Почвоведение
Покупка
Новинка
Тематика:
Почвоведение
Издательство:
Самарский ГАУ
Автор:
Жичкина Людмила Николаевна
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 203
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-88575-673-0
Артикул: 845667.01.99
В учебном пособии изложены основы общего почвоведения. Раскрыты вопросы генезиса и эволюции почвы, ее роль и функции в биосфере Земли. Дана характеристика факторов и процессов почвообразования, свойств и режимов почв и их влияние на формирование плодородия. Изложены принципы классификации, закономерности распространения почвенного покрова различных зон России. Даны представления о современном состоянии, мелиорации и охране почвенных ресурсов. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины «Почвоведение». Издание адресовано студентам высших учебных заведений, специалистам в области сельского хозяйства, биологии, землеустройства, агроэкологии и др.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 06.03.02: Почвоведение
- ВО - Магистратура
- 06.04.02: Почвоведение
ГРНТИ:
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 Учебное пособие Учебное пособие содержит сведения, необходимые для формирования профессиональных компетенций при подготовке бакалавров по направлению 35.03.01 «Лесное дело» и рекомендуется Научно-методическим советом по лесному хозяйству для использования в учебном процессе Кинель 2022 1
УДК 631.4 (075) ББК 40.3я73 Ж75 Рецензенты: д-р с.-х. наук, проф. кафедры «Почвоведение, агрохимия и химия», ФГБОУ ВО Пензенский ГАУ, А. Н. Арефьев; д-р с.-х. наук, проф. кафедры «Агрохимия, почвоведение и агроэкология», ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, С. Н. Зудилин Жичкина, Л. Н. Ж75 Почвоведение : учебное пособие / Л. Н. Жичкина. – Кинель : ИБЦ Самарского ГАУ, 2022. – 203 с. ISBN 978-5-88575-673-0 В учебном пособии изложены основы общего почвоведения. Раскрыты вопросы генезиса и эволюции почвы, ее роль и функции в биосфере Земли. Дана характеристика факторов и процессов почвообразования, свойств и режимов почв и их влияние на формирование плодородия. Изложены принципы классификации, закономерности распространения почвенного покрова различных зон России. Даны представления о современном состоянии, мелиорации и охране почвенных ресурсов. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочей программой дисциплины «Почвоведение». Издание адресовано студентам высших учебных заведений, специалистам в области сельского хозяйства, биологии, землеустройства, агроэкологии и др. УДК 631.4 (075) ББК 40.3я73 ISBN 978-5-88575-673-0 © ФГБОУ ВО Самарский ГАУ, 2022 © Жичкина Л. Н., 2022 2
Предисловие Функционирование биосферы невозможно без обеспечения благоприятной среды обитания для всех биотических сообществ во всем их биоразнообразии. Почва – важнейший компонент биосферы, являющийся продуктом взаимодействия горных пород, слагающих земную кору, с поверхностными водами, растительными и животными организмами. Как компонент биосферы – области сосредоточения жизни, она находится в непрерывном взаимодействии с другими оболочками планеты и активно участвует в сложных процессах обмена и превращения вещества и энергии на земном шаре. Основным свойством почвы является плодородие – способность удовлетворять потребности растений в элементах питания, воде, обеспечивать их достаточным количеством воздуха и тепла. Развитие почв и почвенного покрова, как и формирование их плодородия, тесно связано с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования и многообразным влиянием человеческого общества, с развитием производительных сил, экономических и социальных условий. Ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для отраслей народного хозяйства, но и ее ролью для всех наземных биогеоценозов и биосферы Земли в целом. Выполняя главную общепланетарную функцию, заключающуюся в обеспечении существования жизни на Земле, почва оказывает влияние на рост и развитие растений. Изучение свойств почв необходимо для развития лесного хозяйства, сельскохозяйственного производства, инженерно-строительного дела, разведки и добычи полезных ископаемых и т.д. В России леса занимают около 809 млн га (8,09 млн км2), что составляет около 20% от всех лесов мира. Покрывая обширные территории нашей страны леса влияют на природную среду, в том числе и почву, разнообразно. Лес, как мощная растительная формация, оказывает влияние на чистоту и состав атмосферы, на климат, на развитие водной и ветровой эрозии, на чистоту поверхностных и подземных вод. Взаимосвязь почвы со всеми компонентами леса была изучена В. Н. Сукачевым и отражена в его учении о биогеоценологии. 3
Наука почвоведение играет значительную роль при решении вопросов устойчивости биосферы. Почвы предопределяют состав, устойчивость, продуктивность и возобновление лесов, так как они обладают различным плодородием. Цель учебного пособия «Почвоведение» – помочь обучающимся закрепить и систематизировать современные знания о почве, как самостоятельном естественно-историческом теле природы, базовом компоненте биосферы. Учебное пособие состоит из девяти разделов и дает возможность изучить теоретические и практические основы почвоведения, закономерности развития, строения и распространения основных типов почв, их происхождения, эволюции, систему связей в биоценозах, процессы, приводящие к нарушению и деградации почв, методы рационального использования почв и почвенного покрова, приемы регулирования почвенного плодородия. 4
