Сетевая библиотекаСетевая библиотека

ответы на билеты

Дата публикации: 08.02.2019
Тип: Текстовые документы DOCX
Размер: 139 Кбайт
Идентификатор документа: -35982457_490045777
Файлы этого типа можно открыть с помощью программы:
Microsoft Word из пакета Microsoft Office
Для скачивания файла Вам необходимо подтвердить, что Вы не робот


Не то что нужно?


Вернуться к поиску


Билет № 1

1.Механические элементы почвы и их классификация. Минералогический и химический состав, физические свойства механических фракций

Пространственное распространение почв и их свойства отображают на специально создаваемых почвенных картах и в сопроводительных документах к ним. На основе материалов почвенного обследования составляют аналитические карты (называемые также картограммами), на которых разными цветами показывают ареалы различных значений кислотности. Данные агрохимических картограмм используют для составления схемы удобрения полей и проведения известкования.

Почвенные (органические, минеральные, органоминеральные) частицы получили название механических элементов. Свойства механических элементов зависят от их размера. Близкие по размеру, а, следовательно, и по свойствам частицы группируют по фракциям. Группировка частиц по фракциям называется классификацией механических элементов (табл.).

Классификация механических элементов (по Н.А. Качинскому)

Фракция Размер фракции, мм Фракция Размер фракции, мм

Камни более 3 Ил

грубый тонкий 0,0005.„0.001 0,0001...0,0005

Гравий 1...3 Коллоиды менее 0,0001 Песок Пыль крупный 0,5...1 крупная 0,01....0,05

средний 0,25-0,5 средняя 0,005...0,01

мелкий 0,05...0,25 мелкая 0,001.„0,005

Частицы размером более 1 мм называют скелетной частью, или скелетом почвы, менее 1 мм — мелкоземом. Частицы крупнее 0,1 мм образуют физический песок, менее 0,1 мм — физическую глину.

Отдельные фракции по-разному влияют на свойства почв и пород.

Камни (более 3 мм) — крупные обломки горных пород. Наличие камней затрудняет использование сельскохозяйственных машин и орудий и является механическим препятствием для роста и развития растений.

Гравий (1...3 мм). Высокое содержание гравия в почвах придает им провальную водопроницаемость, отсутствие водоподъемной способности, низкую влагоемкость, что неблагоприятно для растений.

Песок (0,05... 1 мм) в отличие от гравия обладает некоторой капиллярностью и влагоемкостью. Почвам он придает высокую водопроницаемость, низкую пластичность, слабое набухание.

Пыль крупная (0,01...0,05 мм) непластична, слабо набухает, имеет низкую влагоемкость. Так как перечисленные выше фракции обладают рядом сходных свойств, их объединяют в отдельную группу и называют физическим песком.

Пыль средняя (0,005...0,01 мм) имеет повышенную пластичность и связность, неплохо удерживает влагу, но обладает слабой водопроницаемостью. Почвы с высоким содержанием крупной и средней пыли легко распыляются, имеют склонность к заплыванию и уплотнению, отличаются низкой водопроницаемостью.

Пыль мелкая (0,001. ..0,005 мм) имеет высокую дисперсность, способна к структурообразованию, обладает поглотительной способностью, обогащена гумусовыми веществами. Но мелкая пыль придает почвам такие неблагоприятные свойства, как низкая водопроницаемость, способность к набуханию и усадке, липкость, трещиноватость, плотное сложение.

Ил (менее 0,001 мм) обладает высокой поглотительной способностью, содержит много гумуса, элементов питания. Коллоидная часть фракции активно участвует в структурообразовании.

Пыль средняя, мелкая и ил образуют физическую глину.

2.Пути регулирования состава почвенных коллоидов

Высокодисперсная часть почвы состоит преимущественно из коллоидов. Почвенные коллоиды – совокупность почвенных частичек размером от 1 до 100 нм. Таким образом, коллоидные растворы занимают промежуточное положение между истинными, или молекулярными растворами (размер частичек 100 нм), с другой.

Почву относят к сложной полидисперсной системе – в ее состав входят частицы различного размера. Исключительно важную роль играет высокодисперсная часть почвы. Происхождение почвенных коллоидов может быть связано с лиспегацией (раздроблением) более крупных частичек, что происходит при выветривании пород. Другой путь образования коллоидов – в результате активизации поликонденсации и полимеризации низкомолекулярных органических соединений.

Органические коллоиды образуются при гумификации органического вещества. Представлены в почве гумусовыми кислотами и их солями: гуматами, фульватами, алюмо-железогумусовыми соединениями.

При взаимодействии гумуса с высокодисперсными минералы частичками почвы образуются комплексные соединения сложного состава – органо-минеральные коллоиды.

Количество коллоидов в почве может сильно колебаться в зависимости от содержания в ней гумусовых веществ и частичек физической глины, с их увеличением возрастает количество коллоидов.

Приемы регулирования теплового режима почв направлены на лучшее использование основных и дополнительных источников тепла, сохранение и уменьшение расхода тепла и устранение перегрева почвы. Их можно разделить на Пассивные, не требующие материальных затрат, и Активные, требующие определенных материальных затрат и человеческих усилий.

К пассивным методам относятся: посев сельскохозяйственных культур в оптимальные сроки, использование в хозяйствах агроклиматически районированных культур и отдельных их сортов, правильное использование элементов рельефа. Посев теплолюбивых культур в более поздние сроки при наступлении относительно устойчивых положительных температур и надлежащем прогревании почвы способствует более благоприятным условиям их роста. Районирование позволяет определить географические границы возделывания культур, соответствующие их потребностям в тепле. Размещение более теплолюбивых культур на плато и южных склонах как лучше прогреваемых, а холодостойких — в низинах и на северных склонах позволяет лучше использовать мезоклимат.

К активным методам регулирования теплового режима почв и приземного слоя воздуха относятся такие агротехнические приемы, как посев и посадка растений на грядах и гребнях, обработка почвы и удаление избыточной почвенной влаги, мульчирование почвы, создание дымовых завес над поверхностью почвы и растениями, дополнительный обогрев почвы, создание полезащитных лесных полос, снегозадержание на полях.

При создании в северных районах гряд и гребней почва в них лучше прогревается, легче избавляется от излишней воды. Разница температур почвы на гребнистой и ровной поверхности достигает 5°С на глубине 5 см и 2,5 °С на глубине 10 см. Хотя в ночное время с поверхности гребней и гряд отдается больше теплоты, чем с ровной поверхности, все же тепловой баланс складывается более благоприятный.

Поступление тепловой энергии солнца может быть увеличена обработкой почвы и регулированием водно-воздушного режима почв. Структурные почвы обладают наиболее благоприятными тепловыми свойствами, хорошо прогреваются и сохраняют тепло в глубоких слоях. Удаление излишней влаги из почвы также способствует более быстрому прогреванию почвы, так как твердая фаза (почва) характеризуется меньшей теплоемкостью, чем вода.

Мульчирование почвы темноцветными материалами — торфом, перегноем, бумагой и др. — способствует поглощению солнечной энергии и увеличению прихода тепла в почву. Органические удобрения могут служить дополнительным средством обогрева почвы в районах с коротким теплым периодом и недостаточным поступлением солнечной радиации.

Снегозадержание позволяет выгодно использовать физические свойства снега для уменьшения потерь теплоты из почвы. Благодаря своей низкой теплопроводности снежный покров хорошо сохраняет в почве тепло и защищает ее от охлаждения. Снежный покров имеет особенно важное значение для перезимовки озимых культур, многолетних трав, ягодных и плодовых насаждений. 

Билет № 2

1.Гранулометрический состав почвообразующих пород и почв. Классификация почвообразующих пород и почв по гранулометрическому составу

Почвообразующими или материнскими, породами называются поверхностные горизонты горных пород, из которых возникают почвы. В состав почв входят минеральные и органические вещества. Минеральная часть почвы составляет 80 - 90% и более от общей массы почвы, и лишь в торфяниках содержание ее снижается до 1 - 10% - Качество почв, уровень их потенциального плодородия и агрономическая ценность во многом зависят от физических и химических особенностей материнской породы.

По своему происхождению слагающие земную кору горные породы подразделяют на магматические, метаморфические и осадочные.

Магматические породы образуются при остывании расплавленных силикатных масс - магм в глубоких слоях земной коры или вытекших в виде лав на земную поверхность (гранит, сиенит, базальт и др.).

Метаморфические породы формируются из осадочных и магматических пород в глубоких слоях земной коры под воздействием высокой температуры и большого давления (гнейс, глинистый сланец, мрамор и др.).

Магматические и метаморфические породы скрыты толщей осадочных пород, на которых в основном развиваются современные почвы, на поверхность они выходят сравнительно редко.

Осадочные породы образуются из магматических и метаморфических пород в результате длительных процессов их разрушения и неоднократного перемещения продуктов выветривания водой, льдом, ветром (пески, глины и др.), а также из отложений остатков различных организмов (известняки и др.).

Гранулометрический состав (механический состав, почвенная текстура) - относительное содержание в почве, горной породе или искусственной смеси частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава. Гранулометрический состав является важным физическим параметром, от которого зависят многие аспекты существования и функционирования почвы, в том числе плодородие.

Гранулометрический состав - содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.

В настоящее время получили распространение два основных принципа построения классификаций:

На основании содержания физической глины с учётом доминирующей фракции и типа почвообразования. Разработана Н.А. Качинским и принята в России и в некоторых других странах.

На основании относительного содержания фракций песка, пыли и глины по Аттербергу. Международная классификация, классификации общества почвоведов (SSSA) и общества агрономов (ASSA) США. Для определения названия почвы используют треугольник Ферре.

Однозначного перехода от одной классификации к другой не существует, однако используя кумулятивную кривую выражения результатов гранулометрического состава можно назвать почву по обеим классификациям.

2.Поглотительная способность почвы, её виды (по Гедройцу), роль в почвообразовании и плодородие почв

К. К. Гедройц выделил пять видов поглотительной способности почв: механическую, биологическую, химическую, физическую и физико-химическую.

Механическая поглотительная способность. Это свойство почвы задерживать в своих порах частицы из фильтрующихся суспензий. Механическое поглощение зависит от гранулометрического состава и сложения почвы. Глинистые и суглинистые почвы поглощают даже тонкодисперсные частицы. У песчаных почв рыхлое крупнопористое сложение, поэтому они слабее поглощают взвешенные частицы.

На механическом поглощении основан прием кольматажа (заиливания) для уменьшения фильтрации воды через дно и стенки канала. Кольматаж применяют также для улучшения водных и физических свойств закамненных и грубозернистых песчаных почв.

Биологическая поглотительная способность. Обусловлена избирательным поглощением растениями и микроорганизмами необходимых для их жизни элементов (азота, фосфора, калия и др.). Усваиваемые ими растворимые соединения превращаются в белковые вещества, нуклеиновые кислоты, клетчатку и другие компоненты живых тканей. Благодаря биологическому поглощению почва систематически обогащается органическим веществом, азотом и зольными элементами питания. При этом значительно уменьшается геохимический сток минеральных удобрений, внесенных в почву.

Физическая поглотительная способность. В результате физической поглотительной способности молекулы концентрируются на поверхности почвенных частиц.

Физико-химическая поглотительная способность (обменная адсорбция). Это способность почвы обменивать некоторую часть катионов диффузного слоя коллоидной мицеллы на эквивалентное количество катионов, находящихся в почвенном растворе. Известно, что минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в определенной степени диссоциируют (распадаются) на катионы и анионы. Поскольку большая часть почвенных коллоидов имеет отрицательный заряд, то из раствора поглощаются в основном положительно заряженные ионы, то есть катионы. Обмен катионов почвенного раствора на катионы, находящиеся в твердой фазе почвы, происходит эквивалентно.

К. К. Гедройц установил, что в почве кроме растворенных в воде катионов присутствуют нерастворимые катионы, находящиеся в поглощенном состоянии. Они связаны с предколлоидной и особенно с коллоидной фракциями.

Почвенным поглощающим комплексом (ППК), по К. К. Гедройцу, называется вся сумма органических и минеральных коллоидов почвы вместе с поглощенными ими ионами. Из минеральных почвенных отрицательно заряженных коллоидов в ППК входят группа глинистых минералов (монтмориллонит, бейделлит, каолинит, галлуазит и др.), гидроксиды кремния, марганца. Гидроксиды железа и алюминия относятся к амфолитоидам: в кислой среде они заряжены положительно, а в щелочной — отрицательно.

Органические почвенные коллоиды представлены гумусовыми веществами. Они имеют отрицательный заряд. Кроме того, в ППК входят бактериальные клетки, а также различные комплексные органо-минеральные соединения коллоидной природы.

ППК в различных почвах зависит от их гранулометрического и минералогического составов, от содержания гумуса, то есть от общего содержания коллоидов.

В зависимости от наличия поглощенного водорода почвы подразделяются на насыщенные и ненасыщенные основаниями. К почвам, насыщенным основаниями, относят черноземы, каштановые почвы, сероземы.

Билет № 3

Методы определения гранулометрического состава почв. Принцип метода Н.А. Качинского и его модификации

Методы:

1. Сухое растирание (метод «зеркала»). Небольшой комочек воздушно-сухой почвы (размером с горошину) растирают пальцами и высыпают на сухую ладонь. Почву втирают указательным пальцем в кожу, затем ладонь переворачивают и слегка встряхивают. На ладони остается так называемое «зеркало» за счет оставшихся в бороздках и порах кожи наиболее мелких частиц (фракции физической глины). По «зеркалу» определяют гранулометрический состав почвы.

Рыхлые пески «зеркала» почти не дают; у связных песков оно слабое, редкое, но все же ясно заметное; у супесей - ясно заметное, но прерывистое; у легких суглинков - хорошее, почти сплошное и у средних суглинков - сплошное «зеркало». Более тяжелые по составу почвы трудно растирать пальцем в сухом состоянии. Обычно они имеют хорошо выраженную микроструктуру и поэтому могут показаться опесчаненными и даже дать прерывистое «зеркало», что ошибочно укажет на более легкий гранулометрический состав.

Методом сухого растирания хорошо определять гранулометрический состав лишь песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почв. С его помощью можно дать и дополнительную характеристику гранулометрического состава. Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые - жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые - мягкости, но и явного присутствия песчинок (более трех ).

2 . Мокрое растирание. Небольшую щепотку почвы смачивают водой и растирают на ладони . Рыхлые пески не оставляют почти никакого следа, связные - слегка загрязняют ладонь; супеси загрязняют ладонь сильнее; легкие и средние суглинки почти сплошь замазывают кожу, а тяжелые - сплошь; глины дают однородную мажущуюся массу.

3. Скатывание шнура (по Н. А. Качинскому). Почву смачивают и разминают пальцами до консистенции теста. В таком состоянии вода не отжимается, а почва блестит и мажется. Хорошо размятую почву раскатывают между ладонями и шнур сворачивают в колечко (толщина шнура около 3 мм, диаметр кольца около 3 см).

Сильнокарбонатные почвы следует смачивать не водой, а 8-10 %-ной соляной кислотой для разрушения почвенной микроструктуры.

4. Скатывание шарика. Из сырой или смоченной размятой почвы скатывают шарик диаметром 2-3 см, который затем расплющивают в тонкую лепешку. У рыхлых песков шарик не образуется; у связных песков - легко крошится; у супесей - имеет шероховатую поверхность и при расплющивании распадается на куски; у суглинков - гладкую поверхность, при расплющивании глубоко растрескивается по краям; у глинистых - блестящую поверхность, причем у легкоглинистых - при расплющивании лепешка с незначительными трещинами по краям, а у средне- и тяжелоглинистых - без трещин.

5. Проба ножом. Лезвием ножа делают черту и срез почвы. Черта осыпается, поверхность среза шероховатая, иод ножом слышен треск - песчанистая почва; черта с разорванными краями от выпавших песчинок, поверхность среза шероховатая - супесчаная; черта ровная, шире лезвия ножа, поверхность среза ровная, матовая, под ножом треска не слышно - суглинистая; черта узкая, равна по ширине лезвию, срез гладкий, блестящий - глинистая почва.

6. Определение механического состава почвы по структурности пашни. Почвы разного гранулометрического состава обладают различной способностью образовывать структурные агрегаты. Наблюдая структурность недавно обработанных (заборонованных) участков, можно заметить, что рыхлопесчаные почвы состоят из раздельночастичной бесструктурной массы, связнопесчаные - имеют на поверхности отдельные комки, у рыхлопесчаных - комки занимают менее 1/3 поверхности, у связносупесчаных — до 1/2, у легкосуглинистых - около 3/4, у среднесуглинистых - вся поверхность покрыта комками размером от голубиного до куриного яйца, у тяжелосуглинистых и глинистых - комки покрывают всю поверхность и среди них встречаются глыбы до 10 и более сантиметров.

Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов. В нашей стране применяется классификация Н.А. Качинского.

Название механических элементов Диаметр механических элементов, мм

Физический песок (> 0,01 мм) Камни > 3

Гравий 3–1

Песок крупный 1–0,5

Песок средний   0,5–0,25

Песок мелкий 0,25–0,05

Пыль крупная 0,05–0,01

Физическая глина (< 0,01 мм) Пыль средняя   0,01–0,005

Пыль мелкая 0,005–0,001

Ил грубый 0,001–0,0005

Ил тонкий 0,0005–0,0001

Коллоиды   < 0,0001

В основу разделения механических фракций положены различия, главным образом, в водно-физических свойствах частиц. Так, каменистая часть почвы (d > 1 мм) с точки зрения водно-физических свойств не активна, инертна; она не способна удерживать влагу. Песок (d = 1,0–0,05 мм) обладает слабой водоудерживающей способностью. Пыль (d = 0,05–0,001 мм) очень хорошо удерживает воду и обладает хорошей водоподъемной способностью; ил (d < 0,001 мм) имеет плохую водопроницаемость и меньшую, чем у пылеватых частиц, водоподъемную способность.

Точные определения гранулометрического состава производятся на основании лабораторного анализа. В полевых условиях гранулометрический состав почвы определяют упрощенными способами: «органолептическим» - методом скатывания между пальцами, сухим (метод «зеркала») и мокрым растиранием. Определение может быть кратким (с учетом содержания физического песка и физической глины) и подробным (с учетом дополнительной характеристики по преобладающей фракции). Упрощенные полевые методы при наличии навыка и тщательном выполнении дают результаты, близкие к полученным в лаборатории с помощью приборов.

В полевых условиях помимо сухого и мокрого растирания для определения гранулометрического состава применяют метод скатывания шнура, скатывания шарика, пробу ножом по стенке разреза, а на пахотных угодьях - по структурности пашни.

Понятие почвенный поглощающий комплекс (ППК), сумма поглощенных оснований (S), емкость катионного обмена (ЕКО), степень насыщенности почв основаниями (V). Обменные (поглощенные) катионы почв, их состав в различных типах почв и влияние на агрономические свойства почв

Материальным носителем обменной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК) — совокупность минеральных, органических и органо-минеральных соединений высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных к обменным реакциям.

Поглотительной способностью обладала коллоидные частицы (0,001—0,200 мкм) и в меньшей степени предколлоидная фракция (0,2—1,0 мкм). Основным механизмом обменной поглотительной способности почв является процесс сорбции. Природа и состав ППК связаны с типом почвообразования.

Общее количество поглощенных (обменных) катионов называется емкостью поглощения, или емкостью катионного обмена (ЕКО). Она зависит от содержания в почве илистой фракции, природы ППК и реакции среды.

Емкость катионного обмена больше в почвах тяжелого гранулометрического состава, чем в легких. Органические коллоиды обладают более высокой ЕКО, чем минеральные. Минеральные коллоиды в почвах, содержащих монтмориллонит, характеризуются большим ЕКО, чем в почвах с преобладанием каолинита и гидрослюд.

В обменной форме находятся многие макро — и микроэлементы минерального питания растений. Наиболее важны для диагностики процессов почвообразования и плодородия почв обменные катионы почвенного поглощающего комплекса: Са2+, Mg2+, Na+, Н+, Аl3+.

Общее содержание в ППК катионов кроме H,Al,Fe выражается м-экв/100 г почвы, обозначается S. Формула для расчета суммы поглощенных оснований:

 

, где

 

а – объем фильтрата взятого для титрования, к1 – поправка к титру HCl, b – количество NaOH пошедшее на титрование, к2 – поправка к титру NaOH, 0,1 – нормальность растворов, 100 – пересчет на100 г почвы, Н – навеска почвы соответствующая взятому объему фильтрата.

Степень насыщенности почв основаниями показывает сколько % общей емкости поглощения занимают основания. V  является важным агрохимическим показателем позволяющим определить степень нуждаемости почв в известковании. Чем выше V тем ниже кислотность и нуждаемость в известковании. Формула для расчета степени насыщенности почв основаниями:

 

        

Обменные катионы выполняют в почве следующие экологические функции:

Са2+ — присутствует во всех почвах, но в разных количествах и соотношениях с другими катионами, оптимальное содержание — 80—90% ЕКО (чернозёмы), способствует оструктуриванию, гумусообразованию, кислотно-основной буферности, способен к ионе обменному поглощению корнями растений;

Мg2+ — всегда сопровождает Са2+ (типичное соотношение концентраций Са2+ и Мg2+ составляет 5:1, в этом случае действие Mg2+ аналогично действию Са2+), при увеличении доли в ППК вызывав повышение щелочности, присутствуя в ППК поддерживает солонцеватость почв и приводит в отдельных случаях к образовании особых почв — магниевых солонцов;

К+ — играет важную роль в питании растений;

Аl3+ — участвует в формировании потенциальной кислотности почв, играет важную роль в перераспределении веществ в почвенном профиле, способствует образованию труднодоступных фосфатов алюминия, при концентрации в растворе более 2 мг/л токсичен для растений, физиологически токсичен;

NH4+ — единственная возможная аккумуляция доступного растениям азота, легко используется корневыми системами растений не накапливается в количествах, превышающих 3 % ЕКО;

Н+ — источник почвенной кислотности, присутствует всегда бескарбонатных почвах, при pH от 6,5 до 7,2 присутствует в ПП в количествах менее 5 % ЕКО, при более высоком содержании начинают проявляться кислотные свойства почв, тем в большей степени, чем выше доля Н+ в ППК, максимум кислотности достигается, когда доля водорода в ППК превышает 40—50 %, почва при этом становится кислой и сильнокислой (pH 3—5);

Na+ — в количествах менее 3 % ЕКО является важным условием оптимального функционирования биоценозов, обеспечивает дисперсность коллоидов, подвижность гумусовых веществ и пополнение почвенных растворов биологически необходимыми компонентами, активный пептизатор коллоидов при концентрации в почвенном растворе ниже порога коагуляции;

Fe3+ — интенсивный коагулятор коллоидов, как и алюминий, во влажных тропических почвах, участвует в образовании труднорастворимых соединений, органо-минеральных комплексов, в реакциях окисления-восстановления, является причиной заохривания почв, ожелезненные почвы малопластичны, не набухают, склонны к образованию латеритов.

От состава обменных катионов зависят физические и химические свойства почвы. Обменный Na+ вызывает пептизацию коллоидов, образование корки на поверхности почвы, ухудшение водной проницаемости почвы. Обменный Са2+ способствует образованию водопрочных агрегатов, с ним связана нейтральная реакция почвы.

Билет № 4

1.Влияние гранулометрического состава материнских пород на почвообразование, агрономические свойства почв, их режимы и плодородие

Генетический профиль подзолистых почв, используемых в земледелии, значительно отличается от целинного. Смена растительности, регулярная вспашка, изменение водно-воздушного режима усиливают процесс гумусонакопления. Влияние материнской породы на агрономические свойства подзолистых почв значительно.

Механический состав оказывает существенное влияние на водно-физические, физико-механические, воздушные, тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление гумуса в почве, зольных элементов и азота.

В зависимости от механического состава почв меняются условия обработки, сроки полевых работ, нормы удобрений, размещение сельскохозяйственных культур.

Почвы песчаные и супесчаные легко поддаются обработке, поэтому их называют легкими, обладают хорошей водопроницаемостью и благоприятным воздушным режимом, быстро прогреваются. Однако они имеют ряд отрицательных свойств: низкую влагоемкость, легкие почвы бедны гумусом и элементами питания растений, обладают незначительной поглотительной способностью, наиболее подвержены ветровой эрозии.

Тяжелосуглинистые и глинистые почвы отличаются более высокой связностью и влагоемкостью, лучше обеспечены питательными веществами, богаче гумусом. Обработка этих почв требует больших энергетических затрат, поэтому их принято называть тяжелыми.

Лучшим комплексом свойств из бесструктурных и слабоструктурных почв обладают легко- и среднесуглинистые почвы.

Механический состав почв – довольно устойчивый признак, унаследованный от почвообразующей материнской породы. Правильное использование почвы улучшает ее свойства. Хорошее улучшение почв бесструктурных песчаных почв возможно путем глинования, а глинистых - пескования на фоне применения высоких норм органических удобрений.

Дерново-подзолистые почвы. Их разделяют на две группы: дерново-подзолистые почвы с преимущественным накоплением в иллювиальном горизонте ила; развиваются на глинистых и суглинистых материнских породах; дерново-подзолистые почвы с преимущественным накоплением в иллювиальном горизонте железа, алюминия и гумуса, развиваются на песчаных и супесчаных породах.

Каждая из групп дерново-подзолистых почв, в свою очередь, подразделяется на подтипы: дерново-подзолистые освоенные и дерново-подзолистые окультуренные почвы. Аналогичное подразделение имеют глеево-подзолистые и подзолистые почвы.

В почвах, сформированных на глинистых и суглинистых породах, четко выражена дифференциация профиля по илу, содержанию полутораоксидов, обменных оснований и емкости поглощения. При облегчении гранулометрического состава дифференциация профиля сглаживается.

Регулярное внесение органических и минеральных удобрений, посевы сидеральных культур, известкование формируют дерново-подзолистые окультуренные почвы. В этих почвах по сравнению с освоенными- усиливается процесс гумусонакопления, но сохраняется дифференциация профиля по содержанию обменных оснований, емкости поглощения.

Подзолистые культурные почвы. Сформировались в результате длительного и интенсивного окультуривания: ежегодное внесение органических удобрений (торф, навоз, сидераты, органоминеральные компосты, сапропели и др.), систематическое известкование, посев трав. В дерново-подзолистых почвах возможно сохранение сильно измененного элювиального горизонта.

2.Закономерности поглощения и обмена катионов и анионов. Необменное поглощение ионов

Следующие закономерности физико-химического поглощения.

1. Взаимный обмен катионами между почвой и раствором осуществляется в эквивалентных количествах.

2. Реакции обмена катионами обратимы.

3. Реакции обмена подчиняются закону действующих масс (Е.Н. Гапон). Чем больше в растворе концентрация вытесняющего катиона и чем меньше вытесняемого, тем больше вытесняющего катиона поглотится почвой. Если обмениваются одновалентные катионы, то при установлении равновесия соотношения их в растворе пропорциональны их поглощенному состоянию. Интенсивность обмена, или энергия поглощения различных катионов различна. Энергия поглощения катионов увеличивается в прямой зависимости от величины атомной массы, валентности катионов и их гидратированности. Поэтому по интенсивности поглощения они располагаются в следующий ряд:

Li+< Na+< NH4+< K+< Mg++< H+< Ca++< Ba++< Al+++< Fe+++

Высокая энергия поглощения иона H+ объясняется его слабой гидратированностью.

4.Энергия поглощения катионов возрастает с повышением их концентрации в растворе.

В поглощенном состоянии в почве могут находиться различные катионы: Са2+, Мg2+, К, Na, NH4, Н, Аl3+, Fe3+ и др.

Общее количество всех поглощенных катионов, По К.К. Гедройцу, называется  емкостью поглощения почвы (Т). Ее характеризуют с некоторой условностью емкостью катионного обмена (ЕКО) и выражают в мг-экв на 100 г почвы.

Суммарное количество всех обменных катионов, за исключением Н+ и Al3+ , называют суммой обменных оснований (S), которая также выражается в мг – экв на 100 г почвы.

Фиксирующая способность почв по отношению к катионам зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса. Чем больше гумуса и тяжелее почва, тем выше способность почв поглощать катионы.

При наличии в ППК положительно заряженных участков возможно и обменное поглощение анионов. Закономерности обменного поглощения анионов те же, что и для обменного поглощения катионов. Лучше других поглощаются анионы гидроксила и фосфат-ионы.

Поглощение анионов в почве усиливается при ее подкислении, так как происходит увеличение базоидной части почвенных коллоидов (подзолистые почвы, красноземы). Большое значение имеет содержание в почве оксидов железа и алюминия (R2O3) и соотношение (SiO2 : R2O3).

Не только разные катионы, но и один и тот же катион поглощается почвой и удерживается в ней с неодинаковой силой. Так, при обработке почвы раствором NH4Cl первые порции содержащегося в ней обменного кальция вытесняются сравнительно быстро, а последние — очень медленно.

Билет № 5

1.Диагностика элементарных почвообразовательных процессов по результатам гранулометрического состава почв

Гранулометрический состав – это важный качественный показатель продуктивности земель. От гранулометрического состава зависит качество почв и уровень их плодородия. Способность почв противостоять неблагоприятным процессам эрозии, подкисления, загрязнения, засоления зависит от их гранулометрического состава. Почвы легкого гранулометрического состава в большей степени подвержены деградации. Гранулометрический состав почв учитывают про определении структуры угодий и посевов сельскохозяйственных культур, их размещении.

Почвообразование - сложный комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных химических, физических, биологических явлений и процессов превращения и перемещения веществ и энергии.

Все многообразие почв в природе – результат длительного естественного развития основных почвообразовательных процессов – типов почвообразования, и прежде всего подзолистого, дернового, болотного, солонцового.

Подзолистый процесс почвообразования. Развивается под воздействием лесной (прежде всего хвойной) растительности в условиях влажного климата, особенно энергично на бескарбонатных материнских породах. 

Дерновый процесс почвообразования. Протекает под влиянием многолетней травянистой растительности в условиях умеренного влажного климата, особенно энергично на рыхлых карбонатных горных породах (лёссах). Сущность этого процесса состоит в обогащении материнской геологической породы или почвенной толщи (особенно верхней части) специфическим органическим веществом – гумусом.

Умеренное увлажнение при непромывном типе водного режима, характеризующееся чередованием нисходящих и восходящих токов почвенной влаги, приводит к равномерному пропитыванию толщи гумусом и выщелачиванию легкорастворимых соединений и карбонатов кальция. 

Солонцовый процесс почвообразования. Развивается под влиянием легкорастворимых солей, главным образом хлоридов, сульфатов и карбонатов натрия, проявляется в различных природных зонах страны.

Засоление (солончаковость) – это накопление в почве легкорастворимых, особенно натриевых, солей (больше 0,1 % массы сухой почвы), источником которых служат минерализованные грунтовые воды и засоленные материнские породы. 

Солонцеватость (осолонцевание) заключается в коренном изменении структурного состояния всей почвенной толщи в связи с диспергацией почвенных коллоидов (гумуса и глины) под воздействием обменно-поглощенного натрия и при понижении концентрации легкорастворимых солей в почвенном растворе (рассоление). 

Осолодение – процесс интенсивного разрушения (гидролиза) почвенной массы при замене обменно-поглощенного натрия (Na+) в коллоидном комплексе ионом водорода (Н+) и выщелачивания продуктов разрушения.

Методы гранулометрического анализа разделяется на две группы: визуальные (в полевых условиях) и лабораторные (более точные).

Различают мокрый и сухой способы определения гранулометрического состава.

Сухой метод

Сухой комочек или щепотку почвы испытывают на ощупь, кладут на ладонь и растирают пальцами. Гранулометрический состав определяют по состоянию сухого образца, ощущению при растирании и количеству песка.

Мокрый метод

Образец растертой почвы увлажняют по каплям водой и перемешивают до тестообразного состояния. Затем почву раскатывают на ладони в шар, затем в шнур толщиной 3 мм и пытаются свернуть его в кольцо диаметром 3 см. Гранулометрический состав определяют по пластичности почвы.

2.Реакция почвы. Почвенная кислотность, её формы, происхождение, агрономическое значение. Потребность почв в известковании

Реакция почвы – физико-химическое свойство, обусловленное содержанием H+ и ОН- в жидкой и твердой частях почвы. Она является важным условием роста и развития растений, оказывает большое влияние на минеральное питание растений, определяет физические и биологические свойства почвы.

Актуальная кислотность обусловлена наличием ионов Н+ и активностью протонов водорода в почвенном растворе. Измеряется величиной рН водной вытяжки. В разных почвах колеблется от 3 до 7.

Потенциальная кислотность обусловлена наличием ионов водорода и алюминия в поглощенном состоянии в составе ППК. Она подразделяется на обменную и гидролитическую. Обменная кислотность создается Н, Al, Fe (более подвижными) способными вытесняться в раствор при действии на почву гидролитически нейтральных солей.

Чаще всего обменная кислотность выражается как рНkcl, или м-экв/100 г почвы. Показатель рН колеблется от 2,5 до 6,5. В почвах насыщенных основаниями обменная кислотность не определяется.

