Почвоведение с основами геологии
Покупка
Новинка
Тематика:
Почвоведение
Издательство:
Самарский ГАУ
Автор:
Жичкина Людмила Николаевна
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 173
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-88575-699-0
Артикул: 843308.01.99
В учебном пособии изложены основы общего почвоведения и геологии. Рассматриваются вопросы по строению и составу сфер Земли, месту почвы в системе геосфер, истории развития почвоведения. Описаны факторы почвообразования, общая схема почвообразовательного процесса, состав, свойства и режимы почв, их влияние на формирование ее плодородия. Приводится характеристика наиболее распространенных типов почв в соответствии со схемой почвенно-географического районирования России. Названия почв приведены в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв России» (2004), а также мировой референтной базы почвенных ресурсов - World Reference Base for Soil Resources. Отражены деградационные процессы в почвах, вопросы повышения плодородия почв и их качественной оценки. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины «Почвоведение с основами геологии» по направлению подготовки 35.03.05 Садоводство. Предназначено для студентов высших учебных заведений сельскохозяйственного, биологического, географического и педагогического профилей.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Самарский государственный аграрный университет» Л. Н. Жичкина Почвоведение с основами геологии Учебное пособие Кинель 2023 1
УДК 631.4(075) ББК 40.3 Ж75 Рекомендовано учебно-методическим советом Самарского ГАУ Рецензенты: д-р с.-х. наук, проф. кафедры «Земледелие, растениеводство и селекция», ФГБОУ ВО Ульяновский ГАУ, А. Л. Тойгильдин; д-р с.-х. наук, проф. кафедры «Агрохимия, почвоведение и агроэкология», ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, Н. М. Троц Жичкина, Л. Н. Ж75 Почвоведение с основами геологии : учебное пособие / Л. Н. Жичкина. – Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2023. – 173 с. ISBN 978-5-88575-699-0 В учебном пособии изложены основы общего почвоведения и геологии. Рассматриваются вопросы по строению и составу сфер Земли, месту почвы в системе геосфер, истории развития почвоведения. Описаны факторы почвообразования, общая схема почвообразовательного процесса, состав, свойства и режимы почв, их влияние на формирование ее плодородия. Приводится характеристика наиболее распространенных типов почв в соответствии со схемой почвенно-географического районирования России. Названия почв приведены в соответствии с «Классификацией и диагностикой почв России» (2004), а также мировой референтной базы почвенных ресурсов – World Reference Base for Soil Resources. Отражены деградационные процессы в почвах, вопросы повышения плодородия почв и их качественной оценки. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины «Почвоведение с основами геологии» по направлению подготовки 35.03.05 Садоводство. Предназначено для студентов высших учебных заведений сельскохозяйственного, биологического, географического и педагогического профилей. УДК 631.4(075) ББК 40.3 ISBN 978-5-88575-699-0 © ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2023 © Жичкина Л. Н., 2023 2
Предисловие Истоки знаний о почве как природном теле, средстве производства и предмете труда исходят из глубокой древности. Почвы представляют собой самостоятельное естественно-историческое тело природы и, являясь составной частью биосферы, выполняют множество взаимосвязанных природных функций, обеспечивающих их эволюцию. Почва, как всякое природное тело, имеет свое положение в пространстве, объем и границы. В основе любой почвы лежит почвообразующая порода, которая подвергалась воздействию многих поколений живых организмов, испытывая длительное влияние атмосферы и гидросферы. По мере вмешательства человека механизм самоуправления и саморазвития биосферы существенно усложняется. Человек наделил почву функциями средства производства продукции сельского и лесного хозяйства, т. е. производительными функциями, а также различными социальными функциями, в которых почва выступает как хранилище отходов, объект различных видов строительной, водохозяйственной, горнодобывающей, военной и другой деятельности, селитебный объект и др. Почвоведение – это наука, учебная дисциплина и сфера практической деятельности. Как наука, почвоведение изучает образование, строение, состав и свойства почв, закономерности их географического распространения, пути рационального использования и повышения плодородия почв с целью получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и охраны земельных ресурсов. Геология – наука о Земле, ее составе, строении и закономерностях развития, исследующая явления и процессы, протекающие на земной поверхности и внутри ее. Одним из основных направлений в геологии является изучение вещественного состава земной коры. При этом почвенный покров является продуктом взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Цель учебного пособия – помочь обучающимся в изучении основ геологии и почвоведения. Учебное пособие состоит из одиннадцати разделов. Пособие дает возможность изучить теоретические основы строения и состава сфер Земли и места почв в системе геосфер; факторов и процессов почвообразования; состава, свойств и режимов почв; закономерности географического распространения почв и их классификации; характеристики почв зонального ряда, плодородие почв, деградационные процессы в почвах и ландшафтах. 3