1. Почвоведение как отрасль естествознания: история, предмет, задачи 1.1. Почвоведение в системе наук. Понятие о почве Почвоведение – наука о почве, ее строении, составе и свойствах, процессах образования, закономерностях географического распространения, взаимосвязях с внешней средой, путях и методах рационального использования. Предмет изучения почвоведения – почва. Задачами почвоведения являются: эффективное использование земельного фонда страны, охрана почв от эрозии, засоления, загрязнения, заболачивания и других негативных процессов, сохранение и повышение почвенного плодородия. В системе естественных наук почвоведение тесно связано с физико-математическими, химическими, биологическими, геологическими, географическими науками, использует их фундаментальные законы и методы исследований. В настоящее время почвоведение дифференцировалось на ряд разделов в соответствии с методами изучения и практической направленностью знаний о почвах. Выделяют такие самостоятельные разделы как физика, химия, минералогия, биология, география, картография, классификация почв. Развивается математическое моделирование почвенных процессов, изучаются баланс веществ и энергии в почвах как части экосистем. Наряду с химическими анализами широко применяются различные физические методы исследования химического и минералогического состава почв: спектральный, атомноадсорбционный, полярографический, термический, рентгеновский, электронно-микроскопический и др. В картографии почв применяются методы дешифрирования аэроснимков, интерпретации почвенного покрова по спектрозональным снимкам с космических спутников, планомерно исследуются структуры почвенного покрова. Для составления карт используются компьютерные банки данных и геоинформационные системы. В системе географических наук почвоведение тесно связано с общей физической географией – это география почв, с картографией – картография почв, с геоморфологией – учение о структуре 5
почвенного покрова и почвенно-геохимических катенах, с гидрологией и климатологией – гидрология и климатология почв, с палеогеографией – палеопочвоведение, с циклом экономикогеографических наук – изучение и оценка почвенных ресурсов. Оформились и крупные прикладные отрасли почвоведения, тесно связанные с сельским и лесным хозяйством, ирригацией, гражданским и промышленным строительством, транспортом, поисками полезных ископаемых, здравоохранением и охраной окружающей среды. Это агропочвоведение и агрохимия, лесное почвоведение, мелиоративное почвоведение, грунтоведение, экологическое почвоведение, мониторинг почв и др. Почвенный покров Земли образуется, существует и развивается во времени как результат взаимодействия различных частей географической оболочки – атмосферы, гидросферы, литосферы и тонкой «пленки» живого вещества, сосредоточенной в основном у земной поверхности. Почва является составной и главной функциональной частью биосферы – области распространения жизни на Земле. Она сформировалась на границе соприкосновения и взаимодействия планетарных оболочек и образует особую геосферу – педосферу и как всякое природное тело, имеет свое положение в пространстве, объем и границы. Верхняя граница – это поверхность раздела между почвой и атмосферой. Нижняя граница почвы определяется глубиной, на которую произошло существенное изменение горной породы почвообразовательным процессом, почва постепенно переходит в почвообразующую породу. Мощность почвы составляет 1-3 метра, однако может измеряться десятками сантиметров и даже отдельными сантиметрами. По вертикали почвы разделяются на генетические горизонты, которые образовались в результате почвообразовательных процессов. Они характеризуются определенными морфологическими признаками, составом и свойствами. Совокупность генетических горизонтов образует почвенный профиль, который является характерным для каждой почвенной разности. Почва является открытой системой, поскольку постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей ее средой. Почва – самостоятельное естественноисторическое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в 6
результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твердых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетико-морфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия (ГОСТ 27593-88 «Почвы. Термины и определения»). Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газовой и живой. Твердая фаза почвы – это полидисперсная органоминеральная система, состоящая из первичных, вторичных минералов и органических веществ растительного и животного происхождения, а также продуктов их взаимодействия. Минеральная часть преобладает и составляет 90-95% массы почвы, и только в торфяных почвах минеральная часть не превышает 15-20%. Твердая фаза наименее динамична и образует каркас для других фаз, характеризуется определенными морфологическими признаками, гранулометрическим, минералогическим и химическим составом. Жидкая фаза почвы – это вода, занимающая часть порового пространства, поступающая в виде атмосферных осадков, из грунтовых вод, при конденсации водяных паров, содержащая растворенные органические и минеральные вещества, называемая почвенным раствором. Почвенный раствор является непосредственным источником питания растений, участвует в химических, биологических и биохимических процессах, протекающих в почвах в вертикальном и латеральном (боковом) переносе веществ. Жидкая фаза динамична, продукты ее функционирования обновляются в течение суток. Замерзая или испаряясь, почвенная вода переходит соответственно в твердую или газовую фазу. Газовая фаза почвы – это почвенный воздух, заполняющий поровое пространство, свободное от воды. Почвенный воздух в основном состоит из азота, кислорода и углекислого газа. Скорость обновления продуктов функционирования газовой фазы в целом сопоставима со скоростью обновления жидкой фазы. Вода и воздух в почве находятся в динамическом равновесии на основе антагонизма: чем больше воды, тем меньше воздуха и наоборот. Живая фаза почвы (почвенная биота) – это населяющие почву организмы, участвующие в почвообразовательном процессе. К ним относятся различные микроорганизмы (бактерии, грибы 7
