разрушение минеральной части почвы.

Они обусловливают также скорость и направление процессов передвижения водорастворимых солей по профилю. При одном гидротермическом режиме преобладает вымывание солей, при другом — подъем их с грунтовыми водами. Например, в районах с влажным климатом происходит вымывание органических и минеральных веществ в нижнюю часть профиля или в грунтовые воды. В условиях жаркого сухого климата в пониженных формах рельефа, где близко к поверхности залегают грунтовые воды, происходит их подъем по капиллярам, а вместе с ними и растворенных солей, которые накапливаются в верхней части профиля.

Ветер способствует процессу физического выветривания горных пород и вызывает ветровую эрозию почв. Под влиянием ветра происходит опесчанивание верхних горизонтов почвы, развитие каменистых и щебнистых почв. Ветер способствует также засолению почв в результате приноса солей с поверхности засоленных водных бассейнов на сушу.

В тундре и лесотундре европейской части России, а в Восточной Сибири и в более южных районах — в таежно-лесной зоне — широко распространена многолетняя (вечная) мерзлота. Суть ее состоит в наличии на той или иной глубине мерзлого слоя с температурой ниже О °С, содержащего обычно лед и сохраняющего отрицательную температуру в течение многих веков. Многолетняя мерзлота — следствие холодного климата. Она оказывает большое влияние на почвообразование: задерживает влагу в надмерзлотном слое почвы, понижает ее температуру, резко тормозит разложение органических остатков и вызывает заболачивание почв, препятствует вымыванию продуктов почвообразования.

Рельеф. Рельефом называют характер поверхности той или иной территории. Выделяют 3 группы форм рельефа: макрорельеф, мезорельеф и микрорельеф.

Макрорельефом называют самые крупные его формы — возвышенности, плато, равнины, ущелья и др., которые определяют общий облик большой территории и являются чаще всего результатом проявления тектонических процессов.

Мезорельеф — это формы рельефа меньшего размера: холмы, камы, озы, речные долины, потяжины, лиманы, падины и т. д., которые образовались в результате экзогенных процессов.

Микрорельефом называют формы, характеризующиеся незначительными площадью, глубиной или высотой: блюдцеобраз- ные западинки, образовавшиеся в результате просадочных явлений и имеющие площадь в несколько квадратных метров или в несколько десятков квадратных метров и глубину 10—40 см, бугорки высотой 30—60 см и диаметром у основания около 1м — результат жизнедеятельности землероев. Эти формы характерны для зоны сухих степей. В северных районах страны на лугах широко распространены кротовины.

Рельеф оказывает большое влияние на характер почвообразования и свойства почв. От него зависит перераспределение влаги. Склоны из-за стока теряют часть влаги, в понижениях же накапливается избыточное ее количество. С рельефом тесно связан уровень грунтовых вод: на возвышенных местах он находится на значительной глубине, в понижениях нередко подходит к поверхности. Близкое залегание грунтовых вод на пониженных участках приводит к образованию болот, а при их засоленности в условиях жаркого сухого климата — к формированию солончаков. Во многом рельеф определяет степень эрозии почв, так как они сильнее разрушаются под действием воды в условиях пересеченной местности. Кроме того, он влияет на тепловой режим почв: северные склоны получают значительно меньше тепла, чем южные, поэтому хуже прогреваются, что, в свою очередь, отражается на водном режиме и характере растительности. Часто рельеф определяет интенсивность почвообразовательного процесса. Оподзоливание, например, сильнее происходит на плоских, хорошо промываемых участках, а не на склонах.

Особенно велика роль рельефа в горных районах, где от абсолютной высоты зависит структура вертикальной зональности почв, а от экспозиции склонов — наличие на одной и той же высоте различных типов почв. Микрорельеф определяет комплексность почвенного покрова, что особенно ярко выражено в сухих степях.

