Генезис, классификация, строение, состав и свойства болотных почв, структура почвенного покрова и агрономическая оценка

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГБОУ ВПО «БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ В.Я. ГОРИНА»

Факультет Агрономический

(Заочного профессионального образования,

направление подготовки «Агрохимия и агропочвоведение)

Кафедра земледелия и агрохимии

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ГЕОГРАФИИ ПОЧВ

«ГЕНЕЗИС, КЛАССИФИКАЦИЯ, СТРОЕНИЕ, СОСТАВ И

СВОЙСТВА БОЛОТНЫХ ПОЧВ, СТРУКТУРА ПОЧВЕННОГО

ПОКРОВА И АГРОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА»

Белгород 2014 
СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………….3

1. Закономерности географического распределения болотных почв…..5
2. Характеристика условий почвообразования болотных почв…..……..12
1. Общие сведения о характерных для болотных почв почвенно-климатических зонах………………………………………..……..12
2. Климатические условия образования болотных почв……….…14
3. Растительность и фауна…………………………………………..16
4. Рельеф………………………………………………………………20
5. Почвообразующие породы……………………………………….22
6. Гидрография и гидрология………………………………………23
7. Хозяйственная деятельность человека……………………..……24
3. Болотный почвообразовательный процесс, сущность и характеристика……………………………………………………………27
4. Агрономическая и морфологическая характеристика болотных почв………………………………………………………………………..32
5. Проблемы и рациональное использование почв………………………..36
1. Агрохимическая оценка почв……………………………………36
2. Неблагоприятные физико-географические процессы и деградация почв, связанная с болотным типом почвообразования………………………………………………….…….38
3. Мелиорационные мероприятия………………………….………40

Выводы и предложения………………………………………………………..45

Список использованной литературы………………………………………….47

Приложения…..………………………………………………………………….49

ВВЕДЕНИЕ

Болотные почвы являются очень интересными для изучения, поскольку являются элементом болотного ландшафта, выполняющего исключительно важную роль для поддержания равновесного состояния экосистем планеты и их биологического разнообразия.

Важно их изучение и по другим причинам, среди которых: большая площадь, занимаемая болотными почвами во всем мире (в нашей стране более 154 млн. га, а по некоторым оценкам 10 и более % [8,14]), особенности их географического распространения (почвы интразональны), а также высокая скорость их образования и тенденции к увеличению заболачиваемости минеральных почв в результате их нерационального использования. Вместе болотные и заболоченные оторфованные земли составляют 369,1 млн. га, или 21% территории страны [8].

Как потенциально плодородные (при условии мелиорации), но пока наименее затронутые хозяйственной деятельностью человека в нашей стране, эти почвы обладают большим потенциалом для дальнейшего их вовлечения в хозяйственное землепользование. И, конечно же, для почвоведа эти почвы интересны своим уникальным составом. Торф, содержащийся в болотных почвах – ценнейшее для хозяйства страны полифункциональное образование.

Цель данной курсовой работы: дать характеристику болотных почв и оценку мер для рационализации их использования.

Задачи данной курсовой:

- изучить и проанализировать  особенности строения, состава и  свойств болотных почв, особенности их почвообразования;

- дать сравнительную характеристику типов болотных почв;

- изучить особенности  возможности использования болотных почв и меры необходимые для его рационализации.

Чтобы решить поставленные задачи планируется на основе изучения тематической литературы и электронных информационных ресурсов использовать в работе методы сравнительного анализа, картографического метода, системного анализа и др.

Прежде чем перейти к решению поставленных задач, оговорим, что в работе будем придерживаться наиболее распространенной классификационной схемы, согласно которой будем рассматривать собственно болотные почвы, которые делятся на два основных типа: верховые и низинные (а также существует промежуточный тип, для которого характерны различные комбинации сочетания свойств первых двух), в меньшей степени будем уделять внимание минеральным почвам с признаками вторичного заболачивания (хотя сам этот процесс рассмотрим в разделе, посвященном проблемам нерационального использования земель и путям их решения).

1. Закономерности географического распределения болотных почв

Распределение почв на земной поверхности представляет собой сложную, мозаичную картину. Различия в конкретных проявлениях строения почвенного покрова обусловлены многообразием изменений в пространстве факторов почвообразования. Климат, растительность, почвообразующие породы и современные условия рельефа, а также типы эволюции этих почвообразователей во времени изменяются от места к месту и создают на разных участках поверхности множество вариантов сочетания почв друг с другом.

Закономерности распространения почв изучается в одном из важнейших разделов почвоведения – географии почв.