водоросли, актиномицеты), простейшие, насекомые, дождевые черви и др. Все фазы почвы тесно соприкасаются между собой посредством множества процессов различной природы, скорости и интенсивности, сливающихся в единую совокупность динамических явлений. Почва живет в суточных, годовых, многолетних и вековых гидротермических ритмах. В соответствии с ними изменяются скорость, а часто и направление почвенных процессов. Одни процессы усиливаются, другие ослабляются. Так, во влажные и теплые периоды активизируются процессы синтеза и разложения органического вещества, увеличивается скорость разрушения первичных минералов и кристаллизации ряда вторичных, усиливаются процессы растворения и выноса подвижных соединений. 1.2. Роль почвы в природе и обществе 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). Большой геологический круговорот веществ – это процесс перемещения частиц и солей с суши на дно океана, а затем (после горообразования) возвращение их на поверхность суши. Этот круговорот веществ исчисляется тысячелетиями. Главным в этом процессе является постоянный, неуклонный вынос с суши самых необходимых для развития растений и жизни элементов питания. Малый биологический круговорот веществ обусловлен жизнедеятельностью живых организмов, и прежде всего зеленых растений. Характерными чертами его являются: извлечение из материнской горной породы (а в дальнейшем из почвы) элементов питания, синтез биомассы и включение элементов питания в состав сложных, нерастворимых в воде органических соединений, возврат в формирующуюся почву этих соединений с ежегодным опадом отмирающей биомассы в виде наземного опада и корней. Основным итогом биологического круговорота является биологическая аккумуляция элементов питания в корнеобитаемом слое почвы и их консервация, что и обуславливает постепенное 8
развитие плодородия. Почва возникает в результате совместного воздействия на горные породы воды, воздуха, солнечной энергии, живых организмов, поэтому строение почвы отражает местные особенности природных условий – это неотъемлемая часть наземных биогеоценозов. Находясь в состоянии непрерывного обмена веществом и энергией с атмосферой, гидросферой, литосферой, почвенный покров выступает как незаменимое условие поддержания между всеми ее сферами сложившегося на Земле равновесия, столь необходимого для развития и существования жизни на нашей планете во всех ее многообразных формах. Почвенный покров и растительность представляют собой неразделимое единство – мировую почвенно-экологическую систему. Почвенный покров является очистителем планеты. В почве завершается разрушение и накопление органических, минеральных и органо-минеральных соединений. Для почв характерна сложная пространственная организация и дифференциация признаков, свойств, процессов. Почва – незаменимый аккумулятор биологической энергии в биосфере, регулятор биосферных процессов. В итоге биологического преобразования растительных и животных остатков в почвах происходит накопление особых органических веществ – почвенного гумуса. Почва тесно связана с жизнью и хозяйственной деятельностью человека: размещением жилья, хозяйственных и промышленных построек, прокладкой дорог выращиванием культурных растений, т.е. производством биологической продукции. Почва – основное и незаменимое средство производства, богатство любой страны, так как обеспечивает человека продуктами питания, промышленность – сырьем, животных – кормами. Почвоведение изучает почву не только как особое природное тело, но и как средство производства, как предмет труда и как продукт труда. Это связано с тем, что главным функциональным свойством почвы является плодородие, обеспечивающее жизнь на Земле и являющееся результатом жизни. Плодородие зависит от состава и свойств почвы, формируется и развивается вместе с развитием факторов почвообразования, поддается количественной оценке и регулированию. 9
В настоящее время благодаря почвенному плодородию человечество получает 98% продуктов питания, а также древесину, несинтетические продукты для разнообразных производств и многое другое. Изменяя почву как средство производства, 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, возделывание сельскохозяйственных культур изменяют облик естественной растительности; осушение и орошение меняют режим увлажнения и т.п. 1.3. Краткая история развития почвоведения В качестве самостоятельной отрасли естествознания наука о почвах сформировалась не многим более ста лет тому назад. Основоположником научного почвоведения, определившим его предмет и основные методы исследования, был русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903). Ранее почвоведение рассматривалось только лишь как часть агрономии или геологии. Чтобы понять значение трудов В. В. Докучаева в становлении и развитии почвоведения, необходимо познакомиться с представлениями о почвах и почвоведении, которые существовали в «додокучаевский период». Толчком к развитию почвоведения послужила практическая деятельность людей. Самый верхний слой земли, на котором человек жил, строил жилища и выращивал урожай, стал объектом труда и средством производства на много тысяч лет раньше, чем возникло научное представление о почве. В середине XIX века в Европе одновременно существовало два различных представления о почве (агрономическое и геологическое). Геологи рассматривали почву как землистую горную породу, содержащую примесь органических веществ и были вынуждены исследовать ее агрономические свойства. В результате этого сформировалось агрогеологическое направление. Почвоведение в России развивалось иным путем. Особое внимание российских естествоиспытателей и экономистов второй половины XVIII-XIX вв. привлекал русский чернозем – 10