Возраст почв. Под возрастом почв подразумевается время, прошедшее с начала формирования той или иной почвы до настоящего времени. При сравнении возраста почв исходят из следующего. В течение длительного времени территория нашей страны, как уже отмечалось ранее, несколько раз подвергалась оледенениям, во время которых ледник наступал в основном с севера на юг. После отступления ледника почвообразовательный процесс раньше начинался на тех территориях, которые скорее освобождались от льда и воды. Поэтому черноземы, например, по возрасту старше дерново- подзолистых почв, а дерново-подзолистые почвы старше почв тундры, так как они позже других освободились от льда и почвообразовательный процесс там начался позднее. Возраст почв территории нашей страны исчисляют тысячами и десятками тысяч лет.

Производственная деятельность человека. Производственная деятельность человека играет громадную роль в почвообразовании. Осушение или орошение почв, строительство гидроэлектростанций, вырубка и посадка лесов, создание водохранилищ — все это воздействует на водный режим территории, а следовательно, и почв. Внесение органических и минеральных удобрений, известкование кислых или гипсование щелочных почв меняют их свойства и питательный режим.

Обработка почвы, посев и возделывание сельскохозяйственных культур вызывают изменение комплекса физических, химических и биологических свойств.

В то же время неправильное осуществление тех или иных мероприятий может привести к заболачиванию, засолению почв, резкому ухудшению их физических и химических свойств, развитию процессов эрозии и другим неблагоприятным последствиям. Поэтому воздействие человека на почву должно быть таким, чтобы ее свойства прогрессивно улучшались

3.Морфологические признаки почвы.

Морфологические признаки почвы - Морфологические или внешние признаки почв формируются в процессе почвообразования, следовательно, они отражают важные процессы и явления, происходящие в почве.

Основными морфологическими признаками почвенного профиля являются: строение, мощность слоя почвы и ее отдельных горизонтов, окраска, структура, сложение, новообразования, включения.

Строение почвенного профиля

Профиль любой почвы подразделяется на генетические горизонты, которые обозначаются большими буквами латинского алфавита сверху вниз по профилю почвенного разреза. При достаточном различии каждый горизонт может быть подразделен на подгоризонты, для чего используют дополнительные буквенные и цифровые индексы.
Обычно выделяют следующие горизонты.
Горизонт аккумуляции органических веществ (А) формируется в верхней части профиля за счет отмирающей биомассы. В зависимости отчего характера выделяют: А0 - лесную подстилку на поверхности лесных целинных почв (листья, хвоя, ветки и т. д.); Ад - дернину, также формирующуюся в самой верхней части профиля, состоящую из стеблей и листьев, сильно переплетенных корнями; А - гумусово - аккумулятивный горизонт, образующийся в верхней части минеральной толщи почвы, где накапливается гумус и вымываются только некоторые минеральные соли и органические соединения. Если наряду с накоплением перегноя происходит разрушение и вымывание минеральных веществ, данный горизонт называется гумусово - элювиальным и обозначается А1 Элювиальный горизонт обозначается индексом А2. Пахотный слой, образованный за счет верхних горизонтов почвы, обозначается АПах ИЛИ А0.
Иллювиальный горизонт обозначается буквой В. Он является переходным между гумусовым горизонтом и материнской породой. В зависимости от характера, структуры и сложения почвы иллювиальный горизонт подразделяется на подгоризонты Bi и В2.
Глеевой горизонт обозначается буквой G. Если глееватость обнаруживается в горизонтах А, В или других, то к обозначению генетического горизонта добавляют букву «g» (Ag и т. д.).
Горизонт материнской породы обозначают буквой С. Иногда почва развивается на двухслойной материнской породе, тогда второй слой обозначается буквой D.
При значительной мощности и неоднородности генетические горизонты подразделяются на подгоризонты. В гумусово - аккумулятивном горизонте их обозначают штрихами выше строки (А, к", к"), в иллювиальном - цифрами ниже строчки (Вь В2, В3).
Переход одного горизонта в другой может быть резким, плавным и постепенным или иметь вид языков и затеков. В случае плавного перехода, когда границу определить трудно, выделяют переходные горизонты, например, AiA2) А2В, АВ, ВС.
Для обозначения солевых скоплений вводятся дополнительные буквенные индексы: к - карбонаты, г - гипс, с - растворимые в воде соли. Наличие солей в генетическом горизонте обозначают соответствующим индексом, например, Вк, Ск, Сг, Сс - 

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.

