Почвообразующие породы. 2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

”ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ” 

     Биолого-почвенный факультет 

     Почвообразующие породы 

     Реферат 
 
 
 
 
 
 

      Студент:                                                             А.Ю. Чевердин                                        

          Преподаватель:                                                         Л.А. Яблонских

     Воронеж  2011

     Содержание 

     1. Почвообразующие породы

     2. Роль органического вещества и источники поступления их в

     почву

     3. Физико-механические свойства почвы

     4. Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Почвообразующие породы 

     Начало почвообразования на поверхности нашей планеты относится к тому отдаленному в геологических масштабах времени, когда на поверхности суши появились первые живые организмы. По вопросу о месте зарождения на Земле жизни существует несколько представлений.

     A.И. Опарин полагает, что жизнь впервые зародилась в морях и океанах. B.Р. Вильямс указывает, что до появления на суше зеленой растительности в атмосфере не было озона. При отсутствии в атмосфере озонированного экрана коротковолновые ультрафиолетовые лучи, посылаемые солнцем, пронизывали водную толщу океана до глубины полной темноты. Ультрафиолетовые лучи, пишет ученый, губительно действуют на живые организмы, что должно было препятствовать возможности зарождения жизни в океане. Сильное разбавление растворенных органических соединений в океанических водах неизбежно затрудняло их соединение в сложные молекулы.

     Вильямс выдвигает положение, согласно которому жизнь зародилась на суше в обломочных породах, образованных в процессе термического выветривания массивно-кристаллических пород, дающих «ультрафиолетовую тень».

     Заслуживает внимания мнение Н.Г. Холодного. Он считает, что синтез высокомолекулярных органических соединений должен был происходить в небольших материковых водоемах. Испарение воды из этих водоемов приводило к повышению концентрации исходных органических соединений; это облегчало их взаимодействие и синтез высокомолекулярных соединений.

     Представляется возможным сочетание гипотез Вильямса и Холодного, приводящее к выводу о возникновении жизни в воде, которая скапливалась в вогнутых углублениях, заполненных обломочными породами. В указанных условиях имелась «ультрафиолетовая тень» и повышенная концентрация исходных органических соединений (в результате испарения влаги), делающая возможной их соединение (конденсацию).

     Начальной стадией возникновения первичных организмов было выделение из растворов смеси органических соединений особых полужидких студенистых образований -- коацерватов -- определенного строения, но проницаемых для воды и растворов. Способность к реакциям поглощения и обмена в дальнейшем послужила основой для развития явлений питания, переходу коацерватов в пробионты, а затем -- в простейшие первичные живые организмы -- архебионты. Главное отличие архебионтов от их предшественников -- способность к превращению поступающих из окружающей среды соединений в составные части организма, т.е. к ассимиляции.

     Источником углеродного питания первичных организмов служили метан и другие газообразные органические соединения, содержавшиеся в атмосферном воздухе, из которого они черпали и азот, используя аммиак воздуха. Зольные элементы в достаточном количестве были в материнской породе. Воду приносили атмосферные осадки. Необходимую для жизни энергию первичные организмы добывали путем экзотермических реакций окисления. Это было время преобладания хемосинтеза, что дало основание отнести всю указанную группу микроорганизмов к хемотрофам.

     Основы учения о факторах почвообразования заложены В.В. Докучаевым, который установил, что почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов - климата, растительности, почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени).

     Сочетание факторов почвообразования - это комбинация экологических условий развития почвообразовательного процесса и почв. Изучение каждого фактора почвообразования предусматривает его характеристику по определенным параметрам и оценку его роли в почвообразовании.

     Наряду с указанными пятью природными факторами почвообразования выделяется ещё шестой - производственная деятельность человека, оказывающий как прямое, так и косвенное влияние на почвообразующие породы и почвенный покров.

     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.

     Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу строению и свойствам.

     Твердая оболочка Земли, или литосфера, состоит из магматических, метаморфических и осадочных пород.

