почвоведение – наука о почвах

Почвоведение – наука о почвах

1. Особенности почвенного покрова2. Факторы почвообразования3. Стадии развития почв4. Строение почвенно-грунтового слоя5. Свойства почв6. Основные функции почвы7. Неоднородность почвенного покрова Каширо Маргарита Александровна,

к.г.н., доцент кафедры географии,mkashiro@yandex.ru

Основоположник почвоведения - Василий Васильевич Докучаев (1846 – 1903)

В.В. Докучаев в 1883 г. впервые рассматривает почву как самостоятельное природное тело, формирующееся под воздействием различных факторов, таких как грунт, климат, рельеф и растительность. Он делает вывод, что почва «есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время».

«Почвой следует называть «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых».

Почва (педосфера) -верхний слой земной коры в пределах суши, обладающий плодородием, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых организмов и мёртвой (неорганической) природы, солнечного тепла, и атмосферных осадков.

Плодородие Самое ценное свойство почвы, под которым понимают ее способность обеспечивать растения необходимыми питательными веществами, влагой, достаточным количеством воздуха и тепла. Именно это отличает почвы от горной породы

http://studopedia.su/10_146719_vazhneyshie-metamorficheskie-porodi.html

http://photo-find.ru/?p=251

Почвенный покров имеет ряд особенностей:

• Незаменимость (землю как средство производства ничем нельзя заменить),• Ограниченность (заключается в том, что

ее поверхность нельзя расширить),• Неперемещаемость (использование почвы

как средства производства связано с постоянством ее местонахож дения).

Факторы почвообразования• Почвообразующая порода• Климат• Растительность• Животные• Рельеф• Поверхностные и подземные воды• Время

Все природные факторы являются равнозначными. Каждый из них оказывает свое специфическое влияние на почвообразование и без участия какого-либо из них почвообразование невозможно.

Почвообразующая порода

является основой, из которой формируется почва.Выделяют две основные функции материнской горной породы в почвообразовании:

•формирование состава почвенных масс •формирование состава подстилающей породы.

Состав горных пород определяет химический, минералогический, гранулометрический состав будущих почв

Климатический фактор Определяет обеспеченность почвообразования влагой (атмосферные осадки) и энергией (солнечная радиация – свет и тепло).

Климат на различных широтах земного шара различен. Различают арктический, субарктический, умеренный, субтропический и тропический климат. В соответствии с климатическими условиями различают и растительные зоны, отличающиеся количеством растительного органического вещества, и, соответственно, скоростью и продолжительностью биологического круговорота и тип процесса почвообразования.

РастительностьНизшие растенияВысшие растения

Деревянистые Травянистые

Зеленые  низшие и высшие растения  используют в процессе роста радиационную энергию Солнца, вовлекая в биологический круговорот огромное количество химических элементов, ежегодно формируя около 233 млрд. т органического вещества на поверхности и внутри почвы.

Корни растений чисто механически разрыхляют почву, увеличивая водо- и воздухопроницаемость пород, изменяют своими выделениями свойства материнских пород, что способствует развитию микроорганизмов.

Животный мир

• Грибы разлагают клетчатку, лигнин и другие органические вещества почвы и также способствуют образованию гумуса.

• Дождевые черви (живут на глубинах до 12 м), проделывая  ходы в почве, рыхлят и аэрируют ее, что способствует развитию корневой системы растений, кроме того, перерабатывая органические остатки, образуют гумус. За  один год черви, живущие на 1 га способны переработать до 100 т органических остатков и  перемешать ~120 т земли.

• Насекомые и животные также активно разрушают органическое вещество, минерализуют его и, тем самым, выступают посредниками в обмене между почвой, атмосферой, обеспечивая круговорот элементов питания.

простейшиемикроорганизмы

дождевыечерви

насекомые

млекопитающие

аэробныебактерии

анаэробныебактерии

грибы

• Микроорганизмы за счет выделяемых ими ферментов разлагают органические вещества и образуют органо-минеральные соединения – гумус. Количество микроорганизмов колеблется от нескольких сотен в до 3 миллиардов в 1 грамме почва. Масса микроорганизмов может составлять от 3 до 8 т/га в черноземных почвах.

