Генетико-агрономическая и экологическая характеристика светло- серой лесной почвы

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГОУ ВПО

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра Земледелия

КУРСОВАЯ РАБОТА

По почвоведению

на тему:

«Генетико-агрономическая и экологическая характеристика светло- серой лесной почвы».

  Выполнила:          

                                                         студентка 3 курса

                                           факультета: Агробизнеса и экологии

                                     группы АЭ- 381 Дорохова О.А.

                                                   Выполнена и сдана на проверку_____2011г.

Проверена и допущена к защите_____2011г.

                                    Дата защиты___________2011г.

                                                Проверила: профессор Степанова Л.П.

                                      оценка     _____,______________

                                                        Орёл-2011

                                                   Содержание

1. Введение............................................................................................................3

2. Характеристика объектов исследования........................................................8

3. Гранулометрический и химический состав .................................................11

4. Физико-химические свойства и гумусовое состояние ................................15

5. Физические и водно-физические свойства ...................................................20

6. Агроэкологическая оценка степени загрязнения тяжелыми металлами....24

7. Геохимические барьеры и их роль в охране окружающей среды...............27

8. Заключение ......................................................................................................34

9. список литературы.......................................................................................... 35

                                                       Введение

       Почва является основным средством сельскохозяйственного производства и предметом труда. Одновременно с производственными функциями, с которыми связано экономическое благополучие человечества, она выполняет биосферные функции, от которых зависят его экологическое благополучие.  Поэтому почвенная наука должна иметь определенные приоритеты, а в сельском хозяйстве – быть базовой по определению. Поскольку производственные и экологические функции тесно связаны переплетаются, то разделение почвоведения на фундаментальное и прикладное, в частности выделение сельскохозяйственного или агрономического почвоведения, может быть лишь условным. Что же касается утилитарных, «цеховых» подходов, то они бесперспективны. Единство фундаментального и прикладного агрономического почвоведения демонстрировали такие классики почвенной науки, как В.В.Докучаев, П.А.Костычев, В.Р.Вильямс.   

Тридцать лет назад средняя продолжитель­ность человеческой жизни равнялась 46 годам. Сейчас это 64 года. Принимая во внимание тот факт, что в течение предыдущих сотен тысяч лет средняя продолжительность жизни человека едва достигала 45 лет, рост данного показателя за по­следние 30 лет можно считать одним из самых значительных достижений науки. Это в первую очередь заслуга медицины. Однако важную роль в увеличении продолжительности жизни сыграли многие естественные науки, включая биологию, химию, гидрологию, агрономию и весь комплекс наук об окружающей среде, в особенности - поч­воведение.

"Положительная" связь почвы с продолжи­тельностью жизни определенно имеет место, по­скольку почва связана с качеством пищевых про­дуктов, питьевой воды и воздуха, а также влияет на биоразнообразие. "Отрицательная" связь поч­вы с продолжительностью жизни имеет отноше­ние к загрязнению почв, пищевых продуктов, ис­точников питьевой воды и окружающей среды в целом. В настоящее время  уве­личение продолжительности жизни останется од­ной из наиболее желанных целей общества. Такое стремле­ние является одной из важнейших движущих сил дальнейших научных исследований и развития общества в целом.

В связи с этим дальнейшие исследования долж­ны быть направлены на изучение как экологичес­ких, так и культурологических, социальных и эко­номических функций почвы. Почва имеет зна­чение не только как фактор продуктивности сельского и лесного хозяйства. Она является филь­тром, буфером и преобразующим фактором при взаимодействии атмосферы и подземных вод, пре­дохраняя пищевые цепи и питьевую воду от загряз­нителей и способствуя сохранению биоразнообра­зия. Почва является также одним из основных резервуаров генетического материала на нашей планете, поскольку служит местом обитания большего количества видов по сравнению с лю­бым другим наземным экотопом (генофондная функция). Вышеописанные экологические функ­ции почвы находятся в противоречии с необходи­мостью использования, либо отчуждения почв в связи с технологическим развитием общества, включая добычу полезных ископаемых, строи­тельство промышленных объектов и жилых зда­ний, хранение отходов и пр. Кроме того, почвы несут в себе палеонтологическую и архео­логическую информацию, помогая нам лучше уз­нать историю развития Земли и человечества и, таким образом, являются элементом геологичес­кого и культурного наследия.