Применение сравнительно-географического метода позволило установить основные закономерности распределения почв на поверхности Земли и их обусловленность факторами почвообразования. К таким закономерностям относятся:

1) биоклиматическая зональность  почв;

2) литогенная дифференциация  почвенного покрова;

3) топогенно-геохимическая  сопряженность почв;

4) историко-хронологическое  разнообразие почвенного покрова[2].

Они состоят в следующем:

1)Закон биоклиматической зональности: конфигурация и направление почвенных зон обусловливаются характером пространственных изменений гидротермических условий.

В частных случаях этот закон имеет три проявления. Во-первых, как закон горизонтальной (широтной) почвенной зональности. Этот закон был сформулирован в 1898 году В.В. Докучаевым. Закон гласил: типы почв распространены на поверхности земли полосами (зонами), имеющими широтное простирание и последовательно сменяющими друг друга с севера на юг в соответствии с изменениями климата, растительности и других условий почвообразования. Дальнейшие исследования показали, что почвенные зоны не всегда имеют широтное распространение, а в некоторых случаях принимают меридианальное, в связи с влиянием океанов и горных систем на биоклиматические условия, а значит, и почвенный покров. Поэтому термин «широтная» почвенная зональность был заменен на термин «горизонтальная» почвенная зональность, в отличие от вертикальной. Наиболее четко широтная зональность почв проявляется в Европейской части России и в Западной Сибири. Во-вторых, в законе фациальности почв. Закон состоит в том, что провинциальные особенности климата, обусловленные термодинамическими атмосферными процессами, связанными с влиянием океанов и горных систем, вызывают во многих частях почвенно-климатических поясов осложнение широтной зональности, вплоть до формирования особых типов почв. Такие части почвенно-географических поясов с индивидуально выраженным спектром почв в почвенно-географическом районировании называются почвенно-биоклиматическими областями. Внутризональные подразделения, основанные на том же принципе фациальности, получили название почвенные провинции. Так, например, И.П. Герасимов выделил на равнинных территориях России и прилегающих стран девять почвенно-климатических фаций, что впоследствии нашло отражение в почвенно-биоклиматических областях и почвенных провинциях. В-третьих, в законе о вертикальной почвенной зональности. Закон был установлен в 1899 г. Докучаевым на основе исследований почв Кавказа. Согласно закону, в горных системах основные типы почв распространены в виде высотных поясов, сменяющих друг друга от подножья гор к вершинам в соответствии с изменением климата и растительности. Число вертикальных почвенных поясов зависит от местоположения горной системы и высоты местности[28].

2) По отношению к процессам литогенеза выделяются две главные группы почвообразования: постлитогенное и синлитогенное.

Постлитогенное почвообразование начинается на ранее образовавшейся породе и заметным образом не нарушается поступлением на поверхность почвы нового твердого материала.

Синлитогенное почвообразование идет при периодическомпоступлении твердого материала на поверхность почвы эоловым, водным и другими путями. В этом случае почвообразование и породообразование идут одновременно.

Литогенная трансформация биоклиматического влияния напочвы обусловлена особенностями гранулометрического ихимического составов почвообразующих пород.Для понимания особенностей почвенного покрова, связанных с неоднородностью литогенной основы, необходимо иметь в виду закономерности распространения почвообразующих пород, которые обусловлены геологическим строением земной коры. Исключительно геологическим фактором обусловливается распределение изверженных и плотных осадочных пород. География рыхлых осадочных пород и кор выветривания связана, кроме того, с экзогенными факторами (климатом, рельефом и др.)[2].

3) В отечественном почвоведении издавна существует понятие о рядах почвообразования, связанных с расположением почв по рельефу, и как следствие – с различиями в условиях локального увлажнения и миграции веществ. Закон аналогичных топографических рядов был сформулирован в 1927 году С.А. Захаровым. Закон объясняет, что в разных почвенных зонах состав почвенного покрова различен, но распределение почв по элементам рельефа имеет аналогичный характер. Еще В.В. Докучаев и Н.А. Сибирцев (1890) выделяли почвы водораздельных равнинных поверхностей как зональные, нормально растительные наземные почвы и почвы понижений, испытывающие воздействие грунтовых вод, как почвы интразональные. Б.А. Коссович (1906), развивая идеи В.В. Докучаева, разделил все почвы на генетически самостоятельные (почвы плакоров – ровных водораздельных поверхностей) и генетически подчиненные (почвы понижений). С.С. Неуструев (1931) первые называл «автоморфными» почвами, а вторые – «гидроморфными» И.П. Герасимов, Е.Н. Иванова и А.А. Завалишин выделили серию рядов почвообразования в зависимости от характера увлажнения. Кроме элювиального (или автоморфного) и гидроморфного рядов почв ими были выделены промежуточные: элювиально-гидроморфный ряд, объединяющий почвы, получающие дополнительное количество влаги за счет притока поверхностных делювиальных вод, и элювиально-ксероморфный ряд, включающий почвы, развивающиеся в условиях более сухих, чем это могло бы быть при данных климатических условиях, например, на хорошо обогреваемых склонах, где происходитбыстрое испарение влаги.