Рельеф Участвует в перераспределении света, тепла и влаги, поступающих на поверхности почвы, а следовательно на жизнь растений, животных, микроорганизмов, что сказывается на процессах почвообразования в целом. Кроме этого рельеф обусловливает перемещение почвенных масс по склону в результате эрозионных и аккумулятивных процессов. Как правило, положительные элементы рельефа не участвуют в процессах почвообразования, а отрицательные участвуют

Поверхностные и подземные воды:В настоящее время в зависимости от положения в рельефе и особенностям увлажнения выделяют следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.• Автоморфные почвы – формируются на ровных

поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

• Полугидроморфные почвы – формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м.

• Гидроморфные почвы – формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м .

ВремяОпределяет развитость и зрелость почвенного профиля, его типичность и степень соответствия морфологических особенностей биоклиматическим.Наиболее древние почвы в условиях равнинного рельефа, в горных районах возраст почв значительно меньше

http://photo-find.ru/?p=251

http://ecology-of.ru/priroda/kakie-est-pochvy-i-prirodnye-zony

Стадии развития почв• Начало почвообразования• Развитие почвы• Формирование почвы

Начало почвообразования (первичный почвообразовательный процесс)

• совпадает с началом функционирования пионерных наземных экосистем (биогеоценозов).

• на начальной стадии функционирования экосистем в них складывается биологический круговорот, характеризующийся низкой биологической продуктивностью.

• на начальных стадиях почвообразования имеют место и процессы небиологической природы: физические, физико-химические, химические, осуществляющиеся преимущественно на атомно-ионном, молекулярном и коллоидном уровнях, например процессы растворения - осаждения, испарения - конденсации и т. д.

• на начальной стадии почвообразования процессы протекают независимо друг от друга. На заключительном этапе данной стадии осуществляется постепенная взаимосвязь между биологическим круговоротом и абиотическими элементарными микропроцессами.

Стадия развития почвы• Возрастает биологическая продуктивность наземных экосистем и объем

биологического круговорота в результате расширения масштабов деятельности высших растений.

• В результате поглощения и трансформации веществ в организмах элемент возвращается в почву в составе других соединений, которых раньше не было в породе. Они отличаются большей растворимостью, более доступны для других организмов и растений, в результате чего увеличивается объем биологического круговорота, изменяется вещественный состав почв.

• На данной стадии протекают процессы, формирующие специфические признаки почв, например, как оподзоливание, гумусовая аккумуляция, торфообразование и др.

• В результате действия почвенных мезопроцессов формируются специфический вещественный состав и физические свойства почвы, а также возникает пространственная дифференциация свойств.

Стадия формирования почвы

Может продолжаться сотни, тысячи лет и более. На данной стадии вовлечение новых элементов из минералов почвообразующей породы происходит в более ограниченных масштабах. Состав почвы и ее основные свойства относительно стабильны во времени. Реализуются все группы процессов (микро-, мезо- и макропроцессы, биологические и абиотические и т.д.).Почвы достигают данной стадии при стабильных длительных внешних условиях.

Почва образуется очень медленно, для полного обновления её минеральной части на глубину 1 м необходимо 10 000 лет

http://apbiomaedahs.weebly.com/uploads/1/8/4/0/18405139/538942946_orig.png

В результате длительных процессов почвообразования происходит разделение почвенной толщи на горизонты

• Почвенные горизонты - однородные слои, обладающие одинаковым цветом, строением, структурой и другими признаками. • Комплекс горизонтов, характерный для данного

типа почвообразования, образует почвенный профиль.• По степени выраженности отдельных почвенных

горизонтов, их мощности, химическому составу определяют типы почв — черноземы, подзолистые почвы, солончаки и т.д.

