Билет 21

1)Состояние влаги в почве, почвенные гидрологические константы, доступность воды для растений.

Водно-физические свойства почвы. Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной фаз. Твердая фаза включает минеральные вещества, живые и мертвые орга¬низмы. Жидкая фаза состоит из воды, расположенной в порах и пустотах почвы и органических веществах. Га¬зообразная фаза — воздух, заполняющий все пустоты и поры, свободные от воды.

Плотность — масса твердой фазы почвы в единице объема (т/м3).

Объемная масса — масса почвы в единице ее объема с ненарушенной структурой в сухом состоянии (т/м3).

Пористость (скваж¬ность) объем пор между частицами твердой фазы почвы в единице ее объема в процентах или долях объ¬ема почвы;

Почвенная влага. Вода в почве находится в парооб¬разной, гигроскопической, пленочной, капиллярной и гравитационной формах.

Парообразная вода дви¬жется, как газ, из мест с большей упругостью пара к местам с меньшей упруго¬стью и способна переходить в другие формы. Она недо-ступна корневой системе растений.

Гигроскопическая влага образуется на поверхности частиц при поглощении поч-вой из воздуха паров воды. Максимальная гигроскопичность составляет: у песчаных почв — около 1 %, у суглинистых — 5…8, у глинистых 10…12 % массы сухой почвы и недоступна растениям. Влажность устойчивого завядания соответствует 1,5…2-й максимальной гигроскопич¬ности.

Пленочная вода обволакивает почвенные частицы тонким слоем поверх гигроскопической и удерживается молекулярными силами с большой силой и недоступна растениям.

Капиллярная влага заполняет все мелкие поры (ка¬пилляры) и передвигается в любом направлении от мест с более высоким увлажнением к местам с меньшей влаж¬ностью под действием сил поверхностного натяжения, не подчиняясь силам гравитации. Она доступна растениям.

Гравитационная влага заполняет в почве крупные по¬ры и пустоты, она подчиняется силам гравитации. Содер¬жится в почве после полива, обильных дождей, затем просачивается вглубь, уходя за пределы расположения корневой системы, или переходит в состояние капилляр¬ной влаги. Она доступна растениям.

Основные формы почвенной влаги (по терминологии А. А. Роде) охарактеризованы ниже.

Полная влагоемкость (ПВ) — наибольшее количест¬во воды, которое может содержаться в почве при усло¬вии полного заполнения всех пустот и пор.

Наименьшая влагоемкость (НВ) — наибольшее ко¬личество подвешенной воды, которое может удержаться в почве после полива.

Капиллярная влагоемкость (KB) — наибольшее ко¬личество капиллярно-подпертой влаги, которое может содержаться в почве. Величина ее переменная и зависит от высоты слоя над уровнем грунтовой воды, для кото¬рого она определяется.

Влажность разрыва капилляров (ВРК) — влажность, при которой подвешенная влага в процессе испарения теряет сплошность и перестает передвигаться к испаря¬ющей поверхности.

Критическая влажность (КРВ) — влажность почвы, при переходе через которую от более высокой к более низкой влажности резко ухудшается снабжение растений водой.

Влажность устойчивого завядания (ВУ3) — влажность, при которой у растений обнаруживаются признаки завя¬дания, не исчезающие при помещении их в атмосферу, насыщенную водяным паром. Прежнее название — ко¬эффициент завядания.

Доступную растениям воду делят на продуктивную и эффективную.

Продуктивная влага — вода, которая используется растением. Она равна фактическому запасу влаги минус запас при влажности устойчивого завядания.

Эффективная влага — вода, которая легко использу¬ется растением. Она равна фактическому запасу воды минус запас при критической влажности.

Водоподъемная способность почвы — способность почвы перемещать влагу по капиллярам от уровня грун¬товых вод в верхние сухие слои капиллярной зоны. Вы¬сота подъема воды у песков 0,3-0,5 м, у супеси —0,6-0,8, у тяжелых суглинистых почв — 2-3 м почвогрунтах она достигает 7 м.

