Почва

В1. Почвенный покров как саморегулирующаяся биологическая система.
В2. Учение о почве. Классификация почв.
В3.Почвенные карты
В4. Почвенные ресурсы Калужской области

1

Плохой хозяин растит сорняк, хороший - рис, умный - культивирует почву, дальновидный - воспитывает работника.
Японская поговорка

Почва — поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов.

Почва

Литосфера (от лито... и сфера), внешняя сфера "твёрдой" Земли, включающая земную кору и верхний слой мантии (субстрат). Нижняя граница Л. проводится над астеносферой. До 60-х гг. 20 в. понималась как синоним земной коры (БСЭ).
Почва  — самостоятельное естественноисторическое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твёрдых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия (ГОСТ 27593-88).
Земля: важнейшая часть окружающей природной среды, характеризующаяся пространством, рельефом, климатом, почвенным покровом, растительностью, недрами, водами, являющаяся главным средством производства в сельском и лесном хозяйстве, а также пространственным базисом для размещения предприятий и организаций всех отраслей народного хозяйства (ГОСТ 26640-85).
Земельные ресурсы - земли, которые используют или могут быть использованы в отраслях народного хозяйства (ГОСТ 26640-85).
Земельные угодья - земли, систематически используемые или пригодные к использованию для конкретных хозяйственных целей и отличающиеся по природно-историческим признакам (ГОСТ 26640-85)
Недра - глубины Земли, простирающиеся от её поверхности до центра и включающие земную кору, мантию и ядро Земли; в более узком смысле под недрами понимают верхнюю часть земной коры, в пределах которой при современном уровне развития техники возможна добыча полезных ископаемых.

Крупнейшие страны мира по размерам площади пашни

4

5

Почва – поверхностный плодородный слой земной коры, созданный под совокупным влиянием внешних условий:
тепла,
воды,
воздуха,
растительных и
животных организмов, особенно микроорганизмов

Свойства почвы определяют само существование высших и низших растений, многих животных, образование и распространение сообществ.

Жизненно необходимый обмен минеральными веществами между биосферой и неорганическим миром происходит именно в почве.

6

Живые организмы способствуют развитию основного свойства почвы – плодородия.
Плодородие почвы - способность почвы обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов, воды и воздуха.
Плодородие почвы = естественный почвообразовательный процесс + воздействие человека на почву

Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами.
Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтетической деятельности.
Плодородие почвы зависит также от величины аккумулированной в ней солнечной энергии.
Растительность аккумулирует ежегодно большое количество солнечной энергии в ходе фотосинтеза и создании биомассы, трансформируясь в органическое вещество.
Большая часть синтезированного органического вещества вследствие его разложения возвращается в почву и воду.

В результате разложения растительного детрита, состоящего из опада и отмерших частей растений, образуются гуминовые вещества – основа почвенного гумуса.

Соединяясь с мельчайшими минеральными частицами, гуминовые вещества образуют мицеллы глинисто-гумусового комплекса почвы. Они удерживают на своей поверхности ионы растворимых солей, обеспечивают равновесный ионный обмен с почвенным раствором и тем самым влияют на условия питания растений.

Содержание гумуса в почве и мощность богатого гумусового слоя в значительной мере определяют плодородие почвы.

7

Основные свойства почвы как экологической среды:
физическая структура
механический
химический состав,
рН и окислительно-восстановительные условия,
- содержание органических веществ,
- аэрация,
влагоемкость и увлажненность.

Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв и разнообразие почвенных условий.

8

9

Почва – открытая экологическая система, находящаяся в постоянных обменных взаимодействиях с другими элементами биосферы, зависящая от их состояния и, в свою очередь, оказывающая весьма существенное влияние на сопредельные элементы биосферы (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды).

Почвенный покров принадлежит к саморегулирующейся биологической системе.
Живые организмы, растения и животные, населяющие Землю, фиксируют солнечную энергию в форме фито- или зоомассы. Продуктивность наземных экосистем зависит от теплового и водного балансов земной поверхности.

В природных экосистемах процессы производства и разложения органики сбалансированы таким образом, что отходы одних организмов служат средой обитания для других и таким образом осуществляется практически замкнутый круговорот веществ в природе, в ходе которого около 90% энергии расходуется на разложение и возвращение веществ в биогеохимический кругооборот.

Почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95 – 97% продовольственных ресурсов для населения планеты.

10

11

Химический состав почв.
Содержание в почве некоторых ионов имеет большое экологическое значение.
Почвы, залегающие на известняках, богаты кальцием. На них развивается специфическая кальцефитная растительность.
Другие растения, наоборот, избегают высоких концентраций кальция в почве.
Своеобразна растительность засоленных почв, богатых натрием и хлором (галофиты солончаков, морских берегов).
Активная реакция большинства почв близка к нейтральной (рН=7).
Известковые и засоленные почвы имеют щелочную реакцию (рН=8-9), а болотные почвы и торфяники – кислую (рН=4-5).
Известны эндемические фитоценозы, связанные с участками почвы, содержащей повышенные количества некоторых микроэлементов.
Многие представители почвенной фауны также чувствительны к ионному составу почв

12

Кислая почва: трехцветная фиалка, щавели, хвощ полевой, лютик ползучий, вероника дубравная, подорожник, торица, горец шероховатый => известковать.

Нейтральная и слабокислая почва: пырей ползучий, ромашка непахучая, мать-и-мачеха, вьюнок полевой, клевер луговой и ползучий, донник, осот.

Щелочная почва: мак, вьюнок полевой, дрема белая.

Азотистая и плодородная почва: крапива, мокрица, пастушья сумка, лебеда.

Глинистая и влажная почва: мать-и-мачеха, хвощ, подмаренник цепкий, дикая мята.

Легкая песчаная почва: горец вьющийся, липучка ежевидная, метелица полевая.

Сухая почва: полынь горькая, щирица запрокинутая, липучка ежевидная.

Засоленные почвы преобладает солянка русская.

При недостатке азота медленно развивается горох,
при недостатке кальция у этого растения буреют и чахнут листья. О том, что в почве недостаточно фосфора, могут поведать томаты: нижняя сторона их листьев приобретает красновато-фиолетовую окраску.

Почвенный профиль — совокупность генетически сопряжённых и закономерно сменяющихся почвенных горизонтов, на которые расчленяется почва в процессе почвообразования.Почвенный горизонт — специфический слой почвенного профиля, образовавшийся в результате воздействия почвообразовательных процессов.Почвенный покров[ — совокупность почв, покрывающих земную поверхность.
Выделяются следующие типы горизонтов:
Органогенные — (подстилка (A0, O), торфяной горизонт (T), перегнойный горизонт (Ah, H), дернина (Ad), гумусовый горизонт (A) и т. д.) — характеризующиеся биогенным накоплением органического вещества.
Элювиальные (от лат. eluo — «вымываю»),— (подзолистый, лессивированный, осолоделый, сегрегированный горизонты; обозначаются буквой E с индексами, либо A2) — характеризующиеся выносом органических и/или минеральных компонентов.
Иллювиальные —  (от лат. illuvies — «разлив, намывная грязь») (B с индексами) — характеризующиеся накоплением вынесенного из элювиальных горизонтов вещества.
Иллю́вий (от лат. illuvies — «разлив, намывная грязь») — минеральные и органические вещества, выщелоченные дождевыми и талыми снеговыми водами из верхних почвенных горизонтов (гумусового и элювиального) и отложенные в нижнем, так называемом иллювиальном горизонте.
Метаморфические — (Bm) — образуются при трансформации минеральной части почвы на месте.
Гидрогенно-аккумулятивные — (S) — образуются в зоне максимального накопления веществ (легкорастворимые соли, гипс, карбонаты, оксиды железа и т. д.), приносимых грунтовыми водами.
Коровые — (K) — горизонты, сцементированные различными веществами (легкорастворимые соли, гипс, карбонаты, аморфный кремнезём, оксиды железа и др.).
Глеевые — (G) — с преобладающими восстановительными условиями.
Подпочвенные — материнская порода (C), из которой образовалась почва, и залегающая ниже подстилающая порода (D) иного состава.

Около 50—60 % объёма и до 90—97 % массы почвы составляют минеральные компоненты. Минеральный состав почвы отличается от состава породы, на которой она образовалась: чем старше почва, тем сильнее это отличие.
Минералы, являющиеся остаточным материалом в ходе выветривания и почвообразования, носят название первичных. Более устойчивыми являются полевые шпаты, составляющие до 10—15 % массы твёрдой фазы почвы. Чаще всего они представлены относительно крупными песчаными частицами.

