Образование горных пород ( магматические, осадочные, метаморфические)

Состав свободного почвенного воздуха

Первые сведения о составе почвенного воздуха были получены Ж. Буссенго в 1824 г. В первой половине XX в. знания о почвенном воздухе пополнились работами А. Г. Дояренко, Б. Кина, Э. Рассе-ляидр. Состав свободного почвенного воздуха отличается от атмосферного (табл. 35). 35. Октав атмосферного и почвенного воздуха (в объемных %) Химический компонент Атмосферный вощух Почвенный воздух Aзоt (N2) 78,08 78,08-80,24* Кислород (O2) 20,95 20,9-0,01 Аргон (Ar) 0,93 — Диоксид углерода (CO2) 0,03 0,03—20,0 Все остальные (пары Н2O,СН4 и др.) 0,01 — * Азот и аргон. Атмосферный воздух имеет относительно постоянный состав, чего нельзя сказать о почвенном воздухе. В почвенном воздухе меньше содержится кислорода, больше СO2. Изменяется и содержание азота в зависимости от протекания микробиологических процессов. В болотных и заболоченных почвах почвенный воздух может содержать заметные количества NH3, CH4, H2, H2S. В составе почвенного воздуха постоянно присутствуют летучие органические соединения (Холодный, 1953), образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов. Среди этих соединений могут быть углеводороды, спирты, сложные альдегиды. Эти вещества могут поглощаться корнями, способствуя росту растений и повышению их жизнедеятельности. В почвенном воздухе присутствуют также газообразные продукты распада радиоактивных элементов — эманации. Из всех газов почвенного воздуха наиболее динамичны кислород и диоксид углерода. Различную концентрацию кислорода и диоксида углерода в почвенном воздухе определяют, с одной стороны, интенсивностью потребления кислорода и продуцированием СO2, а с другой — скоростью газообмена между почвенным и атмосферным воздухом. Выделение СO2 из почвы в приземный слой атмосферы принято называть дыханием почвы. В условиях хорошей аэрации кислорода поглощается почвой больше, чем выделяется углекислоты. Отношение содержания диоксида углерода в почвенном воздухе к содержанию кислорода называется коэффициентом дыхания. Для почв с плохим газообменом это отношение больше единицы. В таких почвах идут анаэробные процессы. Часть СO2 может связываться химически с образованием гидрокарбонатов. Этот процесс получил название ретенции С02. Ретенция зависит от рН: при рН < 5 она не происходит. В щелочном интервале ретенция протекает очень интенсивно. Поэтому для почв засоленного ряда коэффициенты дыхания невысокие (0,16-0,35). Диоксид углерода образуется в почве главным образом за счет биологических процессов. Частично СO2 может поступать в почвенный воздух из грунтовых вод и в результате десорбции из твердой и жидкой фаз почвы. Некоторое количество СO2 может образоваться вследствие превращения бикарбонатов в карбонаты при испарении почвенных растворов: Са(НСO3)2 → СаСОз + Н20 + СO2, в результате воздействия кислот на карбонаты почв, а также вследствие химического окисления органического вещества.

