Лекции по "Основам почвоведения"

В почвоведении общепринят радиоуглеродный метод датирования возраста почв. Он основан на определении в образце почвы соотношения изотопов углерода ¹⁴С/¹²С.

Развитие почв во времени. Для понимания эволюции почв и почвенного покрова важную роль играют исследования погребенных почв, реликтовых признаков почвенных горизонтов и почв в целом. Изучение ископаемых почв (палеопочв) дает очень ценный материал для суждения о географической обстановке минувших эпох. Ископаемые почвы существуют почти везде, где происходили резкие изменения в осадконакоплении, связанные с тектонической деятельностью, оледенением, миграциями пойм и дельт и т. п. железистых, карбонатных и других аккумулятивных горизонтов в почвах, наличие кротовин несовременного происхождения и т.д.

Наиболее часто реликтовые признаки свидетельствуют о сменах гидрологического режима (палеогидроморфизм) обычно под влиянием смены климата.

К реликтам гидроморфизма  можно отнести следующие признаки: 1) прослои гальки, гравия, песка в почвах, особенно часто встречающиеся на пролювиальных равнинах; 2) слоистость; 3) оглеенные горизонты в средней и нижней частях профиля; 4) горизонты аккумуляции гипса и легкорастворимых солей в почвах (если они развиты на первоначально незасоленных породах).

В целом можно отметить, что в процессе эволюции почвы сохранили в себе все свойства, приобретенные на прежних этапах развития. Причем сами почвы, как правило, не адекватны современным условиям почвообразования. Они не поспевают за изменениями почвообразующих факторов (см. рис. 5) и это запаздывание охватывает целые эпохи в эволюции почв. Приведем пример эволюции почв на суглинках в голоцене за 10—12 тыс. лет (по В.О.Таргульяну и А.Л.Александровскому).

1. Позднеледниковье. Слабодифференцированные почвы с признаками гидроморфизма и солифлюкционных деформаций.
2. Ранний голоцен. Гумусонакопление, оглеение и выщелачивание, отличавшиеся малой интенсивностью.
3. Теплый и влажный раннеатлантический период. Глубокая текстурно-химическая дифференциация почвенных профилей.
4. Позднеатлантическое время с увеличением засушливости климата. Темноцветное лугово-степное почвообразование.
5. Последняя треть голоцена с похолоданием. Деградация темноцветного горизонта, кислотный гидролиз и элювиально-глеевый процесс.

Развитие  почв во времени в разных трендах  педолитогенеза приводит к разным результатам. В зависимости от соотношения скоростей аккумуляции (Va) и денудации (Vd) твердого материала на поверхности почвы и скоростей почвообразования и выветривания (Vpw) выделяют три основных тренда педолитогенеза (рис. 7).

1. Автохтонный, или нормальный: Va или Vd « Vpw, Vd = 0. Почвообразование идет при фиксированном объеме и конечном запасе веществ исходной породы на стабильной дневной поверхности, почва «растет» в глубь породы. В стабильных условиях почвообразовательный процесс направлен на формирование климаксной почвы равновесной со средой. На это указывали В.В.Докучаев, А. А. Роде, Г.Иенни и др.
2. Аллохтонно-аккумулятивный: Va > Vpw. Почвообразование происходит при регулярном поступлении на дневную поверхность твердого материала извне (эолового, аэрально-вулканического, флювиального). Почва как бы «скользит» вверх по растущей толще породы, оставляя в глубине погребенные профили. В таких условиях образование климакснои почвы маловероятно.

3. Денудационный: Vd > Vpw. Почвообразование идет при регулярном удалении твердого материала с дневной поверхности. В результате образуются постепенно срезаемые денудацией и «прирастающие» снизу омолаживаемые почвы, которые не только растут вглубь, но и как бы «скользят» в глубь породы всем профилем. Образование климаксного профиля невозможно.

Кроме трех основных выделяются также: турбационный (по А.Л. Александровскому), в котором происходит процесс направленных зоотурбаций с выносом материала на поверхность почв; гидрогенно-аккумулятивный (по Н. А. Караваевой), в котором наблюдается саморазвитие почв при заболачивании.

