Контрольная работа по "Почвоведению". 7

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

Имени академика Д.Н. Прянишникова»

 

 

 

Кафедра почвоведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Почвоведение»

Вариант №6

 

 

 

 

 

 

                                                                Выполнила: студентка 1 курса

                                                                факультета заочного обучения

                                                                         специальности «Землеустройство»

                              гр. 12 «Б»

                                           Шифр Зм-11-3526

                                                                   Толмачёва Анастасия Романовна

 

                                Проверила:

                                                                 Рогизная Юлия Александровна

 

 

 

 

Пермь 2011

6. Современное представление о процессе образования гумусовых веществ в почве. Пути регулирования количества и состава гумуса в почвах.

 

Превращение органических остатков в гумус является сложным

биохимическим процессом, совершающимся в почве при непосредственном

участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды.

Остатки зеленых растений, попадающие в толщу почвы или находящиеся на ее поверхности, разлагаются микроорганизмами и используются ими как источник энергии и питания. В процессе разложения растительные остатки теряют свое анатомическое строение, а исходные вещества, входящие в их состав, превращаются в ряд более подвижных и растворимых соединений. Часть их полностью минерализуется микроорганизмами и в таком виде используется новыми поколениями зеленых растений как источник питания; другая часть используется гетеротрофными микроорганизмами для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов и других соединений, образующих плазму новых поколений микроорганизмов, и в дальнейшем вновь подвергается разложению; и наконец, некоторая часть превращается в специфические сложные высокомолекулярные вещества — гумусовые кислоты. Этот процесс превращения продуктов разложения органических остатков в гумусовые вещества называется гумификацией. Активное участие в превращении органических остатков в гумус принимают микроскопические и макроскопические животные, которые перемешивают с почвой всю массу органических остатков и продуктов их разложения и гумификации, перерабатывают их и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу почвы. Особенно большую работу по измельчению и химической переработке органических остатков проводят многочисленные насекомые и их личинки, а также дождевые черви, развивающиеся в почве.

Таким образом, превращение органических остатков в гумус (гумусообразование) является совокупностью процессов разложения исходных органических остатков, синтеза вторичных форм микробной плазмы и их гумификации.

При использовании почв в сельскохозяйственном производстве агроном должен уметь регулировать количество гумуса в почве и улучшать

его состав. К. основным мероприятиям по регулированию количества и состава гумуса относятся: внесение органических удобрений в виде навоза и торфяных компостов; применение зеленых удобрений (люпин, сераделла);

травосеяние; известкование кислых почв и гипсование солонцов; наиболее рациональная для данных почв система обработки, мелиорация.

Органические удобрения, применяемые систематически, являются,

хорошим источником гумуса, улучшают водно-физические свойства почвы, способствуют развитию полезной микрофлоры. Травосеяние при высоких урожаях трав обеспечивает накопление в пахотном слое большого количества корневых остатков, из которых образуется гумус, улучшает

структуру и водно-воздушный режим почвы. Известкование или гипсование

регулируют реакцию почвы, нейтрализуя кислотность или щелочность, что создает благоприятные условия для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов.

Мелиорация почвы коренным образом улучшает водно-воздушный режим почвы и, следовательно, создает условия, благоприятные для образования и накопления гумуса.

Необходимо помнить, что в различных природных зонах нужен различный комплекс мероприятий, направленный на регулирование количества и состав гумуса. Задачами почвоведа и агронома являются тщательное изучение условий гумусообразования в почвах и разработка того

комплекса мероприятий, который будет наиболее эффективным в данных условиях.

 

 

16. Охарактеризуйте и приведите пример видов поглотительной почвы.

 

Поглотительной способностью почвы называется ее свойство обменно либо необменно поглощать различные твердые, жидкие и газообразные вещества или увеличивать их концентрацию у поверхности содержащихся в почве коллоидных частиц.