Существенным фактором дифференциации почвенного покрова, обусловливающим определенные особенности его строения, является перераспределение по элементам рельефа продуктов выветривания и почвообразования и накопление их в водах, наносах и почвах «генетически подчиненных» позиций. Эти явления подчиняются определенным географическим, а точнее ландшафтно-геохимическим закономерностям.

Основоположником геохимии ландшафтов был Б.Б. Полынов, который создал целостную теорию выветривания и миграции его подвижных продуктов, изложенную в монографии «Кора выветривания» (1934). Детальный анализ различных типов геохимических барьеров и их сложных сочетаний, которые могут сменять друг друга в почвах и почвенном покрове, проведен Н.С. Касимовым и А.И. Перельманом (1992).

Геохимически сопряженные почвы располагаются в пределах ландшафтно-геохимических арен. Ландшафтно-геохимические арены – это территории, лежащие на различных гипсометрических уровнях, но находящиеся в общем водосбросном и солесборном бассейне и связанные механическим и химическим стоком в одну общую (наиболее крупную) ландшафтно-литолого-геохимическую территориальную единицу. Протяженность ландшафтно-геохимических арен составляет часто сотни и тысячи километров, а их возраст как геохимически сопряженных территорий измеряется геологическим временем[2].

4) Современный почвенный  покров – сложное разновозрастное образование. К настоящему моменту многие поколения почв безвозвратно исчезли с поверхности Земли в результате денудационно-аккумулятивных процессов, трансгрессий моря и тектонических явлений.

Уже В. В. Докучаев в своих работах подчеркивал идею изменения почв во времени или эволюции почв, определив почву как естественно-историческое тело, дальнейшие исследования ученых расширили это представление. Идеи об эволюции почв увлекли таких исследователей, как П. С. Коссович, В.В. Геммерлинг, В.Р.Вильямс, А.А. Роде, Б.Л. Личков, В.О. Таргульян, А.Л. Александровский.

В эволюции почв согласно Н.Н. Розову (1956) можно различать несколько циклов:

1) цикл собственно биологический (биогенный), или развития почвы  в системе почва – растение, который является результатом противодействия процессов: биологической аккумуляции веществ и геологического выноса;

2) цикл биогеоморфологический, в котором почва участвует  вместе со всем ландшафтом  в процессе эволюции рельефа  земной поверхности;

3) цикл биоклиматический, или развитие почвы в системе  почва – растение, связанный со сменой климата и природной обстановки в течение геологических эпох [19].

На современном этапе развития почвоведения многие ученые выделяют также антропогенный цикл развития.

Длительность процессов почвообразования накладывает определенный отпечаток на свойства и облик каждой почвы, развивающейся из конкретной горной породы. В связи с этим почвы могут различаться по абсолютному и относительному возрасту. Абсолютный возраст почв определяется геологическим прошлым в каждом регионе. С тех пор, когда любая конкретная территория стала сушей и на ней поселились растения и животные, началось наземное почвообразование, но в определении понятия абсолютного почвенного возраста следует также учитывать подводный период почвообразования, который связан с возрастом материнских пород. Относительный почвенный возраст характеризуется разновременностью и различными скоростями протекания биологических, физико-химических и других процессов в сравниваемых почвах. Относительный возраст почв тесно связан с сельскохозяйственной деятельностью человека. Учет почвенного возраста важен для оценки результатов мелиорации земель, а также перспективных возможностей в деле повышения почвенного плодородия [31].

Учитывая многообразии путей эволюции почв и сложное сочетании эволюционных циклов на различных участках суши Земли, выделяют несколько основных типов почвенно-генетических регионов суши мира, характеризующихся определенным возрастом почвенного покрова, уровнем его устойчивости и характером изменения почв во времени.

Географическое распространение болотных почв также можно объяснить описанными выше основными закономерностями распределения почв на поверхности Земли. Схема распространения заболоченных территорий на карте мира приведена в приложении 1. Сопоставить площадь, занятую болотными почвами по сравнению с другими почвами нашей страны можно, рассмотрев приложение 2 и 3.