Многие проблемы почвоведения и землеполь­зования на местном, региональном и глобальном уровнях имеют источником наше стремление сов­местить все перечисленные функции в простран­стве и времени. Это приводит к принципиальным противоречиям между следующими тремя основ­ными типами использования почвенных ресурсов.

Во-первых, существует противоречие между использованием (отчуждением) почв в связи с до­бычей полезных ископаемых, строительством, развитием инфраструктуры, либо ведением архе­ологических раскопок, с одной стороны, и про­дуктивной, буферной, трансформирующей и генофондной функциями почв - с другой. Ярким примером такого противоречия является так на­зываемое "запечатывание" почв при развитии техногенной (главным образом городской и при­городной) инфраструктуры.

Другой тип противоречий возникает при взаи­модействии факторов техногенного землепользо­вания, с одной стороны, и продуктивной, буферной, трансформирующей и генофондной функциями почв - с другой. Очевидно, что функционирование городских агломераций и транспортных потоков создает значительные антропогенные и техно­генные нагрузки на прилегающие сельскохозяй­ственные земли, лесные массивы, поверхностные и грунтовые воды и атмосферу.

Можно особо выделить такую проблему, как постепенное увеличение концентрации загрязнителей вдоль автомобильных дорог, а также вбли­зи промышленных объектов и городских агломе­раций. В этом отношении городские и пригород­ные территории и промышленные зоны можно назвать химическими бомбами замедленного дей­ствия. В этой связи необходимо отметить, что почвы являются важнейшей депонирующей сре­дой, аккумулируя не только биогенные элемен­ты, но и загрязнители в наземных и водных эко­системах.

Третья группа противоречий имеет отноше­ние к собственно экологическим аспектам поч­венных ресурсов, таким как продуктивная функ­ция почв, с одной стороны, и их водоохранная ли­бо генофондная функция - с другой. Так, ведение сельского хозяйства требует максимальной ути­лизации влаги, поступающей с атмосферными осадками. Это в то же время влияет на запасы грунтовых вод, формирующиеся за счет просачи­вания атмосферной влаги через почвенную тол­щу. Задача сохранения биоразнообразия в почвах также входит в противоречие с сельскохозяйст­венной практикой, поскольку выращивание монокультуры и применение ядохимикатов приво­дят к значительному снижению биоразнообразия.

При таком подходе устойчивое землепользо­вание можно определить как гармонизацию в пространстве и времени различных практик землепользования с целью снижения либо мини­мизации необратимых последствий землепользования, таких как "запечатывание" почв, нарушение сложения профиля, переуплотне­ние, загрязнение, засоление, и пр. Данное определение включает понятия простран­ства и времени, что указывает на принципиальную значимость как научных, так и политических аспек­тов рассматриваемой проблемы. В  связи с этим возникают следующие вопросы. Как разобраться в столь сложной системе разнородных, взаимоза­висимых элементов? Как преодолеть разрыв между комплексным характером возникающих проблем, с одной стороны, и постоянно возрастаю­щей специализацией в профессиональном образо­вании и практике научных исследований - с другой? В каком направлении должно развиваться почвоведение, чтобы с его помощью можно было решать сложные задачи, связанные со столь разносто­ронним в противоречивым использованием почв?

     К середине 20 века российское почвоведение превратилось в мощную науку с развитой методологией. Как самостоятельная наука она имеет свои методы и приемы исследований. К ним относятся:                                  1. сравнительно-географический метод. Сущность метода заключается в выявлении коррелятивных связей между строением, составом и

свойствами почв, с одной стороны, и факторами почвообразования — с другой.

2. сравнительно-исторический метод. В основу метода положен принцип актуализма, который позволяет исследовать реликтовые свойства почв на основе изучения современных процессов почвообразования и их связи с современными факторами почвообразования.

