3. Предмет, методы исследования и задачи науки.

Почвоведение рассматривает почву как самостоятельное естественноисторическое биокосное природное тело, возникшее и развивающееся на поверхности Земли под действием биотических, абиотических и антропогенных факторов. Нижняя граница этого природного тела определяется глубиной, на которую произошло существенное изменение горной породы процессами почвообразования, что составляет до 1—3 метров, однако в экстремальных условиях тундры, пустыни или в горах мощность почвенной толщи может измеряться несколькими сантиметрами. Боковые границы почвенных образований определяются как границы раздела между элементарными почвенными ареалами.

Методы исследований

При исследованиях на нижних уровнях организации в почвоведении применяются методы разработанные ранее для других естественных наук: химии, физики, геологии, минералогии, биологии, биохимии, гидрологии и др. — обычно в модификациях, учитывающих почвенную специфику.

На более высоких уровнях используются и специфические методы, которые можно объединить в следующие группы:

-Профильные методы заключаются в изучении системы почвенных генетических горизонтов, включая почвообразующую породу с целью сравнения их свойств и состава с породой. Найденные различия позволяют судить о направленности процессов почвообразования, непосредственное наблюдение за которыми невозможно.

-Сравнительно-географические методы (а также сравнительно-геоморфологический и сравнительно-литологический) заключаются в выявлении закономерностей между строением, составом и свойствами почв с факторами почвообразования, определенным образом варьирующимися по земной поверхности.

-Сравнительно-исторические методы построены на основе принципа актуализма, который позволяет реконструировать по реликтовым (не выводящимся из современных факторов почвообразования) свойствам почв условия их существования в предыдущие эпохи.

-Стационарные методы дают возможность изучать почвенные режимы: водный, тепловой, газовый, окислительно-восстановительный и др. Метод лежит в основе биосферного мониторинга. Сюда относятся методы почвенных лизиметров и стоковых площадок.

-Картографические методы, применяемые для составления карт почвенного покрова.

-Методы моделирования состоит в экспериментальном воспроизведении изучаемых явлений на основе контролируемых условий полевого или лабораторного опыта, а также использование математических моделей.

Различают следующие задачи почвоведения: изучение типов и направленности почвенной эволюции под влиянием техногенных и природных факторов; создание методов для повышения почвенного плодородия; изучение глубины негативных процессов при работе с почвой, к которым относятся переуплотнение, эрозия, декальцификация;

Оценка земельных ресурсов является важнейшей задачей почвоведения. Сейчас, в условиях коммерческого оборота землей, эта задача становится наиболее актуальной и при ее решении требуется определение качества почвы, квалифицированная экономическая и экологическая оценка и, наконец, определение ее стоимости.

Билет №3

1. Почва, как элемент биосферы.

Можно сказать, что педосфера занимает центральное место в биосфере Земли, т.к. через почвенный покров проходят сложнейшие процессы обмена веществом и энергией между атмосферой, земной корой и гидросферой со всеми обитающими на Земле организмами. Очень ярко об этом сказал выдающийся математик, эколог и мыслитель академик Н.Н. Моисеев. По его словам «…почвы являются той основой, которая связывает в единое целое всю биосферу».

Среди разнообразных функций почв особенно большое экологическое значение имеют три:

1) функция почвы как уникальной среды обитания и функционирования растений, животных и

микроорганизмов; 2) функция почвы как геобиологического узла связи на Земной поверхности большого геологического и малого биологического круговоротов вещества и энергии;3) функция биологической продуктивности в природных экосистемах и плодородия на сельскохозяйственных землях.Уникальность почвы как среды обитания жизни проявляется в том, что в почве и на ее поверхности живет около 92% всех известных на Земле видов. Отсюда следует, что сохранять биологическое разнообразие жизни на Земле невозможно без сохранения разнообразия почв, без борьбы против эрозии и деградации почв. О грандиозности биологического круговорота можно судить по колоссальной массе вещества, аккумулированного и удержанного на суше растениями и животными от выноса в Мировой океан. Установлено, что общая суммарная масса зольных элементов в живом веществе суши в несколько раз превышает их величину в суммарном годичном ионном стоке рек с суши в океан. Несмотря на то, что почвенный покров представляет тончайшую пленку на поверхности суши Земли, несопоставимую с объемом и массой Мирового океана, биологическая продуктивность суши существенно превышает таковую океана. Общая биомасса суши (ее лесов, степей, пашен, пастбищ, торфа, органического вещества почв) составляет 99,8% всей биомассы Земли. Объем пищевых продуктов (по весу), добываемых человеком на суше с использованием плодородия почв, по разным данным составляет более 90% всего общемирового количества продуктов питания.

2. Дерново-подзолистые (суглинистые) почвы.

3. Плодородие почв и способы его повышения.

Плодородие почвы - способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, влаге и воздухе, а также обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности. Это эмерджентное свойство почвы. При взаимодействии компонентов почвы появляется плодородие.