Гидролитическая кислотность обусловлена Н, Al, Fe (более прочно связанными с ППК) не вытесняющимися раствором нейтральной соли. Определяется обработкой почвы раствором гидролитически щелочной соли: 1н. CH3COONa.

Гидролитическая кислотность выражается в м-экв/100 г почвы. Включает в себя: актуальную, обменную, и собственно гидролитическую. Собственно гидролитическая характеризуется слабой подвижностью и в отсутствии актуальной и обменной форм (например в черноземах) не оказывает вредного влияния на растения.

Показатели гидролитической кислотности используются в расчетах доз извести. Также уменьшению кислотности способствует систематическое применение навоза и компостов.

Щёлочность почв. В щелочных почвах (ю. черноземах, каштановых, солонцах)

Выделяют:

1) Актуальная

2) Потенциальная

Актуальная обусловлена наличием в растворе гидролитически щелочных солей. Определяется при обработке почвы водой и выражается в рНн2о или м-экв/100 г почвы. Потенциальная связана с нахождением ионов Na в ППК. По величине щелочности определяют нуждаемость почв в гипсовании, а по доле Na в ППК рассчитывают дозы гипса. Реакция почвы оказывает большое влияние на агрохимические, агрофизические свойства почв, превращение питательных веществ, жизнь м.о. Приемы химической мелиорации направлены на создание слабокислой или нейтральной реакции среды, благоприятной для большинства растений.

Необходимость в известковании примерно можно определить по внешним признакам. Белесый оттенок имеют кислые сильноподзолистые почвы с ярко выраженным подзолистым горизонтом, который достигает 10 см. На нуждаемость почвы в известковании также указывает плохой рост и выпадение клевера, люцерны, озимой пшеницы, обильное развитие сорняков, например лютика ползучего, белоуса, пикульника. Потребность почвы в известковании с точностью может быть определена по обменной кислотности (рH солевой вытяжки). При значении рH солевой вытяжки 4, 5 и ниже потребность в известковании почвы сильная, при значении 4, 6–5 – средняя, 5, 1–5, 5 – слабая и при 5, 5 – отсутствует. При определении потребности в известковании почвы важно учитывать степень насыщенности почв основаниями и ее гранулометрический состав. Кроме свойств почвы, нужно учитывать особенности культур, возделываемых в севообороте.

Известь обладает длительным действием. Полная доза может оказывать положительное влияние на урожай сельскохозяйственных культур в течение двух ротаций. По прошествии некоторого времени после внесения извести вновь происходит увеличение кислотности почвы и возникает потребность в повторном, или поддерживающем, известковании. Эффективность и периодичность повторного внесения извести зависят от ее дозы при первичном известковании и обеспеченности хозяйства минеральными удобрениями. При известковании половинными дозами и интенсивном применении минеральных удобрений периодичность известкования учащается, но эффективность достаточно высока. Для того чтобы установить, нуждаются ли почвы в повторном известковании, устанавливают данные агрохимического анализа почвы и расчета баланса кальция по результатам лизиметрических опытов.

Билет № 6

1.Учет гранулометрического состава почвы при проведении почвенного обследования территории и в сельскохозяйственном производстве

Мировой и отечественный опыт свидетельствует, что высокая и устойчивая продуктивность земледелия возможна лишь при комплексном учете всех агрохимических и экологических факторов, необходимых для нормального роста и развития растений, формирования урожая и его качества, недопущения деградации земель (закисление, засоление, переуплотнение, эрозия, дефляция, истощение запасов органического вещества и доступных для растений питательных элементов, загрязнение вредными веществами и т.д.). 

В соответствии с ГОСТ 27593-88 «Почвы. Термины и определения», гранулометрический состав – это содержание в почве механических элементов, объединенных по фракции.

Проведение гранулометрического анализа очень важно при определении физико-механических свойств почв/грунтов, таких как порозность, влагоемкость, водопроницаемость, плотность, пластичность, липкость, набухание и др., то есть тех свойств, которые напрямую влияют на плодородие почв или знание которых необходимо при проведении строительных работ.

Методы гранулометрического анализа

Гранулометрический состав можно определить приближенно в полевых условиях по внешним признакам и на ощупь «сухим» или «мокрым» методом. Этими методами могут воспользоваться садоводы-огородники при определении доз внесения удобрений, количества песка, торфа, опилок для улучшения структуры почвы и создания более благоприятных условий для роста сельскохозяйственных культур.

«Сухой» метод

Сухой комочек или щепотку почвы/грунта кладут на ладонь и тщательно растирают пальцами. Механический состав определяется по ощущению при растирании. Глинистые почвы в сухом состоянии с большим трудом растираются между пальцами, но в растертом состоянии ощущается однородный тонкий порошок. Суглинистые почвы при растирании в сухом состоянии дают тонкий порошок, в котором прощупывается некоторое количество песчаных частиц. Песчаные почвы состоят только из песчаных зерен с небольшой примесью пылеватых и глинистых частиц.Пылеватые почвы и породы при растирании дают ощущение мягкости или «бархатистости»; песчанистые — жесткости, шероховатости; пылевато-песчанистые — мягкости, но и явного присутствия песчинок.

«Мокрый» метод

Образец растертой почвы или грунта увлажняют до тестообразного состояния, при котором почвы обладают наибольшей пластичностью. Затем пробуют на ладони скатать шарик и из него шнур толщиной около 3мм. Получившийся шнур пробуют свернуть в кольцо диаметром 2-3см. В зависимости от механического состава почвы/грунта показатели «мокрого» анализа будут различны. У рыхлых песков шарик не образуется; у связных песков — легко крошится; у супесей — имеет шероховатую поверхность; у суглинков — гладкую поверхность; у глинистых — гладкую, блестящую поверхность. Пески не образуют шнура; супеси дают зачатки шнура; у легких суглинков шнур образуется, но распадается на дольки; средние суглинки дают сплошной шнур, но при свертывании в кольцо он разламывается на дольки; тяжелый суглинок — шнур образуется сплошной, но при свертывании в кольцо трескается ; глины дают сплошной шнур, который свертывается в кольцо, не трескаясь.

Для точного установления гранулометрического состава применяют лабораторные методы, позволяющие находить количество всех групп механических элементов, слагающих почву или грунт.

При ареометрическом методе производят измерения плотности отстаиваемой в цилиндре суспензии ареометром через определенные промежутки времени.

Пипеточный метод предполагает отбор проб суспензии из цилиндра с определенных глубин через разные промежутки времени.

2.Примеры по нейтрализации почвенной кислотности. Расчет доз извести

Для создания оптимальной реакции почвы в севообороте дозы извести устанавливают с учетом гранулометрического состава почвы и отзывчивости на известкование возделываемых культур и в первую очередь основных (наиболее рентабельных).

Положительное действие извести проявляется в течение нескольких лет. Поэтому при определении места внесения извести в севообороте необходимо учитывать чувствительность к кислотности всех культур севооборота. В зависимости от имеющихся агрохимических показателей почвы дозы извести в РФ определяют в тремя метода: 1) по гидролитической кислотности (Нг); 2) на основании нормативных затрат извести для полного устранения кислотности на почвах разного гранулометрического состава; 3) на основании норматива затрат извести для достижения необходимого для культуры значения реакции почвы (рНKCl).

Наиболее высокие и продолжительные прибавки урожая сельскохозяйственных культур обеспечиваются при внесении дозы извести, рассчитанной по полной гидролитической кислотности (1,0 Нг). Однако при дефиците средств на приобретение извести, целесообразно вносить 0,5-0,6 дозы на большую площадь. По данным Г еографической сети опытов ВНИИА применение половинных доз извести (0,5 Нг) обеспечивает в первой ротации севооборота прибавку урожая примерно 70% от полной дозы, а во второй ротации — 40-50%. Внесение более высоких доз извести (>1,0 Нг) неэффективно, поскольку прибавки урожая незначительны, а затраты и потери кальция из почвы вследствие вымывания осадками возрастают.

В агрохимической практике и научных исследованиях полную дозу извести определят в основном по величине гидролитической кислотности:

Д = (Нг ∙ Эм ∙ 10 ∙ 3 000 000)/1 000 000 000 = (Нг ∙ Эм ∙ 3)/100

где: Д — доза извести, т/га; Нг — гидролитическая кислотность по Каппену, мг-экв/100 г почвы; Эм — эквивалентная масса известкового удобрения; 10 — коэффициент для пересчета Нг в мг-экв/кг почвы; 3000000 — масса 1 га пахотного слоя почвы, кг; 1 000 000 000 — коэффициент пересчета мг в тонны.

Если в качестве известкового удобрения используется СаСО3 , то формула приобретает вид: СаСО3, т/га = 1,5 Нг.

Дозы извести можно также рассчитать по формуле: Д = 0,05 ∙ Нг ∙ d ∙ h, где Д — доза СаСО3, т/га; Нг — гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г почвы; d-объемная масса почвы, г/см3 ; h — глубина пахотного слоя, см.

Метод определения доз извести по гидролитической кислотности принят в РФ и многих других странах в качестве основного (стандартного) для дерново-подзолистых, серых лесных почв, оподзоленных и выщелоченных и черноземов. В производственных условиях дозы извести часто устанавливают, пользуясь справочными таблицами, по рН солевой вытяжки (1 н. KCl) и гранулометрическому составу почвы.

Билет № 7

1.Приемы коренного улучшения бесструктурных песчаных и глинистых почв

Коренное улучшение механического состава бесструктурных тяжелых глинистых почв производится путем пескования. Народный опыт и эксперименты, выполненные под руководством автора, показали, что в Средней Азии для улучшения бесструктурных глинистых такырных почв следует вносить песок в пахотный слой в количестве до 500—700 т/га. Пескование нужно сочетать с внесением больших доз навоза и с плантажной обработкой на глубину 50—60 см. Песок и землистые структурные материалы можно вносить вместе с навозом и компостом ежегодно в небольших количествах, с постепенным припахиванием пахотного слоя.

В средние века в Западной Европе для улучшения гранулометрического состава тяжелых бесструктурных глинистых почв применялось их обжигание. Грубо вспаханная поверхность поля укрывалась валежником, который затем поджигался. В дорожном строительстве известна практика коренного улучшения свойств глинистых бесструктурных грунтов с помощью обжига напольными печами. Во время обжига происходит плавление минералов, кристаллизация аморфных коллоидных соединений почвы, а также необратимое сжатие кристаллической решетки минералов монтмориллонитовой группы и агрегирование массы. Обжиг грунтов применяется в дорожном строительстве и поныне.

В практике земледелия во всех случаях при необходимости коренного улучшения гранулометрического состава рыхлых бесструктурных песчаных или плотных водонепроницаемых бесструктурных глинистых почв внесение минеральных компонентов должно сопровождаться одновременным внесением навоза, торфа, различных органических удобрений. Особенно важно сочетать внесение землистых мелиорирующих веществ с правильным травосеянием, так как травы обеспечивают развитие в почвах интенсивной биологической деятельности насекомых и микроорганизмов, что влечет за собой развитие процессов биохимического выветривания и гумусообразования.

2.Почвенная щелочность, её формы, происхождение, агрономическое значение, потребность почв в гипсовании

Повышение щелочности почв является одним из очень важных мероприятий, направленных на повышение плодородия дерново-подзолистых почв и подъема урожайности сельскохозяйственных культур. На очень кислых почвах многие растения не могут нормально расти и развиваться. От повышенной кислотности почвы страдают озимая и яровая пшеница, ячмень, кукуруза, лен, сахарная свекла, горох, фасоль, клевер, люцерна, эспарцет, донник. Лучше других культур переносят повышенную кислотность картофель и люпин. Довольно стойки к почвенной кислотности рожь и овес.

Основная цель известкования почвы — устранение избыточной ее кислотности. При известковании улучшаются физические и химические свойства почвы, повышается жизнедеятельность полезных микроорганизмов, усиливается действие удобрений.

В качестве известковых удобрений применяются молотый известняк, молотый доломитизированный известняк, известковый туф, негашеная и гашеная известь, природная доломитовая мука и др. Большое значение имеют местные источники извести. Залежи их встречаются очень часто.

Для определения потребности в известковании почвы необходимо учитывать ее кислотность. Кислотность почвы обозначается знаком рН. Почва имеет нейтральную реакцию, если величина рН равна 7. Все почвы с рН меньше 7 обладают кислой реакцией, а при рН выше 7 реакция почвы щелочная. Потребность почвы в известковании: при рН меньше 4,5 сильная, при рН 4,6—5,0 средняя, при рН 5,1—5,5 — слабая и при рН больше 5,5 в известковании почти не нуждается. Очень важно установить правильную дозу извести.

Потребность в известковании иногда определяют по внешнему виду почв и растениям. Сильнокислые почвы имеют белесый оттенок под цвет золы. Подзолистый горизонт ярко выражен, его мощность достигает 10 см и более. Если же подзолистый горизонт выделяется не резко, имеет желтоватый, а не белесый цвет, то такую почву часто не надо известковать.

На кислых почвах часто растут щавелек, хвощ полевой, пикульник, торица полевая, щучка, лютик ползучий и другие сорняки, которые являются признаком нуждаемости почвы в известковании. Но точнее всего потребность почвы в известковании определяется химическим анализом.

Нормы и дозы внесения извести в значительной мере зависят от способов ее внесения в почву.

Различают следующие главнейшие способы известкования: а) под вспашку (полные дозы), б) под предпосевную обработку, в том числе: перед боронованием - полной дозы, перед предпосевной культивацией — 1/з полной дозы.

Билет № 8

1.Почвенные коллоиды, их происхождение, свойства

Высокодисперсная часть почвы состоит преимущественно из коллоидов. Почвенные коллоиды – совокупность почвенных частичек размером от 1 до 100 нм. Таким образом, коллоидные растворы занимают промежуточное положение между истинными, или молекулярными растворами (размер частичек 100 нм), с другой.

Почвенные коллоиды

Почву относят к сложной полидисперсной системе – в ее состав входят частицы различного размера. Исключительно важную роль играет высокодисперсная часть почвы. Она представлена частицами, имеющими размер меньше 0,001 мм. Их содержание в почве может колебаться от 1–2% до 30–40% к массе почвы. Значение высокодисперсной части почвы состоит в том, что она во многом определяет физические и водно-физические свойства почвы, режим питания растений, поглотительную способность почвы.

Происхождение почвенных коллоидов может быть связано с лиспегацией (раздроблением) более крупных частичек, что происходит при выветривании пород. Другой путь образования коллоидов – в результате активизации поликонденсации и полимеризации низкомолекулярных органических соединений.

По составу бывают минеральные, органические и органоминеральные коллоиды.

Минеральные коллоиды представлены преимущественно глинистыми, а также некоторыми первичными минералами (например, кварц), измельченными до коллоидного состояния. Кроме того, минеральные коллоиды образуют гидрооксиды кремния SiO2 • пН2О; железа Fe(OH)3 • пН2О, алюминия А1(ОН)3 • п Н2О, марганца Мп2О3 • пН2О. На долю минералов коллоидов приходится около 80–90 % от массы всех коллоидов почвы.

Органические коллоиды образуются при гумификации органического вещества. Представлены в почве гумусовыми кислотами и их солями: гуматами, фульватами, алюмо-железогумусовыми соединениями.

2.Структура почвы, её виды и основные показатели (форма, размеры, водоустойчивость и др.). Агрономические ценные виды структуры

Совокупность агрегатов разной величины, формы и качественного состава называется структурой почвы.

Различают следующие главнейшие виды почвенной структуры.

Зернистая структура почвы. Структурные отдельности более или менее ясно ограниченной формы с шероховатой поверхностью диаметром 0,5-5,0 мм. Эта структура, присущая почвам со значительным содержанием перегноя, образуется при воздействии корневой системы травянистой растительности. Имеются указания на большую роль дождевых червей в ее образовании. Как переходная форма встречается зернистая структура с острореберной поверхностью. По виду она напоминает зерно гречихи (отсюда начтите «крупитчатая»).

Комковатая структура. Отличается от зернистой большим разбором и меньшей прочностью. Имеет неправильную округлую корму с относительно шероховатой поверхностью. Различают мелко-комковатую структуру с диаметром 0,5-3,0 см и крупно-комковатую с диаметром 3-5 см.

Глыбистая структура. Структурные отдельности неправильной формы размером в поперечнике от 5 до 10 см и больше.

Морфологические типы структур почвенной массы хорошо разработаны С. А. Захаровым, вот его классификация:

I тип Кубовидный (равномерное развитие структуры по трем взаимно перпендикулярным осям): 1) крупнокомковатая, 2) среднекомковатая, 3) мелкокомковатая, 4) пылеватая, 5) крупноореховатая, 6) ореховатая, 7) мелкоореховатая, 8) крупнозернистая, 9) зернистая, 10) порошистая.

