Почвенные ресурсы РФ

 

К метаморфическим относятся магматические или осадочные породы, измененные в результате нагревания, давления или химических реакций. Так известняк становится мрамором, а уплотненная глина -- сланцем.

 

Все многообразие земных ландшафтов сформировалось под влиянием трех основных факторов: твердости горных пород, составляющих поверхность суши, их структуры и  сил природы, постоянно изменяющих очертания поверхности.

 

Относительная крепость (твердость) горных пород -- это их способность сопротивляться механическому разрушению. Многие магматические и метаморфические породы обладают высокой твердостью, поскольку состоят из кристаллов. Например, такая кристаллическая магматическая порода, как гранит, часто залегает на поверхности в горных районах благодаря сопротивляемости к эрозии. Гранит образовался из расплавленной магмы, остывшей и затвердевшей в недрах Земли, и обнажился в результате выветривания более рыхлых пород, залегавших над нею.

 

Вулканические породы, включая застывшую  лаву и пепел, обычно разрушаются  намного быстрее гранита. Часто  от потухшего вулкана остается лишь его некк -- своего рода труба, по которой магма выходила на поверхность. Осадочные породы также бывают разной твердости. Так, породы, образовавшиеся из глин, неустойчивы и быстро смываются. Поэтому они часто образуют долины между обнажившимися песчаниками и известняками. Кристаллические, или горные, известняки противостоят эрозии и часто образуют крутые утесы. Этот вид известняка покрывает подстилающие рыхлые породы у Ниагарского водопада в Северной Америке. Мел, слабо кристаллизованный вид известняка, менее устойчив. Поэтому меловые холмы обычно бывают пологими.

 

Структура горных пород

 

Рельеф зависит и от структуры  горных пород. Когда застывшая лава превращается в базальт, она часто  сжимается в шестигранные колонны. В трещинах между ними порода открыта  разрушающему действию дождя, льда и  водных потоков. Возникающие в горных известняках вертикальные трещины  дождевая вода со временем превращает в глубокие колодцы. Поверхностные  воды стекают в эти карстовые  воронки, или поноры, вымывая сеть подземных пещер. Такой вид ландшафта называется карстовым -- по названию района известняков в Югославии.

 

Движения земной коры разрушают  породу, создавая разломы, или сбросы, вдоль которых они сдвигаются, вызывая землетрясения. Иногда блоки  выдавливаются наверх, образуя крутые склоны -- сбросовые уступы. Или же блок земной коры может осесть между двумя практически параллельными сбросами. Так образуется рифтовая долина, ограниченная двумя крутыми сбросовыми уступами. Когда пласты породы располагаются наклонно в результате сдвига земной коры, более твердые породы формируют гряды -- куэсты, -- а менее устойчивые выветриваются и образуют между ними долины. При небольшом сдвиге пласта породы одна сторона куэсты обычно образует крутой обрывистый склон, а другая -- пологий. Типичными примерами такого ландшафта являются Котсуолдс-Хилс и Чилтерн-Хилс, холмы на юге Англии. Другие характерные виды ландшафта образуют смятые в складки слои пород. Например, Уилд на юго-востоке Англии представляет собой антиклиналь (складка, обращенная выпуклостью вверх). Вершина антиклинали выветрилась.

 

Силы природы

 

Некоторые ландшафты своим образованием обязаны не столько подстилающим породам и структурам, сколько  внешнему разрушающему воздействию  сил природы. Так, многие горные районы сформировались под действием мороза и ледников (ледяных потоков). Этим силам обязаны своим возникновением многие характерные виды рельефа, включая U-образные долины (троги), креслообразные бассейны (кары) и пирамидальные пики (карлинги).

 

3. Основные морфологические признаки  почвы

 

Как всякое природное тело, почва  обладает суммой внешних, так называемых морфологических признаков, которые  являются результатом процессов  ее формирования и поэтому отражают происхождение (генезис) почв, историю  их развития, их физические и химические свойства. В качестве основных морфологических  признаков почвы выделяют: почвенный  профиль, окраску и цвет почв, почвенную  структуру, гранулометрический (механический) состав почв, сложение почв, новообразования  и включения.