Учение о поглотительной способности почв разработано в трудах К. К. Гедройца, Г. Вигнера, С. Маттсона, Е. Н. Гапона, Б. П. Никольского, Н. П. Ремезова, И. Н. Антипова-Каратаева, Н. И. Горбунова. Наиболее полно характеристика поглотительной способности почв изложена в работах К. К. Гедройца, который выделил пять ее видов.

 

1. Механическая поглотительная способность – это свойство почв поглощать поступающие с водным или воздушным потоком твердые частицы, размеры которых превышают размеры почвенных пор. От размера и формы пор зависят крупность задерживаемых частиц и глубина их проникновения в почву. Вода, проходя сквозь почвенную толщу, очищается от взвесей, что позволяет использовать это свойство почв и рыхлых пород для очистки питьевых и сточных вод. При строительстве оросительных систем свойство почв поглощать твердые частицы используется для заиливания дна и стенок каналов в целях уменьшения потерь воды на фильтрацию (кольматирование каналов, водохранилищ).

 

2. Химическая поглотительная способность обусловлена образованием в результате происходящих в почве химических реакций труднорастворимых соединений, выпадающих из раствора в осадок. Поступающие в почву в составе атмосферных, грунтовых поливных вод катионы и анионы могут образовывать с солями почвенного раствора нерастворимые или труднорастворимые соединения. Например:

 

1. [ППК2-) Са2+ + NaSO4 → [ППК2-) 2Na + ↓CaSO4
2. [ППК2-) Са2+ + 2NaHCO3 → [ППК2-) 2Na + Ca (HCO3)2

     Ca (HCO3)2 – H2O → ↓CaCO3 + CO2

3. Al (OH3) + H3PO4 → ↓AlPO4 + 3H2O
4. Na2CO3 + CaSO4 → ↓CaCO3 + Na2SO4

 

3. Биологическое поглощение вызвано способностью живых почвообитающих организмов (корни растений, микроорганизмы) поглощать различные элементы. Биологическая поглотительная способность характеризуется большой избирательностью поглощения, обусловленной специфической для каждого вида потребностью живых организмов в элементах питания.

 

4. Физическая поглотительная способность — способность почвы увеличивать концентрацию молекул различных веществ у поверхности тонкодисперсных частиц. Поверхностная энергия таких частиц, измеряющаяся произведением поверхностного натяжения, возникающего на границе соприкосновения дисперсной фазы с дисперсионной средой, на суммарную поверхность частиц дисперсной фазы, стремится, вообще говоря, к наибольшему сокращению. Это реализуется или уменьшением поверхности твердой фазы (укрупнение частиц), или понижением поверхностного натяжения путем адсорбции на поверхности частиц некоторых веществ. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхностно-активными (органические кислоты, алкалоиды, многие высокомолекулярные органические соединения). Они притягиваются к поверхности тонкодисперсных частиц, т. е. испытывают положительную физическую адсорбцию. Многие минеральные соли, кислоты, щелочи, некоторые органические соединения повышают поверхностное натяжение воды, вызывая явление отрицательной физической адсорбции, при которой концентрация данных веществ уменьшается по мере приближения к поверхности частицы. Понижение поверхностного натяжения достигается в данном случае избирательной адсорбцией молекул воды, а не растворенных в ней веществ.

 

5. Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность — способность почвы поглощать и обменивать ионы, находящиеся на поверхности коллоидных частиц, на эквивалентное количество ионов раствора, взаимодействующего с твердой фазой почвы. Это свойство почвы обусловлено наличием в ее составе так называемого почвенного поглощающего комплекса (ППК), связанного с почвенными коллоидами.

 

 

 

 

26. Мероприятия по регулированию состава обменных катионов и реакции почвы.

 

Приемы регулирования катионного состава почвенного поглощающего комплекса, определяющего кислую или щелочную реакцию, разработаны К.К. Гедройцем. Это известкование кислых и гипсование щелочных почв (химическая мелиорация), теоретической основой которых является учение о поглотительной способности.