А. А. Роде , рассматривая категории и формы почвен¬ной влаги, охарактеризовал их пределы (границы) почвенно¬гидрологическими константами. Их можно представить как точ¬ки на шкале влажности почвы, при которой изменения подвиж¬ности воды соответствуют изменениям ее качественного состоя¬ния. Эти состояния почвенной влаги характеризуют ее доступ¬ность для растений. Следовательно, почвенно-гидрологические константы имеют и агрономический смысл. Их называют еще влагоемкостью. Выделено пять таких констант, измеряемых со-держанием воды в почве, выраженной в процентах от ее веса и объема.

1. Максимальная адсорбционная влагоемкость, характери¬зуемая максимальным количеством воды, удерживаемой в поч¬ве силами адсорбции. Эта вода недоступна для растений.

2. Максимальная гигроскопичность, характеризуемая макси¬мальной способностью почвы впитывать парообразную влагу при высокой степени насыщенности воздуха водяным паром (при относительной влажности воздуха более 94%). Эта влага недоступна для растений.

.3. Влажность устойчивого завядания растений — запас вла¬ги, при котором наблюдается постоянное завядание растений, причем растения не восстанавливают тургор даже после пере¬носа во влажную атмосферу. Следовательно, в почве остается только недоступная для растений вода. Это количество влаги называют также коэффициентом завядания.

4. Наименьшая, или полевая, влагоемкость (НВ). Ей соот¬ветствует то количество воды, в которое включаются все виды почвенной влаги, кроме гравитационной и капиллярно-подпер-той. Это верхний предел доступной растениям почвенной влаги после стенания гравитационной воды.

5. Полная влагоемкость (ПВ) —ее называют еще предель¬ной влагоемкостью — наибольшее количество влаги, удерживаемое почвой через несколько дней после поливов или обильных осадков, когда все почвенные пространства заполнены водой, а поглощающая способность почвы полностью реализована.

Таким образом, интервал доступной растениям влаги огра¬ничивается двумя величинами — полной (или предельной) влагоемкостыо и влажностью устойчивого завядания. Стало быть, для растения существенно не общее содержание воды в почве, а количество воды, доступной ему.

Коэффициент завядания — физиологический показатель, а не физическая константа. Разность между полевой влагоемкостью и содержанием влаги в почве в момент определения представляет собой водный дефицит почвы. Как уже отмеча¬лось, водный дефицит, вызывающий постоянное завядание рас¬тений и не прекращающийся даже при перемещении растений во влажную атмосферу, соответствует влажности устойчивого завядания, или коэффициенту завядания. Остающийся при этом запас влаги в почве часто называют «мертвым запасом», ибо он недоступен растению.

Данному вопросу посвящено много исследований. Доказано, что влажность устойчивого завя-дания не является физической константой, как думали сначала, основываясь на данных Бриггса и Шанца , а зависит как от свойств почв, так и от биологических особенностей расте¬ний. С увеличением плотности почв влажность устойчивого за¬вядания значительно повышается, особенно в почвах, механи¬ческий состав которых характеризуется высоким содержанием мелкодисперсной фракции, например в тяжелосуглинистых поч¬вах. О зависимости влажности устойчивого завядания растений от их биологических особенностей свидетельствуют данные.

Таким образом, при одних и тех же почвенных условиях пре¬дел доступной влаги для разных растений различен, например, у подсолнечника и сходных с ним мезофитов коэффициент за-вядания соответствует водному потенциалу почвы, равному —1,5 МПа , у бирючины —7,0 МПа, у ряда других расте¬ний — 1,5 МПа.

Влажность разрыва почвенных капилляров и движение вла¬ги.

Доступность почвенной влаги для растений во многом за¬висит от ее подвижности. По данным , эта подвижность при полевой влагоемкости практически не обнаруживается, если нет испарения и притока воды со стороны. В случае же испа¬рения возникает движение в направлении зоны иссушения. Это имеет важное значение для поглощения почвенной влаги корня¬ми, поскольку последние иссушают почвенные участки при вса¬сывании воды. При этом осуществляется приток влаги к корням из более увлажненных участков почвы. Такой приток к зоне иссушения возможен при содержании влаги в почве, близком к полевой влагоемкости.