С давних пор человек оценивает почву главным образом с точки зрения её плодородия. Почва — сложная система, которая живёт и развивается по своим законам, поэтому под плодородием нужно понимать весь комплекс почвенных свойств и процессов, определяющих нормальное развитие растений. Все процессы, происходящие в почве, связаны между собой. Исключение или ослабление какого–либо составляющего ведёт за собой изменение всего состава почвы и потере ценных её качеств. Деградация почвы — цепная реакция, которую трудно остановить. Ухудшение земель снижает продуктивность растений. Почва в этом случае становится подвержена эрозии и вымыванию полезных веществ, что опять ведёт к снижению численности растений.

Воспроизводство плодородия почвы в современном земледелии осуществляют двумя способами: вещественным и технологическим. Первый предполагает применение удобрений, мелиорантов, пестицидов и т.д., второй - севооборота, промежуточных культур, различных приемов обработки почвы и способов посева и др. эти пути направлены на достижение единой цели, хотя механизм действия их различен.

Билет №4

1. Почвенная кислотность. Способы её регулирования.( H, Al )

Кислотность почвы обусловлена наличием в ней кислот, солей и обменных ионов. Чаще всего кислые почвы содержат алюминий, железо, марганец в ядовитой для растения форме. Деятельность полезных микроорганизмов в такой почве подавлена. Растения, выращенные на кислых почвах, подвержены болезням.

Слишком кислые почвы нуждаются в известковании.

Кислотность делится на:

-Актуальную - это pH почвенного раствора.

-Обменную - pH солевой вытяжки

-Гидролитическую - pH вытяжки раствором гидролитически щелочной CH3COONa (позволяет более полно вытеснить H+ из ППК).

2. Механические элементы почв и пород. Классификация и состав.

3. Значение изучения почв для человеческого общества.

Билет №5

1. Гранулометрический состав почв. Методы определения. Значение.

Гранулометрическим составом называется весовое со­держание частиц различной крупности, выраженное в процентах по отношению к массе сухой пробы, взятой для анализа.

Выделяют шесть основных фракций

Определение гранулометрического состава заключается в разделении грунта на отдельные гранулометрические элементы. Методы определения гранулометрического состава грунтов можно разделить на прямые и косвенные.

К прямым относятся методы, основанные на непосредственном (микрометрическом) измерении частиц в поле зрения оптических и электронных микроскопов или с помощью других электронных и электронно-механических устройств. В практике прямые (микрометрические) методы не получили широкого распространения.

К косвенным относятся методы, которые базируются на использовании различных зависимостей между размерами частиц, скоростью осаждения их в жидкой и воздушной средах и свойствами суспензии. Это группа методов, основанных на использовании физических свойств суспензии (ареометрический, оптический и др.) или моделирующих природную седиментацию (пипеточный, отмучивания и др.).

-Ареометрический метод основан на последовательном определении плотности суспензии грунта через определенные промежутки времени с помощью ареометра. По результатам определений рассчитывают диаметр и количество определяемых частиц по формуле или с помощью номограммы. Этим методом определяют содержание в грунте частиц диаметром менее 0,1 мм. Содержание фракций крупнее 0,1 мм определяют ситовым методом.

-Пипеточный метод используется для определения гранулометрического состава глинистых грунтов в комбинации с си­товым. Этот метод основан на разделении частиц грунта по скорости их падения в спокойной воде.

К косвенным методам также относится и полевой метод Рутковского, который дает приб­лиженное представление о гранулометрическом составе грунтов. В основу метода положены:

1) различная скорость падения частиц в воде в зависимости от их размера;

2) способность глинистых частиц набухать в воде.

С помощью метода Рутковского выделяют три основные фракции: глинистую, песчаную и пылеватую. В полевых условиях на практике этот метод целесообразно применять для определения песков пылеватых и супесей.

В особую группу выделяют методы определения размеров частиц с помощью ситовых наборов. Они занимают промежуточное положение между прямыми и косвенными методами и широко используются в практике самостоятельно или в комбинации с другими методами.

-Ситовой метод – один из основных в практике исследований грунтов для строительства. Метод используется для оп­ределения гранулометрического состава крупнообломочных и песчаных грунтов, а также крупнозернистой части пылевато-глинистых грунтов.

Сущность метода заключается в рассеве пробы грунта с помощью набора сит. Для разделения грунта на фракции ситовым ме­тодом без промывки водой применяют сита с отверстиями диаметром 10; 5; 2; 1; 0,5 мм; с промывкой водой – сита с размером отверс­тий 10; 5; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Ситовой метод с промывкой во­дой обычно применяют для определения гранулометрического состава мелких и пылеватых песков.

Гранулометрический состав грунтов является определяющим фак­тором для физико-механических свойств грунтов. От него зависят пластичность, пористость, водопроницаемость, сжимаемость, сопротивление сдвигу грунтов и др.

2. Рельеф как фактор почвообразования.

3. Методы изучения орг. в-ва в почве.

Билет №6

1. Происхождение почвы. Почвообразовательный процесс и его составляющие.