Морфологические типы структур почвенной массы разработаны С. А. Захаровым. Эта классификация приведена в табл. 5.2.
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 соединения. Последние могут или осаждаться на месте образования, или, перемещаясь с почвенным раствором, выпадать на некотором расстоянии от места своего возникновения. Химические новообразования по форме делят на выцветы и налеты, корочки, примазки и потеки, прожилки и трубочки, конкреции.
Химические новообразования представлены легкорастворимыми солями: гипсом, углекислой известью, окислами железа, алюминия и марганца, закисными соединениями железа, кремнекислотой, гумусовыми и другими веществами.
Новообразования 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.
Новообразования являются важным признаком, по которому судят о происхождении почв, их составе и свойствах. Так, выделения углекислой извести в виде плесени указывают на процессы перемещения ее в почвенном профиле. Сизоватые или ржаво - охристые пятна свидетельствуют, что почвы сформировались в условиях некоторого заболачивания.
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.

4.Состав почв и ее основные свойства.

Для того, чтобы правильно обрабатывать и использовать почву для выращивания сельскохозяйственных (далее - с.-х.) культур, а также эффективно использовать с.-х. технику с соблюдением природоохранных требований, следует знать, что представляет собой почва, как таковая, ее свойства и характеристики, влияющие на плодородие, т. е. повышение урожайности.

Любая почва состоит из твердой, жидкой и газообразной составляющих частей, раздробленных и перемешанных между собой. От соотношения в почве газообразной и жидкой составляющих зависят ее технологические свойства (сухая, влажная, рыхлая, плотная и т. д.), т. е. возможность обработки. 

Гранулометрическим составом почвы называют относительное содержание в почве частиц разного размера. Частицы при этом называют механическими элементами и по величине подразделяют на следующие фракции (по Н.А. Качинскому):

Размер механических элементов почвы, мм

Все перечисленные фракции обычно объединяют в 4 группы: каменистые частицы и гравий, песок, пыль, ил и коллоиды. Каждая из групп частиц при этом характеризуется определенным минералогическим составом и водно-физическими свойствами. Гравий и камни представлены главным образом обломками горных пород. Почвы, содержащие большое количество этих частиц, обладают большой водопроницаемостью, незначительной влагоемкостью и у них совершенно отсутствует обменная поглотительная способность.

Фракция песка состоит из обломков первичных материалов, главным образом кварца и полевых шпатов. Песок хорошо пропускает воду, но плохо удерживает ее. Способность частиц данной фракции поднимать воду по капиллярам ничтожна. Они не набухают при увлажнении, поэтому непластичны, не обладают важнейшим для почвы свойством – обменной поглотительной способностью.

Фракция пыли, как и фракция песка, состоит в основном из кварца и полевых шпатов, но она содержит, кроме того, заметное количество слюд и глинистых минералов. Влагоемкость и водоподъемная способность у частиц данной фракции выражены лучше, а водопроницаемость хуже, чем у фракции песка. Мелкая пыль, кроме того, обладает обменной поглотительной способностью, она набухает при увлажнении, «садится» при высыхании и т.д.

Илистые и коллоидные частицы состоят главным образом из вторичных минералов с некоторым количеством кварца, полевых шпатов и слюд. Неагрегированная масса их обладает плохой водоподъемной способностью и водопроницаемостью. Связано это с тем, что капиллярные промежутки между частицами очень малы, при увлажнении они еще сильнее уменьшаются за счет образования вокруг каждой частицы пленки воды. При очень близком расположении частиц подобные пленки могут сомкнуться и закупорить капилляры. Во влажном состоянии фракция ила сильно набухает, а при высыхании сжимается.