В агрономической практике степень кислотности или щелочности почв характеризуют по величинам обменной кислотности и актуальной щелочности (табл. 1).

 

1. Агрономические уровни кислотности и щелочности почв

рН	Почва по уровню кислотности или щелочности	Почвы с указанными уровнями кислотности или щелочности
Ниже 4,0	Очень сильнокислая	Подзолистые, красноземы, болотно-подзолистые, болотные
4,01 – 4,50	Сильнокислая	Подзолистые, дерново- подзолистые, болотно- подзолистые, болотные, краснеземы
4,51 – 5,00	Среднекислая	То же, и светло-серые лесные
5,01 – 5,50	Слабокислая	Дерново- подзолистые и краснеземы (неокультуренные и окультуренные), серые лесные
5,51 – 6,00	Близкая к нейтральной	Серые лесные, лесостепные черноземы, окультуренные дерново-подзолистые и красноземы
6,01 – 7,01	Нейтральная	Серые лесные, черноземы
7,01 – 7,50	Слабощелочная	Каштановые, южные черноземы, бурые, сероземы
7,51 – 8,50	Среднещелочная	Солонцы, солончаки, солонцеватые каштановые и сероземы
Выше 8,51	Сильнощелочная	Содовые солонцы, солончаки

 

Для борьбы с кислотностью почв проводят известкование, вносят известь (СаСО3), которая взаимодействует с ППК по следующей схеме:

.

Почвенный поглощающий комплекс насыщается Са2+, почвенная кислотность нейтрализуется. Потребность в известковании определяется с использованием степени насыщенности почв основаниями. Например, при pHKCl = 4,51 – 5,50.

 

Степень насыщенности основаниями, %              Потребность почв в известковании

                  Ниже 50                                Сильно нуждаются

50—70                                 Средне нуждаются

70—80                                 Слабо нуждаются

Более 80                                Не нуждаются

Дозу извести (т/га) рассчитывают по величине гидролитической кислотности:

,

где НГ – величина гидролитической кислотности в мг ∙ экв/100 г почвы; 0,05 – коэффициент для пересчета на СаСО3 (для СаО он равен 0,028); h – мощность мелиорируемого слоя, см; dv – плотность мелиорируемого слоя почвы, г/см3.

В расчетную дозу извести должны быть внесены поправки на процентное содержание действующего вещества, влажность и тонину помола известкового материала.

Кальций является химическим аналогом стронция, в том числе 90Sr, который появляется в почве при радионуклидном ее загрязнении. Обогащение почвы Са2+ путем известкования способствует уменьшению поступления 90Sr в растения. В связи с этим известкования рекомендуют проводить в зонах загрязнения радиоактивными выпадениями.

На основе четких корреляционных зависимостей между рН солевой вытяжки и гидролитической кислотностью разработаны таблицы, позволяющие определять дозы извести, используя значения рНKCl без показателей гидролитической кислотности (табл. 2).

2. Дозы извести, т/га, в зависимости от рНKCl

Гранулометрический состав	рНKCl
	4,5	4,6	4,8	5,0	5,2	5,4 – 5,5
Песчаный	2,5	2,1	1,6	1,3	1,0	0,7-0,5
Супесчаный	3,5	3,0	2,5	2,0	1,5	1,2-1,0
Легкосуглинистый	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0
Среднесуглинистый	5,5	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0
Тяжелосуглинистый	7,0	6,5	6,0	5,5	5,0	4,5
Глинистый	8,0	7,5	7,0	6,5	6,0	5,5

 

Для щелочных солонцовых почв доза химического мелиоранта (гипса), как правило, обусловлена количеством Са2+, обеспечивающего замену поглощенного Na+ и нейтрализацию избыточной щелочности:

;

.