3. Профильный метод. Сущность метода заключается в изучении системы генетических горизонтов, включая почвообразующую породу, которые являются следствием почвообразовательного процесса, антропогенного воздействия или же связаны с неоднородностью (слоистостью) почвообразующей породы.

4. Стационарный метод, или метод почвенно-режимных наблюдений. Сущность его заключается в изучении почвенных режимов: водного, теплового, солевого, газового, реакции среды, окислительно-восстановительных условий, биологической активности

5. Метод моделирования. Сущность метода заключается в экспериментальном воспроизведении различных явлений и процессов, совершающихся или гипотетических, в обстановке контролируемого эксперимента в полевых или лабораторных условиях.

6. Картографический метод. Применяется для изображения на картах почвенного покрова определенных территорий. Он использует методы картографии и топографии, специфические методы почвоведения, такие как сравнительно-географический, метод почвенных ключей, а также и аэрокосмические методы с использованием аэро- и космических снимков.

                              Цели и задачи курсовой работы:

1.                  дать оценку показателям состава и свойств исследуемых почв;

2.                  раскрыть закономерности их изменения по профилю почвы;

3.                  выявить взаимосвязи между показателями состава и свойств исследуемой почвы;

          4.       дать агроэкологическую оценку аналитических данных с точки зрения: а) уровня плодородия; б) требованиям отдельных культур (или группы культур); в) процессов миграции и аккумуляции веществ

1.      Характеристика объекта исследования.

          Серые лесные почвы распространены преимущественно в северной части лесостепной зоны. Они вместе с серыми лесными глеевыми почвами занимают площадь более 50млн га, или около 2,3 % площади всех почв страны. В Орловской области 52,3 % занимают серые лесные почвы. Эти почвы формируются в условиях периодически промывного водного режима, при преобладании лет со сплошным их промачиванием.

Развитие серых лесных почв под пологом травянистых лесов определило значительное поступление в них растительных остатков высокой зольности и сравнительно высокое содержание гумуса в почвенном профиле.

В типе серые лесных почв выделяют три подтипа: светло-серые, серые и темно-серые лесные почвы, каждый из них включает несколько фациальных подтипов.

                           Условия почвообразования.

                                                 Климат.

        Климатические условия зоны благоприятны для роста и развития естественной  деревянистой и травянистой растительности и для возделывания широкого ассортимента сельскохозяйственных культур. 

       Характерная особенность климата зоны- примерно равное соотношение осадков и испаряемости. Здесь наиболее благоприятно сочетаются условия влаго- и теплообеспеченности для многих сельскохозяйственных культур. Суммы температур более 10°С изменяются от 2800 до 1400°С, уменьшаясь с запада на восток и с юга на север. Продолжительность активной вегетации от 93 до 163 дней. Количество годовых осадков убывает от 600 мм на западе Среднерусской провинции до 300 мм  в Сибири.  Северная линия зоны описывается  изолинией  коэффициента увлажнения 1,0-...1,1, свидетельствует о  сбалансированном соотношении годовых осадков и  испаряемости.

Орловская область относится к северной полосе лесостепи и характеризуется достаточным увлажнением.

                                 Рельеф и почвообразующие породы.

          Рельеф лесостепной зоны волнистый, сильно и глубоко расчлененной эрозией.  Лесостепь на территории среднерусской, волыно – подольской приволжской возвышенности пермского и уфимского плата. Поэтому преобладающими формами рельефа являются пологие и покатые склоны,а микрорельеф –это блюдца, западины. Почвообразующие породы – это лёс и лессовидные суглинки, моренные отложения элювиально-делювиального отложения.

     Почвообразующие породы лесостепей содержат карбонаты кальция и высокое содержание частиц крупной пыли, что обуславливает явление выщелачивания. В лесостепной зоне возможно проявление процессов оглеения нижних горизонтов почвы приводящие  к уплотнению почвогрунта. 

                                          Растительность.

      Целинная растительность зоны представлена травянистыми лесами, чередующимися с безлесными участками луговых степей.  Последние в основном распаханы. В Среднерусской провинции господствуют дубовые леса с примесью липы, клена, ясеня и других широколиственных пород.