Классификация почв по гранулометрическому составу.

В основу классификации почв по гранулометрическому составу положено содержание в них физической глины и физического песка. Физической глиной называются частицы размером меньше 0,01 мм, а физическим песком – частицы размеров больше 0,01 мм. В зависимости от конкретного соотношения этих частиц выделяют следующие по гранулометрическому составу почвы.

Классификация почв по гранулометрическому составу

(сокращенная шкала Н.А. Качинского)

Физические свойства почвы.

К общим физическим свойствам относятся плотность твердой фазы, плотность сложения и пористость почвы.

Плотность твердой фазы. Это отношение массы твердой фазы почвы к массе равного объема воды при 4 0C. Плотность твердой фазы зависит от минералогического состава почвы и содержания в ней органического вещества и колеблется обычно от 2,4 до 2,6.

Плотность сложения (объемная масса) почвы. Масса единицы объема сухой почвы в естественном (ненарушенном) сложении называется плотностью сложения. Она колеблется от 0,9 до 1,8 г/м3 и зависит от гранулометрического состава, количества органического вещества и структуры почвы. Песчаные почвы, содержащие мало гумуса, бесструктурные, имеют более высокую плотность сложения по сравнению с суглинистыми, хорошо гумусированными, оструктуренными почвами. Пахотный слой, имеющий в результате обработки более рыхлое сложение, характеризуется меньшей плотностью сложения по сравнению с нижними горизонтами.

Знание плотности сложения необходимо для вычисления пористости почвы, запасов влаги и элементов питания в ней  и при расчете норм полива и количества вносимых в почву удобрений.

Оптимальная плотность пахотного слоя суглинистых почв для большинства сельскохозяйственных культур 1,0—1,2 г/см3. При этих значениях плотности создаются наиболее благоприятные условия для развития корневой системы растений. Под воздействием сельскохозяйственной техники плотность пахотного слоя нередко увеличивается до 1,35—1,55 г/см3 и более. Причем переуплотняется не только пахотный слой, но и подпахотная часть профиля. Переуплотненная почва в сухом состоянии оказывает большое сопротивление корням растений, ее структура разрушается, диаметр пор резко уменьшается, что затрудняет проникновение в пахотный слой воды, обмен воздуха пахотного слоя с воздухом приземного слоя атмосферы, а в итоге условия деятельности микроорганизмов ухудшаются, и урожайность сельскохозяйственных культур снижается.

Переуплотнение пахотного слоя сказывается на суглинистых почвах в течение 2—3 лет и медленно снижается даже при многократной последующей обработке. Особенно сильно почва переуплотняется под воздействием тяжелых колесных тракторов и комбайнов (трактор К-701, комбайн «Дон-1500» и др.). Поэтому предотвращение переуплотнения пахотного слоя — серьезная задача. Ее можно решить, используя преимущественно гусеничные тракторы, сокращая число проходов машинных агрегатов по полю, сдваивая колеса передних и задних осей тракторов, оборудуя машины широкопрофильными шинами и т. д.

Пористость (или скважность). Пористостью называют общий объем всех пор в почве, выраженный в процентах к общему объему почвы. Различают пористость общую, внутриагрегатную (или капиллярную) и межагрегатную (некапиллярную). Величина как общей пористости, так и ее видов в разных почвах неодинакова и зависит от структуры почвы, ее гранулометрического состава и содержания в ней гумуса.

В верхней части профиля пористость обычно максимальная, с глубиной она уменьшается. Знание пористости необходимо для оценки воздушных свойств почвы.

Физико-механические свойства почвы.

К физико-механическим свойствам относятся связность, липкость, пластичность, набухание и спелость почвы.

Связность. Способность почвы противостоять разрывающему усилию называют связностью. Зависит от силы сцепления частиц. Тяжелые почвы, бесструктурные, насыщенные одновалентными катионами, более связны по сравнению с легкими структурными почвами, насыщенными кальцием и магнием. Связность зависит также от влажности почвы и играет существенную роль при ее обработке.