II тип Призмовидный (развитие структуры главным образом по вертикальной оси): 11) столбчатая, 12) столбовидная, 13) крупнопризматическая, 14) призматическая, 15) мелкопризматическая, 16) тонкопризматическая.

III тип Плитовидный (развитие структуры по горизонтальным осям): 17) сланцевая, 18) пластинчатая, 19) листоватая, 20) грубочешуйчатая, 21) мелкочешуйчатая.

Образование структуры происходит под влиянием ряда факторов:

Физические: изменение давления под действием замораживания-оттаивания, увлажнения-высушивания, давлении к.с. растений.

Физико-химические: главная роль принадлежит почвенным коллоидам обладающим клеящей способностью.

Химические: химические реакции, в результате которых образуются труднорастворимые соединения.

Биологические: корни растении, м.о., дождевые черви, насекомые.

Разрушение почвенной структуры происходит под действием агрогенных факторов. Обработки почвы приводят к механическому разрушению структурных агрегатов и усиливают биологические потери гумуса. Тяжелая техника вызывает переуплотнение пахотного и подпахотного слоев. Минеральные удобрения при грамотном применении улучшают почвенную структуру за счет увеличения массы корней растений. Использование в повышенных дозах физиологически кислых удобрений на почвах с кислой реакцией среды и физиологически щелочных – на почвах со щелочной реакцией приводят к ухудшению структурного состояния.

Орошение и ирригационная эрозия могут вызвать ухудшение структуры при избыточном поливе и интенсивном дождевании.

Способы восстановления и сохранения структуры:

Снижение степени выпаханности почв(травосеянье, внесение органики и мин. Уд., минимализация обработок)

Проведение обработок в периоды физической спелости почв

Использование легкой техники при обработках

Химическая мелиорация

Противоэрозионные мероприятия

Применение искусственных структурообразователей.

Билет № 9

1.Строение коллоидов, свойства, значение в почвообразовании, формировании агрономических свойств и плодородия почвы

Коллоиды - это тонкодисперсные частицы почвы размером менее 0,0002мм. Образуются эти частицы путем диспергации (дробления) более крупных частиц или конденсации многих молекул в агрегаты молекул.

Строение

Коллоидная система почвы состоит из дисперсной фазы (масса коллоидных частичек) и дисперсионной среды (почвенного раствора), они взаимодействуют, в результате этого вокруг коллоидной частички создается двойной ионогенный слой. Коллоидную частичку с двойным ионогенным слоем называют мицеллой.

Внутри мицеллы находится ядро – масса недисоциированных молекул коллоидообразующего вещества. К ядру примыкает потенциал-определяющий (внутренний) слой ионов определенного электрического заряда. Он неподвижный, прочно связан с ядром. Ядро вместе с потен-циалопределяюшим слоем образует гранулу. Вокруг нее формируется слой компенсирующих ионов, имеющих противоположный заряд по сравнению с ионами внутреннего слоя. Часть его ионов образует неподвижный слой компенсирующих ионов, другая часть отходит от внутреннего слоя на значительное расстояние, теряет с ним прочную связь и образует диффузный слой. Ионы диффузионного слоя способны к различным обменным реакциям с почвенным раствором. При потере диффузным слоем части ионов между зарядами слоя потенциалопределяющих ионов и слоем компенсирующих ионов возникает определенная разность потенциалов, называемая дзета-потенциалом. Величина его колеблется от 0 до 40–60 мВ.

Основная масса мицеллы принадлежит грануле, поэтому заряд последней рассматривается как заряд всего коллоида. Коллоиды, имеющие во внутреннем слое отрицательно заряженные ионы и диссоциирующие в раствор Н-ионы, называются ацидоидами. Они способны к поглощению и обмену катионов. Положительным зарядом характеризуются базоиды – их потенциалопределяющий слой состоит из катионов, а диффузный – из ОН-ионов (анионов). Базоиды способны поглощать и обменивать анионы.

Свойства

При взаимодействии гумуса с высокодисперсными минералы частичками почвы образуются комплексные соединения сложного состава – органо-минеральные коллоиды.

Количество коллоидов в почве может сильно колебаться в зависимости от содержания в ней гумусовых веществ и частичек физической глины, с их увеличением возрастает количество коллоидов.

Некоторые коллоиды (гидроксиды железа, алюминия) при изменении реакции среды меняют и знак заряда: в кислой среде они заряжены положительно, а в щелочной – отрицательно. Такие коллоиды называют амфолитоидами. Большинство почвенных коллоидов являются ацидоидами – это коллоиды гумусовых веществ, глинистых минералов и кремнекислоты. К базидам можно отнести гидрооксиды алюминия, железа.

Взаимодействию и соединению коллоидных частиц препятствуют водные пленки, образующиеся на их поверхности. По количеству воды, которую удерживают коллоиды, они подразделяются на гидрофильные и гидрофобные. Первые сильно гидротируются, набухают в воде. К ним относятся коллоиды гумуса, глинистых минералов. Гидрофобные коллоиды удерживают небольшое количество воды – это минералы каолинитовой группы и др.

Почвенные коллоиды могут находиться в двух состояниях: золя или коллоидного раствора, и геля или студенистого, комковатого или аморфного осадка. Под влиянием тех или других факторов коллоиды из состояния раствора могут переходить в осадок и наоборот. Процесс соединения отдельных коллоидных частичек и выпадения осадка называется коагуляцией. Осадок, образующийся при коагуляции, называется гелем. Переход геля в золь – пептизация.

Почвенные коллоиды являются носителями сорбционных свойств почвы. Они способны поглощать и обменивать ионы диффузного слоя мицеллы на ионы почвенного раствора.

Адсорбционные свойства коллоидов обусловлены большой удельной поверхностью, благодаря которой коллоидные частички приобретают силы электростатического притяжения – вокруг их могут концентрироваться молекулы воды, газов и др.

2.Факторы, условия и механизм формирования агрономической ценности структуры

Образование агрономически ценной структуры возможно только в тех почвах, в которых содержится значительное количество глинистых частиц и перегноя, являющихся существенным и необходимым фактором структурообразования.

Вступая в тесное взаимодействие, сопровождаемое явлениями коагуляции и адсорбции, глинистые частицы и перегной образуют прочные органоминеральные комплексы — основной фонд почвенных агрегатов. Чем богаче почва минеральными и органическими коллоидами, тем шире возможности агрегации.

Особенно большое значение имеет перегной. Перегной как коллоидное вещество под влиянием катионов кальция и магния способен давать не растворимый в воде клеящий материал, который и придает структурным агрегатам способность не расплываться в воде, т. е. водопрочность. А так как перегной всегда образуется в почве в процессе разложения органических остатков, то для поддержания агрегатного состояния почвы последняя должна систематически обогащаться в том или ином виде органическим веществом.

Первостепенное значение в структурообразовании почвы имеют микроорганизмы, хотя механизм их действия в этом отношении еще окончательно не изучен.

Теснейшую связь микробиологических процессов с образованием почвенной структуры впервые экспериментально доказал П. А. Костычев.

Вопрос о роли микроорганизмов в образовании почвенной структуры получил отражение в ряде позднейших исследований. При этом одни ученые полагают, что микроогранизмы, разлагая растительные остатки, образуют продукты промежуточного распада, которые склеивают частицы почвы в агрегаты, другие считают, что почвенные частицы склеиваются продуктами метаболизма микробов, населяющих почву. Кроме того, живые микроорганизмы — бактерии и грибы — могут служить и непосредственным клеящим материалом, соединяющим одни частицы почвы с другими.

Среди многих факторов структурообразования необходимо отметить травянистую растительность (сюда входят и такие растения, как рожь, пшеница, кукуруза, горох, люпин и т. д.), роль которой в этом отношении двояка. С одной стороны, по отмирании корневая система растений является источником обогащения почвы — перегноем; с другой — густая сеть корней, пронизывая на значительную глубину во всех направлениях почву, раздвигает и сдавливает отдельные ее части или комки, придавая им самые разнообразные очертания и формы.

Роль травянистой растительности в структурообразовании может заметно проявиться лишь при хорошем ее развитии и только на почвах тяжелого механического состава. На почвах же песчаных и супесчаных влияние растений на структурообразование практически не сказывается.

В образовании почвенной структуры наибольшая роль принадлежит навозу, компосту и другим видам органических удобрений при правильном и обильном внесении их в почву, в особенности в нечерноземной полосе.

Необходимо подчеркнуть также деятельность земляных червей, играющих иногда заметную роль в образовании структуры почвы.

Таковы в основных чертах главнейшие факторы, которые обусловливают образование водопрочной почвенной структуры.

Наряду с водопрочной в некоторых почвах встречаются неводопрочные структуры — столбчатая, глыбистая, плитчатая и листоватая.

Образование столбчатой и глыбистой структуры связано с накоплением коллоидов, насыщенных в значительной степени поглощенным натрием. Поглощенный натрий пептизирует коллоиды при увлажнении и содействует скреплению почвенных частиц в сухом состоянии. Особенно крепко склеиваются почвенные частички в том случае, если в составе коллоидов, насыщенных натрием, находится значительное количество перегнойных веществ. Эти органические коллоиды при высыхании коагулируют обратимо. Если почвы, имеющие глыбистую или столбчатую структуру, пашут с выворачиванием этих структурных отдельностей на поверхность, то они при смачивании расплываются, при высыхании же на поверхности образуется плотная корка. Столбчатая и глыбистая структура не представляет агрономической ценности — это скорее отрицательное явление.

Что же касается плитчатой и листоватой формы структуры, то их образование в полной мере еще не изучено.

Можно предполагать, что эти структуры образуются в связи с постепенным промораживанием влажных поверхностных слоев почвы, обедненных коллоидами. При промораживании изменяется объем почвы и происходит отслаивание.

Горизонтальные структуры образуются главным образом в северных и наиболее бедных органическим веществом почвах (в подзолистых). Но слабая слоистость в самом поверхностном слое встречается и в степных почвах. Эти формы структуры чрезвычайно непрочны, обычно они встречаются в целинных почвах и при первой же вспашке разрушаются.

Причины, вызывающие разрушение агрономически ценной почвенной структуры, разнообразны, но по своему характеру могут быть объединены в три группы: 1) механические, 2) физико-химические и 3) биологические.

Билет № 10

1.Происхождение, состав и свойства органической части почвы. Понятие органическое вещество и гумус почвы

К органической части почвы относятся неразложившиеся и полуразложившиеся остатки растений, почвенных животных и гумус. Остатки растительных и животных организмов, постепенно разлагаясь, восстанавливают и пополняют в почве запасы гумуса.

Процесс происходит при активном участии микроорганизмов и животных (дождевых червей, личинок насекомых). Этот сложный биохимический процесс распада и синтеза идет одновременно.

Во время разложения органического вещества вследствие действия ферментов, которые выделяют грибы и бактерии, происходят процессы повторного синтеза, полимеризации и конденсации с образованием новых высокомолекулярных соединений коллоидного характера. Образуется сложное органическое вещество, получившее название гумус (почвенный перегной). Почвы сильно отличаются по содержанию, составу и свойствам гумуса.

В состав гумуса входят гуминовые кислоты, фульвокислоты и гумины.

Гуминовые кислоты — это группа веществ темного цвета, которые выделяются из почвы щелочами и осаждаются кислотами. Они характеризуются высоким содержанием углерода (50—62 %), аморфным состоянием, полидисперсностью (различной величиной частиц) и гетерогенностью.

При взаимодействии с катионами гуминовые кислоты образуют соли — гуматы. Гуматы одновалентных катионов К+, Na+, N+ образуют в почве коллоидные растворы — золи, которые легко растворяются и вымываются из почвы. Гуматы двух- и трехвалентных катионов (Са2+, Mg2+, Al3+, Fe3+) находятся в почве в виде нерастворимых гелей, не вымываются, накапливаются в местах образования, больше всего их в верхних слоях почвы.

Гуминовые кислоты — наиболее ценная часть гумуса, они имеют большую собирательную поверхность, играют важную роль в образовании агрономически ценной структуры почвы и основного фонда питательных веществ (прежде всего азот для растений).

Фульвокислоты — это гуминовые вещества желтого или красного цвета, которые остаются в растворе после выпадения в осадок гуминовых кислот. Фульвокислоты отличаются от гуминовых меньшим содержанием азота, более высокой кислотностью, высокой растворимостью в воде их соединений с минеральной частью почвы. Благодаря высокой кислотности фульвокислоты разрушают почвенные минералы и способствуют перемещению продуктов разложения в нижние слои почвы.

Гумины представляют собой комплекс гуминовых веществ с меньшим содержанием углерода и состоят из тех же гуминовых и фульвокислот, высоко полимеризованных, уплотненных и более тесно связанных между собой.

Гумус играет важную роль в процессах, происходящих в почвах. Он улучшает его химические, физико-химические и биологические свойства. Свежий почвенный перегной насыщает комочки почвы, склеивает их, а кальций и магний цементирует, способствуя образованию прочной, агрономически ценной структуры. Медленно разлагаясь, гумус является источником зольных элементов и азота для растений, а вбирая растворимые элементы питания (калий, фосфор), предотвращает их вымывание.

Факторы почвообразования, внешние условия в значительной мере влияют на накопление, особенности образования органических остатков и состав гумуса. Решающую роль в этом имеют растительность и соответствующая ей микрофлора почвы, которая разлагает остатки этой растительности. Например, древесный опад хвойных лесов медленно разлагается преимущественно грибной микрофлорой почвы, вследствие чего образуется гумус с содержанием большого количества фульвокислот. Они растворяют минеральные вещества верхнего слоя почвы, и почвообразующий процесс идет по типу подзолообразования. Этому содействуют повышенная кислотность материнской породы (морена, моренные отложения), достаточное количество осадков.

Гумус почвы необходимо не только сохранять, но и заботиться об увеличении его содержания и повышении качества. С этой целью вносят в почву перегной, торф, компосты, высевают многолетние травы, люпин и т. д. Внесение достаточного количества минеральных удобрений и окультуривание способствуют развитию в почве микрофлоры, что, в свою очередь, усиливает процессы образования гумуса с преобладанием в нем гуминовых кислот. Противоэрозионная безотвальная обработка предотвращает разложение и способствует накоплению гумуса.

2.Агрономическое значение структуры почвы. Влияние структуры на водно-воздушный режим почв

Структура является важным свойством почв; она определяет ряд других свойств почвы и влияет на ее плодородие. В песчаных и супесчаных почвах механические элементы обычно находятся в раздельночастичном состоянии. Суглинистые и глинистые почвы могут быть структурными и бесструктурными или малоструктурными.

Качественная оценка структуры определяется ее размером, пористостью, механической прочностью и водопрочностью. Более агрономически ценными являются макроагрегаты размером 0,25 - 10 мм, обладающие высокой пористостью (более 45%), механической прочностью и водопрочностью. Наряду с макроагрегатами благоприятное влияние на плодородие почв оказывают и микроагрегаты размером от 0,05 до 0,25 мм.

Почвы, обладающие водопрочной и механически прочной структурой не заплывают при сильном увлажнении и устойчивы к разрушению при механической обработке.

Важным свойством структуры почвы является ее пористость. В лучших черноземах пористость агрегатов достигает 50 % их объема, что обеспечивает благоприятные водно - воздушные свойства этих почв. Чем ниже пористость агрегатов, тем меньше в почве содержится продуктивной влаги и воздуха и тем хуже условия роста и развития растений. Поэтому почва с низкой пористостью агрегатов агрономически малоценна.

Влияние структуры на водно-воздушный режим почв:Агрономическое значение структуры состоит в том, что она положительно влияет на следующие свойства и режимы почв: пористость и плотность сложения (общие физические свойства); связность, удельное сопротивление при обработке и коркообразование (физико - механические свойства); противоэрозионную устойчивость почв; а также на водный, воздушный, тепловой, окислительно - восстановительный, микробиологический и питательный режимы. При наличии агрономически ценной структуры почвы в ней создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов - капиллярные. Некапиллярные поры (поры аэрации) имеются также и внутри комка.

Структурная почва по сравнению с бесструктурной имеет рыхлое сложение, меньшую плотность и большую пористость. Благодаря наличию некапиллярных пор структурная почва хорошо впитывает влагу, которая по мере движения рассасывается комками; промежутки между комками заполняются воздухом. Воздух содержится и в порах аэрации внутри комков. Потери воды от поверхностного стока незначительны, а наличие некапиллярных пор предохраняет почву от испарения влаги с поверхности. Следовательно, в структурной почве одновременно создаются условия обеспечения растений влагой и воздухом.