 Воздушные свойства почв

Наиболее важными воздушными свойствами почв являются воздухоемкость, воздухопроницаемость, аэрация. Максимальное количество воздуха, которое может быть в почве, выраженное в объемных процентах, называют общей воздухоемкостью почв (РО.В.). Ее можно определить по формуле Воздухоемкость почв зависит от их гранулометрического состава, сложения, степени оструктуренности. Различают также капиллярную и некапиллярную воздухоемкость. Капиллярная воздухоемкость характеризует количество почвенного воздуха, размещенного в капиллярных порах. Наибольшей капиллярной воздухоемкостью отличаются тяжелые по гранулометрическому составу бесструктурные плотные почвы. Для обеспечения нормальной аэрации почв наибольшее значение имеет некапиллярная воздухоемкость, или порозность аэрации, — воздухоемкость межагрегатных пор, трещин, ходов червей, корней. Она связана со свободным почвенным воздухом. Некапиллярная воздухоемкость при наименьшей влагоемкости имеет особое значение для аэрации. Если воздухоемкость при наименьшей влагоемкости составляет менее 15%, то аэрация почв недостаточная, чтобы обеспечить благоприятный состав почвенного воздуха. Оптимальные условия для газообмена создаются при содержании воздуха в минеральных почвах 20-25 %, в торфяных – 30-40 %. Способность почвы пропускать через себя воздух называют воздухопроницаемостью. Это свойство определяет скорость газообмена между почвой и атмосферой. Она зависит от гранулометрического состава почвы, ее структурного состояния, строения порового пространства. В естественных условиях воздухопроницаемость изменяется в широких пределах – от 0 до 1 л/с и выше. Процессы обмена почвенного воздуха с атмосферным называют аэрацией или газообменом. Газообмен осуществляется через систему воздухоносных пор почвы, сообщающихся между собой и с атмосферой. Газообмен обусловлен несколькими факторами: диффузией, изменением температуры почвы и барометрического давления, изменением количества влаги в почве под давлением осадков, орошением, испарением, влиянием ветра, изменением уровня грунтовых вод или верховодки. Поступление в почву влаги с осадками или при орошении вызывает сжатие почвенного воздуха, его выталкивание наружу и засасывание атмосферного воздуха. Изменение температуры почвы и атмосферного давления, ветра и уровня грунтовых вод также вызывает объемные изменения воздуха в почве и, как следствие, влияет на газообмен. Однако ведущим фактором газообмена в почве является диффузия. Это основной механизм массопереноса газов в почве и газообмена между почвой и атмосферой. Под диффузией понимают перемещение газов в соответствии с их парциальным давлением. Под влиянием диффузии создаются условия для непрерывного поступления О2 в почву и выделения СО2 в атмосферу. Коэффициент диффузии равен объёму газа (в см3), проходящего в секунду через 1 см2 поверхности при мощности слоя 1 см и градиенте концентрации, равном единице. Коэффициенты диффузии газов в почве (D) и в атмосфере (Do) различны. Через почву диффузия газов протекает в 2-20 раз медленнее, чем в атмосфере. Отношение коэффициента диффузии в почве к коэффициенту диффузии в атмосфере ( ) меньше единицы. 4. Воздушный режим почвы и его регулирование.

 Воздушный редким почвы — это совокупность всех явлений поступления воздуха в почву, его передвижения в ней и расхода, а также явлений обмена газами между почвенным воздухом, твердой и жидкой фазами, потребления и выделения отдельных газов живым населением почвы.

Воздушный режим почв подвержен суточной, сезонной, годовой и многолетней изменчивости и находится в прямой зависимости от различных свойств почв, погодных условий, характера растительности, агротехники. Для нормального произрастания растений необходимо оптимизировать воздушный режим почвы. Улучшение воздушного режима почв особенно важно там, где распространены почвы с временным избыточным увлажнением и при сельскохозяйственном использовании болотных почв. В почвах легкого гранулометрического состава, а также в суглинистых и глинистых, но обладающих агрономически ценной структурой в верхних горизонтах содержание воздуха поддерживается на высоком уровне (20-25 % объема почвы). В бесструктурных почвах тяжелого гранулометрического состава содержание почвенного воздуха зависит от состояния и увлажнения почвы. При относительной влажности, равной НВ, содержание воздуха в таких почвах может достигать критической величины (менее 15 % объема почвы). На бесструктурных почвах суглинистого и глинистого гранулометрического состава нередко образуется почвенная корка. Обладая высокой плотностью и низкой пористостью, почвенная корка уже при влажности 17% (22% объема почвы) препятствует нормальной аэрации. Поскольку оптимальный воздушный режим в основном зависит от состояния увлажнения почвы, то приемы регулирования водного и других режимов являются и приемами регулирования воздушного режима. Такие приемы, как окультуривание почв, регулирование их реакции, применение органических и минеральных удобрений, орошение или осушение почв, активизируют биологические процессы в почвах, повышают интенсивность дыхания в них при наличии доступной влаги. Важными приемами регулирования воздушного режима, особенно на малогумусных почвах тяжелого гранулометрического состава, также являются создание глубокого пахотного слоя, рыхление подпахотного, ликвидация почвенной корки. Для минеральных почв большое значение в создании оптимального воздушного режима имеет улучшение их гумусного состояния и структуры. 
       Регулирование воздушного режима почв:

1) агротехнические мероприятия  – это приемы обработки почвы, направленные на увеличение капиллярной  скважности, повышающей воздухопроницаемость; рыхление междурядий после полива  или дождя;

2) приемы регулирования водного  режима почв (орошение или осушение);

3) окультуривание почв, регулирование  их реакции среды;

4) применение органических и  минеральных удобрений.

Вопрос 28 Принципы классификации почв. Современная система таксономии почв: тип, подтип, род, вид, разновидность, разряд. Номенклатура почв, ее роль. Принципы диагностики почв.

Важным этапом в развитии номенклатуры почв мира явилась Международная номенклатура почв ФАО/ЮНЕСКО, которая была утверждена в 1968 г. в связи с подготовкой почвенной карты мира в масштабе 1: 5 000 000. В ней были использованы традиционные для почв названия с добавлением латинских, греческих или русских корней типа «zem» или «sol». В нее вошли традиционные русские термины «солончак», «солонец», «чернозем», «подзол», а также такие, как «каштанозем», «флювисоль» и др.