Липкость. Это способность почвы во влажном состоянии прилипать к сельскохозяйственным орудиям или другим предметам. Степень липкости зависит от гранулометрического состава, степени структурности и влажности. При одной и той же влажности липкость увеличивается с возрастанием количества илистых частиц и уменьшением структурности почвы.

Пластичность. Способность почвы изменять форму без распадения на отдельности под влиянием внешних сил и сохранять приданную форму после устранения действия этих сил называют пластичностью. Зависит она от гранулометрического состава, содержания влаги и проявляется при среднем содержании влаги. При переувлажнении почва течет, а при недостаточном увлажнении крошится или ломается.

Набухание. Это способность почвы увеличивать объем при увлажнении. Противоположное ему свойство, проявляющееся при высыхании, называют усадкой. Набухание и усадка зависят от гранулометрического состава и состава обменных катионов. Тяжелые почвы, особенно насыщенные натрием, сильно набухают при увлажнении и садятся при высыхании. Эти свойства крайне неблагоприятны, так как вызывают растрескивание почвы и разрыв корней растений.

Спелость почвы. Имеет существенное значение для установления правильных сроков обработки.

Физической спелостью называют состояние почвы, при котором она легко обрабатывается, не мажется и не разделяется на глыбы, а крошится на комки разной величины. Физическая спелость определяется влажностью почвы, ее связностью и пластичностью.

Биологическая спелость — состояние почвы, при котором активно развиваются микробиологические процессы, сопровождающиеся выделением значительного количества углекислого газа и интенсивным выходом питательных элементов. Состояние биологической спелости тесно связано с физической спелостью и температурой пахотного слоя.

Таким образом, физические свойства играют большую роль в жизни почвы, так как определяют ее водно-воздушный и питательный режимы и условия обработки сельскохозяйственными орудиями.

Водные свойства почвы.

Водные свойства почвы играют важную роль в формировании ее водного режима, под которым понимают совокупность процессов поступления, передвижения, расхода и изменения качественного состояния почвенной влаги. А это является решающим фактором в количественном и качественном обеспечении потребностей культурных гений в воде.

На поступившую в почву воду оказывают влияние сорбционные (молекулярное притяжение), менисковые (капиллярные) и гравитационные силы.  Они в значительной мере влияют на многие водные свойства почвы и на ее способность накапливать, удерживать и сохранять влагу и обеспечивать ею возделываемые растения.

Отношение массы содержащейся в почве воды к массе абсолютно сухой почвы, выраженное в процентах, называют влажностью почвы. Она ничего не говорит о качественном состоянии воды и ее взаимодействии с почвой и доступности растениям, но свидетельствует лишь о количественном наличии воды в почве.

Влагоемкость почвы - это способность почвы удерживать определенное количество влаги. Почвы песчаные обладают очень низкой влагоемкостью, тогда как у глинистых и гумусированных она особенно велика.

В производственных условиях важное значение имеет знание предельной полевой влагоемкости (ППВ), характеризуемой наибольшим количеством воды в полевых условиях, которое способна удерживать почва в своих капиллярах в подвешенном состоянии после стекания гравитационной воды и низком стоянии грунтовых вод. Запас влаги в почве, определяемый предельной полевой влагоемкостью возрастает с увеличением содержания в почве физической глины, органического вещества, коллоидов и оструктуренности почв. Он является основным источником обеспечения растений водой в период между очередным увлажнением почвы (выпадением осадков, полив и т.п.). На легких песчаных почвах предельная полевая влагоемкость составляет около 12-15%, на среднесуглинистых - 20-25 и на глинистых и гумусированных - 30-35%.

Полная влагоемкость почвы - наибольшее количество воды, которое почва способна вместить во всех своих порах. Такое состояние в почве наблюдается при быстром снеготаянии, ливневых осадках и т.п. После стекания гравитационной влаги, освободившиеся поры заполняются воздухом, и вновь восстанавливается аэрация почв.