В каждом из указанных  трендов саморазвитие почв существенно  отличается. В автохтонном тренде идет непрерывное саморазвитие, т. е. образование почвы во времени при стабильном состоянии абиогенных факторов среды и развитии биотических факторов. Саморазвитие обычно подразделяют на два последовательных этапа:

1. Развитие от нуль-момента (неизменной материнской породы) до образования зрелого профиля, в какой-то мере равновесного со средой (начальный период саморазвития по А. А. Роде, малый цикл жизни почвы по А. Г. Розанову, направленное саморазвитие по В. О. Таргульяну и А. Л. Александровскому).
2. Квазиравновесное или равновесное существование зрелого профиля. При этом состоянии характеристики почвы не меняются или колеблются около среднего значения.

Эволюция почв (по В. О. Таргульяну и А. Л.Александровскому) — это развитие, при котором почва претерпевает более чем один период саморазвития. При этом почва трансформируется вслед за изменениями факторов почвообразования. Почвы, пережившие одно состояние (один период саморазвития), считают моногенетичными, несколько состояний — полигенетичными.

Различают также почвы  погребенные, т. е. перекрытые наносами. В противоположность им почвы  непогребенные иногда именуют экспонированными, или дневными.

Методы, используемые для  изучения эволюции почв, следующие. Первая группа методов — профильные, заключающиеся  в реконструкции последовательности изменения почв путем изучения статичных состояний профилей. Во вторую группу входят методы межпрофильных сравнений: сравнение почвенных профилей в пространстве (сравнительно-географические методы) и сравнение во времени (сравнительно-хронологические, или метод хронорядов почв). Третью группу методов изучения эволюции почв составляют палеогеографические методы, которые заключаются в реконструкции трансформации почвообразования по данным палеогеографии об изменениях природной среды (спорово-пыльцевой, фитолит-ный и др.). Четвертая группа — комплексные методы: исторический, почвенно-археологический и биогеоценотический.

7. Антропогенные  факторы почвообразования

В.В.Докучаев, отдавая  приоритет в формировании почв естественным факторам почвообразования, указывал на все возрастающую роль антропогенного влияния, не ставя его, тем не менее, в один ряд с ними.

Прошло чуть более  ста лет. За этот период роль человеческого фактора неизмеримо выросла. На современном этапе он превратился из локального в глобальный фактор почвообразования.

Техногенные нагрузки на почвенный покров охватывают огромные территории и проявляются в деградации и деструкции почв, их истощении, преобразовании естественно-исторического вертикального профиля, изменении состава солей мелиоративными приемами, подкислении почв и т.д.

Возникает вопрос: правомерно ли считать антропогенный фактор таким же естественным фактором почвообразования, как почвообразующие породы, климат, рельеф, биота и время? По характеру и последствиям воздействия — да, а по природе воздействия — нет.

Антропогенный фактор и  его воздействие проявляются  через изменение самих факторов почвообразования, т.е. через изменение условий среды, условий почвообразования. На естественную эволюцию почв, связанную с историческими изменениями во времени условий почвообразования, накладывается мощный быстродействующий, стирающий или видоизменяющий свойства почв фактор (как «почву-память», так и «почву-момент»).

Изменения факторов почвообразования через антропогенное воздействие  проявляются в разных формах:

1. в преобразовании почвообразующих пород (рекультивационные наносы, горные выработки, торфоразработки и т.д.);
2. путем изменения форм рельефа (формирование терриконов, карьеров, дамб, планировки территорий и т.д.);
3. в результате изменения климатических параметров на макро-, мезо- и микроуровнях (глобальный парниковый эффект и эффект потепления в мегаполисах, орошение почв и связанное с ним изменение микроклимата и т.д.);
4. путем изменения характера биоты (сельскохозяйственные посевы культурных растений, лесонасаждения, подсечно-огневое земледелие и др.).

Антропогенное воздействие  не только изменяет факторы почвообразования, но и прямо или косвенно непосредственно сказывается на почвах.

Косвенное воздействие  проявляется следующим образом: 1) в химическом загрязнении продуктами радиоактивного распада и тяжелыми металлами;

2. в изменении уровня и режима грунтовых вод, режима рек и озер, окислительно-восстановительных условий и солевого баланса;
3. в изменении естественного растительного покрова как результата вырубки лесов, перевыпаса скота, подсечно-огневого земледелия.

