Почвы, их происхождение, свойства и их роль в жизни

|солями | |содер- |

| X. | |жатся в количестве, |

|Сильнозасоленные | |угнета- |

| | |ющем растения |

Аллювий (от латинского alluvio – намываю) – генетический тип

континентальных рыхлых слоистых песчано-глинистых речных, дельтовых,

овражно-балочных и озерных отложений. Типичный, широко распространенный

речной аллювий образуется в результате миграции водных потоков в пределах

речных долин. Он дифференцируется на два яруса отложений:

а) верхний – собственно пойменные, песчано-глинистые, относительно

горизонта слоистые отложения с разнообразными ископаемыми почвами.

Формируется в период разлива полых вод. В составе пойменных отложений

закономерно залегает старичный аллювий;

б) нижний – русловые песчано-галечниковые, часто косослоистые

отложения с ориентированными гальками и валунами в основании; образуются в

русле в условиях миграции потока; залегают в основании эрозионной выемки,

на «плотике».

Верхний и нижний ярусы генетически тесно связаны между собой,

составляя единый аллювиальный комплекс, часто осложненный происходившими

изменениями базисов эрозии в период формирования этого комплекса. У

основания склонов коренных берегов речных долин формируются смешанные

аллювиально-делювиальные отложения. Аллювий равнинных рек характеризуется

хорошо выраженным полным аллювиальным комплексом отложений. В долинах

горных рек доминирует русловый галечниковый аллювий. В овражно-балочных

долинах с выраженным профилем равновесия преобладает пойменный аллювий. В

дельтах рек формируется озерно-речной и пресноводно-морской аллювий.

Различают новейший аллювий – массивов современных пойм и древний

аллювий, слагающий речные террасы, сформированный в период их пойменной

стадии. Генетически близки к аллювию флювиогляциальные отложения,

образованные мощными потоками талых вод ледника. Аллювий служит материнской

породой в поймах и надпойменных террасах.

Пролювий (от латинского proluo – сношу) впервые выделен А.П.

Павловым как особый генетический тип геологических отложений. Он возникает

на склонах гор, в области конусов выноса и в устьевых частях горных оврагов

в результате деятельности повторяющихся ливневых водотоков. Пролювий

склонов и конусов выноса состоит из обломков горных пород разной крупности:

от щебня, галечника и гравия до песчано-пылеватых и глинистых осадков

включительно. По шлейфам склонов и периферии обширных конусов выноса

образуются лессовидные и глинистые пролювиальные отложения.

Пролювий горных склонов по генезису приближается к делювию, а

отложения конусов выноса близко стоят к овражному аллювию. Поэтому

правильнее считать первый разновидностью делювия, а второй – разновидностью

аллювия.

Климат и почвообразование

Климат включает воздух приземного слоя, поверхностные и грунтовые

воды и солнечную радиацию. Действие его на развитие почв может быть прямым,

выражающимся в увлажнении, промачивании, нагревании и охлаждении почв, И

косвенным, сказывающимся в жизнедеятельности почвенных организмов. Все

климаты группируются на нивальные, где осадки выпадают только в форме

снега, гумидные – осадков выпадает больше, чем испаряется с поверхности, и

аридные – сухие, где возможная испаряемость с поверхности почвы значительно

больше, чем выпадает осадков.

Огромную роль в почвообразовании играют местный климат вообще и

почвенный в особенности. Почвенный климат известным образом сказывается на

свойствах почвы (содержание перегноя, температура, влажность, условия

аэрации и др.) и, в свою очередь, зависит от почв, произрастающей на ней

растительности и элементов рельефа.

Наиболее важными элементами климата в почвообразовании являются

осадки и приток лучистой энергии солнца (тепло и свет).

Неравномерное периодическое выпадение осадков местами создает и

неблагоприятный водный режим почвы, характеризующийся сменой периодов

иссушения периодами избыточного увлажнения.

Вторым элементом климата, важным в почвообразовании, является

температура воздуха и почвы. она влияет на скорость химических и

биологических процессов, протекающих в почве.

Температурные условия местности и продолжительность вегетационного

периода определяют длительность интенсивного сезонного почвообразования.

При отрицательных температурах почвообразование если полностью не

останавливается, то протекает крайне слабо. При низких температурах

происходит необратимое свертывание перегнойных кислот с возникновением

нерастворимых веществ, то же наблюдается с некоторыми другими органическими

соединениями, органо-минеральными и минеральными коллоидами почвы.

Периодическое влияние положительных и отрицательных температур

сопровождается замерзанием, размерзанием и оттаиванием почвы. В связи с

выкристаллизованием воды в порах почвы в ней появляются трещины и непрочные

отдельности в виде мерзлотной структуры.