Водопроницаемость почв - способность впитывать и пропускать через себя поступающую сверху воду. Песчаные почвы обладают «провальной» водопроницаемостью и большая часть влаги уходит в грунтовые воды, тогда как суглинистые и глинистые почвы медленно пропускают влагу и долго ее удерживают. Поэтому даже при частых осадках на легких почвах растения испытывают недостаток влаги, а на средне суглинистых и глинистых почвах это может наблюдаться через более продолжительный интервал времени.

Водоподъемная способность характеризуется свойством почвы поднимать влагу по капиллярным промежуткам. На почвах песчаных, где диаметр капиллярных пор велик, высота капиллярного подъема редко превышает 0,5 - 0,8 м, а на среднем суглинке - 2,5 - 3,0 м, на глинистых она может составлять 4,0 - 6,0 м. Однако в случаях, подобных последним, возрастают непроизводительные потери влаги, и усиливается опасность засоления почв в зоне сухих и пустынных степей.

С капиллярностью связана и испаряющая способность почвы, характеризуемая потерей влаги вследствие физического испарения. Ветер и повышение температуры усиливают потери влаги. Почвы распыленные, бесструктурные и плотные больше теряют влаги, чем песчаные. Резко снижается испаряющая способность почв структурных, где капилляры короткие, прерывистые и не образуют сплошной волосяной подъем воды к поверхности почвы. На заплывающих и бесструктурных почвах можно в 2-3 раза сократить потери воды из-за физического испарения, если над капиллярами создать рыхлый мульчирующий слой почвы в 3-4 см с помощью боронования. Такой прием очень эффективен ранней весной и получил название ранне весеннего, или покровного, боронования.

Воздушные свойства почвы.

Воздушные свойства почвы, как и ее воздушный режим в значительной мере определяются ее пористостью. Хорошая аэрация, обусловленная активным газообменом между почвой и атмосферой, благоприятна для жизнедеятельности корней растений и почвенных микроорганизмов, образования наиболее доступных растениям окисленных форм минерального питания. Недостаток аэрации снижает содержание в почве кислорода, что нарушает нормальные процессы метаболизма в корнях растений, усиливаются неблагоприятные анаэробные и восстановительные процессы.

Состояния воздушного режима в значительной мере определяются такими свойствами почвы как воздухоемкость и воздухопроницаемость.

Воздухоемкость почвы определяется объемом крупных (некапиллярных и межагрегатных) пор в почве. В мелких же (капиллярных и внутриагрегатных) порах обычно в нормальных полевых условиях содержится влага. Поэтому объем пор почвы, не занятых водой, называют пористостью аэрации. В бесструктурных почвах она невелика и быстро снижается  при естественном уплотнении или увлажнении почвы. В структурных почвах пористость аэрации быстро восстанавливаться даже посуде обильных осадков. На окультуренных почвах пористость аэрации  необходимо поддерживать на уровне 15-30% от объема почвы.

Воздухопроницаемость выражает способность почвы пропускать через себя воздух. На структурных, легких по механическому составу и умеренно увлажненных почвах она хорошо выражена и сильно затруднена на почвах распыленных, плотных и переувлажненных. Нормальная воздухопроницаемость сохраняется при значении пористости аэрации не менее 15-20%.

Тепловые свойства почвы.

Тепловые свойства почвы определяют возможности почвы трансформировать и сохранять тепловую энергию, основным источником которой является солнце.

Теплоемкость - это количество тепла в джоулях, которое необходимо для нагревания 1 г (массовая теплоемкость) или 1 см3 (объемная теплоемкость) почвы на 1° С. Она сильно колеблется не только от соотношения твердой, жидкой и газообразной фазы, но и от состава этих фаз. Так, массовая теплоемкость воды составляет 4,187; кварцевого песка - 0, 821; глины - 0,975; органического вещества - 1,997 и воздуха - 0,001. У нормально увлажненных почв теплоемкость колеблется в пределах 0,7-0,8. С увеличением влажности почвы она быстро возрастает. Поэтому песчаные легко пересыхающие почвы быстро прогреваются («теплые» почвы), чем влажные глинистые («холодные» почвы).