Прямое воздействие  антропогенного фактора сказывается на почвах при их обработке сельскохозяйственной техникой, орошении и осушении, внесении органических и минеральных удобрений и ядохимикатов.

Прямые и косвенные  воздействия на факторы почвообразования и почвы носят как положительный, так и отрицательный характер.

Положительное антропогенное  воздействие выражается в росте  урожайности сельскохозяйственных культур, что особенно характерно для Азии, Европы, Северной Америки и стран, где применяют достижения «зеленой революции» 70-х годов XX в. Достигается это внесением высоких доз минеральных удобрений и расширением зон орошаемого земледелия.

Антропогенный фактор, видоизменяющий условия среды и почвообразования, чаще

 

 

ЛЕКЦИЯ 2 ПОЧВЕННЫЙ ПРОФИЛЬ И ЕГО СВОЙСТВА

1. Строение  почвы

2. Морфологические признаки почв

3. Органическое вещество и органические профили почв

4. Минералогический  состав почв

5. Гумус, карбонаты и водно-растворимые соли

6. Физические  свойства почв

 

1. Строение  почвы

Почва — постоянно  функционирующая многокомпонентная открытая система, имеющая многофазное строение. Это биокосное тело, состоящее из твердой, жидкой и газообразной фаз и живого компонента. Почва — продукт разнородных процессов, которые совершаются в поверхностном слое земной коры при взаимодействии всех четырех фаз, образующих единую совокупность.

Фазы  почвы. Твердая фаза почвы — это ее основа, матрица, формирующаяся из материнской породы, наследующая состав и свойства данной породы. Твердая фаза — органоминеральная система, образующая твердый каркас почвы, наиболее устойчивая по объему, составу и во времени. Она состоит из остаточных минералов или обломков горной породы и вторичных продуктов почвообразования — растительных остатков, гумуса, вторичных глинистых минералов, простых солей и оксидов элементов, освобожденных при выветривании горной породы in situ.

Твердая фаза характеризуется  гранулометрическим (механическим), минералогическим и химическим составом, с одной стороны, и сложением, структурой и порозностью — с другой.

Жидкая фаза почвы — это почвенный раствор, вода в почве, динамичная по объему и составу часть почвы, заполняющая ее поровое пространство. Содержание и свойства почвенного раствора зависят от водно-физических свойств почвы и от ее состояния в данный момент в соответствии с условиями грунтового и атмосферного увлажнения.

Жидкая фаза — «кровь»  почвенного тела, основной фактор дифференциации почвенного профиля, создающейся путем вертикального и латерального передвижения воды, перемещения тех или иных веществ в виде суспензий или растворов — истинных либо коллоидных.

Газовая фаза почвы — это воздух, заполняющий в почве поры, свободные от воды. Состав почвенного воздуха существенно отличается от атмосферного и очень динамичен во времени. В сухой почве воздуха больше, поскольку вода и воздух в почве являются антагонистами, взаимно замещая друг друга.

Живая фаза почвы  — это населяющие ее организмы, непосредственно участвующие в процессе почвообразования (микроорганизмы, представители микро- и мезофауны и, наконец, корневые системы растений).

Природная почва существует и функционирует в единстве своих фаз как единое физическое тело.

Строение  почвенного профиля. Каждая почва имеет специфическое строение, которое заключается в определенном сочетании генетических горизонтов. Она представляет собой иерархически построенную природную систему, состоящую из морфологических элементов разного уровня, под которыми понимаются любые естественные внутрипочвенные тела, отличающиеся от соседних по форме и внешним свойствам — морфологическим признакам.

Морфологические элементы почвы — это ее генетические горизонты, структурные отдельности, новообразования, включения и поры.

Морфологические признаки, отличающие морфологические элементы один от другого, — форма элементов, характер их границ, окраска при  определенной влажности, гранулометрический состав, сложение, характер поверхности, плотность и твердость, липкость, пластичность.

Всякая почва представляет собой систему последовательно  сменяющих друг друга по вертикали генетических горизонтов — слоев, на которые дифференцируется почвообразующая порода в процессе почвообразования. Эта вертикальная последовательность горизонтов получила название почвенного профиля. Почвенный профиль представляет собой первый уровень морфологической организации почвы как природного тела, а почвенный горизонт можно рассматривать как второй уровень, который также неоднороден и состоит из морфологических элементов третьего уровня — морфонов.