В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, поэтому в ней образуются в основном капиллярные поры. Вода поглощается медленно, значительная часть ее теряется за счет поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь в толще почвы вызывает потери влаги от испарения. В такой почве нередко наблюдаются два крайних состояния увлажнения: избыточное или недостаточное. При избыточном увлажнении все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потере азота в результате денитрификации, образуются вредные для растений закисные формы железа и марганца и закрепляется фосфор в труднорастворимых формах, что создает неблагоприятный питательный режим. При недостаточном увлажнении в почве много воздуха, но растения испытывают недостаток в воде.

Рыхлое сложение структурной почвы способствует лучшему прорастанию семян и распространению корней растений. Бесструктурная почва после увлажнения заплывает, а при подсыхании уплотняется, образуя корку; в такой почве затруднено прорастание семян и распространение корней растений. Диапазон оптимальной влажности для обработки бесструктурной почвы значительно уже, чем для структурной.

Билет № 11

1.Источники поступления органических остатков в почвы и процессы их превращения

Органическое вещество почвы представлено живой биомассой (почвенная биота и живые корни растений), органическими остатками растений, животных, микроорганизмов, продуктами разной степени их разложения и специфически новообразованными гумусовыми веществами (гумусом).

Органическое вещество и его превращение в почве играют важную и разностороннюю роль в ее генезисе и формировании основных свойств, с которыми связаны развитие плодородия и фитосанитарные функции почвы. Изучение его состава, свойств, процессов трансформации, познание агрономического значения при земледельческом использовании почв издавна привлекали пристальное внимание исследователей. Без знания приемов регулирования содержания, состава и свойств органического вещества агроном не может максимально эффективно управлять почвенным плодородием.

Основными источниками органического вещества почвы являются отмершие остатки растений в виде надземной и корневой масс. Органические остатки почвенной фауны поступают в меньших количествах. Масштабы поступающих в почву органических остатков растений, их состав, соотношение надземной и корневой масс зависят от состава зональной растительности и местных условий, определяющих ее продуктивность.

От состава органических остатков зависят направление и темп их последующего превращения. Наиболее быстро трансформации (минерализации и гумификации) подвергается опад, богатый легкодоступными для микроорганизмов веществами (белками, аминокислотами, растворимыми углеводами) и основаниями (Са, Mg). Растительные остатки, богатые лигнином, дубильными веществами, смолами (хвоя, древесина), разлагаются медленно. Из опада культурных растений быстрее разлагаются остатки бобовых трав и медленнее — солома злаковых.

Органические остатки, поступая в почву или на ее поверхность, подвергаются различным превращениям: механическому измельчению почвенной фауной, физико-химическим и биохимическим изменениям под влиянием микроорганизмов, мезо- и макрофауны почвы. Основными направлениями таких превращений являются минерализация органического вещества до конечных продуктов (СО2, Н2О и простых солей) и гумификация. При определенных условиях (избыток влаги, неблагоприятный состав опада, низкие температуры) можно наблюдать консервацию органических остатков в форме торфа. Кроме того, в процессе превращения органических остатков всегда образуются водорастворимые формы органических веществ. Такие формы превращения органического вещества могут иметь важное значение в генезисе некоторых почв (торфяные и др.), в миграции и аккумуляции веществ и других явлениях. Однако и для этих направлений трансформации органических остатков конечными стадиями превращений будут минерализация и гумификация. Образование гумусовых веществ связано с развитием процесса гумификации.

Гумификация — совокупность сложных биохимических, физико-химических и химических процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества.

Степень изученности процессов превращения органических остатков в гумусовые вещества не позволяет оформить в законченном виде теорию этого процесса. Существуют следующие три группы современных концепций процесса гумификации.

Конденсационная, или полимеризационная. Рассматривает гумификацию как процесс, состоящий из следующих звеньев: 1) образование исходных структурных единиц для формирования гумусовых веществ. Это продукты распада растительных тканей, отмерших микроорганизмов, их метаболизма и вторичного синтеза; все компоненты, включая простые соединения распада растительных тканей, могут быть источниками структурных единиц; 2) конденсация структурных единиц, осуществляемая путем окисления фенолов ферментами типа фенолоксидаз до хинонов, и взаимодействие последних с аминокислотами и пептидами; 3) поликонденсация (полимеризация) — химический процесс, характеризующий заключительное звено процесса гумификации.

2.Оценка структурного состояния почв

Существует 2 способа оценки состояния почв.

При оценке структуры почв структуру почвы оценивают количественно на основании распределения содержания агрегатов (воздушно-сухих и в воде) по их размерам. Аналогично тому, как это делается в гранулометрическом и микроагрегатном анализах, структура выражается в содержании фракций агрегатов определенного размера (диаметра). Для разделения этих фракций проводят ситовой анализ. Существует два основных способа ситового анализа почвы: в сухом состоянии (сухое просеивание) и в стоячей воде (мокрое просеивание).

1.Сухое просеивание

Первым количественным показателем структуры является содержание воздушно-сухих агрегатов различного размера. Получается этот показатель благодаря рассеву воздушно-сухого почвенного образца в лаборатории на ситах с различным диаметром отверстий.

Содержание каждой фракции легко можно рассчитать как соотношение этой фракции к взятой навеске. Естественно, что самые крупные агрегаты - глыбы, и самые мелкие - пылеватая часть почвы, указывают на неблагоприятное агрофизическое состояние почвенной структуры. А агрегаты размерами 10-0.25 мм - самые важные, они придают почвенной структуре ее уникальный вид в виде почвенных комочков и определяют почвенное плодородие. Поэтому их и называют агрономически ценными. Содержание агрономически ценных агрегатов - важнейший показатель ее состояния: чем выше их содержание, тем лучше почва. Недаром говорят: «Культурная почва - структурная почва». Итак, содержание агрономически ценных агрегатов - один из важнейших показателей структурного состояния почвы.

2.Мокрое просеивание

Процедура ситового анализа в стоячей воде, мокрое просеивание, является обязательным дополнением при агрегатном анализе почв, так как позволяет охарактеризовать водоустойчивость (водопрочность) агрегатов.Для определения водопрочности составляют среднюю пробу в 50 г из всех фракций агрегатов, полученных при сухом просеивании, пропорционально их процентному содержанию: берут каждую фракцию в количестве, равном в граммах половине процентного содержания ее в данной почве. Например, если в почве содержание фракции 5-3 мм составляет 22%, то для средней пробы ее берут в количестве 11 г; при содержании фракции 3-2 мм 15% - соответственно 7.5 г и т.д.

В среднюю пробу не включают фракцию <0.25 мм, в таком случае навеска получится меньше 50 г, но при расчете содержание водопрочных фракций в процентах учитывают на массу 50 г.

Среднюю пробу осторожно высыпают в литровый цилиндр, наполненный на 2/3 объема водой. Цилиндры употребляются такие же, как и для гранулометрического анализа (высота около 45 см, диаметр 7 см). Удобно работать с цилиндром без носика и с притертым верхним краем.

Погруженную в цилиндр с водой почвенную пробу оставляют в покое на 10 мин. Это необходимо для того, чтобы из почвы вышел весь воздух, находящийся в агрегатах и между ними. Для ускорения вытеснения воздуха через 1-2 мин после переноса почвы в цилиндр его закрывают ладонью или пробкой, осторожно наклоняют до горизонтального положения и опять ставят вертикально. Эту процедуру повторяют дважды.

Билет № 12

1.Общая схема процесса гумусообразования (современные представления)

Гумусообразование - В современном понимании процесс превращения органических остатков в гумус (гумусообразование) представляет собой совокупность одновременно протекающих процессов разложения исходных органических остатков, синтеза вторичных форм (развитие микроорганизмов) и их гумификации. Общая схема гумусообразования по И. В. Тюрину имеет следующий вид:

Растительные остатки, попадая в почву или на ее поверхность, разлагаются микроорганизмами, в результате возникают более простые подвижные соединения. Часть этих соединений полностью минерализуется микроорганизмами и усваивается новыми поколениями растительности, другая часть используется микроорганизмами для синтеза органических веществ, которые в дальнейшем вновь разлагаются. Некоторые продукты разложения превращаются в сложные высокомолекулярные вещества - гуминовые кислоты.

Процессы разложения и минерализации различных органических соединений протекают по - разному. Быстрее всех минерализуются растворимые сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы и целлюлоза; устойчивы к разложению и минерализации лигнин, смолы, воски.

Разложение белков, углеводов, липидов начинается с гидролитического расщепления их сложных молекул на более простые промежуточные продукты. Белки расщепляются на пептиды, а затем на аминокислоты. При гидролизе сложных белков (нуклеопротеидов) наряду с аминокислотами образуются углеводы, фосфорная кислота, азотсодержащие гетероциклические основания (пуриновые и пиримидиновые). При гидролизе жиров возникают глицерин и различные жирные кислоты, а при гидролизе углеводов (целлюлозы, гемицеллюлозы, крахмала, полиуронидов, камедей) - моносахариды, аминосахара, уроновые кислоты. Одновременно с гидролизом развиваются разнообразные окислительно - восстановительные процессы, катализируемые ферментами. В аэробных условиях преобладают процессы окисления, в анаэробных - восстановления.

Углеводы в аэробных условиях окисляются до органических кислот, альдегидов, спиртов и далее - до углекислого газа и воды. В анаэробных условиях развиваются различные типы брожения, в процессе которых образуются недоокисленные продукты (метан, спирты, органические кислоты), а в конечном итоге - углекислота, вода, метан, водород.

Процессы образования гумусовых веществ изучены еще недостаточно. Существует ряд гипотез образования гумусовых веществ. Основное положение наиболее ранних гипотез - представление о гумификации как о системе реакций конденсации или полимеризации относительно простых промежуточных продуктов разложения - аминокислот, фенолов, хинонов и т. д. Не подвергаясь дальнейшей минерализации, эти соединения вне живых клеток микроорганизмов синтезируются в высокомолекулярные гумусовые вещества.

Иная гипотеза гумификации была предложена в 30 - х годах этого столетия И. В. Тюриным. Согласно этой гипотезе, основой гумификации являются реакции медленного биохимического окисления высокомолекулярных веществ, имеющих циклическое строение. К ним относятся белки, лигнин, дубильные вещества.

Образующиеся гуминовые кислоты, вступая во взаимодействие с зольными элементами растительных остатков, освобождающихся в процессе их минерализации, а также с минеральной частью почвы, образуют ряд органо-минеральных производных. При этом единая система постепенно расщепляется на несколько фракций, различных по степени растворимости и деталям строения молекул. Менее дисперсная часть системы, образующая нерастворимые в воде соли с кальцием и полуторными окислами, формируется как группа гуминовых кислот. Более дисперсная фракция, дающая растворимые соли, образует фульвокислоты.

В переувлажненных почвах фульвокислот образуется больше, вследствие более интенсивного гидролитического расщепления всей системы гумусовых кислот.

Гумификация развивается не только в почвах, но и на дне водоемов, в компостах, при формировании торфа, угля, т. е. везде, где накапливаются растительные остатки и создаются условия, благоприятные для жизнедеятельности микроорганизмов и развития этого процесса, широко распространенного в природе.

2.Причины разрушения структуры почвы. Мероприятия по созданию и поддержанию агрономически ценной структуры почв

Причинами утраты структуры являются механическое разрушение, физико-химические явления и биологические процессы.

Механическое разрушение структуры происходит под влиянием обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей, животных, под ударами капель дождя. Важнейшими путями уменьшения механического разрушения почвенной структуры является обработка почвы в состоянии ее спелости, а также минимализация обработки.

Физико-химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена двухвалентных катионов (кальция и магния) в ППК на одновалентные (натрий и аммоний).

Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса — главного клеящего вещества при образовании структуры.

Восстановление и сохранение структуры — непременное условие ведения земледелия. Существуют приемы, способствующие восстановлению почвенной структуры.

К химическим приемам относят известкование кислых почв и гипсование солонцов. В результате известкования почва становится более структурной, в ней увеличивается водопроницаемость и уменьшается плотность.

Известкованные почвы отличаются более благоприятными физико-механическими свойствами. Гипсование устраняет щелочную реакцию солонцовых почв, улучшает их физические свойства и структурное состояние. Однако применением известкования и гипсования нельзя полностью решить проблему улучшения физико-механических свойств и структуры почвы.

Биологические приемы направлены на повышение содержания органического вещества (гумуса) в почве. Эти приемы универсальны и долговечны. С увеличением содержания гумуса в почве улучшаются не только физико-механические и химические свойства, но и все почвенные режимы: пищевой, водный, воздушный.

Искусственное оструктуривание почв осуществляется введением в них небольшого количества структурообразующих веществ, по преимуществу органических соединений.

1.Важнейшие мероприятия по охране, улучшению и созданию структуры в пахотных почвах сводятся к увеличению запасов органического вещества в почве, воздействию на состав и состояние почвенных коллоидов, рациональной механической обработке.

Увеличение запасов органического вещества в почве. Простейшим приемом, известным с древних времен, является внесение в почву навоза и компостов. Содержащееся в навозе и компостах органическое вещество и особенно вспышка жизнедеятельности почвенных микроорганизмов после внесения навозного удобрения приводят к образованию в почве структурных и микроструктурных агрегатов.

2.Другим древнейшим способом обогащения почвы органическим веществом и улучшения ее структурного состояния является оставление старопахотной почвы в залежь на 15—20 лет.

3.Изменение состояния почвенных коллоидов. Органические и минеральные почвенные коллоиды могут дать устойчивый структурообразующий эффект в случае их необратимой коагуляции.

4. Обработка почв в состоянии физической спелости. Механическая обработка почв является необходимым приемом регулярного воздействия на физическое состояние пахотного слоя почвы и на его структуру.

5. В последние 15—20 лет значительные успехи в искусственном структурообразовании почв получены при внесении в пахотный слой некоторых высокомолекулярных соединений и поверхностно-активных веществ. Очевидно, земледелие будущего для улучшения структуры будет широко использовать препараты этого типа.

Билет № 13

1.Влияние условий почвообразования на характер и скорость гумусообразования

В различных природных условиях характер и скорость гумусообразования (разложение и гумификация органических остатков) неодинаковы и зависят от ряда взаимосвязанных факторов почвообразования. Главнейшими из них являются водно-воздушный и тепловой режим почв, состав и характер поступления растительных остатков, видовой состав и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов, гранулометрический состав и физико-химические свойства почв.

В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразование протекает в аэробных или анаэробных условиях.

В аэробных условиях при достаточном количестве влаги (60 - 80% ПВ), а также при благоприятной температуре (25-300С) органические остатки разлагаются интенсивно. В этих же условиях энергично идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ. В почве накапливается мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений. При постоянном и резком недостатке влаги в почве накапливается мало растительных остатков, процессы разложения и гумификации замедляется и гумуса также накапливается мало.

При постоянном избытке влаги, а также при низких температурах процессы гумусообразования замедляются. При избыточном увлажнении органические остатки разлагаются анаэробными бактериями, в составе промежуточных продуктов разложения образуются восстановленные газообразные продукты (СН4, Н2), угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процессы разложения постепенно затухает, гумификация идет слабо и органические остатки превращаются в торф.

Большое влияние на направление и скорость гумусообразования оказывает химический состав разлагающихся остатков и характер их поступления в почву. Остатки травянистой растительности, богатые белками, углеводами и зольными элементами, разлагаются в почве в присутствии значительного количества оснований, и прежде всего кальция. В таких условиях образуется «мягкий», или муллевый гумус, равномерно пропитывающий минеральную часть почвы.

Остатки древесной растительности, бедные белками, содержащие мало зольных элементов, обогащенные лигнином, восками и смолами (хвоя, древесина), поступают главным образом на поверхность почвы в виде наземного опада и разлагаются в условиях сквозного промывания подстилки осадками. Кислая реакция подавляет развитие гумификации, и на поверхности почвы формируется «грубый» гумус (модер - гумус), содержащий много полуразложившихся остатков.

На гумусообразование большое влияние оказывают также видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности (от подзолов к черноземам их численность увеличивается, жизнедеятельность возрастает). Не менее значительно влияние на гумусообразование гранулометрического состава и физико-химических свойств почв. В песчаных и супесчаных почвах создается хорошая аэрация, они быстро прогреваются.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию среды (рН), в которой идёт процесс образования гумуса. Особенно большую роль в закреплении гумусовых веществ играет Са++, т.к. почвы, насыщенные им, имеют нейтральную среду, которая благоприятна для развития микроорганизмов. Усиливают закрепление гумуса в почве глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.