Под почвообразовательным процессом мы понимаем тот комплекс природных явлений, который совершается на поверхности суши в верхних горизонтах материнской породы под влиянием процессов создания органического вещества и его разрушения и при близком участии геологических процессов переноса и отложения элементов материнской породы. Под влиянием этого процесса порода приобретает ту совокупность признаков, которая позволяет выделить таким образом изменившуюся ее часть в особый разряд природных тел - почв.

Началом почвообразования служит поселение растительности на поверхностном слое горных пород, под воздействием которой эти слои превращаются в новое тело природы - почву.

Почва образуется из горных пород благодаря одновременному воздействию двух процессов: выветривания горных пород и почвообразования.

В конечном результате образуется рыхлый слой, так называемый рухляк, представляющий собой измельченную минеральную массу из обломков разнообразной величины и формы, а также частиц различной величины (песок, пыль, ил). Этот рыхлый слой горной породы отличается от первоначальных горных пород тем, что он стал проницаем для воды и воздуха.

Рассмотрим более подробно смену этих периодов. В подзолистый период (деревянистая растительная формация) мертвый отпад леса — лесная подстилка — разрушалась грибами, причем образовавшаяся перегнойная кислота и ее соли растворялись в воде и вымывались из верхних слоев почвы. Под лесной подстилкой обособился белесоватый подзолистый горизонт, богатый кремнеземом и очень бедный питательными веществами. На глубине 50—60 см от поверхности почвы залегал горизонт, содержащий элементы пищи (сера, фосфор, калий, кальций, железо и т. д.), но в сложной форме органо-минеральных соединений мало доступных для растений. Такие почвы получили название подзолистых.

После длительного периода исчисляемого веками, стали появляться травянистые растения, причем условия для леса ухудшались, но улучшались для трав, которые более полно использовали питательные вещества в почве; кроме того, образовавшаяся плотная дернина препятствовала размножению леса семенами.

Подзолистый период сменился дерновым, который длился очень долго. Дерновый период характеризуется развитием луговой растительности (луговая стадия). Позже появляются в большом количестве болотные почвы (болотная стадия дернового периода), которые образовались в результате слабого разложения органических веществ.

В условиях дернового периода под луговыми степями создавались черноземные почвы с богатым содержанием перегноя и питательных веществ. Почвы эти создавались главным образом на материнских породах, содержащих большое количество извести (карбонатные породы). Следует отметить, что на юге материнские породы являются также карбонатными, благодаря чему лес на юге, хотя и рос длительное время, но не мог оставить глубоких изменений в самой почве и постепенно уступал место луговой травянистой растительности. Если органические остатки луговой травянистой растительности, подвергаясь разложению анаэробными бактериями, образуют довольно мощную дернину, то отмершие остатки степных растений вследствие недостатка воды в почве и свободного доступа воздуха быстро разлагаются аэробными бактериями и не образуют больших отложений перегноя, благодаря чему почва становится более бедной. При наличии сухого климата, более низкого уровня грунтовых вод луговая растительность стала заменяться степной, отмирающей с наступлением лета. Так дерновый период сменился степным.

В степной период благодаря тому, что минеральные соли, образовавшиеся от разложения органических веществ, не вымывались из почвы и в то же время не использовались полностью растительностью, стала увеличиваться засоленность почв, появились солонцы и солончаки. На смену лугово-степному периоду пришел период почвообразования сухой и пустынной степи. Так под пологом растительных формаций развивались определенные периоды единого почвообразовательного процесса. Под воздействием деревянистой формации создавались подзолистые почвы; влияние разных групп луговой травянистой растительной формации привело к появлению дернового периода с двумя стадиями: луговой и болотной, и, наконец, дерновый период сменился степным с богатой травянистой растительностью черноземных почвах.

Три стадии почвообразования. Первичный процесс почвообразования совпадает с началом функционирования первых биогеоценозов на различных породах. На этой стадии круговорот характеризуется небольшим объёмом, вызванным низкой продуктивностью биогеоценозов. Помимо синтеза органики на начальных стадиях почвообразовательного процесса протекают процессы и небиологической природы (растворение, испарение) в результате осуществляется перенос различных веществ. Такие процессы называют микропроцессами. Постепенно они начинают преобразовываться и согласовываться во времени и пространстве. В результате начинают формироваться верхние горизонты почв, что является началом второй стадии (мезопроцесс). К ним относят оподзаливание, торфообразование, аструктурирование. В результате этих процессов в почве появляются новые соединения, которых не было в материнской породе (горной). Далее идёт макропроцесс. Он ведёт к формированию почвенных типов, а не отдельных горизонтов. Типы почв: краснозём, чернозём, подзолистая, солончак, дёрн, болото. Макропроцесс протекает при непременном участии зелени. На основе этих процессов происходит эволюция почв. Эволюция почв -- изменения почвы от начала до наших дней. В естественных условиях идёт очень медленно, но под воздействием антропогенного фактора быстрее.