1. Понятие о почве. Место почв в системе геосфер 1.1. Почва – четырехфазная система Почвы представляют собой самостоятельную, сложную особую биокосную оболочку земного шара, покрывающую сушу материков. Они являются важнейшим компонентом экологической среды, их образование в природе происходит на протяжении десятков и сотен тысяч лет. Это главное национальное богатство любой страны. Ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для отраслей народного хозяйства, но и ее ролью для всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Почва – это поверхностный горизонт земной коры, образующий небольшой по мощности слой. Процессы в почве включены в сложные круговороты вещества и энергии на Земле (геологический и биологический). Почва – незаменимый аккумулятор биологической энергии в биосфере. Все органическое вещество, так или иначе, поступает в почву. Для почв характерна сложная пространственная организация и дифференциация признаков, свойств, процессов. В итоге биологического преобразования растительных и животных остатков в почвах происходит накопление особых органических веществ – почвенного гумуса. Таким образом, почва – это обладающая плодородием полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени. Полифункциональность почвы заключается в том, что она является одновременно природным телом, средой обитания многих живых организмов, средством сельскохозяйственного производства и т.д. Поликомпонентность почвы определяется разнообразием входящих в ее состав органических и неорганических веществ. Эти вещества представлены различными физическими фазами (многофазность): твердой (минеральные и органически частицы), 4
жидкой (почвенный раствор), газовой (почвенный воздух) и особо выделяемой живой фазой (организмы). Твердая фаза почв (песчаная, супесчаная, суглинистая и глинистая) представляет собой комплекс первичных и вторичных минералов и органического вещества – гумуса. Жидкая фаза почв – это почвенный раствор, в котором находятся элементы питания растений в ионной форме, анионы неорганических и органических кислот и другие компоненты. Газовая фаза почв, или почвенный воздух, близка по составу к атмосферному по содержанию азота и кислорода, но отличается от него постоянным, более высоким содержанием диоксида углерода, наличием в некоторых почвах сероводорода, метана и других газов. Почвенный воздух играет большую роль в питании растений и в окислительно-восстановительных процессах. Живая фаза почв представлена корневыми системами растений, микроорганизмами, насекомыми и животными. Фазы почв находятся в постоянном химическом взаимодействии друг с другом. Почва является открытой системой, поскольку постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей ее средой. Почва является неотъемлемой частью наземного биогеоценоза и биосферы в целом. При этом она выполняет ряд экологических функций, в том числе глобальную биосферную, обеспечивающую стабильность биосферы и саму возможность существования жизни на Земле, и экосистемную, биогеоценотическую, являясь частью биогеоценоза. Почва является также основным средством сельскохозяйственного производства. В основе и экологических, и сельскохозяйственных функций лежит ее важнейшее свойство – плодородие. Почвоведение, как научная дисциплина возникла в нашей стране. Почвоведение – это наука о почве, ее строении, составе, свойствах и географическом распространении, закономерностях ее происхождения, развития, функционирования и роли в природе и обществе, путях и методах ее мелиорации, охраны и рационального использования в хозяйственной деятельности человека. В системе естественных наук почвоведение тесно связано с физико-математическими, химическими, биологическими, геологическими, географическими науками, использует их фундаментальные законы и методы исследований. 5
1.2. Основные этапы развития почвоведения Многие тысячелетия человек использует почву. Истоки знаний о почве как природном теле и средстве производства исходят из глубокой древности. Накопление знаний о свойствах почв началось с того момента, когда человек перешел от сбора дикорастущих растений к выращиванию их, и развивалось вместе с земледелием. Однако наука о почве как самостоятельная отрасль естествознания возникла и утвердилась лишь в конце XIX – начале XX в. Основоположником научного почвоведения был выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903), определивший почву как «дневные или близкие к ним горизонты горных пород (все равно каких), которые были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов – живых и мертвых, что и сказывается известным образом на составе, структуре и цвете таких образований. Где этого условия нет, там нет и естественных почв, а есть или искусственная смесь, или горная порода». Этим он подчеркивал особенность почвы как самостоятельного природного тела, образовавшегося в результате изменения верхней части земной коры под воздействием вышеперечисленных факторов. Игорь Аркадьевич Крупенников (1912-2013), изучавший историю развития почвоведения с древнейших времен, выделил условно десять этапов становления и развития науки о почвах: 1. Этап накопления разрозненных фактов о свойствах и плодородии почв – становление земледелия. Относится к временам неолита и бронзы (10-11 тыс. лет до н. э.) и связан с возникновением и развитием приемов земледелия. 