2.Значение почвенной влаги в почвообразовании. Категории, формы воды в почве и их доступность растениям

Роль и значение влаги состоит в следующем:

1. воде принадлежит важнейшая роль в выветривании горных пород и почвообразовании;

2. вода является одним из незаменимых факторов, определяющих жизнедеятельность организмов. Нормальное развитие растений и почвенных микроорганизмов невозможно без достаточного количества влаги. Для создания 1г сухого вещества растения расходуют от 200 до 100г Н2О;

3. с водой в растения поступают питательные вещества;

4. от содержания Н2О в почве зависят интенсивность протекающих в ней биологических, химических и физико-химических процессов, водно-воздушный, питательный и тепловой режимы, её физико-механические свойства, то есть важнейшие показатели почвенного плодородия;

5. в результате перемещения водой органических, органоминеральных и минеральных соединений формируется почвенный профиль;

6. вода, как терморегулирующий фактор, определяет расход тепла из почвы и растений вследствие транспирации и физического испарения;

7. с влажностью почвы тесно связаны её физико-механические свойства (набухание, липкость, крошение и т. д.).

Наряду с вышеизложенным необходимо отметить, что передвижение влаги в почве и по её поверхности обуславливает некоторые процессы, которые отрицательно влияют на плодородие почв (эрозия, вынос из верхних слоёв элементов питания, засоление, заболачивание).

Поступающая в почву влага, в основном атмосферные осадки, подвержена воздействию сил различной природы, под действием которых она может либо передвигаться в разных направлениях, либо задерживаться. Такими силами являются сорбционные, осмотические, капиллярные и гравитационные. В почвенной толще вода передвигается от участков с низкой концентрацией раствора к участку с более высокой концентрацией.

Почвенная влага удерживается с различной силой, характеризуется неодинаковой подвижностью, обладает разными свойствами. Выделяют следующие основные категории и формы почвенной воды, различающиеся между собой прочностью связи с твёрдой фазой почвы и степенью подвижности.

а) Связанная вода – образуется путём сорбции парообразной и жидкой воды на поверхности твёрдых частиц почвы.

Различают прочносвязанную и рыхлосвязанную воду. Прочно –связанная влага – это адсорбция паров воды на поверхности твёрдых почвенных частиц. Она весьма прочно удерживается адсорбционными силами, присущими почвенным частицам – может передвигаться лишь в парообразном состоянии – недоступна растениям (гигровлага).

Рыхлосвязанная (плёночная) вода удерживается менее прочно и может передвигаться – для растений доступна лишь частично.

б) Свободная вода – не связана силами притяжения с почвенными частицами, доступна растениям. Различают 2 формы свободной воды в почве – капиллярную и гравитационную.

Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, передвигается в них под влиянием капиллярных сил.

Гравитационная вода размещается в крупных некапиллярных порах, легко передвигается по профилю почвы под действием гравитационных сил (тяжесть).

в) Кристаллизационная влага, вода, входящая в состав кристаллических веществ – отличается исключительно высокой прочностью связи и неподвижна (CaSO4•2H2O).

г) Твёрдая влага (лёд) – неподвижна – источник парообразной и жидкой воды.

д) Парообразная влага – передвигается в форме водяного пара, может пассивно передвигаться с током воздуха. Находится в почве в порах, свободных от воды. Почвенно-гидрологические константы и их характеристика. Границы значений важности, характеризующие пределы появления различных категорий и форм почвенной влаги, называются почвенно-гидрологическими константами.

Билет № 14

1.Гумус как динамическая система органических веществ почвы (специфическая и неспецифическая часть гумуса)

Гумус, состав - Гумус - это сложный динамический комплекс органических соединений, образующихся при разложении органических остатков. Содержание гумуса в почвах определяется условиями и характером почвообразовательного процесса; оно колеблется в верхних горизонтах от 1 - 2 до 12 - 15%, резко или постепенно уменьшаясь с глубиной. 

В составе почвенного гумуса выделяют специфическую часть (85 - 90 % всего гумуса), представленную гумусовыми веществами, и неспецифическую часть (10 - 15%), представленную негумифицированными органическими веществами. Последние по своему составу могут, быть весьма разнообразны и включать: азотистые соединения (белки, ферменты, аминокислоты), углеводы (моносахариды, олигосахариды, полисахариды), липиды (жиры, воски, фосфолипиды), дубильные вещества (таннины, галловая кислота, флобафены и другие полифенолы), органические кислоты; кроме того, лигнины, смолы, спирты, альдегиды. 

Гумусовые вещества почвы представлены гуминовыми и фульвокислотами, а также гуминами.  Гуминовые кислоты - это высокомолекулярные азотсодержащие (до 3 - 6%) органические кислоты, имеющие циклическое строение, не растворимые в воде и минеральных кислотах, но растворимые в слабых щелочах и некоторых органических растворителях.  В составе гуминовых кислот может содержаться от 1 до 10 % зольных элементов, однако они не являются постоянными компонентами молекулы, а присоединяются в результате химических реакций. 

Взаимодействуя с минеральной частью почвы, гуминовые кислоты образуют соли - гуматы, сложные органо - минеральные комплексы, которые могут устойчиво и прочно адсорбироваться поверхностью глинистых минералов. 

Гуматы кальция и магния нерастворимы в воде и закрепляются в почве в виде гелей. Они способны склеивать и цементировать механические элементы в агрегаты и способствуют образованию водопрочной структуры. Это наблюдается в черноземных, лугово - черноземных и дерново - карбонатных почвах. 

При взаимодействии гуминовых кислот с несиликатными соединениями образуются сложные органо - минеральные комплексы. Железо с гуминовыми кислотами связывается прочно и в последующем в реакциях обмена не участвует. В комплексах с алюминием часть алюминия проявляет способность к обмену. Образование комплексных соединений гуминовой кислоты способствует ее прочному закреплению в почве. 

Основная часть гуминовых кислот в любой почве (рН более 5) находится в форме нерастворимых в воде органо - минеральных соединений, а в почвах с кислой реакцией (рН менее 5) - в форме дегидратированных гелей и частично растворяется при действии щелочных растворов, образуя молекулярные и коллоидные растворы. 

Фульвокислоты, как и гуминовые кислоты, представляют собой высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они растворяются в воде, кислотах, слабых растворах щелочей, пирофосфата натрия и водном растворе аммиака, образуя водорастворимые соли - фульваты.

Фульвокислоты благодаря сильнокислой реакции и хорошей растворимости в воде энергично разрушают минеральную часть почвы. 

Фулызатные соли (фульваты) щелочных и щелочно - земельных металлов хорошо растворимы. Комплексные соединения фульвокислот с железом и алюминием также частично растворимы, причем фульватно - железистые сильнее, чем комплексы с алюминием. Степень подвижности таких комплексных соединений зависит от насыщенности их металлом. При высокой насыщенности комплекс становится нерастворимым и выпадает в осадок. 

Гумины представляют ту часть гумуса, которая не извлекается из декальцинированной почвы щелочами. Они почти полностью извлекаются при попеременном воздействии на остаток почвы с гуминами различных кислот и щелочей.

2.Водные свойства почв, общий и полезный запас воды в почве. Продуктивная влага

К важнейшим водным свойствам почв относятся водопроницаемость, водоподъемная способность, влагоемкость почв.

Водопроницаемость — это способность почвы впитывать и пропускать через себя воду. Процесс водопроницаемости включает впитывание влаги и ее фильтрацию. Впитывание происходит при поступлении воды в почву, ненасыщенную водой, а фильтрация начинается тогда, когда большая часть пор почвы заполняется водой. В первый период поступления воды в почву водопроницаемость высокая, затем постепенно уменьшается и к моменту полного насыщения (к началу фильтрации) становится почти постоянной. Впитывание воды обусловлено сорбционными и капиллярными силами, фильтрация — силами тяжести.

От водопроницаемости зависит степень использования водных ресурсов. При слабой водопроницаемости часть атмосферных осадков или оросительной воды стекает по поверхности, что приводит не только к непродуктивному расходованию влаги, но может вызывать эрозию почвы. Хорошо водопроницаемыми считаются почвы, в которых вода в течение первого часа проникает на глубину до 15 см. В средневодопроницаемых почвах вода за первый час проходит от 5 до 15 см, а в слабоводопроницаемых — до 5 см. Наибольшая водопроницаемость характерна для песчаных, также хорошо оструктуренных почв, низкая — для глинистых и бесструктурных плотных почв. Водопроницаемость зависит и от состава поглощенных катионов: натрий уменьшает водопроницаемость, а кальций, наоборот, увеличивает.

Водоподъемная способность —свойство почвы поднимать воду по капиллярам. Вода в почвенных капиллярах образует вогнутый мениск, на поверхности которого создается поверхностное натяжение. Чем тоньше капилляр, тем более вогнут мениск и соответственно выше водоподъемная способность. Самым высоким капиллярным подъемом обладают суглинистые почвы (3...6 м). В песчаных почвах поры крупные, поэтому высота капиллярного подъема в 3...5 раз меньше, чем в суглинистых, и обычно не превышает 0,5...0,7 м. В плотных глинистых почвах этот показатель уменьшается из-за того, что очень тонкие поры заполнены связанной водой.

Скорость капиллярного подъема зависит от размера капилляров и вязкости воды, обусловливаемой ее температурой. В крупных порах вода поднимается быстрее, но достигает небольшой высоты. С уменьшением радиуса капилляров скорость уменьшается, а высота подъема возрастает. С повышением температуры уменьшается вязкость воды, поэтому скорость ее капиллярного поднятия повышается. Растворенные в воде соли оказывают значительное влияние на скорость капиллярного подъема. Минерализованные грунтовые воды в отличие от пресных поднимаются к поверхности по капиллярам с большей скоростью. Засоленные грунтовые воды при их капиллярном подъеме часто приводят к засолению почв.

Влагоемкость — способность почвы удерживать воду. В зависимости от водоудерживающих сил различают максимальную адсорбционную, капиллярную, предельно-полевую и полную влагоемкости.

Продуктивная (активная) влага — количество воды сверх влажности завядания, используемое растениями для создания урожая. Так, если абсолютная влажность данной почвы в пахотном слое составляет 43 %, а влажность завядания — 13 %, то запас продуктивной влаги равняется 30 %.



Билет № 15

1.Свойства гумусовых кислот (гуминовые кислоты, фульвокислоты), их взаимодействие с минеральной частью почвы. Активный и пассивный гумус

Среди специфических гумусовых веществ особое место занимают гумусовые кислоты. Они представляют собой особый класс азотсодержащих высокомолекулярных органических соединений циклического строения и кислотной природы.

О реальности существования нативных гумусовых кислот в почвах, торфах и других субстанциях и принадлежности их к особому классу органических соединений можно судить по данным элементного анализа различных групп природных органических веществ.

Гуминовые кислоты.В сухом состоянии выделенные из почв препараты гуминовых кислот представляют собой порошок темно-бурого или черного цвета. Он хорошо растворим в щелочах и нерастворим в минеральных кислотах и воде. Из щелочного раствора Гк легко осаждаются ионом водорода минеральных кислот, двух- и трехвалентными катионами: Са2+, Fе3+, С одновалентными катионами Гк образуют хорошо растворимые в воде соединения. Основные элементы, из которых состоят гуминовые кислоты, - углерод, водород, азот и кислород. 

Фульвокислоты. Как и гуминовые кислоты, фульвокислоты - обязательная составная часть гумусовых кислот почвы. Сухие порошки фульвокислот бурого цвета, а их растворы в зависимости от концентрации имеют окраску от соломенно-желтой до оранжево-вишневой. Они хорошо растворимы в кислотах, щелочах и органических растворителях. В отличие от гуминовых кислот сухие препараты Фк легко растворяются в воде и способны давать очень концентрированные водные растворы, рН которых составляет 2,5...3,0. С одно- и двухвалентными катионами фульвокислоты образуют водорастворимые соли, а с железом и алюминием -комплексные соединения, у которых металл входит в анионную часть молекулы. Поведение комплексных соединений зависит от концентрации почвенных растворов и соотношения между реагентами. Миграционная способность комплексов возрастает с увеличением содержания Фк в системе и разбавлением растворов. Преобладание в системе R203или концентрирование раствора приводят к осаждению компонентов.

Гематомелановые кислоты. Это наименее изученная группа гумусовых кислот почвы. Долгое время гиматомелановые кислоты считались фракцией гуминовых кислот, и лишь в последнее время, по мере накопления экспериментальных данных, в номенклатурных схемах их стали выделять в самостоятельную группу. По своим свойствам Гмк занимают промежуточное положение между гуминовыми и фульвокислотами.

Характерные величины для оценки гумуса. Отношение S/T (степень насыщенности) и значение pH дают представление об относительном содержании обменных катионов и обменного водорода.

Коллоидный гумус почвы А.Н. Соколовский разделил на 2 формы: активную и пассивную.

Активный гумус - это часть почвенного гумуса, которая способна переходить в раствор после замены в почве поглощенного кальция натрием. Этот процесс называют пептизацией. Активным он называется потому, что способен участвовать в образовании оптовой структуры.

Пассивный гумус - часть гумуса, которая даже после замены в почве поглощенного кальция натрием не переходит в подвижное состояние, что пептизуеться. Она не участвует в образовании почвенной структуры, не переходит в раствор, но приводит водостойкость структуры.

Активный гумус содержит больше обменных катионов; гумификация в большей степени, чем минерализация, стимулируется повышенным содержанием катионов, а именно двухвалентных Са и Mg (случай кальциевого мюлля). Быстрота минерализации, напротив, может быть относительно независимой от отношения S/Т и значения pH и оставаться значительной даже в условиях ненасыщенности, если другие факторы этому благоприятствуют: например, условия температуры и влажности, содержание азота. Так, некоторые типы мюллевого гумуса с очень быстрым разложением бывают очень кислыми и сильно ненасыщенными (кислый мюлль). В то же время встречается гумус типа мор, образованный на известняковой материнской породе, в которой pH достигает порядка 5—6, а гумус мор содержит много обменных оснований (кальциевый мор). Можно видеть, что значение S/Т или pH не используется для характеристики основных типов гумуса (кроме кальциевого мюлля). Напротив, эти величины помогают различать подтипы гумуса (кислый мюлль, кальциевый модер, кальциевый мор).

2.Типы водного режима почв (по Г.Н. Высоцкому и А.А. Роде). Регулирование водного режима почв

Водный режим — это совокупность явлений поступления, передвижения, изменения физического состояния и расхода воды в почвах. Поступление воды в почву и ее расход характеризуется водным балансом.

В зависимости от соотношения приходящих осадков и расходуемого испарения различают 6 типов водного режима почв:

1. Мерзлотный тип водного режима наблюдается там, где распространена многолетняя мерзлота. Характеризуется постепенным оттаиванием почвы сверху вниз, над мерзлым слоем образуется водоносный горизонт-мерзлотная почвенная верховодка. Содержащаяся в ней влага расходуется на испарение. Осенью почва сверху замерзает, причем мерзлота смыкается с вечномерзлотным слоем. Мерзлотный тип встречается в таежно-лесной зоне.

2. Промывной тип водного режима отмечается в областях, где средняя годовая сумма осадков превышает среднюю годовую испаряемость. При этом режиме характерно ежегодное (одно-или многократное) сквозное промачивание почвенно-грунтовой толщи до грунтовых вод (преимущественно весной, во время снеготаяния).Промывной тип характерен для таежно-лесной зоны, где средняя годовая сумма осадков превышает среднюю годовую испаряемость и почва ежегодно (преимущественно весной) во время снеготаяния промывается до грунтовых вод.

3. Периодически промывной тип водного режима наблюдается в областях, где средняя годовая сумма осадков приблизительно равна средней испаряемости. Для него характерно не ежегодное сквозное промывание почвенно-грунтовой толщи (обычно однократное).Периодически промывной тип встречается в лесостепной зоне на серых лесных почвах, черноземах оподзоленных и выщелоченных. Промывание толщи почв происходит периодически.

4. Непромывной тип водного режима распространен там, где средняя годовая сумма осадков существенно меньше средней испаряемости. Почва не промачивается до грунтовых вод, на некоторой глубине формируется мертвый горизонт с постоянностью, близкой к влажности завядания растений. Промывание почвенной толщи происходит лишь на некоторую глубину (1-2 м), ниже залегает непромачиваемый слой с постоянной низкой влажностью. Промываемый горизонт к осени обычно иссушается до влажности завядания.Этот тип водного режима распространен в степной и пустынно-степной зонах. Непромывной тип водного режима характерен для черноземов степей, каштановых и бурых почв, сероземов.

5. Выпотной тип водного режима создается в областях, где годовая испаряемость значительно превышает годовую сумму осадков и близко к дневной поверхности подходят грунтовые воды. В связи с этим здесь грунтовые воды поднимаются к поверхности и частично испаряются. Если грунтовые воды засоленные, неизбежно засоление почвенной толщи солями, которые содержатся в грунтовых водах.