время как фактор, понятие об эволюции почв

Среди факторов почвообразования, установленных В. В. Докучаевым, особое значение имеет время. Время является необходимым условием всякого природного процесса, в том числе почвообразевания. Определенное время требуется для образования полно стью сформированной почвы, находящейся в подвижном равновесии с факторами почвообразования. Дальнейшее развитие почв в связи с эволюцией факторов почвообразования также совершается во времени. Имеется ряд исследований скорости протекания отдельных частных процессов почвообразования и наблюдений за скоростью формирования нормально развитой почвы. М. М. Кононова, учитывая динамику годовой продуктивности растительности, полагает, что накопление гумуса в почвах осуществляется за несколько сотен лет. Американский ученый Р. С. Далман обнаружил, что уровень содержания гумуса в почвах прерий устанавливается на протяжении 100—600 лет. Изучение почвенного покрова на молодых горных моренах, речных и морских террасах и отложениях спущенных озер показало, что на протяжении 100—300 лет образуются достаточно определенно сформированные почвы. В дальнейшем профиль почвы становится более проработанным, мощность генетических горизонтов увеличивается, их морфологические признаки приобретают большую четкость. О сравнительно небольшом времени, необходимом для образования почвы с хорошо выраженным профилем, свидетельствуют наблюдения над почвами на искусственных сооружениях ((земляных валах, развалинах древних крепостей и пр.). Еще в 1883 г. В. В. Докучаев описал образование почвы на стенах Староладожской крепости, построенной в 1116 г. Наши исследования почв на древних сооружениях Новгорода, Пскова, Владимира, Москвы, на руинах древних городов Крыма показали, что образование почв на этих зданиях связано не столько с выветриванием материала, из которого сложены сооружения, сколько с отложением эоловой пыли, на которой затем формируется почва. Поэтому возраст этих почв значительно меньше возраста самих сооружений. Изложенные факты указывают, что скорость образования профиля современных почв составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Это подтверждается результатами определения абсолютного возраста почв Русской равнины, Западной Сибири, Северной Америки и Западной Европы радиоуглеродным методом (по содержанию ¹⁴С в гумусе). Следует различать время образования данной почвы и время ее существования. Последнее может быть значительно больше первого. Так, например, абсолютный возраст гумуса верхней части современных почв Русской равнины составляет от нескольких сотен до 1,5 тыс. лет. Следовательно, за указанное время образовался гумусовый горизонт современных почв со всеми особенностями его состава. Длительность же существования этих почв большая, не менее 5—7 тыс. лет. Поэтому гумус из нижней части профиля этих почв имеет значительно более древний возраст. Образование полно сформированной почвы следует понимать как достижение почвой динамического равновесия с условиями данного ландшафта. Имеющиеся факты свидетельствуют о том, что этот процесс совершается сравнительно быстро. Но так как элементы ландшафта, являющиеся одновременно факторами почвообразования, находятся в развитии, то это отражается в эволюции почв во времен и. На протяжении геологической истории меняются климатические условия, рельеф, эволюционирует животный и растительный мир. Взаимосвязанно с этим эволюционируют выветривание и почвообразование. Современный почвенный покров в геологическом масштабе времени характеризуется молодостью. Почвы сформированы (Преимущественно «а отложениях плейстоцена. К началу этого периода, в результате мощной тектонической деятельности значительно увеличились площадь суши и ее абсолютная высота. Это обстоятельство и, возможно, некоторые астрономические причины обусловили повсеместное похолодание климата и развитие материковых оледенений. Одновременно с конца неогена происходит возможно как реакция приспособления растительности к более холодным и засушливым условиям широкое распространение травянистых растений. На равнинах субтропической и умеренной зон распространяются пустынные и степные ландшафты, а в бореальном поясе формируются подзоны лиственных и хвойных лесов и тундровая зона. В начале плейстоцена складывается геохимическая специализация растительности и биологический круговорот приобретает современные черты. Для плейстоцена характерны не только указанные общие осо бенности географических условий, но и резкая ритмичность природных изменений. В высоких широтах ледниковые эпохи сменялись межледниковыми, в низких широтах ксеротермические (засушливые) эпохи сменялись плювиальными (эпохами обводнения). В силу указанных особенностей географических условий почвы и продукты выветривания плейстоцена резко отличаются от аналогичных образований более древнего возраста, а ритмичность изменения природных условий отражена в периодической смене эпох образования мощного почвенного покрова эпохами ускоренной денудации и аккумуляции рыхлых отложений. Детальное изучение погребенных почв позволило О. П. Добродееву (1972) восстановить последовательность формирования почвенного покрова Русской равнины на протяжении плейстоцена. Хорошо образованные почвы формировались только в межледниковья, а также между отдельными стадиями оледенений на территории, свободной от ледниковых покровов. Так как условия почвообразования в межледниковья были непохожи на современные, то география древних почв Русской равнины отличалась от их современного распределения. Так, например, в период климатического оптимума московско-валдайского межледниковья мощные лесные почвы распространялись значительно южнее границы современных лесных почв, достигая примерно линии Киев—Воронеж—Куйбышев. Южнее, там, где сейчас находятся засушливые каштановые почвы, были развиты сверхмощные черноземы и связанные с ними гидроморфные почвы — черноземно-луговые. История эволюции почвообразования и выветривания крупных регионов имеет свои особенности. В горных системах распространены молодые почвы. Почвенный покров здесь постоянно обновляется в результате процессов смыва и переотложения. Почвенный покров областей распространения мощных плейстоценовых аккумуляций также имеет относительно молодой возраст, однако в толще этих отложений содержатся остатки более древних этапов почвообразования (погребенные почвы, различные гипергенные новообразования, дисперсный гумус). На внеледниковой территории в остатках погребенных почв обнаружены ясные следы гидроморфизма, по-видимому, связанные с эпохами усиленного обводнения. Интенсивность гидроморфизма убывает на протяжении плейстоцена. На площади ряда крупных районов СССР и других стран можно проследить, как мощные гидрогенные новообразования плиоценового л (нижнеплейстоценового возраста постепенно сменяются новообразованиями, типичными для автоморфных почв, или слабыми следами влияния высокого стояния грунтовых вод в современных почвах. Особенно сложна история эволюции выветривания и почвообразования на площади денудационных равнин и плато. Их возраст различен и соответственно неодинаковый возраст имеют залегающие на их поверхности древние коры выветривания. Некоторые коры выветривания Южной Америки, Африки и Австралии являются мезозойскими образованиями, хотя большая часть этих кор имеет неогеновый возраст.