2. Этап обособления знаний о почвах и системе их использования, ведение первичного земельного кадастра. Приходится на время рабовладельческого строя и земледельческой цивилизации (2500-800 лет до н. э.). Характеризуется познанием почвенного разнообразия, дифференцированным подходом к использованию почв и оценке качества земельных участков, созданием орошаемого земледелия и разработкой способов борьбы с засолением, введением земельно-водного законодательства и земельного кадастра в Египте, Месопотамии, Индостане, Китае. 3. Этап первичной систематизации сведений о почвах. 6
Охватывает период греко-римской цивилизации (VIII в. до н. э. – III в. н. э.). Этому этапу свойственны обобщение накопленных знаний, выработка как общенаучных (философских), так и научнопрактических концепций, в которых представлены первые почвенные классификации, рекомендации по земледельческому использованию и удобрению, описание различных почв (труды Аристотеля, Теофраста, Канона, Колумеллы и других ученых). Особо следует отметить трактаты Канона «О земледелии» (II в. до н. э.) и Колумеллы «О сельском хозяйстве» (I в. н. э.), последний состоит из двенадцати книг и представляет собой первую подлинную сельскохозяйственную энциклопедию, содержащую наиболее полные для своего времени сведения о почвах и обобщенный опыт античной агрономии Средиземноморья. 4. Этап изучения почв и проведение земельно-кадастровых работ. В этот период (VI-XVII вв.) в связи с установлением феодальных отношений в Германии, Франции, Англии были разработаны землеоценочные акты, в России (XV-XVII вв.) созданы Писцовые книги, появились почвенно-оценочные документы для других территорий. К концу периода появились первые представления о потреблении растениями солей из почвы (Бернар Палисси (1510-1589) во Франции); проходили споры о том, является ли почва только «опорой» для растений или она их питает водой и солями (Френсис Бэкон (1561-1626) в Англии); Леонардо да Винчи (1452-1519) предположил, что образование почвы происходит под действием растений. 5. Этап зарождения современных воззрений на почву, углубленного экспериментального изучения почв и их плодородия. Характеризуется развитием экстенсивного земледелия в XVIII в. Французский ученый Анн Робер Жак Тюрго (1727-1781) выступил с обоснованием закона убывающего плодородия почв, шведский ученый Юхан Готтшальк Валериус (1709-1785) выдвинул гипотезу гумусового питания растений, немецкий ученый Франц Карл Ахард (1753-1821) разработал принцип метода изучения гумусовых веществ извлечением их из почвы щелочью и осаждением серной кислотой. В России новые идеи в формировании почв, их использовании и плодородии были высказаны Михаилом Васильевичем Ломоносовым (1711-1765), Андреем Тимофеевичем Болотовым (1738-1833), Иваном Михайловичем Комовым (1750-1790) и другими учеными. М. В. Ломоносов в своих работах «О слоях 7
земных» и «Слово о явлениях воздушных» высказал современные для будущего взгляды на почву и природу питания растений. 6. Этап становления и развития агрикультурхимии, агрогеологии и почвенной картографии. Этот период (XIX в.) предшествовал возникновению современного генетического почвоведения. Альбрехт Даниель Тэер (1752-1828) разработал гумусовую теорию питания растений, согласно которой растения непосредственно усваивают органические вещества из почвы. Она была опровергнута Юстусом фон Либихом (1803-1873), доказавшим, что растения питаются содержащимися в почве минеральными солями. Научные разработки Ю. Либиха положили начало формированию агрономической химии и обусловили развитие промышленности и производства минеральных удобрений. В целом осуществленные в этот период исследования и научные публикации привели к созданию нового научного направления – агрикультурхимии. Так же в этот период возникло и развивалось другое научное направление, объектом исследования которого также была почва – агрогеология. Первым из геологов, занимавшимся изучением почв, был Василий Михайлович Севергин (1765-1826), опубликовавший в 1809 г. «Опыт минералогического землеописания Российского государства», в котором привел подробное описание отдельных почв («пахотных земель») с геолого-минералогических позиций. Он собрал первую коллекцию почв из 54 образцов, положил начало научной русской почвенной терминологии. Карл Шпренгель (1787-1859) в монографии «Почвоведение, или учение о почве» впервые использовал слово «почвоведение». Однако почвы все еще рассматривались наукой геологией. Агрогеологи считали почву новой рыхлой геологической породой, лежащей на поверхности и используемой в земледелии; они изучали в основной ее минералогические и физические характеристики. Были проведены оригинальные исследования и получены новые данные о химии почв, особенно гумуса, минералогическом и гранулометрическом составе почвы, значении ее в жизни растений, заложены основы почвенной картографии, выделены сведения о черноземе, обращено внимание на социально-экономическое значение почвы. Однако научный взгляд на почву как самостоятельное природное тело и ее происхождение не был сформулирован. 8