6. Деструктивно-выпотной тип водного режима близок к выпотному, но грунтовые воды и их капиллярная кайма залегают глубже. Расход воды из них идет путем потребления влаги из капиллярной каймы корнями растений.Типы водного режима в значительной степени зависят от растительности, обусловливающей испарение значительной части влаги из почвы, рельефа, влияющего на перераспределение атмосферных осадков на поверхности почвы, и механического состава материнских пород, от которых зависит водопроницаемость и влагоемкость.

Билет № 16

1.Показатели гумусного состояния почв (по Д.С. Орлову, Л.А. Гришиной)

Для характеристики гумусного состояния почв используются показатели, предложенные Л.А. Гришиной и Д.С. Орловым в 1978 году.

Содержание гумуса (%) – процентное содержание гумуса от массы почвы:

– очень высокое >10;

– высокое 6-10;

– среднее 4-6;

– низкое 2-4;

– очень низкое <2.

Средневзвешенное содержание гумуса для пахотных почв земледельческой части Красноярского края составляет 6,5% и в целом оценивается как высокое.

Запасы гумуса в почве (т/га) – количество гумуса в слое почвы 20см (числитель) и 100см (знаменатель):

– очень высокие >200/600;

– высокие 150-200/400-600;

– средние 100-150/200-400;

– низкие 50-100/100-200;

– очень низкие <50/<100.

Например, черноземы Красноярского края чаще всего имеют средние запасы гумуса.

Обогащенность азотом (С:N) – отношение углерода к азоту, может быть:

– очень высокая <5;

– высокая 5-8;

– средняя 8-11;

– низкая 11-14;

– очень низкая >14.

Обогащенность азотом черноземов Красноярского края изменяется в пределах 9-12 и оценивается как средняя и низкая.

Степень гумификации (Сгк:Сгумуса·100, %) – отношение углерода гуминовых кислот к углероду общего гумуса, выраженное в процентах. Она может быть:

– очень высокая >40;

– высокая 30-40;

– средняя 20-30;

– низкая 10-20;

– очень низкая <10.

Считается, что гумус черноземов Красноярского края беднее гуминовыми кислотами, чем гумус черноземов Европейской части России.

Тип гумуса (Сгк:Сфк) – отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот. Тип гумуса может быть:

– гуматный >2;

– фульватно-гуматный 2-1;

– гуматно-фульватный 1-0,5;

– фульватный <0,5.

Биологическая активность почв (СО2, кг/га·час) – выделение углекислого газа из почвы:

– высокая >10;

– средняя 5-10;

– низкая <5.

 

2.Почвенный раствор (состав, концентрация, реакция). Токсичность солей и солеустойчивость растений. Значение почвенного раствора в почвообразовании и питании растений

Почвенный раствор образуется в результате взаимодействия воды, поступающей в почву, с ее твердой фазой и растворения некоторых органических и минеральных веществ и их производных. Наиболее существенным источником почвенных растворов являются атмосферные осадки. Атмосферные осадки, поверхностные воды, росы, грунтовые воды, попадая в почву и переходя в категорию жидкой ее фазы, изменяют свой состав при взаимодействии с твердой и газообразной фазами почвы, с корневыми системами растений и живыми организмами, населяющими почву. Образующийся почвенный раствор, в свою очередь, играет огромную роль в динамике почв, питании растений и микроорганизмов, принимает активное участие в процессах преобразования минеральных и органических соединений в почвах, в их передвижении по профилю.

Основные химические и биологические процессы в почве могут идти только при наличии свободной воды. Почвенная вода является той средой, в которой происходит миграция химических элементов в процессе почвообразования, снабжение растений водой и растворенными элементами питания.

Реакция почвенного раствора в почвах разных типов неодинакова: кислую реакцию (pH < 7) имеют подзолистые, серые лесные, торфяные почвы, красноземы, желтоземы, щелочную (pH>7) – содовые солонцы, нейтральную или слабощелочную (pH = 7) – обыкновенные черноземы, луговые и коричневые почвы. Слишком кислый и слишком щелочной почвенный раствор отрицательно влияет на рост и развитие растений.

Почвенный раствор имеет огромное значение в генезисе почв и их плодородии. Он участвует в процессах преобразования (разрушение и синтез) минеральных и органических соединений, в составе почвенного раствора по профилю почв перемещаются разнообразные продукты почвообразования. Исключительно велика роль почвенного раствора в питании растений. Поэтому важно знать его состав, свойства (реакция, буферность, осмотическое давление) и динамику.

Почвенные растворы служат непосредственным источником питания растений. Изменение концентрации и состава растворов ведет к изменению режима водного и минерального питания растений, что, естественно, непосредственно отражается на их развитии и продуктивности.

Для питания растений большую роль играет осмотическое давление почвенного раствора. Если осмотическое давление почвенного раствора равно осмотическому давлению клеточного сока растений или выше его, то поступление воды в растения прекращается. Сосущая сила корней большинства сельскохозяйственных растений не превышает 100-120 МПа.

Осмотическое давление зависит от концентрации почвенного раствора и степени диссоциации растворенных веществ. Осмотическое давление сильно изменяется при изменении влажности почвы, т.к. концентрация почвенного раствора при этом сильно варьирует. Наиболее высоким осмотическим давлением почвенного раствора характеризуются засоленные почвы, особенно тяжелые по механическому составу, с высокой поглотительной способностью. На предельное значение осмотического давления, при которых влага перестает поступать в растения, существенное влияние оказывает состав растворов.

Солеустойчивость растений – это устойчивость растений к избыточной концентрации солей в почвенном растворе, которые повышают его осмотическое давление, затрудняя тем самым поступление воды в растение, и оказывают в той или иной мере токсическое действие на протоплазму. В результате нарушаются процессы ассимиляции (накопления), дыхания и минерального питания.

Солеустойчивость делится на:

Биологическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл индивидуального развития растений в условиях засоления почвы, нередко с пониженной интенсивностью накопления органического вещества при сохранении воспроизводительной способности.

Агрономическая солеустойчивость – способность растений осуществлять полный цикл развития на засоленной почве и давать удовлетворительную продукцию.

Чаще биологическую солеустойчивость называют солевыносливостью, а агрономическую – собственно солеустойчивостью.

Билет № 17

1.Дегумификация почв (причины, оптимизация гумусного режима почв)

Дегумификация почв - уменьшение содержания и запасов органического вещества. Дегумификация наблюдается при распашке и сельскохозяйственном использовании почв. Изменения в окружающей среде неизбежно вызывают перестройку всей почвенной системы. В целинных почвах стабильно равновесие: поступление органических остатков - гумификация - минерализация гумуса. Это устоявшееся веками равновесие сохранялось до распашки почв. Резкое нарушение равновесия связано с сокращением притока органических веществ с пожнивными и корневыми остатками культурной растительности. Это неизбежно вызывает процессы дегумификации.

В разных почвах темпы дегумификации неодинаковы. Давно известен факт, что более богатые в прошлом почвы теряют гумус намного больше, чем малогумусные. По мере снижения содержания в почвах органического вещества темпы дегумификации снижаются. Отсюда неизбежно следует вывод, что в земледелии обязательно наступает период стабилизации гумусового состояния почв в соответствии с установившейся культурой земледелия.

Охрана почв от потерь гумуса включает следующие мероприятия: применение органических удобрений, известкование кислых почв, использование в севообороте многолетних трав, регулирование соотношения в севооборотах пропашных культур и культур сплошного сева, использование щадящей обработки почвы (облегчение машин, минимизация обработки).

Оптимизация гумусного режима почв:

1.Механическая обработка усиливает минерализацию органического вещества, в том числе гумуса. Несоблюдение противоэрозионных приемов обработки особенно отрицательно сказывается на режиме органического вещества почвы.

2.Применение удобрений оказывает сильное влияние на режим органического вещества. Органические удобрения (навоз, торфокомпосты, сидераты, солома) воздействуют на него положительно. Это заключается в том, что с органическими удобрениями уже вносится определенное и часто значительное количество гумусовых веществ, а негуминовая часть качественных органических удобрений (подстилочный навоз) является благоприятной формой лабильного органического вещества и одновременно источником для последующей его гумификации.

2.Тепловые свойства и тепловой режим почв. Мероприятия по регулированию теплового режима почв в различных почвенно-климатических зонах

Тепловой режим почвы совместно с водным и воздушными режимами оказывает большое влияние на:

1) почвообразовательный процесс – скорость выветривания минералов, растворение минеральных веществ и газов, контролирует фазовые переходы в системе почва – почвенный раствор – почвенный воздух;

2) плодородие почвы – численность и  активность микроорганизмов, процессы минерализации, гумификации и другие биохимические процессы;

3) жизнедеятельность и продуктивность растений – прорастание семян, развитие корневой системы, скорость поступления питательных элементов и воды, ростовые процессы, транспирация воды.

Оптимальная температура для большинства биохимических процессов почвы 25 – 30 °С.

Тепловое состояние почвы характеризуется показателями температуры ее генетических горизонтов. Совокупность свойств, обусловливающих способность почв поглощать и перемещать в своей толще тепловую энергию, называются тепловыми свойствами. К ним относятся: теплопоглотительная способность (теплопоглощение), теплоемкость и теплопроводность.

Теплопоглощение – способность почвы поглощать лучистую энергию Солнца, характеризуется величиной альбедо. Альбедо – количество солнечной радиации, отраженное поверхностью почвы по отношению к общей солнечной радиации, достигающей поверхности почвы, выраженное в %. Чем меньше альбедо, тем больше поглощает почва солнечной радиации. Альбедо зависит от: 1) цвета, 2) влажности, 3) структурного состояния, 4) содержания гумуса, 5) выровненности поверхности почвы, 6) растительного покрова.

Теплоемкость – это способность почвы вмещать в себя и удерживать то или иное количество тепла. Измеряется количеством тепла в калориях, необходимого для нагревания 1см3 или 1 г почвы на 1 °С, в связи с чем различают объемную и удельную теплоемкость почв (первая больше второй).

Составные части почвы имеют различную теплоемкость: удельная теплоемкость воды наивысшая – 1,0, гумуса – 0,477, глины – 0,233, кварца – 0,198 и наименьшая теплоемкость у почвенного воздуха.

Следовательно, теплоемкость почвы зависит от минералогического состава; гранулометрического состава; пористости и содержания воды и воздуха; содержания органического вещества.

По характеру теплоемкости почвы делят на «теплые» и «холодные». Песчаные и супесчаные почвы менее влагоемки, поэтому быстрее прогреваются, их называют «теплыми» почвами. Весной такие почвы становятся пригодными для обработки на 2 – 3 недели раньше, чем почвы суглинистые. Глинистые почвы содержат больше воды, на нагревание которой требуется много тепла, вследствие чего их называют «холодными». В случае одинакового механического состава влажная почва более теплоемкая и холодная, чем сухая; богатая органикой более теплоемка и холоднее минеральной. Самые холодные торфяные почвы, так как содержат много воды и состоят из органического вещества (оказывают влияние на климатические условия прилегающей местности).

Теплота, поступающая на поверхность почв, под действием градиента температур перераспределяется в почвенном профиле. Этот процесс называется теплообменом и зависит от теплопроводности.

Теплопроводность – это способность почв проводить тепло от более нагретых слоев к более холодным.

Различают агротехнические, агромелиоративные и агрометеорологические приемы регулирования теплового режима почв. К агротехническим приемам относят прикатывание, гребневание, оставление стерни, мульчирование; к агромелиоративным – орошение, осушение, лесные полосы, борьбу с засухой; к агрометеорологическим – борьбу с заморозками, меры по снижению излучения тепла из почвы и др.

К приемам, регулирующим приток солнечного тепла к поверхности почвы, относятся затенение почвы растительностью, мульчей, рыхление и прикатывание поверхности почвы, гребневые и грядковые посевы.

Билет № 18

1.Содержание и состав гумуса основных типов почв Российской федерации (подзолистые, дерново-подзолистые, серые лесные, черноземы и др.)

Почвы классифицируются по типам. Первым ученым, классифицировавшим почвы, был Докучаев. На территории Российской Федерации встречаются следующие типы почв: Подзолистые почвы, тундровые глеевые почвы, арктические почвы, мерзлотно-таежные, серые и бурые лесные почвы и каштановые почвы. Тундровые глеевые почвы находятся на равнинах. Образуются без особого влияния на них растительности. Эти почвы находятся в областях, где есть многолетняя мерзлота (в Северном полушарии). Зачастую глеевые почвы – это места, где обитают и кормятся летом и зимой олени. Примером тундровых почв в России может служить Чукотка, а в мире — это Аляска в США. На территории с такими почвами люди занимаются земледелием. На такой земле растет картофель, овощи и различные травы. Для улучшения плодородия тундровых глеевых почв в сельском хозяйстве применяются следующие виды работ: осушение наиболее насыщенных влагой земель и орошение засушливых районов. Также к методам улучшения плодородия этих почв относят внесение в них органических и минеральных удобрений. 

Арктические почвы получаются в результате оттаивания вечной мерзлоты. Такая почва довольно тонкая. Максимальный слой гумуса (плодородного слоя) составляет 1-2 см. У этого типа почв низкая кислая среда. Почва эта не восстанавливается из-за сурового климата. Эти почвы распространены на территории России только в Арктике (на ряде островов Северного Ледовитого океана). В силу сурового климата и маленького слоя гумуса, на таких почвах ничего не растет. 

Подзолистые почвы распространены в лесах. В почве всего 1-4% гумуса. Подзолистые почвы получаются благодаря процессу подзолообразования. Происходит реакция с кислотой. Именно поэтому этот тип почвы еще называется кислый. Подзолистые почвы первым описал Докучаев. В России подзолистые почвы распространены в Сибири и на Дальнем Востоке. 

Серые лесные почвы образуются на территории лесов. Непременным условием для формирования таких почв является наличие континентального климата.  Лиственных лесов и травяной растительности. Места образования содержат необходимый для такой почвы элемент – кальций. Благодаря этому элементу вода не проникает в глубь почв и не размывает их. 

Бурые лесные почвы распространены в лесах: смешанных, хвойных и широколистных. Эти почвы есть только в условиях умеренного теплого климата. Цвет почвы бурый. Обычно бурые почвы выглядят так: на поверхности земли слой опавшей листвы, около 5 см высотой. 

Каштановые почвы распространены в степях и полупустынях. Плодородный слой таких почв составляет 1,5-4,5%. Что говорит средней плодородности почвы. Эта почва имеет каштановый, светло-каштановый и темно-каштановый цвет. Соответственно существует три подтипа каштановой почвы, различающихся по цвету. На светло-каштановых почвах земледелие возможно только при обильном поливе водой. Основное предназначение этой земли – это пастбища. 

2.Плодородие почвы и его виды. Основные параметры плодородия почв. Факторы, лимитирующие плодородие почвы

Плодородие почвы — важнейшее свойство. Оно определяет использование почвы как основного средства сельскохозяйственного производства.

Под плодородием понимается способность почвы давать урожай сельскохозяйственных культур. Для этого она должна обеспечить растение элементами питания, водой, корневые системы — достаточным количеством воздуха и тепла.Таким образом, основные элементы почвенного плодородия и факторы жизни растений следующие: питательные вещества в легкоусвояемых формах, влага в доступной форме, воздух и тепло для развития корневых систем и жизнедеятельности микроорганизмов.Все элементы плодородия тесно связаны между собой, изменение одного из них оказывает влияние на другие и на плодородие почвы. При использовании почв в сельскохозяйственном производстве эту взаимосвязь необходимо учитывать,Почва имеет естественное, или природное, плодородие. Естественное плодородие развивается в почве в результате природного почвообразовательного процесса. В зависимости от свойств почвы оно может быть сравнительно высоким или низким. Естественное плодородие является в известной степени плодородием потенциальным. При использовании почвы как средства сельскохозяйственного производства естественное (потенциальное) плодородие превращается в действительное, эффективное (экономическое) плодородие, проявляющееся в величине урожая сельскохозяйственных растений.

К факторам, лимитирующим плодородие почв, относятся показатели состава, свойств и режимов почв, снижающие урожай культурных растений и биопродуктивность естественных фитоценозов. В первом приближении их можно обозначить как отклонения от оптимальных показателей. Степень отклонения характеризует уровень лимитирующего фактора и степень снижения урожая. Теоретической основой исследований факторов, лимитирующих почвенное плодородие, являются законы лимитирующего фактора и совокупного действия и оптимального сочетания факторов жизни растений.Следует различать общепланетарные лимитирующие факторы, характерные для почв всех природных зон, внутризональные (региональные), характерные для определенных зон и регионов, и местные, характерные для небольших территорий.