 

 

4. Пластичность почвы

 

Пластичностью почвы называется способность  ее в определенном интервале влажности  под воздействием внешних сил  изменять свою форму с сохранением  новой приданной формы (способность  к формованию и лепке). Это свойство обуславливается образованием гидротированных плотных оболочек вокруг мельчайших частичек почвы. Наибольшую пластичность имеют так называемые жирные, или тяжелые, глины, состоящие из тонких чешуйчатых частичек, сложенных в форме плотных штабелей. Липкость (клейкость) - способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся с нею. Она зависит от влажности, механического и химического состава и других свойств почвы. Начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 - 70% и в бесструктурной - при 40 - 60% полной влагоемкости. Затем липкость возрастает до степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, а при последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы в текущее состояние исчезает. Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать. Связность - это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой. Оно обуславливается проявлением адсорбции, когезии, цементирующим действием различных веществ (глина, перегной, известь), степенью увлажнения почвы и другими факторами.

 

Поглотительной способностью почвы  называется свойство задерживать или  поглощать различные вещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов, минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений - K, N, Ca, Mg, P.

 

Механическая поглотительная способность - свойство почвы механически задерживать  взвешенные в воде вещества, обусловлена  механическим составом, структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы  в зависимости от их размеров, диаметров  капиллярных и расположения их. Эта  способность используется при кольматировании (заилении) песчаных почв и очистке бытовых и технических сточных вод. Физическая поглотительная способность - свойство почвы поглощать из раствора молекулы электролитов, продукты гидролитического расщепления солей слабых кислот и сильных оснований, а также коллоиды при их коагуляции. При физическом поглощении происходит аполярная адсорбция (сгущение молекул на поверхности раздела двух фаз - твердой и жидкой, твердой и газообразной), определяемая наличием ненасыщенной энергии на поверхности почвенных частиц. Эта энергия тем больше, чем тоньше механический состав почвы. Физическая поглотительная способность поэтому выше у суглинистых почв и слабее у песчаных. Физическое поглощение защищает водорастворимые соединения от вымывания. Такое поглощение нередко сопровождается коагуляцией коллоидных веществ под воздействием электролитов, что также предохраняет от вымывания водорастворимые соединения. Вот почему химическими мелиорациями можно способствовать коагуляции коллоидов и противодействовать пептизации их.

 

Химическая поглотительная способность - свойство почвы удерживать ионы в  результате образования нерастворимых  или трудно растворимых солей. При  взаимодействии растворимых и среднерастворимых  солей возникают трудно растворимые  соли, которые и присоединяются к  твердой фазе почвы например:

 

Na2СО3+СаSO = СаСО3+Na2SO4; 3CаSO4+2Na3РО4= Са(РО4)2+ 3Na2SO4.

 

Легкорастворимые соли, например, Na2SO4, уносятся из сферы взаимодействия. Химическое поглощение происходит в  том случае, если анион раствора дает нерастворимое соединение с  ионами, находящимися на поверхности  твердых частиц почвы. Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность - свойство почвы обменивать некоторую  часть катионов и в меньшей  степени анионов из соприкасающихся  растворов. Здесь наблюдается физическое и химическое поглощение. Происходит эквивалентный обмен катиононами. Катионы из раствора переходят в слой компенсирующих ионов мицелл почвенных коллоидов, а катионы из слоя компенсирующих ионов - в раствор. Изменяя искусственно реакцию почвенных растворов, можно направленно воздействовать на емкость поглощения, а из необменного состояния катионы перевести в обменные. Перевод в необменное состояние катионов совершается при периодическом высушивании почвы, что объясняется старением и частичной кристаллизацией гелей коллоидов.

 

5. Влажность почвы

 

Водные свойства почвы

 

Вода в почве является одним  из основных факторов почвообразования и одним из главнейших условий  плодородия. В мелиоративном отношении  особенно важное значение вода приобретает как физическая система, находящаяся в сложных взаимоотношениях с твердой и газообразной фазой почвы и растением. Недостаток воды в почве губительно отражается на урожае. Лишь при необходимом для нормального роста и развития растений содержании жидкой воды и элементов питания в почве при благоприятных воздушных и термических условиях можно получить высокий урожай. Основной источник воды в почве - выпадающие осадки, каждый миллиметр которых на гектаре составляет 10м3, или 10т воды. На Земле непрерывно совершается круговорот воды. Это постоянно протекающий геофизический процесс, включающий следующие звенья: а) испарение воды с поверхности мирового океана; б) перенос паров воздушными потоками в атмосфере; в) образование облаков и выпадение осадков над океаном и сушей; г) движение воды на поверхности Земли и в недрах ее (аккумуляция осадков, сток, инфильтрация, испарение). Содержание воды в почве определяется климатическими условиями зоны и водоудерживающей способность почвы. Роль почвы во внешнем влагообороте и внутреннем влагообмене повышается в результате ее окультуривания, когда заметно увеличиваются влажность, водопроницаемость и влагоемкость, но сокращаются поверхностный сток и бесполезное испарение.