Почвенные горизонты• Органогенные (A0, O)— характеризующиеся биогенным накоплением

органического вещества.• Элювиальные (A)— характеризующиеся выносом органических и/или

минеральных компонентов.• Иллювиальные (B) — характеризующиеся накоплением вынесенного из

элювиальных горизонтов вещества.• Метаморфические — 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 (C)— материнская порода, из которой образовалась почва, и

залегающая ниже подстилающая порода иного состава (D).Для горизонтов принято буквенное обозначение, позволяющее записывать строение профиля

Органогенные горизонтыЛесная подстилка

Торфяной горизонт

Дерновый горизонт

Черноземы

типичные маломощные

http://www.photosoil.ru/tags/8/

Элювиальный горизонт в подзолистых почвах

http://oko-planet.su/science/sciencenews/185311-rossiyskie-uchenye-vyrastili-les-v-novom-klimate.html

http://www.smnk.de/forschung/zoologie/forschungsschwerpunkte/bodenzoologie/

http://www.photosoil.ru/profiles/?page=6

Глеевые почвы

http://www.photosoil.ru/wrb/13/

Свойства почв• Химические• Физико-химические• Физические• Биологические

Почвенная структура• Твёрдая часть почвы — совокупность всех видов частиц,

находящихся в почве в твёрдом состоянии при естественном уровне влажности.• Поровое пространство в почве — разнообразные по

размерам и форме промежутки между механическими элементами и агрегатами почвы, занятые воздухом или водой.• Новообразования — скопления веществ, образующиеся

в почве в процессе её формирования.• К включениям относят любые объекты, находящиеся в

почве, но не связанные с процессами почвообразования

Жидкая фаза почвСвободная водаСвязанная вода

Химическисвязанная

Физически связанная

Химически связанная вода (конституционная, кристаллизационная и гидратная) входит в состав некоторых минералов. Ее можно удалить путем нагревания или прокаливанием минералов (конституционную воду). В результате выделения химически связанной воды свойства тела настолько меняются, что можно говорить о переходе в новый минерал.

Физически связанную воду почва удерживает силами поверхностной энергии. Поскольку величина поверхностной энергии возрастает с увеличением общей суммарной поверхности частиц, то содержание физически связанной воды зависит от размера частиц, слагающих почву.

Почвенный воздух• кислород;• углекислота;• метан и его гомологи (пропан, бутан);• водород;• сероводород;• азот; более вероятно образование азота в виде более

сложных соединений (например, мочевины)

Основные свойства почв:• гранулометрический состав; • скважность (порозность, пористость); • плотность (объемная масса, или отношение массы

образца к его объему); • Влажность;• твердость; • липкость.

Основные функции почвГидросферныеАтмосферныеЛитосферныеОбщебиосферныеИнформационные

http://photo-find.ru/?p=251

Стадии развития почв• Начало почвообразования• Развитие почвы• Формирование почвы

Гидросферные функции почв1). Участие почвы в формировании речного стока и водного баланса.2). Трансформация атмосферных осадков в почвенно-грунтовые и грунтовые воды• Изменение химического состава вод при прохождении А.О. через

почвенный профиль• Изменение газового состава А.О., так как окисление органики (расход О2 и

выделение СО2) в итоге обогащение растворами карбонатов• Обогащение А.О. химическими соединениями почв в зависимости от типа

почв.3). Почва - фактор биопродуктивности водоемов (влияют на эвтрофирование водоемов)4). Почвенный защитный барьер акваторий

Атмосферные функции почв1) Почва как фактор формирования и эволюции газового состава атмосферы• Опосредованное влияние – функционирование наземных

биоценозов (которые контролируют многие параметры атмосферы – содержание О2, СО2, микрогазов и др.) зависит от свойств почв.• Прямое – газообмен между почвой и воздушной оболочкой (В. И.

Вернадский говорил: «газы биосферы те же, которые создаются при газовом обмене живых организмов»).