К общепланетарным можно отнести: недостаточную обеспеченность элементами питания, повышенную плотность, неудовлетворительную структуру, пониженное содержание легкоразлагаемого органического вещества.

К внутризональным (региональным) - повышенную кислотность, повышенную щелочность, недостаток и избыток влаги, эродированность и дефлированность почв, каменистость, засоленность, солонцеватость и др.К местным факторам, лимитирующим почвенное плодородие, можно отнести локальное загрязнение почв радионуклидами и тяжелыми металлами, нефтепродуктами, нарушение почвенного покрова горными выработками и др. Для ряда свойств почв и режимов определены критические уровни показателей, при которых резко ухудшаются другие агрономически важные свойства и режимы почв и резко снижается урожай растений или его качество.

Билет № 19

1.Роль гумуса в почвообразование и плодородии почв

Гумусовые вещества, образующиеся в почве, активно участвуют в процессах почвообразования. Гумус играет главную роль в формировании профиля почвы. В благоприятных для роста растений условиях формируется хорошо выраженный темноокрашенный гумусовый горизонт. Гумус склеивает почвенные частицы в агрегаты (комочки), способствуя созданию агрономически ценной структуры и благоприятных для жизни растений физических свойств почвы. В гумусе содержатся основные элементы питания растений (N, Р, К, S, Са, Mg) и различные микроэлементы. Эти элементы в процессе постепенной минерализации гумусовых веществ становятся доступными для растений.

Гумусовые вещества почвы служат пищей для гетеротрофных почвенных микроорганизмов. От содержания гумуса в почве зависит интенсивность биологических и биохимических процессов, обусловливающих накопление питательных веществ, необходимых растениям.

Почвенный гумус придает почве темную окраску и способствует поглощению солнечной энергии. Богатые гумусом почвы более теплые, в них создаются благоприятные условия для роста и развития культурных растений, а также для почвенных микроорганизмов.

Почвы с низким содержанием гумуса отличаются бесструктурностью, плохими водными, воздушными и тепловыми свойствами.

Почвы, богатые гумусом, характеризуются большей поглотительной способностью, лучшими водными и физическими свойствами. В этом отношении особая роль принадлежит гуминовым кислотам, которые образуют с катионами кальция и магния устойчивые соединения, предохраняют эти элементы от вымывания.

2.Почва – природное тело и основное средство сельскохозяйственного производства. Плодородие почвы. Методы исследования в почвоведении. Значение почвоведения в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве, дорожном строительстве, санитарном деле, обороне страны. Роль почвоведения в разработке научных основ земледелия

Почва – это сложная открытая биокосная, динамическая система, представляющая собой одновременно и результат длительного воздействия факторов почвообразования и ту среду, в которой это воздействие продолжает осуществляться в настоящее время.

Почва – самостоятельное природное тело и её формирование есть сложный процесс взаимодействия факторов почвообразования: климата, рельефа, растительного и животного мира, почвообразующих пород и возраста страны. В настоящее время сюда прибавляют воды (поверхностные и подземные) и хозяйственную деятельность человека.

Основных свойством почвы является её плодородие, то есть способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая. Обладая этим свойством, почва выступает как основное средство производства в сельском хозяйстве, при этом человек существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на свойства почвы, ее режимы и плодородие, так и на природные факторы, определяющие почвообразование. Посадка и вырубка лесов, распашка земель, строительство изменяют облик естественной растительности; осушение и орошение меняют режим увлажнения и т.п. Не менее резкие воздействия на почву оказывают приемы ее обработки, применение удобрений и средств химической мелиорации (известкование, гипсование).

Почвоведение, как самостоятельная наука, имеет свои методы и приемы исследований.

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. Разновидности сравнительно-географического метода — сравнительно-геоморфологический и сравнительно-литологический, основанные на установлении связей между почвенными разностями, рельефом местности и почвообразующими породами, широко используются в настоящее время при крупномасштабном картографировании почв.

2.Профильный метод. Сущность метода заключается в изучении системы генетических горизонтов, включая почвообразующую породу, которые являются следствием почвообразовательного процесса, агрогенного воздействия или же связаны с неоднородностью (слоистостью) почвообразующей породы. Разновидностью профильного метода является сравнительно-аналитический метод. Сущность его заключается в сравнении вещественного состава и свойств твердой фазы каждого из почвенных горизонтов, с одной стороны, и материнской породы — с другой. 

Почвоведение - это наука о почвах, их образовании, составе и свойствах, о закономерностях их географического распространения, о процессах взаимосвязи с внешней средой, о путях рационального использования почв.

Почвоведение как наука о почве играет большую роль при выращивании не только полевых, но и лесных культур. Для повышения продуктивности лесов важны сведения о влиянии различных древесных пород, а также лесохозяйственных мероприятий на лесорастительные свойства почв. Практическое значение имеют в лесном хозяйстве региональные почвенные съемки лесных питомников, необходимые для составления планов севооборота и внесения удобрений, а также сельскохозяйственных угодий, расположенных в пределах лесного фонда.

Среди наук с которыми соприкасается почвоведение, с одной стороны, необходимо назвать науки фундаментальные (физика, химия, математика), и, с другой стороны, естественные, сельскохозяйственные и экономические науки, с которыми почвоведение находится в состоянии постоянного теоретического обмена (геология, география, гидрогеология, геоботаника, биология, агрохимия, земледелие, растениеводство, землеустройство, политэкономия и др.).

Комплексная борьба с водной и ветровой эрозией, засолением, рассолением и заболачиванием почв невозможна без знания основ геологии, геоморфологии, гидрогеологии. Знание геологии необходимо при почвенных и агрохимических исследованиях, при решении вопросов сооружения колодцев, скважин, прудов, плотин, при поисках агрохимических руд, при ирригационном строительстве, разведке строительных материалов и т. д.

Билет № 20

1.Пути регулирования содержания и состава гумуса в почвах

Значение гумуса как фактора физических и физико-химических свойств (обменной способности и буферности) может проявиться в достаточной мере при известном, не слишком низком содержании гумуса и при известном составе последнего. Поэтому в ряде случаев, кроме заботы о возобновлении разлагающегося гумуса, может встать и задача увеличения содержания гумуса и изменения его состава.

В применении к различным типам почв эта задача может в большей или меньшей мере видоизменяться. Так, при культуре болотных почв на первый план выдвигается забота о повышение энергии разложения; для бедных гумусом подзолистых почв и почв сухих областей, наоборот, приобретает первостепенное значение задача увеличения запасов гумуса и изменения его состава, в целях придания ему более значительной устойчивости, тогда как в отношении черноземов намечается задача повышения активности имеющихся запасов гумуса.

Осуществление перечисленных задач в известной мере может быть достигнуто комбинированным применением ряда приемов, частью давно уже известных, а частью предложенных за последнее время.

Интенсивное земледелие приводит к снижению содержания гумуса в почве и к ухудшению ее гумусного состояния, поэтому оно должно предусматривать мероприятия, позволяющие не только поддерживать бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство в почве. Одним из таких мероприятий является внесение органических удобрений, в том числе и на основе торфа.

Известные способы получения органических удобрений на основе торфа предполагают, как правило, активизацию (биологическую, химическую и др.) его органических веществ. Наиболее сильными химическими активаторами являются щелочи и аммиак. При этом нарушаетcя нативная структура торфа и образуются физиологически активные гуматы, положительно действующие на рост и развитие растений

К таким способам относятся различные приемы агротехники и мелиорации -обработка, чередование культур (севообороты), внесение навоза и компостов, зеленое удобрение, торфование, известкование, осушительная и оросительная мелиорация и т. д.; ко вторым - применение искусственных органических и органо-минеральных удобрений.

2.Экологические функции почвы. Глобальные функции почвенного покрова

Экологические функции почв в биосфере базируются на следующих основополагающих ее качествах. Во-первых, почва служит средой обитания и физической опорой для огромного числа организмов; во-вторых, почва является необходимым, незаменимым звеном и регулятором биогеохимических циклов, практически круговороты всех биогенов осуществляются через почву.

Главная функция почвы - это обеспечение жизни на Земле. Это определяется тем, что именно в почве концентрируются необходимые организмам биогенные элементы в доступных им формах химических соединений. Кроме того, почва обладает способностью аккумулировать необходимый для жизнедеятельности продуцентов биогеоценозов запасы воды, также в доступной им форме, равномерно обеспечивая их водой в течение всего периода вегетации. Наконец, почва служит оптимальной средой для укоренения наземных растений, обитания многочисленных беспозвоночных и позвоночных животных, разнообразных микроорганизмов. Собственно эта функция и определяет понятие "плодородие почв".

Вторая функция почв заключается в регулировании всех потоков вещества в биосфере. Все биогеохимические циклы элементов, включая циклы таких важнейших биогенов, как углерод, азот, кислород, фосфор, а также циклы воды осуществляются именно через почвы при ее регулирующем участии в качестве аккумулятора биогенных элементов. Почва - это связующее звено и регулирующий механизм в системах биологической и геологической циркуляции элементов.

Третья функция почвы - регулирование состава атмосферы и гидросферы. Атмосферная функция почвы осуществляется вследствие ее высокой пористости (40-60%) и плотной заселенности организмами, благодаря чему идет постоянный газообмен между почвой и атмосферой. Почва постоянно поставляет в атмосферу различные газы, в том числе и "парниковые" - СО2, СН4, а также множество так называемых "микрогазов". Одновременно почва поглощает кислород из атмосферы. Таким образом, в системе "почва - атмосфера" именно почва является генератором одних газов и "стоком" для других.

В сухопутной ветви глобального круговорота воды почва избирательно отдает в поверхностный и подземный сток растворимые в воде химические вещества, определяя тем самым гидрохимическую обстановку в водах и прибрежной части океана.

Четвертой важнейшей функцией почвы является накопление в поверхностной части коры выветривания, в почвенных горизонтах описанного выше специфического органического вещества - гумуса и связанной с ним химической энергии.

Пятая функция заключается в ее защитной роли по отношению к литосфере. Почва защищает литосферу от воздействия экзогенных факторов, регулируя процессы денудации суши.

Шестая функция почвы - это генерирование и сохранение биологического разнообразия. Почва, являясь средой обитания для огромного числа организмов, ограничивает жизнедеятельность одних и стимулирует активность других. Чрезвычайно большое разнообразие почвенных свойств по кислотности, щелочности, засоленности или отсутствию солей; окислительная или восстановительная обстановка-все это создает огромные возможности жизнедеятельности различных организмов. По отношению к человеку почва имеет еще одну специфическую функцию, являясь главным средством сельскохозяйственного производства и местом поселения людей.

Билет № 21

1.Бездефицитный и положительный баланс гумуса в почвах. Оптимальное содержание гумуса в пахотных дерново-подзолистых почвах

Баланс гумуса представляет собой разность между статьями прихода (новообразования в почве) и расхода (минерализации), и может быть бездефицитный, положительный и отрицательный.

Бездефицитный баланс гумуса, когда приход в почву свежего органического вещества полностью уравновешивает его расход за определенное время.

Положительный, когда приход свежего органического вещества превышает его расход из почвы.

В естественном состоянии дерново-подзолистые почвы имеют плодородный серого цвета гумусовый горизонт, мощностью всего 10—20 см, под которым залегает белесый малоплодородный подзолистый. Агрономические свойства их неудовлетворительные. Содержание гумуса (перегноя) низкое — 1—2 %. Структура комковатая, поэтому почва легко распыляется. Реакция среды кислая. Чтобы получить хорошие урожаи овощных, плодовых и ягодных культур, эти почвы необходимо окультуривать, то есть повышать плодородие их специальными приемами.

По механическому составу дерново-подзолистые почвы можно разделить на три группы: первая — песчаные и супесчаные, вторая — легко и среднесуглинистые и третья — тяжелосуглинистые и глинистые. Лучшие из них для большинства культур легко- и среднесуглинистые. Они обладают оптимальными условиями увлажнения. На тяжелосуглинистых и глинистых растения страдают от избытка влаги, а на песчаных и супесчаных — от ее недостатка. Приемы окультуривания почв разного механического состава имеют определенные особенности.

При сельскохозяйственном использовании дерново-подзолистых почв обязательно их систематическое планомерное окультуривание с применением всего комплекса мероприятий. Оно включает правильные севообороты с включением многолетних трав, углубление пахотного слоя, известкование, внесение органических и минеральных удобрений. Для песчаных и супесчаных почв необходима сидерация в виде посева различных растений на зеленое удобрение.Окультуренные почвы обладают следующими признаками: имеют мощный (20–25 см и более), темноокрашенный пахотный горизонт с хорошо выраженной комковатой структурой, подзолистый горизонт и признаки эрозии отсутствуют, реакция среды, содержание и качество гумуса, оснований, подвижных соединений макро- и микроэлементов достигли оптимальных интервалов.

Важнейший прием окультуривания дерново-подзолистых почв — известкование, цель которого — понизить кислотность. При' этом улучшаются структура почвы и условия для развития полезных микробиологических процессов, повышается эффективность органических и минеральных удобрений.Растения по-разному реагируют на кислотность почвы. Так, картофель, люпин, сераделла легко переносят повышенную кислотность и не требуют известкования. 

2.Общая схема и сущность почвообразовательного процесса. Факторы почвообразования и их роль в формирование почвы. Большой геологический и малый биологический круговорот веществ в природе. Формирование почвенного профиля и морфологические признаки почв

Почвообразовательный процесс начинается тогда, когда на горных породах, выходящих на поверхность, поселяются живые организмы. Ведущая роль в почвообразовательном процессе принадлежит высшим растениям и микроорганизмам.

Корни растений проникают в горную породу, пронизывают большой ее объем и извлекают рассеянные в ней элементы зольного питания (фосфор, калий, кальций, магний, серу и др.). В результате биохимической деятельности микроорганизмов в породе появляется азот, который также потребляют растения.

Постепенно верхний слой пород превращается в почву. Процесс почвообразования происходит благодаря избирательной поглотительной способности растений, которая проявляется в том, что корни растений извлекают химические элементы не в тех соотношениях, в которых они содержатся в породе и почве, а в соответствии с биологическими особенностями растений.

К факторам почвообразования относятся: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая), хозяйственная деятельность человека.

Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60-90% всего веса почвы. 

Животные организмы. Основная функция животных организмов в почве — преобразование органических веществ. В почвообразовании принимают участие как почвенные, так и наземные животные.

Микроорганизмы. Огромное значение в осуществлении этих процессов в почве имеют микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, низшие грибы, одноклеточные водоросли, вирусы и др.), весьма разнообразные как по своему составу, так и по биологической деятельности. 

Климат. К числу важнейших факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водяной режимы почвы, от которых зависят биологические и физико-химические почвенные процессы.

Водный режим почвы в основном определяется количеством атмосферных осадков и испаряемостью, распределением осадков в течение года, их формой (при ливневых дождях вода не успевает проникнуть в почву, стекает в виде поверхностного стока).

Климатические условия оказывают косвенное влияние и на такие факторы почвообразования, как почвообразующие породы, растительный и животный мир и др. С климатом связано распространение основных типов почв.

Рельеф — один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С изменением высоты местности меняются водный и тепловой режимы почвы. Рельефом обусловлена поясность почвенного покрова в горах.

Время. К числу факторов почвообразования относится время — необходимое условие для любого процесса в природе.

Все вещества на планете находятся в процессе круговорота. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ: большой (геологический, биосферный) и малый (биологический).

Большой круговорот веществ в биосфере характеризуется двумя важными моментами: он осуществляется на протяжении всего геологического развития Земли и представляет собой современный планетарный процесс, принимающий ведущее участие в дальнейшем развитии биосферы. Малый, или биологический, круговорот веществ— это циркуляция веществ между растениями, животными, грибами, микроорганизмами и почвой.

В процессе формирования и развития почва приобретает ряд внешних, или морфологических, признаков, которых не было у материнской породы. Эти признаки указывают на направление и степень выраженности почвообразовательного процесса. К ним относятся: строение и мощность почвенного профиля, гранулометрический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Строение почвенного профиля — это сочетание генетически связанных между собой горизонтов. Каждый почвенный тип имеет определенную вертикальную последовательность генетических горизонтов, связанную с воздействием почвообразовательных процессов на материнскую породу. К факторам образования почвенного профиля (генетических горизонтов) относятся вертикальное, нисходящее или восходящее перемещение различных веществ, а также послойное распределение корневых систем растений и микроорганизмов.

При описании морфологических признаков обычно указывают степень окраски (темно-бурая, светло-каштановая) или отмечают оттенок (белесая с желтоватым оттенком). Интенсивность окраски зависит от влажности: влажная почва более темная,