     Магматические, или изверженные, породы образовались из силикатных расплавов, застывших в глубине земной коры (породы глубинные - интрузивные), или из магмы, излившейся на поверхность Земли (породы излившиеся - эффузивные). Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих литосферу, однако почвообразующими являются лишь в редких случаях, главным образом в горных областях.

     Метаморфические - вторичные массивнокристаллические породы, образовавшиеся из магматических или осадочных в недрах земли в результате глубоких превращений (сланцы, гнейсы). Их значение также мало.

     Осадочные породы - отложения продуктов выветривания массивнокристаллических пород или остатков различных организмов. Они подразделяются на обломочные, химические осадки и биогенные. Среди осадочных пород химического и биогенного происхождения важную роль в почвообразовании играют карбонатные отложения - известняки, мергели, доломиты, мел.

     Формирование почвообразующих пород связано с процессами выветривания горных пород и переносом и переотложением продуктов выветривания.

     Выветривание - совокупность сложных и разнообразных процессов количественного и качественного изменения горных пород и слагающих их минералов под воздействием атмосферы, гидросферы и биосферы.

     Горизонты горных пород, где протекают процессы выветривания называют корой выветривания. В ней различают две зоны: поверхностного и глубинного выветривания. Мощность коры современного выветривания, в которой может протекать почвообразовательный процесс, колеблется от нескольких сантиметров до 2-10 м.

     Различают 3 формы выветривания:

     Физическое - механическое раздробление горных пород и минералов без изменения их химического состава.

     Выветривание начинается с поверхности, здесь возникают большие градиенты суточных и сезонных температур. Постепенно выветривание захватывает более глубокие слои породы и затухает в поясе постоянных температур. Наиболее интенсивно оно протекает при небольших амплитудах колебания температур.

     В результате физического выветривания горная порода уже способна пропускать воздух и воду и задерживать некоторое ее количество. Физическое выветривание, раздробляя и разрыхляя массивные породы, значительно увеличивает общую поверхность, что создает благоприятные условия для проявления химического выветривания.

     Физическое выветривание ускоряется при наличии воды, которая поникая в трещины горных пород, создает капиллярное давление большой силы. Еще сильнее разрушающая сила воды при замерзании: она расширяется на 1/[10] своего объема и оказывает огромное давление на стенки трещин горных пород.

     Химическое - процесс химического изменения и разрушения горных пород и минералов с образованием новых минералов и соединений.

     Важнейшим фактором этого процесса является вода, углекислый газ и кислород. Вода - энергетический растворитель горных пород и минералов.

     Разложение минералов усиливается с повышение температуры и насыщением углекислым газом. В результате химического выветривания изменяется физическое состояние минералов и разрушается их кристаллическая решетка. Порода обогащается новыми (вторичными) минералами и приобретает связность, влагоемкость, поглотительную способность и другие свойства.

     Биологическое - механическое разрушение и химическое изменение горных пород и минералов под действием организмов и продуктов их жизнедеятельности. В разрушении горных пород в поверхностных слоях земли активно участвуют живые организмы. При биологическом выветривании организмы извлекают из породы необходимые для построения своего тела минеральные вещества и аккумулитируют их в поверхностных горизонтах породы, создавая условия для формирования почв.

     Главные почвообразующие породы.

     К ним относятся рыхлые осадочные породы и на них почти повсеместно развиваются почвы. Элювиальные породы (элювий) - продукты выветривания коренных пород, оставшиеся на месте образования. В зависимости от свойств исходной породы, климатических условий и рельефа элювий отличается большим разнообразием по составу и мощности. Для элювия характерны тесные связи с исходной породой, постепенный переход от рыхлого мелкозернистого материала к плотной породе.

     Значение элювиальных пород в почвообразовании определяется их свойствами. На элювии карбонатных пород в Нечерноземной зоне формируются плодородные дерновые почвы. На маломощном элювии почвы отличаются щебеночным составом.

     Делювиальными породами (делювием), называются наносы, отложенные на склонах дождевыми и талыми водами. Делювий откладывается в виде пологого шлейфа. В вершине шлейфа часто накапливается грубый материал, иногда обломочный, а в конце шлейфа - пылеватый, глинистый. Плоскостной склоновый сток формирует делювиальные наносы с большей мощностью у основания склона, где движение воды замедляется и материал оседает.