Видовой состав растительности остепненных лугов и луговых степей заметно меняется  при движении с запада на восток.  

      Природные условия лесостепи благоприятны для развития такого процесса почвообразования как дернового или гумусонакопления и проявления элементов подзолистого процесса почвообразования,и лессиважа. По вопросу происхождения серых лесных почв было высказано несколько научных гипотез :

1.      гипотеза деградации черноземных почв была предложена Корженским С.И и Костычевым П.А согласно этой гипотезы серые лесные почвы формируются в результате наступления лесов на безлесные луговые степи, что приводило к постепенному разрушению или деградации черноземов и образование серых лесных почв.

2.      гипотеза проградации или остепнения подлесных почв, которая была предложена Талиевым и Крыловым. Согласно этой гипотезы в результате потепления климата происходит наступление луговой растительности и вытеснения леса к более северным районам. Развитие травянистой растительности подлесных подзоленых почвах приводило к гумусонакоплению и формированию серых лесных почв.

3.      Докучаев В.В сказал, что серые лесные почвы являются результатом дернового и подзолистого процесса почвообразования и является самостоятельным генетическим типом эту зрения поддержал Вильямс.                                          

0-2 Ад- дернина, подстилка небольшой мощности, состоящая из лиственного опада и травянистого войлока. В пахотных почвах отсутствует.

2-12 А1-гумусовоаккумулятивный, серый, темно- серый, не прочнокомковатый или ореховатой структуры, пронизан корнями.

Постепенно преходящий в другой горизонт.

         12-22 А1A2 гумусово - элювиальный или гумусово- оподзоленный, белесовато-серый, плитчато-комковатый с наличием белесой, кремнеземистой присыпки.

       22-32   А2B  элювиально- иллювиальный, белесовато- бурый, плитчато- отеховатый, с наличием белесой присыпки SiO2 и темно- серых примазок гумуса.

Профиль серых лесных почв отражает четкую дифференциацию распределения гранулометрической фракции по вертикали. Наблюдается активный вынос из горизонтов А1, А1А2, А2В и накопление его в иллювиальном горизонте и иногда нижележащих. Такая же закономерность отмечается и для распределения физической глины. Обезыливания верхних горизонтов является следствием активного процесса лессиважа, что подтверждается однородностью валового и минералогического состава илистой фракции по всем генетическим горизонтам.

2.      Гранулометрический и химический состав серой лесной почвы.

Гранулометрический состав почвы – это относительное содержание в ней не агрегированных частиц разной величины – камней, гравия, песка, пыли и ила.

Гранулометрический состав почвы характеризуется содержанием механических элементов разного размера, выраженном в % к массе абсолютно сухой почвы. Гранулометрический состав оказывает большое влияние на процессы почвообразования, свойства и режимы почвы.

Гранулометрический состав наследуется от почвообразующей породы и очень медленно изменяется по профилю. Твердая фаза почв и почвообразующих пород состоит из частиц различной величины, которые называются механическими элементами. По происхождению различают минеральные, органические и органоминеральные частицы. Они представляют собой обломки горных пород, отдельные минералы (первичные и вторичные), гумусовые вещества, продукты взаимодействия органических и минеральных веществ

         Механические элементы находятся в почве или породе и в свободном состоянии, и в агрегатном, когда они соединены в структурные отдельности – агрегаты различной формы, размеров и прочности.

Песчаная фракция (1-0,05мм) состоит из обломков первичных минералов, прежде всего кварца и полевых шпатов. Эта фракция обладает высокой водопроницаемостью, не набухает, не пластична, однако обладает некоторой капиллярностью и влагоемкостью.

Пыль крупная и средняя (0,05-0,005мм). Фракция пыли мало чем отличается от фракции песка, поэтому она обладает некоторыми физическими свойствами песка: непластична, слабонабухает, обладает невысокой влагоемкостью. Средняя пыль, как более дисперсная, лучше удерживает влагу, но обладает слабой водопроницаемостью, не способна к коагуляции, не участвует в структурообразовании и физико-химических процессах, протекающих в почве. Поэтому почвы, обогащенные фракцией крупной и средней пыли, легко распыляются, склонны к заплыванию и уплотнению, отличаются слабой водопроницаемостью.