На почвообразование может влиять ветер, вызывая дефляцию. При

скорости у поверхности почвы >5 м/сек он отрывает мелкие почвенные частицы

и переносит их по воздуху, частицы средних размеров перемещаются

скачкообразно, а более крупные катятся по поверхности. Ветер способствует

обмену воздуха атмосферы и почвы, усиливая испарение воды с поверхности

земли и из почвы.

Климатические условия природных зон накладывают отпечаток на все

физико-географические процессы и на почвообразование в особенности. В

зависимости от климата в комплексе с другими факторами формируются весьма

разнообразные почвы.

Значение рельефа в почвообразовании

Основными элементами рельефа являются водораздельные пространства,

склоны и долины. Развитая долина имеет террасы со склонами, пойму, дельту и

русло. Всем элементам рельефа присущи свои условия почвообразования и

почвы. Формирование почв связано с макро-, мезо- и микрорельефом.

М а к р о р е л ь е ф – это совокупность наиболее крупных форм

поверхности земли данной территории – горной, холмистой или равниной. М е з

о р е л ь е ф – средние формы поверхности земли, размещающиеся на элементах

макрорельефа (второстепенно выгнутые и вогнутые формы поверхности –

ложбины, всхолмления и прочие неровности). М и к р о р е л ь е ф –

наименьшие формы поверхности земли, наблюдаемые лишь в непосредственной

близости и образующиеся на элементах макро- и мезорельефа. К ним относятся

различные микроповышения и понижения от одного или нескольких квадратных

метров до десятков и сотен квадратных метров с амплитудой по высоте, не

превышающей десятка сантиметров (западинки, блюдца, лунки, бороздки или

выпуклые возвышения, бугорки, валеки, кочки и т.д.).

Образование макрорельефа может быть обязано разным факторам:

а) геологическим (неровности, обусловленные деятельностью воды и

ветра, карстовые и суффозионные провалы и оседания, грязевые вулканчики и

т.п.);

б) климатическим (сжатие, набухание, замерзание и размерзание,

развитие трещин );

в) антропогенным (борозды, канавы, валы, бугры, чухалды).

На формирование почв большое влияние оказывает микрорельеф. Разность

высот его измеряется десятками сантиметров. Ширина микроповышений или

микропонижений не превышает десятков метров. Микрорельеф обуславливает

комплексное распределение почв на неровной поверхности земли. Почвы блюдец,

лиманов, лунок и ямок сильнее увлажнены, содержат перегноя больше, чем

почвы бугорков, валиков, холмиков.

Наибольшее значение в почвообразовании имеет макрорельеф и его

элементы, что особенно заметно в горных областях, где почвенный покров

сильно разобщен и местами деформирован в связи с усиленной денудацией

поверхности. Почвы здесь формируются в соответствии с климатическими

особенностями горных зон.

Роль организмов в почвообразовании

Образование почвы и ее плодородие в основном зависят от

растительности, микроорганизмов и почвенной фауны.

Отмирающие корни – основной источник поступления в почву

органического вещества, из которого образуется перегной, окрашивающий почву

в темный цвет до глубины массового распространения в ней корневых систем.

Извлекая элементы питания с глубины несколько метров и отмирая, растения

вместе с органическим веществом накапливают элементы азотного и

минерального питания в верхних горизонтах почвы. При этом травянистые

растения извлекают минеральных веществ из почвы больше, чем древесные.

Каждой растительной формации соответствует комплекс микроорганизмов

разного видового состава, меняющегося с изменением почвообразования. Между

почвообразовательным процессом и организмами почвы существует теснейшая

связь.

Корни растений, как муфтой, одеты живым слоем микробных клеток –

бактерий и грибов, полезных и вредных. При подборе соответствующих растений

в севообороте можно вести борьбу с нежелательными микроорганизмами почвы.

Отмирающая зеленая растительность разлагается бактериями и грибами.

Микроорганизмы энергично изменяют не только органическую, но и минеральную

часть почвы. Жизнедеятельность их зависит от комплекса почвенных условий,

которые могут или способствовать, или задерживать развитие микробов.

Количество микроорганизмов в почве достигает огромных величин. В 1 г

целинных почв насчитывается 0,5 – 2, в окультуренных – 2 – 3 и более

миллиардов микробов. Вес сухой массы их достигает 0,1-0,3 т/га и более.

Больше всего микроорганизмов в поверхностных горизонтах почвы (10

см). Книзу количество их убывает; на глубине нескольких метров почва

относительно стерильна.

Наиболее благоприятна для микробиологических процессов температура

от 20 до 40о. В хорошо обработанной окультуренной почве микроорганизмов

больше, чем в необработанной; их больше в пресных нейтральных и известковых

почвах и меньше в засоленных.