     Для делювия характерны относительная сортированность и хорошо выраженная слоистость. Встречаются несортированные и неслоистые наносы. По составу делювий разнообразен.

     Делювиальные породы широко распространены в предгорных областях и служат материнскими породами для различных почв.

     Пролювий формируется в горных странах, у подножия гор в результате деятельности временных водных и селевых потоков значительной силы. Пролювий характеризуется плохой сортированностью, включением крупнообломочного материала. Делювий и пролювий часто сочетаются, образуя делювиально-пролювиальные отложения.

     Аллювиальные породы (аллювий), представляет собой осадки, отложения при разливе рек (пойменный аллювий). Аллювиальные отложения характеризуются горизонтальной или косой слоистостью, окатанностью минеральных зерен, включением органических остатков. К аллювиальным породам относятся также донные отложения рек (русловый аллювий). Русловый аллювий обычно сложен песками различной зернистости.

     Пойменный аллювий преимущественно суглинистый и глинистый. В пределах поймы, в старицах, накапливается старичный аллювий, богатый органическим веществом.

     Горные реки в отличие от равнинных формируют только русловый аллювий.

     Аллювий служит материнской породой для различных пойменных почв, отличающихся высоким плодородием.

     Озерные отложения выполняют понижения древнего рельефа, отличаются глинистостью и слоистостью. Таковы, например, ленточные глины, образовавшиеся в предледниковых озерах. В озерных отложениях часто наблюдаются органические прослойки, могут накапливаться углекислый кальций, а в сухих областях - гипс и легкорастворимые соли. Накопление легкорастворимых солей превращает озерные отложения в засоленные. Пересыхая, соленые озера образуют солончаки.

     Ледниковые (моренные) отложения - продукты выветривания различных пород, перемещенные и отложенные ледником. Обычно залегают на возвышенных водораздельных пространствах. Для морен характерны следующие особенности: несортированность, неоднородный механический состав, наличие валунов, обогащенность песчаными фракциями, красно-бурая, реже желто-бурая и другая окраска.

     Окраска зависит от характера коренных пород подледникового ложа, условий выветривания и почвообразования. При оглеении цвет морены приобретает серо-сизый оттенок.

     По механическому составу морены разнообразны, однако наиболее широко представлены валунными песчанистыми суглинками. По химическому составу различают бескарбонатные и карбонатные морены. На карбонатной морене формируются слабо- и среднеподзолистые виды почв, а также плодородные дерново-карбонатные почвы. На бескарбонатных средне- и сильноподзолистые.

     Флювиогляциальные (водно-ледниковые) отложения связаны с деятельностью мощных ледниковых потоков. Вытекая из-под ледника, они перемещали моренный материал и переоткладывали его за краем ледника.

     Флювиогляциальные отложения характеризуются сортированность, слоистостью, не содержат валунов, бескарбонатные, преимущественно песчаные и песчано-галечниковые. Почвы, сформированные на флювиогляциальных отложениях, отличаются низким плодородием. Они бедны гумусом, питательными веществами, обладают малой влагоемкостью. Здесь развиваются болотно-подзолистые почвы.

     Покровные суглинки распространены в зоне ледниковых отложений и рассматриваются как отложения мелководных приледниковых разливов талых вод. Для них характерно покровное залегание на морене, откуда и произошло их название.

     Они характеризуются желто-бурой окраской, хорошо выраженной сортированностью, большим содержанием пылеватых фракций, не содержат валунов. По механическому составу - чаще тяжелые и средние пылеватые суглинки однородного строения с преобладанием фракций крупной пыли и ила. По химическому составу преимущественно бескарбонатные. На покровных суглинках развиты подзолистые, дерново-подзолистые почвы, нередко испытывающие переувлажнение, а также серые лесные почвы.