Теплопроводность выражает способность почвы проводить тепло от теплых слоев к холодным. Она составляет у песка 0,039, глины - 0,009, воды - 0,005, органического вещества - 0,001, и воздуха - 0,0002. Поэтому сухие и плотные почвы быстро проводят тепло, но и быстро его теряют. Последнего можно избежать, если верхний слой почвы взрыхлить (боронование, шлейфование и т.п.). Напротив, рыхлые, переувлажненные и богатые органическим веществом почвы медленно прогреваются, но дольше его сохраняют.

Притекающая к поверхности солнечная энергия не вся поглощается почвой (теплопоглощение), а часть ее отражается в пространство и теряется безвозвратно. Эта часть отраженной энергии, выраженной в процентах, и называемой альбедо, характеризует теплоизлучение почвы. Почвы влажные, гумусированные, темноокрашенные больше поглощают энергии (альбедо около 8-20%). Почвы легкие по механическому составу и светлоокрашенные значительно меньше поглощают тепла (альбедо 25-40%), тогда как поверхность снежного покрова поглощает наименьшее количество солнечной энергии (альбедо 88-91%).

Таким образом, рассмотренные тепловые свойства почвы позволяют сознательно подходить к оценке как возможных тепловых условий на конкретном поле, так и выбору приемов их регулирования.

   Тест 2 по теме «  Почва, её происхождение, состав и свойства»

1.Дать определение почвы.

 а) твердый поверхностный слой земной коры;

       б) рыхлый поверхностный слой земной коры;

       в) рыхлый поверхностный слой земной коры, обладающий плодородием;

       г) материнская порода.

  2. Показателем плодородия является:

а) природное свойство всякой почвы;

         б) гумус;

         в) твердый слой земной коры;

         г) материнская порода.

3. Назвать наиболее плодородные почвы:

         а) подзолистые;

         б) каштановые;

         в) дерново-подзолистые;

         г) черноземы.

4. Дать определение плотности почвы.

         а) масса единицы ее объема в естественном сложении;

         б) отношение массы твердой фазы почвы в сухом состоянии к массе равного объема воды при темп.4 градус;

         в) суммарный объем пор в почве в единице объема;

    5.Плодородие бывает: 

а) природное;

б)  искусственное;

в) природное и искусственное.

6. Почвообразовательный процесс - эго:

а) почвообразующие породы;

б) климат;

в) совокупные действия факторов, под влиянием которых формируется почва;

г) плодородие.

7. Полная влагоемкость почвы - это:

а) содержание влаги в почве при условии полного заполнения всех пор водой;

б) предельное количество влаги, которое способна удерживать почва в полевых условиях после стекания гравитационной воды ;

в) количество влаги, которое способна удерживать почва при наличии капиллярной связи с грунтовой водой;

г) способность почвы удерживать влагу.

8. Водопроницаемость почвы зависит от:

а) структуры почвы, глубины пахотного слоя;

б) от механического состава почвы;

в) от рыхлости пахотного слоя.

г) от механического состава,  структурного состояния и сложения почвы.

9. Гумус - это:

а) микроорганизмы и удобрения;

б) перегнойная часть почвы;

в) химические вещества, склеивающие механические частицы почвы;

 г) структуры почвы

10. Какие почвы относятся к наиболее водопроницаемым?

а) Глинистые; в) Илистые;

б) Суглинистые;  г) Песчаные.

  Программированное задание 1 по теме

«Почва, её происхождение, состав и свойства». Установите соответствие между свойством почвы и его определением

Программированное задание 2 по теме: «Почва, её происхождение, состав и свойства»

Определить какие почвы характерны для той или иной почвенно-климатической зоны