Скорость образования болотных почв достигает существенных величин. За 1000 лет может сформироваться торфяная почва с мощностью торфа до 80–100 см. В некоторых случаях под торфяным горизонтом обнаруживаются в погребенном состоянии почвы другого типа, например подзолистые, свидетельствующие о направленности эволюции почвенного покрова [2].

Необходимым условием формирования болотных почв является постоянное избыточное увлажнение почвенного профиля, которое достигается как за счет поступления в почвы атмосферных осадков, так и при дополнительном притоке поверхностных и грунтовых вод. Вследствие этого почвы являются интразональными и могут развиваться в любой климатической зоне при достижении описанного условия.

Однако, больше всего болотные почвы на поверхности земного шара в зоне тундры. Тундровые почвы даже на местах не западливых имеют физиономию болотного типа почвообразования.

Болотные почвы встречаются, однако, не только в областях холодного и холодно-умеренных поясов. Они известны и в тропических областях, где встречаются как внутри материков, так и на низменных морских прибрежьях (почвы мангровых лесов). Эти почвы не развивают торфяных горизонтов и содержат в своей массе одно сернистое железо. Почвы эти пока недостаточно изучены.

Своеобразны по своей физиономии торфянистые почвы горных вершин, являющиеся как бы представителями болотного типа среди вертикальных почвенных зон. Строго говоря, эти почвы не вполне похожи на торфянистые почвы равнин, как климат горных вершин непохож ни на один из климатов равнин.

Близость к поверхности грунтовых вод, временное пересыщение ими почвы создает условия, аналогичные тем, которые существуют в болотных почвах севера - все эти признаки•позволяют сближать солончаковые- почвы степных и пустынно-степных районов с болотными почвами севера и считать в некоторых классификационных схемах солончаковые почвы подтипом болотного типа.

Солончаки, как и болотные почвы, имеют свою зону. В России эта зона приурочивается к наиболее пониженным равнинамТуркестана, Закавказья, к прибрежьям Каспийского и Аральскогоморей. Вообще же они встречаются во всех степных и пустынно -степных зонах, а в виде исключения заходят и в подзолистую (лесную или таежную зону)[3].

2. Характеристика условий почвообразования болотных почв

Учение о факторах почвообразования создано Докучаевым В.В.Факторами почвообразования называют элементы природной среды, под влиянием которых образуются почва. Докучаев выделял пять факторов почвообразования: материнская порода; климат; растения; животные организмы; рельеф и время. В современном почвоведении к указанным факторам добавляется еще хозяйственная деятельность человека, оказывающая существенное влияние на почвообразование, а также воды (почвенные и грунтовые)[15].

2.1. Общие сведения о характерных для болотных почв почвенно-климатических зонах

В тундровой зоне Евразии и Северной Америки значительные пространства слабодренированных территорий заняты болотными почвами. Особенно широко они распространены в пределах южной тундры, а также лесотундры и северной тайги, т. е. там, где биомасса растительного покрова оказывается достаточной для того, чтобы обеспечить протекание одного из ведущих процессов почвообразования в болотных почвах – торфонакопления. Максимальной выраженности в них достигает также процесс оглеения[2].

Болотные почвы встречаются, однако, не только в областях холодного и холодно-умеренных поясов. Они известны и в тропических областях, где встречаются как внутри материков, так и на низменных морских прибрежьях.

Являясь интразональными, болотные почвы охватывают широкий спектр почвенно-климатических зон. В связи с этим будем, в основном, рассматривать эти почвы на примере нашей страны и ближнего зарубежья. Структура земельных угодий на болотных почвах России представлена в таблице 1.

Таблица 1

Структура земельных угодий, расположенных на болотных почвах Российской Федерации

* Составлено по данным Государственного земельного кадастра по состоянию на 01.01.2002г. В статистических данных не учтены заболоченные земли (слой торфа менее 30 см), а только почвы собственно болот[8].

Общая схема заторфованности территории России представлена в  таблице 2.

Таблица 2[8].

Покрытые торфом избыточно увлажненные земли России

Распространение болотных почв в той или иной зоне представлено в таблице 3.

Таблица 3[7]

Соотношение болотных зон и природных зон и подзон

2.2. Климатические условия образования болотных почв

Климат – важный фактор, определяющий интенсивность биологического круговорота веществ и обусловливающий многие особенности в свойствах почвы[9].