Минеральная часть почвы 

В почвах могут находиться частицы диаметром как менее 0,001 мм, так и более нескольких сантиметров. Тяжёлые (глинистые) почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие (песчаные) — с водным режимом.
В мире также широко применяется определение механического состава почвы по треугольнику Ферре: по одной стороне откладывается доля пылеватых (silt, 0,002—0,05 мм) частиц, по второй — глинистых (clay, <0,002 мм), по третьей — песчаных (sand, 0,05—2 мм) и находится место пересечения отрезков. Внутри треугольник разбит на участки, каждый из которых соответствует тому или иному гранулометрическому составу почвы. Тип почвообразования при этом не учитывается.

Гранулометрический состав

16

Агропроизводственное значение механического состава состоит в определении:
Сроков сева культур;
Последовательности размещения культур в севообороте;
Сроков обработки почвы и видов с/х орудий;
Сроков и количества внесения минеральных и органических удобрений;
Доз почвенных гербицидов и др.

17

Использование треугольника Ферре является простым методом определения наименования почв по процентному соотношению основных гранулометрических фракций, содержащихся в образце, взятом на конкретном поле. Используя этот метод, на стороны треугольника наносят числовые значения фракций в %.

Например, 45 % — глина, 35 % — пылеватые частицы (ил) и 20 % — песок. В результате наша почва классифицируется как глина (на рисунке фракции отмечены красными линиями).


18

Виды почв по гранулометрическому составу.

Песчаные почвы
Малоплодородные, легко пропускают воду, вымывающую из них питательные вещества. Весной они быстро подсыхают. Необходимо внесение органических удобрений, а также торфа для улучшения структуры. Посев производят на большую глубину, чем на других почвах.

Супесчаные почвы
Хорошо прогреваются, быстро подсыхают после дождя. Рекомендуется внесение торфа, навоза, мульчи. Удерживают воду и хорошо связывает минеральные питательные вещества.

Суглинистые почвы
Обладают большим запасом питательных веществ, доступных растениям, отличаются подходящей зернистой структурой и легко обрабатываются.

Глинистые почвы
Тяжелые, сильно уплотняющиеся, после дождей и полива на поверхности образуется почвенная корка, нарушающая водно-воздушный баланс. Данный тип почв плохо и медленно прогревается, поэтому готов к обработке позднее других. Основное мероприятие по улучшению свойств глинистых почв — пескование, для придания более рыхлой и комковатой структуры, а также способности быстрее просыхать и прогреваться.

20

21

Новообразования и включения в почве
Новообразования — скопления веществ, образующиеся в почве в процессе её формирования.
К включениям относят любые объекты, находящиеся в почве, но не связанные с процессами почвообразования (археологическое находки, кости, раковины моллюсков и простейших, обломки породы, мусор). Неоднозначно отнесение к включениям, либо новообразованиям копролитов, червоточин, кротовин и прочих биогенных образований.

23

24

Почвенный воздух состоит из смеси различных газов:
кислород, который поступает в почву из атмосферного воздуха; содержание его может меняться в зависимости от свойств самой почвы (её рыхлости, например), от количества организмов, использующих кислород для дыхания и процессов метаболизма;
углекислота, которая образуется в результате дыхания организмов почвы, то есть в результате окисления органических веществ;
метан и его гомологи (пропан, бутан), которые образуются в результате разложения более длинных углеводородных цепей;
водород;
сероводород;
азот; более вероятно образование азота в виде более сложных соединений (например, мочевины)

26

К почвенным организмам относятся:
дождевые черви,
нематоды,
простейшие,
грибы,
бактерии,
различные членистоногие,
некоторые рептилии (например, змеи),
виды роющих млекопитающих (суслики, кроты, луговые собачки).

Почвенные организмы играют важную роль в определении многих характеристик почвы. Разложение органического вещества почвенными организмами оказывает огромное влияние на плодородие почвы, рост растений, структуру почвы и накопление углерода.