     Лёссы и лёссовидные суглинки имеют различный генезис. Их общими чертами являются палевая или буровато-палевая окраска, карбонатность, пылевато-суглинистый механический состав с преобладанием крупнопылеватой фракции, мучнистость, пористость, рыхлое сложение, микроагрегированность, хорошая проницаемость.

     По химическим и водно-физическим свойствам эти породы наиболее благоприятны для развития растений. При благоприятных климатических условиях на них формируются высокоплодородные черноземные почвы, а также сероземы, каштановые, серые лесные.

     Эоловые отложения образуются в результате аккумулятивной деятельности ветра, которая проявляется особенно интенсивно в пустынях. К эоловым отложениям относятся сортированные песчаные наносы, которые откладываются недалеко от областей дефляции. Эти наносы образуют особые формы рельефа - бугры, дюны, барханы.

     Морские отложения формируются в результате перемещения береговой линий морей, явлений трансгрессии и регрессии, которые неоднократно наблюдались в четвертичный период. Морские отложения отличаются слоистостью, сортированностью и большой аккумуляцией солей. Выходя местами на поверхность приводят к образованию засоленных почв.

     Роль почвообразующих пород в почвообразовании определяется тем, что они в значительной степени влияют на состав, свойства формирующихся из них почв. Это, в свою очередь, сказывается на скорости преобразования минеральной массы при почвообразовании, закрепления образующихся органических веществ и т. п.

     Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. В зависимости от механического состава породы различают по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы. От материнских пород зависят скорость и направление почвообразовательного процесса, формирование и уровень почвенного плодородия, а также условия использования почв в сельском хозяйстве. 

     2. Роль органического вещества и источники поступления их в

     почву 

     В почвообразовании участвуют три группы организмов - зеленые растения, микроорганизмы и животные, образующие на суше сложные биоценозы. При совместном воздействии организмов в процессе их жизнедеятельности, а также за счет продуктов жизнедеятельности осуществляются важнейшие звенья почвообразования - синтез и разрушение органического вещества, избирательная концентрация биологически важных элементов, разрушение и новообразование минералов, миграция и аккумуляция веществ и другие явления, составляющие сущность почвообразовательного процесса и определяющие формирование главного свойства почвы - плодородия.

     Вместе с тем функции каждой из этих групп как почвообразователя различны.

     Роль микроорганизмов в почвообразовании.

     Микроорганизмы почвы весьма разнообразны по составу и биологической деятельности. Здесь распространены бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, простейшие. Суммарная масса микроорганизмов только в поверхностном горизонте достигает нескольких тонн на гектар. Численность микроорганизмов измеряется миллиардами в 1 г почвы. В целом для планеты масса почвенных микроорганизмов определяется в 10^8-9 т, т. е. составляет 0,01-0,1% от всей биомассы суши.

     Бактерии - это одноклеточные организмы размером в несколько микрометров. По характеру поглощения углерода выделяют автотрофные бактерии, усваивающие углерод из воздуха, и гетеротрофные, получающие углерод из готовых органических соединений. По отношению к азоту лишь часть бактерий автотрофна, т. е. способна усваивать этот элемент из воздуха.

     Автотрофные бактерии поглощают углерод из углекислоты; этот процесс эндотермический, требующий затраты дополнительной внешней энергии. В качестве таковой бактерии используют энергию окисления некоторых минеральных соединений. Этот процесс получил название хемосинтеза.

     Примером осуществления хемосинтеза является деятельность нитрифицирующих бактерий. Под нитрификацией понимают процесс биохимического окисления аммиака до азотной кислоты. О количественном масштабе процесса нитрификации можно судить по тому, что за один год деятельности нитрифицирующих бактерий может образоваться до 300 кг солей азотной кислоты на 1 г почвы.

     Аналогично происходит хемосинтез у других нитрифицирующих бактерий. Источником энергии для поглощения углерода из углекислого газа могут служить реакции окисления сероводорода, тиосоединений серы, соединений Fe (II), Mn (II) и т. д. Накопление сульфатов в результате деятельности серобактерий в приповерхностном слое почвы достигает 200-250 кг на 1 г почвы.