На почвообразование климат влияет как прямо (определяя энергетический уровень и гидротермический режим почвы), так и косвенно, воздействуя на изменение почв через растительность, жизнедеятельность животных и микроорганизмов.

Совокупность погодных условий на различных географических широтах подчиняется закону климатической зональности, поскольку от угла наклона солнечных лучей к земной поверхности зависит поступление на нее солнечного тепла, а значит – на экваторе такой приток максимальный, а на полюсах Земли – минимальный. С притоком на земную поверхность солнечного излучения тесно связан тепловой режим почв и энергетика почвообразования. Тепловой режим почв определяет общую широтно-зональную закономерность распространения их на равнинных территориях. Сам климат также зависит от высоты над уровнем моря и форм рельефа. Так, в горных условиях вертикальная зональность почв зависит от высоты местности и экспозиции склонов.

Если рассматривать влияние отдельных элементов климата на образование почв, то наибольшее оказывают следующие: температура, атмосферные осадки, ветер. Различные соотношения между элементами климата и другими факторами почвообразования способствуют формированию пестрого почвенного покрова. С климатом тесно связаны водные, воздушные и тепловые свойства почв [31].

Являясь интразональными болотные почвы распространены в самых разных климатических зонах. И все же климат является одним из ведущих факторов для образования болотных почв, поскольку необходимое условие формирования болотных почв - постоянное избыточное увлажнение почвенного профиля, во многом определяется количеством и режимом осадков (одной из составляющих климата). Так, например, верховые болота развиваются под воздействием пресных (очень слабо минерализованных)вод атмосферных осадков, что определяет состав их растительности.

Поскольку среди всех зон наибольшее распространение болотные почв получили в тундре, рассмотрим ее климатические особенности.

Тундровая зона расположена к югу от арктической зоны и простирается от северо-запада Кольского полуострова до Берингова пролива. Климат тундровой зоны характеризуется холодной зимой, коротким летом. Осадков выпадает от 400 мм – на Кольском полуострове до 150-250 мм –в Восточной Сибири. Сумма температур выше 10°С – от 0°до 400-600° – в южной тундре, средняя температура июля –8-13°С. Относительная влажность воздуха достигает 80-90%. Средняя годовая температура колеблется от -2° на западе до -14-16° в азиатской части. Это зона вечной мерзлоты. Это слои почвы или грунта с отрицательными температурами в течение круглого года. Над толщей мерзлоты лежит слой земли, замерзающий зимой и оттаивающий летом. Называется он деятельным слоем. Величина его колеблется в пределах 0,3-1,5 м в зависимости от гранулометрического состава, наличия торфяного слоя и географической широты. В этом ограниченном слое происходят биологические процессы и развиваются почвы. Вечная мерзлота – один из факторов, поддерживающий заболачиваемость и водность ландшафтов тундры, так как она является водоупором, препятствующим вертикальной фильтрации воды, дренированности территории [9].

Болотные почвы встречаются, однако, как показано выше, в самых разных зонах от арктических до тропических, таким образом, климатические условия их образования могут быть довольно разнообразными.

2.3. Растительность и фауна

Ведущая роль в почвообразовании и формировании плодородия почв принадлежит трем группам живых организмов – земным растениям, микроорганизмам и почвенным животным. Каждая из этих групп организмов выполняет свою роль, но только при их совместной деятельности почвообразующая порода превращается в почву.

Доминирующее положение в почвообразовании принадлежит зеленым растениям, которые извлекают из породы зольные элементы и азот, синтезируют в процессе фотосинтеза органическое вещество, которое вместе с зольнымиэлементами через опад попадает в почву[9].

Влияние естественных для данного типа почвы растений всегда позитивно, однако растения, высаженные человеком, могут влиять на почву как положительно, так и отрицательно (истощая ее). Среди позитивных факторов отметим следующие наиболее важные:

Важной функцией растений является переработка солнечной энергии, к чему не имеют способности животные организмы. В результате такой трансформации почва снабжается значительным количеством необходимых питательных веществ. Растения являются главным источником снабжения почвы органическими веществами. Без органических веществ было бы невозможным формирование плодородного слоя почвенного горизонта – биогумуса, а это, в свою очередь, сделало бы невозможным существование земной флоры и фауны. Растения оказывают огромное влияние на количество влаги, солей, минеральных элементов в почве, влияют на температуру и затененность, и на многие другие факторы. В большинстве своем растительные организмы забирают из почвы минеральные элементы и снабжают ее органическими элементами. Растения могут выводить из почвы значительное количество лишних солей, а также менять кислотно-щелочной показатель грунта.