Черви и личинки перемешивают почву, вынося землю наверх из глубоких

слоев и обогащают ее органическим веществом. Почвенная масса, прошедшая

через кишечник дождевых червей, обогащается азотом и кальцием, приобретает

большую емкость поглощения. Следовательно, дождевые черви улучшают

химические и физические свойства почвы, увеличивая пористость, аэрацию и

влагоемкость ее. В сильно кислых и щелочных, заболоченных или очень сухих

почвах дождевых червей нет.

Наконец, почву населяют позвоночные животные, главным образом

грызуны (суслики, байбаки, сурки, хомяки, хорьки, мыши, слепыши, кроты),

образующие местами многочисленные норы. Заполненные норы землероев, имеющие

на почвенном разрезе вид овальных пятен разного диаметра, известны под

названием котловин. Перерытость почвы чаще отрицательно влияет на ее

свойства, увеличивая карбонатность и водопроницаемость до очень большой

потери воды на фильтрацию. Глубокая обработка почвы и выравнивание

поверхности уменьшают вредное действие землероев.

Химические и физические свойства почв.

Поглотительная способность почв

Поглотительной способностью почвы называется свойство задерживать

или поглощать различные вещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее

твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные

соединения из растворов, минеральные или органические частицы,

микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются

главные элементы питания растений – K, N, Ca, Mg, P.

Механическая поглотительная способность – свойство почвы механически

задерживать взвешенные в воде вещества, обусловлена механическим составом,

структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как

фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы в зависимости

от их размеров, диаметров капиллярных и расположения их. Эта способность

используется при кольматировании (заилении) песчаных почв и очистке

бытовых и технических сточных вод.

Физическая поглотительная способность – свойство почвы поглощать из

раствора молекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей

слабых кислот и сильных оснований, а также коллоиды при их коагуляции. При

физическом поглощении происходит а п о л я р н а я а д с о р б ц и я

(сгущение молекул на поверхности раздела двух фаз – твердой и жидкой,

твердой и газообразной), определяемая наличием ненасыщенной энергии на

поверхности почвенных частиц. Эта энергия тем больше, чем тоньше

механический состав почвы. Физическая поглотительная способность поэтому

выше у суглинистых почв и слабее у песчаных.

Физическое поглощение защищает водорастворимые соединения от

вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией коллоидных

веществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымывания

водорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можно

способствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.

Химическая поглотительная способность – свойство почвы удерживать

ионы в результате образования нерастворимых или труднорастворимых солей.

Она заключается в выпадении из почвенных растворов осадков и закрепления их

в почве. При взаимодействии растворимых и среднерастворимых солей возникают

труднорастворимые соли , которые и присоединяются к твердой фазе почвы.

например: Na2СО3+СаSO = СаСО3+Na2SO4; 3CаSO4+2Na3РО4= Са(РО4)2+ 3Na2SO4.

Легкорастворимые соли, например, Na2SO4, уносятся из сферы взаимодействия.

Химическое поглощение происходит в том случае, если анион раствора дает

нерастворимое соединение с ионами, находящимися на поверхности твердых

частиц почвы

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность –

свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени

анионов из соприкасающихся растворов. Здесь наблюдается физическое и

химическое поглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы

из раствора переходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных

коллоидов, а катионы из слоя компенсирующих ионов – в раствор. Изменяя

искусственно реакцию почвенных растворов, можно направленно воздействовать

на емкость поглощения, а из необменного состояния катионы перевести в

обменные. Перевод в необменное состояние катионов совершается при

периодическом высушивании почвы, что объясняется старением и частичной

кристаллизацией гелей коллоидов.

Биологическая поглотительная способность связана с

жизнедеятельностью организмов почвы (главным образом микрофлоры), которые

усваивают и закрепляют в своем теле различные вещества, а при отмирании

обогащают ими почву. Растворимые соединения, поступающие из раствора, а

также вещества, ассимилируемые организмами из твердой и газообразной фазы

почвы, переходят в нерастворимую форму в теле организмов. Благодаря такому

поглощению в почве аккумулируются необходимые для растений элементы

зольного и азотного питания. Это избирательная поглотительная способность

по отношению к элементам питания растений. Особенно большое значение имеет

для улучшения бедных питательными веществами легкопромываемых почв.

Почва задерживает бактерии и адсорбирует их как физическая среда.

Это свойство более выражено у суглинистых и меньше у песчаных почв.

Адсорбирующая способность почв различна по отношению к разным видам

бактерий.

Поглотительная способность почв сильнее проявляется в условиях

оптимальной влажности почв, когда накапливается перегной и элементы пищи

растений и повышается плодородие почв.

Химические свойства

Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в

основном между ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в

почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней

устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным

раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ

поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении

концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой

фазе почвы.