     Определенные группы бактерий обладают способностью поглощать молекулярный азот из воздуха. Этот процесс получил название фиксации азота. Нехватка азота в почве сдерживает развитие растительности, ограничивает возможности сельскохозяйственного использования почвы. Значение азотофиксирующих бактерий чрезвычайно велико, так как только благодаря их деятельности для всей остальной массы живых организмов становится доступным атмосферный азот.

     Гетеротрофные бактерии поглощают необходимый углерод из готовых органических соединений, разлагая сложные соединения на простые. Благодаря их деятельности осуществляется грандиозный процесс разрушения колоссального количества мертвого органического вещества, ежегодно поступающего в почву, и освобождение химических элементов, прочно связанных в составе органических остатков.

     Актиномицеты - лучистые грибы. Их используют в качестве источника углерода разнообразные органические соединения. Они могут разлагать клетчатку, лигнин, перегнойные вещества почвы. Участвуют в образовании гумуса. Актиномицеты лучше развиваются в почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией, богатых органическим веществом и хорошо обрабатываемых. К актиномицетам относят близкие к ним проактиномицеты, микобактерии, микромоноспоры и микоккоки.

     Среди почвенных микроорганизмов исключительно важное значение принадлежит грибам. Большая часть грибов состоит из ветвящихся нитей (гиф), образующих тело гриба (мицелий). Наиболее распространены плесневые грибы, а в лесных почвах гриб - мукор. Грибы разрушают клетчатку и лигнин, участвуют в разложении белков. При этом образуются органические кислоты, увеличивающие почвенную кислотность и влияющие на преобразование минералов. Так же как актиномицеты, грибы преимущественно являются аэробами.

     Мицелий грибов часто развивается на корнях растений и даже в клетках высших зеленых растений. Подобный симбиоз высших растений с грибами называется микоризой. В этом симбиозе мицелий гриба выполняет функции всасывающего аппарата корневой системы, обеспечивая растения водой и пищей. В силу того, что грибы усваивают питательные вещества непосредственно из органических соединений, микориза обеспечивает развитие растений на почвах, богатых слаборазложившимися растительными остатками. В свою очередь, мицелий грибов использует для питания углеводы и некоторые органические кислоты, поступающие из листьев в корни растений.

     Водоросли распространены во всех почвах, главным образом в поверхностном слое. Содержат в своих клетках хлорофилл.

     В болотных почвах и на рисовых полях водоросли улучшают аэрацию, усваивая растворенный СО[2] и выделяя в воду кислород.

     Водоросли активно участвуют в процессах выветривания пород и в первичном процессе почвообразования.

     Лишайники не относятся к микроорганизмам, но поскольку они представляют собой сложное симбиотическое образование гриба и водоросли, целесообразно рассмотреть их участие в почвообразовании. Лишайники поселяются как на органическом веществе, так и на горных породах. Особый интерес представляет их деятельность на горных породах. Воду и углерод лишайники получают из атмосферы, а другие химические элементы - за счет разрушения минералов.

     Помимо растительных организмов в почве распространены простейшие животные организмы. Это преимущественно корненожки, жгутиковые и реснитчатые инфузории, но роль их в почвообразовании недостаточно выяснена. 

     Список литературы 

1. Безднина С.Я. Экология мелиорации и водного хозяйства // МиВХ. - 2001. - № 2.

2. Земледелие / С.А. Воробьев, А.Н. Карташев, А.М. Лыков, И.П. Макаров / Под ред. С.А. Воробьева. - М.: Агропромиздат, 1991.

3. Калиненко И.Г. Селекция озимой пшеницы. - М., 1995.

4. Орлов Д.С. Цвет и диагностика почв // Соросовский Образовательный Журнал. - 1997. - №4.

5. Плескачев Ю.И. Эффективность ресурсосберегающих обработок черного пара. / Ж. "Зерновые культуры". - 3. - 1998.

6. Пруцаков Ф.М. Озимая пшеница. - М.: Колос, 1986.

7. Долгачева В. Растениеводство: Учебное пособие - М., Академия, 1999.