Таким образом, в мире используются как национальная, так и международная номенклатуры, что создает известные сложности в идентификации почв. Каждая из них имеет свои достоинства, которые международному сообществу почвоведов необходимо использовать для создания в будущем единой интернациональной номенклатуры почв по типу ботанической или зоологической. Добиться этого очень непросто, так как сам предмет — почва — имеет множество параметров, отличающих одну почву от другой и, следовательно, более сложен для описания и систематики, чем, положим, растение, животное и т.д.

Таксономия почв в отличие от номенклатуры представляет собой систему соподчиненных таксономических единиц, в которой почвы рассматриваются по степени детальности (масштабности), отражающей объективные различия почв данных единиц (рангов или таксонов) в природе. Отечественная система таксономических единиц включает 8 рангов, каждый из которых отражает различные свойства почв, обусловленные их природным разнообразием.

Тип — большая группа почв, развивающаяся в однотипных биоклиматических и гидрологических условиях и объединяемая единством происхождения (генезиса). Например, подзолистые почвы, черноземы, каштановые и другие типы. В американской классификации типу почв примерно соответствует таксон «большая группа почв».

Подтип — группы почв, выделяющиеся внутри типа и отличающиеся от него признаками качественного характера. Эти новые признаки качественного характера возникают в результате наложения каких-либо дополнительных процессов на основной ведущий процесс почвообразования. Примером может служить «типичный», «южный» или «выщелоченный» чернозем; «темно-серая лесная» или «светло-каштановая» почва.

Род — группы почв в пределах подтипа, выделение которых связано с составом и реликтовыми признаками почвообразующих пород, химизмом и уровнем грунтовых вод. Например, среди подтипа выщелоченных черноземов выделяются «глубоковскипающие», а среди подтипа южных черноземов — «солонцеватые».

Вид — группы почв, выделяемые в пределах рода, определяющие степень выраженности основного почвообразовательного процесса. Проявляется прежде всего в строении почвенного профиля, в изменении мощности основных генетических горизонтов данного типа почв, их морфологической выраженности. В качестве примера можно назвать «среднемощные» и «мощные» черноземы, «слабоподзолистые» почвы.

Подвид — группы почв в пределах вида, различающиеся по степени развития сопутствующего процесса почвообразования. Например, дерново-слабоподзолистые почвы.

Разновидность — определяется гранулометрическим составом верхнего горизонта почвы (среднесуглинистые, песчаные и т.д.) в пределах вида или подвида. В американской классификации разновидности в полной мере соответствует таксон «серия почв».

Разряд — определяется характером литологии и генезиса почвообразующих пород, на которых формируется почва (лесс, морена, известняк и т.д.).

Подразряд — определяется степенью хозяйственного освоения почв или ее эродированностью (сильносмытая или слабоокультуренная почва).

Таким образом, полное наименование почвы включает названия всех таксонов начиная с типа и кончая тем из них, который можно выделить, исходя из масштаба обследования.

Диагностика почв представляет собой описание почв по определенной системе или заданным правилам для точного определения места исследуемой почвы в таксономической системе единиц. В отечественную систему диагностики положено несколько принципов, ведущих начало от В.В.Докучаева: 1) описание почв по профилю; 2) комплексное описание почв; 3) сравнительно-географический анализ в описании почв; 4) генетический подход к описанию почв.

Система описания почв по горизонтам А—В —С, предложенная В.В.Докучаевым, сохраняется до настоящего времени. Ее основное достоинство состоит в том, что горизонты представляются взаимосвязанными и взаимообусловленными. Любое изменение свойств почв по профилю — важный диагностический критерий почвы в целом и формирующих ее процессов.

Комплексное описание почв предусматривает диагностику почв на основе анализа морфологических, химических, физических, биологических и других свойств, дающих полное представление о почве как природном теле.

Сравнительно-географический анализ в описании почв основан на том, что любая почва есть производное определенной комбинации факторов почвообразования. Используется для сопоставления одних почв с другими, для выявления сходства и различий, которые и являются определяющими при диагностике исследуемых почв.

Генетический подход к описанию почв основан на идентификации почвы условиям формирования в данной точке пространства и тем процессам, в частности геологическим, которые определяют происхождение почв и их эволюцию. Данный тезис можно сформулировать иначе: диагностируемые свойства и признаки — функция эволюции почв. Генезис почв раскрывает содержание преимущественно таких свойств, как «почва—память», что, однако, не означает влияния современных процессов почвообразования на почву.