Почвенный раствор. В почвенной воде растворимы различные соли и

кислоты, которые представляют так называемый п о ч в е н н ы й р а с т в

о р. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительного

времени в результате движения воды в почве и смачивания ее. Соли

растворяются под действием кислот, коалинизации, окислительно-

восстановительных процессов, гидролиза веществ и т.д. Почвенный раствор по

составу и концентрации определяется взаимодействием почвы, воды и

организмов, которое состоит в растворении минеральных и органических

веществ, пептизации, коагуляции и обмене ионами растворов с почвенными

коллоидами.

Реакция почвенного раствора создается при взаимодействии почвы с

водой или растворами солей, характеризуется концентрацией водородных и

гидроксильных ионов. Реакция может быть кислой, щелочной или нейтральной. В

последнем случае концентрация ионов Н+ и ОН- одинакова. Реакция почвенного

раствора выражается символом рН – десятичным логарифмом с обратным знаком,

показывающим степень концентрации Н в почвенном растворе, или количеством Н-

иона в листе раствора.

Различают активную (актуальную) и потенциальную кислотность.

Активная кислотность возникает за счет слабых кислот (главным образом

углекислоты, органических кислот), а также кислых солей и минеральных

кислот, особенно H2SO4 . Эта кислотность обнаруживается действием воды на

почву, поглощающий коллоидный комплекс которой не насыщен основаниями.

Буферность. Способность почвенной суспензии противостоять изменению

ее активной реакции (рН) при внесении в почву кислот или щелочей называется

б у ф е р н ы м д е й с т в и – е м. В следствие буферности почва

обладает относительно устойчивой реакцией почвенного раствора. Буферное

действие присуще твердой фазе почвы и зависит от ее химического,

коллоидного и механического состава.

Физические свойства

Физические свойства почвы разделяются на основные (объемный и

удельный вес, пористость, пластичность, липкость, связность, твердость,

спелость) и функциональные (водные, воздушные и тепловые). К последним

относят способность поглощать (впитывать) выпадающие осадки или

оросительную воду, пропускать, сохранять или удерживать ее, подавать из

глубоких горизонтов к поверхности, снабжать ею растения и т.д. Вода

значительно изменяет физические, химические, тепловые и воздушные свойства

почвы.

Физические свойства почвы, тесно связанные с другими ее свойствами,

изменяются в соответствии с ходом почвообразования, а с изменением свойств

изменяется и почвообразование.

Объемный и удельный вес. О б ъ е м н ы й в е с – вес единицы

объема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (с порами), или вес в

граммах 1 см3 сухой почвы. Он определяется взвешиванием образца с

ненарушенным строем, взятого в строго определенном объеме.

У д е л ь н ы й в е с – вес в граммах 1 см3 твердой массы почвы

без пор. Удельным весом почвы называют отношение веса твердой ее фазы

определенного объема к весу воды при 40оС в том же объеме.

Пористость (скважность). Суммарный объем пор между частицами твердой

фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор к объему

почвы называется п о р и с -

т о с т ь ю, или с к в а ж н о с т ь ю. В отличии от пористого

сложения почвы или от пористости горных пород или других тел, скважность

почвы нередко называют порозностью.

Размер пор, форма и сочетание их весьма разнообразны, так как они

являются производными от случайного расположения полидисперсных частиц

механического состава – элементарных почвенных частиц, микроагрегатов и

структурных отдельностей, крайне различных по размерам, форме и характеру

их поверхностей.

Эти промежутки по форме и размерам сильно изменяются во времени в

зависимости от происходящих в почве физико-механических и биологических

процессов. вследствие частичной или полной закупорки некоторые поры

исчезают, другие возникают вновь.

В почвах возможна уплотненная укладка, если промежутки первого

порядка будут заняты частицами или агрегатами, диаметр которых отвечает

размерам пор.

а.

б.

Схема изменения плотности упаковки:

а – увеличение плотности; б – уменьшение плотности.

Пористость почвообразующих пород и почв различного механического

состава колеблется значительно. Пористость тем выше, чем мельче

механический состав почвы. Более крупные частицы образуют хотя и более

крупные поры, но общий объем их несравненно меньше, чем сумма объема

многочисленных пор, создаваемых мелкими (тонкими) частицами. Соотношение

общей, внутриагрегатной и межагрегатной можно видеть из таблицы:

Пористость почв (%) по Н. А. Качинскому

|Почва |Гори -|Глубин|Объем |Удельны|Пористость |

| |зонт |а (см)|- ный|й | |

| | | |вес |вес | |

| | | |(г/см3|твер - | |

| | | |) |дой | |

| | | | |фазы | |

| | | | | |общая |агркга|межагр|

Страницы: 1, 2, 3, 4