Одним из методов расчета доз гипса для мелиорации щелочных (солонцовых) почв является метод, использующий содержание в почве активно поглощенного Na+, равного общему содержанию поглощенного Na+ минус 5% поглощенного Na+ от емкости катионного обмена, поскольку содержание поглощенного Na+ до 5% от ЕКО не вызывает неблагоприятных солонцовых свойств почв:

,

где – доза гипса, т/га; (Na+ – 0,05Е) – активный натрий, мг ∙ экв/100 г почвы; 0,086 –коэффициент для пересчета на CaS04 ∙ 2H2О; h –мощность мелиорируемого слоя, см; dv – плотность, г/см3.

Осуществление приемов химической мелиорации кислых и щелочных почв высокоэффективно.

 

 

36. Влияние плотности сложения почвы, порозности аэрации на развитие сельскохозяйственных растений и плодородие почв.

 

Плотность (или плотность сложения) почвы – масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении. Выражается она в г/см3. Плотность почвы зависит от минералогического и гранулометрического составов, структуры и содержания органического вещества. Она может существенно изменяться при обработках, под уплотняющим воздействием передвигающихся машин и орудий. Наиболее рыхлой почва бывает сразу после обработки, затем постепенно уплотняется, и через некоторое время ее плотность приходит в состояние равновесия, т. е. мало изменяется (до следующей обработки).

Верхние горизонты почвенного профиля, содержащие больше органического вещества, лучше оструктуренные, подвергающиеся рыхлению, имеют более низкую плотность, которая вниз по профилю возрастает. Плотность почвы сильно влияет на поглощение влаги и ее передвижение в профиле, газообмен, развитие корней, интенсивность микробиологических процессов, условия существования почвенных насекомых и животных. Оптимальная плотность корнеобитаемого слоя для большинства культурных растений 1,0-,2 г/см3.

Порозность аэрации – воздухоемкость межагрегатных пор, трещин, ходов червей, корней. Она связана со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоемкость при наименьшей влагоемкости имеет особое значение для аэрации. Если воздухоемкость при наименьшей влагоемкости составляет менее 15 %, то аэрация почв недостаточная, чтобы обеспечить благоприятный состав почвенного воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25%, в торфяных – 30-40 %.

 

 

46. Охарактеризуйте воздушные свойства почвы. Воздухообмен, газообмен, и факторы, их определяющие.

 

Наиболее важными воздушными свойствами почв являются воздухоемкость, воздухопроницаемость, аэрация.

Максимальное количество воздуха, которое может быть в почве, выраженное в объемных процентах, называют общей воздухоемкостью почв (РО.В.). Ее можно определить по формуле:

РО.В. = РОБЩ – РГ,

где РОБЩ – общая порозность почвы, %; РГ – гигроскопическая влажность (в объемных процентах).

Воздухоемкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности.

Различают также капиллярную и некапиллярную воздухоемкость. Капиллярная воздухоемкость характеризует количество почвенного воздуха, размещенного в капиллярных порах. Наибольшей капиллярной воздухоемкостью отличаются тяжелые по гранулометрическому составу бесструктурные плотные почвы.

Для обеспечения нормальной аэрации почв наибольшее значение имеет некапиллярная воздухоемкость, или порозность аэрации, – воздухоемкость межагрегатных пор, трещин, ходов червей, корней. Она связана со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоемкость при наименьшей влагоемкости имеет особое значение для аэрации. Если воздухоемкость при наименьшей влагоемкости составляет менее 15%, то аэрация почв недостаточная, чтобы обеспечить благоприятный состав почвенного воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25%, в торфяных – 30-40%.

Способность почвы пропускать через себя воздух называют воздухопроницаемостью. Это свойство определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой. Она зависит от гранулометрического состава почвы, ее структурного состояния, строения порового пространства. В естественных условиях воздухопроницаемость изменяется в широких пределах – от 0 до 1 л/с и выше.

Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. Газообмен обусловлен несколькими факторами: диффузией, изменением температуры почвы и барометрического давления, изменением количества влаги в почве под давлением осадков, орошением, испарением, влиянием ветра, изменением уровня грунтовых вод или верховодки.

Поступление в почву влаги с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха.

Изменение температуры почвы и атмосферного давления, ветра и уровня грунтовых вод также вызывает объемные изменения воздуха в почве и, как следствие, влияет на газообмен.

Однако ведущим фактором газообмена в почве является диффузия. Это основной механизм массопереноса газов в почве и газообмена между почвой и атмосферой. Под диффузией понимают перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением. Под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления О2 в почву и выделения СО2 в атмосферу.

Коэффициент диффузии равен объему газа (в см3), проходящего в секунду через 1 см2 поверхности при мощности слоя 1 см и градиенте концентрации, равном единице.

Коэффициенты диффузии газов в почве (D) и в атмосфере (DО) различны. Через почву диффузия газов протекает в 2-20 раз медленнее, чем в атмосфере. Отношение коэффициента диффузии в почве к коэффициенту диффузии в атмосфере ( ) меньше единицы.

 

 

56. Природные условия и типы почв таежно-лесной зоны.

 

Таежно-лесная зона расположена между тундровой и лесостепной зонами. Широкой полосой она простирается от западных границ России на восток до побережья Охотского моря. Общая площадь зоны 1150 млн. га, или около 52% территории России; из них 65% занято равнинами и 35% – горами.

Климат таежно-лесной зоны умеренно холодный и влажный, на востоке континентальный, а в западной части более мягкий. Средняя годовая температура воздуха: на Европейской части России от -3 до +4°С, в Восточной Сибири от -8 до -11°С. Продолжительность периода с температурой выше 5°С уменьшается с запада на восток от 180 до 120 дней. Среднее годовое количество осадков в этом же направлении уменьшается от 600 до 350 – 500 мм; максимум осадков приходится на теплый период года. Годовое количество осадков примерно в 1,3 раза превышает испаряемость, поэтому почвы формируются под воздействием промывного типа водного режима, т.е. из верхней части профиля вымываются водорастворимые органические и минеральные вещества в глубокие горизонты и грунтовые воды.

Образование почв в таежно-лесной зоне происходит в условиях промывного водного режима, а в пределах Восточной Сибири – и мерзлотного водного режима.

Преобладающим типом растительности являются таежные моховые, мохово-кустарничковые и травяно-кустарничковые леса, которые на юге сменяются лиственными и широколиственными лесами. Значительным распространением пользуется и луговая травянистая растительность — на суходольных и пойменных лугах и под пологом леса. Большие площади заняты болотными ассоциациями. Особенно много болот в северной части зоны и в пределах Западно-Сибирской низменности.

Европейскую и западносибирскую части зоны по растительности

подразделяют с севера на юг на три подзоны:

1) северной

тайги;

2) средней тайги;

3) южной тайги.

В этих подзонах господствуют темнохвойные леса, где основными лесообразующими породами являются ель, сосна, пихта, кедр.

Подзона северной тайги занята изреженными еловыми лесами с примесью березы, осины, лиственницы. В западных районах и на породах легкого механического состава преобладают сосновые леса. Под пологом леса северной тайги развит ярус субарктических болотных кустарников, мхов и лишайников; травянистая растительность не развивается. Почвенный покров образует подзону глеево-подзолистых, подзолистых и подзолисто-иллювиально-гумусовых почв.

Подзона средней тайги представлена темнохвойными еловыми лесами.

Под пологом леса развивается сплошной моховой покров с почти полным отсутствием травянистой растительности. На месте вырубок и пожарищ развиваются вторичные леса из сосны, березы, осины. Почвенный покров образует подзону подзолистых почв.