2) Почва – регулятор газового состава современной атмосферы3) Почва – источник и приемник твердого вещества и микроорганизмов атмосферы4) Влияние почвы на энергетический обмен и влагооборот атмосферы

Литосферные функции почв

1) Почва – защитный слой и фактор развития литосферы2) Биохимическое преобразование приповерхностной части литосферы• Косвенная роль – без почвы (а она основная среда обитания организмов

суши) активное биохимическое изменение литосферы было бы невозможно

• Непосредственное участие – почва – поставщик органических кислот, которые разлагают первичные минералы;

3) Почва – источник вещества для формирования пород и полезных ископаемых4) Передача аккумулятивной солнечной энергии и вещества атмосферы в недра Земли.

Общебиосферные функции почв:1) Почва - среда обитания для организмов суши2) Характер почвенного покрова определяет обособление географических зон3) Почва – связующее звено биологического и геологического круговоротов (в геологическом круговороте доминирует одно направление потока вещества – снос на плакорах и накопление в акваториях; биокруговорот направлен на аккумуляцию и удержание элементов на водоразделах)

4) Почва - фактор биологической эволюции+источник элементов питания и механическая опора растений, жизненное пространство, жилище представителей фауны, стимулятор и ингибитор биохимических процессов

Информационные функции почв

1) Память биогеоценоза (ландшафта) - почва является отражением изменения окружающей среды, так как она полностью зависит от условий среды2) Функция сигнала для сезонных и других биологических процессов• Параметры почвы – тепловой, водный, пищевой,

солевой режимы – изменяются периодически. Определяет «включение» различных процессов.

• Санитарная функция (переработка ежегодно попадающих отходов жизнедеятельности организмов, растительного опада, посмертных останков животных).

Распространение почв подчиняется закону зональностиВ.В. Докучаев различал пять главных почвенных зон:

•бореальную, •таежную, •черноземную,•аэральную, •латеритную

Типология почв с того времени претерпела большие изменения, все материки покрылись причудливым рисунком ареалов почвенных типов, но общий контур зональности почв сохранился

Сущность явления зональности почвенного покрова

главные типы почв распространены по земной поверхности в виде полос, опоясывающих отдельные массивы суши или их значительные части. При этом горизонталь ная зональность распространения почв проявляется на обширных горизонтальных поверхностях, т.е. в условиях равнинного общего рельефа, а вертикальная — на горных склонах в условиях горно го рельефа.

Типы зональных почв• Тундрово-глеевые почвы формируются в зоне тундры в условиях постоянного

переувлажнения и низких температур. Они маломощны. Из-за затрудненного доступа кислорода в почвах имеется глеевый горизонт.

• Подзолистые почвы характерны для зоны хвойных и смешанных лесов. Там, где осадков выпадает больше, чем испаряется, в почвах формируется промывной режим, при котором продукты распада органических и минеральных веществ быстро выносятся в нижние почвенные горизонты. Образуется осветленный подзолистый горизонт, по цвету напоминающий золу. Гумуса мало, почвы требуют внесения удобрений.

• Серые лесные почвы формируются под смешанными, широколиственными лесами и лесостепями в условиях умеренного климата. Мягкая зима, тёплое лето и умеренное увлажнение приводят к тому, что гумусовый горизонт может достигать 50 см.

• Из всех почв Земли самыми плодородными являются чернозёмы. Они образуются в зоне степей и лесостепей, где климат сухой и относительно тёплый. Чернозёмы содержат самый мощный слой гумуса, который формируется из большого количества отмирающей степной растительности и корней. Иногда слой гумуса достигает 1 м и более.

• Серозёмы — почвы пустынь и полупустынь. Они образуются при высоких температурах и недостатке влаги. Гумуса в них мало, он накапливается только за счет отмирания весенней травянистой растительности и составляет всего несколько сантиметров. Эти почвы могут быть плодородны только при хорошем орошении.

• Ферраллитные почвы формируются под влажными экваториальными и тропическими лесами на сильно разрушенных горных породах древней суши - ферраллитной коре выветривания. Из-за содержания большого количества окислов железа и алюминия почвы приобретают красные, желтые и бурые цвета и поэтому носят название краснозёмов, жёлто-красных, красных, красновато-бурых, коричнево-красных почв. Слой гумуса в этих почвах достаточно большой.