Мелкая пыль (0,005-0,001мм) характеризуется относительно высокой дисперсностью, состоит из первичных и вторичных минералов. Свойства: способна к коагуляции и структурообразованию, обладает поглотительной способностью, содержит повышенное количество гумусовых веществ. Содержание мелкой пыли неравномерное.

Ил (<0,001мм) состоит преимущественно из высокодисперсных вторичных минералов. Илистая фракция имеет большое значение в создании почвенного плодородия. Ей принадлежит главная роль в физико-химических процессах, протекающих в почве. Она обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумуса и элементов зольного и азотного питания растений.  Содержание ила увеличивается вниз по профилю.

                                                                                                         Таблица 1.

Гранулометрический состав. (фракции в %)

Из данных таблицы видно, что гранулометрический состав неоднороден и меняется по профилю почвы от среднесуглинистой на глубине 2-12см до  легкоглинистого на глубине 32-42см .

Пашня уплотнена.

Серые лесные почвы  характеризуются периодически промывным водным режимом. Частота глубокого промачивания почвы пашни больше, чем под лесом, особенно на легких по гранулометрическому составу почвах. Глубина промачивания в большой мере зависит от мощности снежного покрова и интенсивности поверхностного стока вод, который может достигать 20% и более.

Под валовым химическим составом подразумеваются элементный химический состав минеральной части почвы, а также содержание в ней гумуса, азота и химически связанной воды.

Горные породы, из которых формируется почва, называют почвообразующими, или материнскими.

Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические, физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса.

Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания (совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы), называют корой выветривания.

                                                                                                 Таблица 2.

В данной таблице было необходимо определить тип коры выветривания, на которой развита почва по следующим данным содержания в иле  SiO2 – 76,8%;   Al2 O3 – 9,81 %; Fe2O3 – 3,27 %.

Молекулярные массы: SiO2 – 60.06                       60

                                       Al2 O3 – 101.94                102

                                       Fe2 O3 – 159.68                  160   

Определяем в молях: SiO2  76,8 : 60 =1,28

              Al2O3 9,81: 102 = 0,1

              Fe 3O3 3,27: 160 =0,02

Отношение SiO2: R2 O3 = 1,28:0,12=10,66

Вывод: почва развита на сиаллитной коре выветривания, так как SiO2: R 2O3 = 10,66,

           Валовой анализ дает представление об элементарном составе почвы.

Большинству почвенных типов свойственен определенный тип распределения веществ, свидетельствующий о природе элементарных естественных процессов, сформировавших их профиль. Механический состав почв оказывает большое влияние на почвообразование и сельскохозяйственное использование почв. От механического состава почв и почвообразующих пород в значительной степени зависит интенсивность многих почвообразовательных процессов связанных с превращением, перемещением и накоплением органических и минеральных соединений в почве. В результате в одних и тех же природных условиях на породах разного механического состава формируются почвы с неодинаковыми свойствами.

Химический состав почв постоянно изменяется в соответствии с непрерывностью процессов выветривания и почвообразования.

3.Физико-химические свойства и гумусовое состояние светло-серых лесных почв.

К важнейшим физико - химическим свойствам почвы, которые характеризуется аналитическими показателями, относятся: емкость поглощения, сумма и состав обменных оснований, содержание поглощенных катионов H+ и Al3+, гидролитическая кислотность, pH солевой и водной вытяжек. Эти показатели хорошо отражают специфику почвообразовательного процесса, и особенности состава минеральной части почвы, содержание и состав гумусовых веществ. Подтип серые лесные почвы характеризуется кислой реакцией и некоторой ненасыщенностью основаниями, хотя и в несколько меньшей степени, чем светло- серые почвы. Емкость поглощения в зависимости от механического состава и содержания гумуса в верхних горизонтах колеблется в пределах 18-30 м-экв.

Роль органического вещества почвы.

Роль органического почвы в формировании профиля почвы и её плодородия проявляется в следующем:

      Органическое вещество является источником макро- и микро элементов для растений и микроорганизмов.