27

К почвообразующим факторам относятся:
Климат: температура воздуха, осадки и испаряемость.
Материнская порода: грунт, на котором формируется почва.
Растительный и животный мир: растения улучшают механический состав почв и делают его более водопроницаемым, а животные рыхлят почву.
Рельеф местности: в более равнинных территориях с меньшим перепадом высот у почв меньше шансов подвергнуться эрозии.
Грунтовые воды: могут как положительно, так и отрицательно влиять на свойства почв.
Хозяйственная деятельность человека: может как губительно, так и положительно влиять на процесс почвообразования.
Время: почвенные ресурсы являются исчерпаемыми, но они всё-таки возобновляемы.


28

29

На протяжении всего развития науки о почвах осуществлялись попытки классифицировать почвы по различным критериям
Например, в начале XIX века по теории питания растений немецкими учеными (А.Тэер, Ю.Либих) почвы делились на:
хорошие,
средние,
плохие,
пшеничные,
картофельные и т.д.

В дальнейшем В.В. Докучаевым почвы классифицировались по их генетическим характеристикам на основе сравнительно- географического анализа

На основе сравнительно-географического метода была составлена первая почвенная карта (1882), отражающая почвенную зональность
В настоящее время существует несколько
классификационных систем:
эколого-генетическая,
эволюционно-генетическая,
субстантивно-генетическая и др.

30

Эколого-генетическая классификация почв учитывает условия почвообразования
Факторы почвообразования формируют почвенные индивидуумы различного таксономического ранга
Почва как самостоятельное естественно- историческое тело является составной частью экосистемы, ландшафта, природной зоны

Эколого-генетическая классификация лежит в основе всех почвенных карт бывшего СССР
Массовые почвенные исследования, выполненные в 1960-1980-х гг., сейчас являются единственным и незаменимым материалом для учета земель, их хозяйственной оценки и кадастра
С 1990-х гг. широкомасштабные почвенные исследования в стране не проводятся

31

Таксономия почв
Это система соподчиненных таксономических единиц, в которой почвы рассматриваются по степени детальности (масштабности), отражающей объективные различия почв данных единиц (рангов или таксонов) в природе

Система таксономических единиц включает 6 рангов, каждый из которых отражает различные свойства почв, обусловленные их природным разнообразием

32

1. Тип — ключевая таксономическая единица, объединяющая почвы, развивающиеся в однотипных биоклиматических и гидрологических условиях и объединяемая единством происхождения (генезиса)
Например, подзолистые почвы, черноземы, каштановые и другие типы

33

2. Подтип — группа почв в пределах типа, выделяющаяся внутри типа и отличающаяся от него признаками качественного характера, которые возникают в результате наложения каких-либо дополнительных процессов на основной ведущий процесс почвообразования

Подтипы – это переходные ступени между типами в результате изменения биоклиматических или экологических условий

34

3. Род — группа почв в пределах подтипа, которая отражает качественные генетические особенности, возникающие в процессе генезиса почв под влиянием комплекса местных условий:
состав почвообразующих пород,
химизм и уровень грунтовых вод,
появление солонцеватости,
засоленность,
развитие слитогенеза,
эродированность и т.д.

Например, среди подтипа выщелоченных
черноземов выделяются
«глубоковскипающие»,
а среди подтипа южных черноземов —
«солонцеватые»

Например, среди подтипа выщелоченных черноземов выделяются «глубоковскипающие», а среди подтипа южных черноземов — «солонцеватые»

35

4. Вид — группа почв, выделяемых в пределах рода, определяющих количественные показатели степени выраженности тех или иных признаков почвы (степень гумусированности, засоленности, солонцеватости, мощности горизонтов и т.д.)
Проявляется в строении почвенного профиля, в изменении мощности основных генетических горизонтов данного типа почв, их морфологической выраженности
Например, «среднемощные» и «мощные» черноземы, «слабоподзолистые» почвы

5. Разновидность — определяется гранулометрическим (механическим) составом верхнего горизонта почвы (среднесуглинистые, песчаные и т.д.), а также скелетностью и каменистостью

6. Разряд — определяется характером
литологии и генезиса почвообразующих пород, на которых формируется почва (лессовые, моренные, флювиогляциальные, покровные и т.д.)