 

Влажность почвы

 

Содержание воды в почве колеблется в пределах от сильного иссушения (физиологической  сухости) до полного насыщения и  переувлажнения. Количество воды, находящейся  в данный момент в почве и выраженное в весовых или объемных процентах  по отношению к абсолютной сухой  почве, называется влажностью почвы. Зная влажность почвы, нетрудно определить запас почвенной влаги. Одна и  та же почва может быть неодинаково  увлажнена на разных глубинах и в  отдельных участках почвенного разреза. Увлажненность почвы зависит  от физических свойств ее, водопроницаемости, влагоемкости, капиллярности, удельной поверхности и других условий  увлажнения. Изменение влажности  почв и создание благоприятных условий  увлажнения в течение вегетационного периода достигаются приемами агротехники. Каждая почва имеет свою динамику влажности, меняющуюся по генетическим горизонтам. Различают влажность  абсолютную, характеризующуюся валовым (абсолютным) количеством влаги в  почве в данной точке на данный момент, выраженном в процентах от веса или объема почвы, и влажность относительную, исчисляемую в процентах от пористости (полной влагоемкости). Влажность почвы определяется разными методами.

 

Влагоемкость почв

 

Влагоемкость (влагоудержание) - свойство почвы поглощать и удерживать то максимальное количество воды, которое в данное время соответствует воздействию на нее сил и условиям внешней среды. Это свойство зависит от состояния увлажненности, пористости, температуры почвы, концентрации и состава почвенных растворов, степени окультуренности, а также от других факторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв, обогащенных перегноем. Влагоемкость меняется по генетическим горизонтам и высоте почвенной колонны. В почвенной колонне как бы заключена водная колонна, форма которой зависит от высоты столба почвенного грунта над зеркалом и от условия увлажнения с поверхности. Форма такой колонны будет соответствовать природной зоне. Эти колонны в природных условиях меняются по сезонам года, а также от погодных условий и колебания влажности почвы. Водная колонна изменяется, приближаясь к оптимальной, в условиях окультуривания и мелиорации почвы. Различаются следующие виды влагоемкости: а) полная (ПВ); б) максимальная адсорбционная (МАВ); в) капиллярная (КВ); г) наименьшая полевая (НВ) и предельная полевая влагоемкость (ППВ). Все виды влагоемкости меняются с развитием почвы в природе и еще более - в производственных условиях. Даже одна обработка (рыхление спелой почвы) может улучшить ее водные свойства, увеличивая полевую влагоемкость. А внесение в почву минеральных и органических удобрений или других влагоемких веществ может на длительное время улучшить водные свойства или влагоемкость. Это достигается заделкой в почву навоза, торфа, компоста и других влагоемких веществ.

 

 

6. Почвы  таежно-арктической зоны. Тепловая  мелиорация мерзлотных почв

 

Почвы таежно-арктической зоны относятся  к криогенным почвам. Криогенез - это  генезис (образование, развитие и эволюция) почв в условиях влияния многолетней  мерзлоты.

 

Общими свойствами криогенных почв являются:

 

1) мерзлотный тип температурного  и водного режимов;

 

2) низкие скорость и емкость биологического круговорота веществ;

 

3) оторфованность и грубогумусность органогенных горизонтов;

 

4) слабая дифференциация минеральной  части профиля на генетические  горизонты;

 

5) наличие в профиле признаков  криогенной деформации и криотурбаций (полигональность, бугорковатость и пятнистость поверхности, морозобойная трещиноватость, криогенная дифференциация скелетного материала и т.д.);

 

6) криогенная оструктуренность;

 

7) криогенная коагуляция продуктов  выветривания и почвообразования.