Для агрогеологов почва представлялась рыхлой поверхностной породой, для агрикультурхимиков – пахотным слоем, где растения находят питание и опору для корней. 7. Этап создания генетического почвоведения. Рождение современной науки о почве связывают с публикацией в 1883 г. фундаментального труда В. В. Докучаева «Русский чернозем». В. В. Докучаев впервые доказал, что почва – самостоятельное естественноисторическое тело природы, качественно отличающееся от других природных тел (горных пород). Он дал научное определение почвы, установил закономерности и факторы почвообразования, создал учение о зональности почвенного покрова, показал, что каждая почва имеет свой профиль, состоящий из генетических горизонтов и отражающий историю ее развития и эволюцию, заложил основы современной классификации и картографии почв, разработал конкретные приемы повышения почвенного плодородия. С В. В. Докучаевым вместе и самостоятельно работали его последователи и ученики, крупные исследователи почв: Николай Михайлович Сибирцев (1860-1900), Владимир Иванович Вернадский (1863-1945), Константин Дмитриевич Глинка (1867-1927), Георгий Николаевич Высоцкий (1865-1940), Леонид Иванович Праслов (1875-1954), Борис Борисович Полынов (1877-1952) и др. В этот же период Павел Андреевич Костычев (1845-1895) изучил условия разложения растительных остатков в почве и роль в этом процессе микроорганизмов, указал на значение водопрочной структуры в плодородии почв и роль гумуса в ее образовании, тесно увязал приемы по возделыванию сельскохозяйственных культур со свойствами почв. 8. Этап интенсивного развития и становления докучаевского учения о почвах как новой науки, ее дифференциации и оформления специализированных направлений. Относится к периоду между Первой и Второй мировыми войнами (1914-1941 гг.). Классические исследования провел Константин Каэтанович Гедройц (1872-1932) по изучению поглотительной способности почв и их коллоидных свойств, Иван Владимирович Тюрин (1892-1962) – по изучению органического вещества, Исаак Борисович Ревут (1909-1978) – по изучению физики почв, Никодим Антонович Качинский (1894-1976) – по изучению гранулометрического состава и структуры почвы и многие другие. 9
Укреплялись международные связи. В 1924 г. в Риме было утверждено Международное общество почвоведов. В 1927 г. в Ленинграде был организован Почвенный институт им. В. В. Докучаева, а с 1934 г. он функционирует в Москве. В 1939 г. создано Всесоюзное общество почвоведов. Русская школа почвоведов стала ведущей в мировой науке. 9. Современный этап. Это период с окончания второй мировой войны до 90-х гг. XX в. Характеризуется интенсификацией изучения почвенного покрова (особенно субтропических и тропических стран), охраны почв, их окультуривания и рационального использования, расширенного воспроизводства почвенного плодородия с применением новейших методов математики, физики, химии, моделирования почвенных процессов. Разрабатываются энергетика почв и рекультивация, усиливается экологический подход к изучению почв и их использованию. Продолжает развиваться международное сотрудничество. Создается почвенная карта мира (ФАО-ЮНЕСКО). В ее составление большой вклад внесли российские почвоведы – Мария Альфредовна Глазовская (1912-2016), Николай Николаевич Розов (1912-1993), Сергей Владимирович Зонн (1906-2002) и др. Получают дальнейшее развитие и формируются в системе почвоведения специальные дисциплины и научные направления: сельскохозяйственное почвоведение, мелиоративное почвоведение, картография почв, экология почв и др. 10. Новейший этап развития. Начался в 90-х гг. ХХ в. и обусловлен переходом общества к рыночной экономике. В современных условиях почвоведение развивается в тесной взаимосвязи с экономикой сельскохозяйственного производства, земельным и экологическим правом, экологией. Поэтому важнейшими направлениями являются глобальная антропогенизация ландшафтов, создание культурных почв и новой антропогенной структуры почвенного покрова, прогноз эволюции почв и управление почвообразовательным процессом. Важнейшей проблемой в почвоведении остается рациональное, экологически правильное и экономически целесообразной использование почвы как природного тела и средства производства, с тем, чтобы передать ее улучшенной грядущим поколениям как основу стабильного развития сельского хозяйства. 10