Полное наименование почвы включает названия всех таксонов начиная с типа и кончая тем из них, который можно выделить, исходя из масштаба исследования

Например, чернозём (1 - тип) обыкновенный (2 - подтип)
слабо эродированный (3 - род) среднемощный (4 - вид) легкосуглинистый (5 - разновидность) на лессовидном суглинке (6 - разряд)

37

Картирование - сплошное обследование почв территории с дальнейшим изображение почвенного покрова в форме почвенных карт, отображающих распространение преобладающих почв, сочетаний и комплексов.

Карта - это изображение какой-либо территории в некотором уменьшении, где отображается почвенный покров (сочетание почв, взятое в совокупности, в пределах определённой территории).

Изучение и картографирование почв основаны на генетических принципах: на почвенной карте выделяют все генетические подразделения почв (типы, подтипы, роды, виды, разновидности и т.д.), их пространственное расположение и сочетания.

Что картографируют
Пространственное распределение почв, их свойства, условия залегания каждой почвы по рельефу, тип и степень увлажнения, гранулометрический состав, уровень грунтовых и верховых вод, степень их минерализации, в степных и пустынных регионах - тип и степень засоления, солонцеватость, эродированность, отображаются на почвенных картах и в сопроводительных документах (почвенный очерк).

Материалы почвенного обследования выдаются каждому хозяйству, в которых содержатся сведения о свойствах почв, их распространении, необходимых мелиорациях и повышении плодородия. В отчётах к почвенной карте даётся оценка своеобразия природных условий почвообразования, характер антропогенного воздействия на почвы и их продуктивность. Отчёт сопровождается результатами лабораторных исследований.

38

Почвенные карты различаются по детальности отображения почвенного покрова и охвату территории.

Обзорные почвенные карты (М 1:1000000 и мельче) - это схематизированные карты, дающие общее представление о распространении ведущих типов почв по природным зонам (почвенные карты мира, страны; рисунок 1).

Мелкомасштабные почвенные карты (М 1:1000000 - 1:300000) составляют по республике, области для планирования и специализации сельскохозяйственного производства в этих регионах, перспективной разработки мелиоративных и лесохозяйственных мероприятий (рисунок 2).

Среднемасштабные почвенные карты (М 1:300000 - 1:100000) используют для крупных природных регионов (рисунок 2) и административных областей при выполнении строительных работ. Эти карты предназначены для комплексного использования природных ресурсов.

39

40

41

Крупномасштабные почвенные карты (М 1:100000 - 1:10000) - основной вид почвенных карт (рисунок 3). Это рабочий документ для планирования и проведения агротехнических, мелиоративных и других работ в пределах предприятий лесного хозяйства или сельхозпредприятия любого вида пользования. Их составляют специалисты почвенных партий при участии землеустроителей. Почвенная карта сельскохозяйственных или лесохозяйственных предприятий является основным документом при землеустройстве и лесоустройстве.
Для хозяйств, имеющих довольно сложный и мелкоконтурный почвенный покров (лесная и лесолуговая зона) масштаб карт более детальный М 1:25000 - 1:10000. Для хозяйств с относительно ровным рельефом и однородным почвенным покровом масштаб почвенных карт более мелкий (лесостепная и степная зоны) М 1:50000 - 1:100000. По детальности отображения почвенного покрова крупномасштабные карты наиболее подробные, на них выделяют группы почв, вплоть до видов и разновидностей.

42

Детальные почвенные карты (М 1:5000 - 1:2000 и более крупные) выполняют для решения специальных задач (при проведении научных исследований, при создании новых селекционных сортов, при составлении проектов озеленения населённых пунктов и т.д.), а также при небольшой площади исследуемых участков.

43

Картограммы - вспомогательные картографические документы. Их назначение - расшифровка какого-либо одного признака или свойства. Наиболее распространены рекомендующие агрохимические картограммы, содержащие рекомендации по использованию почв. К ним относятся картограммы агропроизводственной группировки, типов земель, кислотности почв и нуждаемости их в известковании, содержания подвижных форм фосфора, калия, содержания гумуса, микроэлементов, тяжёлых металлов, радионуклидов. Составляют расшифровывающие картограммы, отображающие отдельные важнейшие свойства почвенного покрова (картограмма мощности гумусового горизонта, гумусированности почв, эродированности, заболоченности, оглеенности, засолённости, солонцеватости и т.д.)

44

45

46

47

48