Подзона южной тайги в европейской части представлена темно-

хвойными лесами с примесью широколиственных пород (дуб, ясень, клен, липа) и смешанными широколиственно-темнохвойными лесами, в Западной Сибири — лиственными лесами (береза, осина). Под пологом этих лесов хорошо развит травянистый покров. Почвенный покров образует подзону дерново-подзолистых почв.

На восток от р. Енисея господствуют светлохвойные леса, главным образом лиственничные. На Дальнем Востоке встречаются светлохвойные, темнохвойные, хвойно-широколиственные и широколиственные леса. Условия почвообразования и почвенный покров зоны изменяются при движении как с севера на юг, так и с запада на восток. Эти изменения учитывают при выделении подзон и фаций. В пределах таежно-лесной зоны выделяют следующие фации:

1) теплую (западно- и южноевропейскую);

2) умеренную (восточноевропейскую);

3) холодную (западно- и среднесибирскую);

4) длительномерзлотную (восточносибирскую и дальневосточную);

5) холодную влажную (тихоокеанскую) — Камчатка, Сахалин.

Разнообразие природных условий таежно-лесной зоны обусловливает

развитие ряда процессов почвообразования, в результате которых образуются почвы с различными признаками и свойствами.

Основные процессы, под воздействием которых формируется почвенный покров зоны, — подзолистый, дерновый и болотный; они могут протекать каждый самостоятельно (в более или менее чистом виде) или в сочетании. В пределах Восточно-Сибирской области почвы образуются под большим влиянием мерзлотных процессов.

Таким образом, в зависимости от проявления указанных процессов, их сочетаний и производственной деятельности человека формируется все многообразие почв зоны.

Главные типы почв зоны: подзолистый, дерновый, болотный, дерново-подзолистый, болотно-подзолистый и мерзлотно-таежный.

Почвы подзолистого типа образуются в результате развития подзолистого процесса, который в наиболее чистом виде протекает под пологом таежного хвойного леса с моховым покровом и временным избы точным увлажнением. Наиболее существенной особенностью подзолистых почв является наличие у них под слоем лесной подстилки малоплодородного белесого подзолистого горизонта с кислой реакцией, низким содержанием питательных веществ и неблагоприятными в агрономическом отношении физическими свойствами.

Основные массивы подзолистых почв приурочены к подзолистой и глеево-подзолистой подзонам. Они встречаются также в южных районах зоны под хвойными лесами, особенно в условиях временного избыточного увлажнения. Большие массивы их встречаются на песчаных породах полесий. Общая площадь подзолистых и глеево-подзолистых почв около 140 млн. га.

Дерновые почвы образуются под чистыми ассоциациями луговой травянистой растительности на любых породах, а под травянистыми или

мохово-травянистыми лесами — на карбонатных или богатых первичными

минералами породах. Почвообразовательный процесс, под воздействием

которого формируются дерновые почвы, называется дерновым. Наиболее

существенной особенностью дернового процесса является накопление гумуса, питательных веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте.

Дерновые почвы в европейской части России встречаются в Прибалтийских республиках, Ленинградской, Архангельской, Вологодской, Калининской, Московской и других областях. В Восточной Сибири широко распространены мерзлотно-таежные дерновые почвы, дерново-лесные почвы, а в Якутии — дерново-лесные палевые, большей частью осолоделые почвы под покровом лиственнично-брусничной тайги. Дерновые почвы встречаются также на Дальнем Востоке, Камчатке и Курильских островах.

Общая площадь дерновых почв более 9 млн. га, из них около 5 млн. га на Камчатке и в Восточной Сибири.

Дерново-подзолистые почвы развиваются под воздействием  подзолистого и дернового процессов. В верхней части профиля дерново-подзолистые почвы имеют гумусо-аккумулятивный (дерновый) горизонт,

образовавшийся в результате дернового процесса, ниже — подзолистый

горизонт, сформировавшийся под влиянием подзолистого процесса. Эти почвы характеризуются небольшой мощностью дернового горизонта, низким