Эволюция почв.

Развитие почв происходит в связи с завоеванием организмами поверхности суши (бактериями, грибами, водорослями, лишайниками). Так образуются почвы первой стадии. Низшие растения создают условия для более высших организмов, концентрируя в поверхностных слоях питательные элементы. Однако биологический крутоворот веществ еще обладает низкой интенсивностью. Питательные элементы накапливаются в поверхностных горизонтах в достаточных количествах лишь после поселения высших растений. В это время начинается формирование второй фазы (стадии) развития почв. В связи с высокой производительностью растений происходит все большее накопление питательных элементов и развиваются генетические почвенные горизонты со своеобразными морфологией, химическим составом и свойствами. При относительно неизменных экологических условиях (на третьей фазе развития) мощность горизонтов содержания гумуса и питательных элементов, почвенно-поглощающий комплекс и т.д. стабилизируются. Почвы уже характеризуются устойчивым биологическим круговоротом веществ, стабильным химическим составом и свойствами, то есть почвы становятся зрелыми. При изменении экологических условий начинается эволюция почв.

Эволюция почв — изменение уже сформировавшихся почв в подтипы или типы вследствие эволюции природной среды. В результате развития и эволюции почвы приобретают остаточные (унаследованные от материнских пород), рецентные (приобретенные в процессе развития в неизменной экологической среде), реликтовые (унаследованные от других фаз развития) свойства. В эволюции почв следует выделить следующие циклы: биогенный (собственно биологический); биогеоморфологический; биоклиматический; антропогенный.

Биогенный цикл — функция биологического (биологическая аккумуляция веществ) и геологического (выноса веществ) круговоротов. Эволюция почв происходит в результате их саморазвития, накопления в ходе почвообразования необратимых изменений в составе и строении профиля при относительно неизменных экологических условиях. Так, при уплотнении иллювиального горизонта возможно заболачивание подзолистых почв, осолодение солонцов и т. д.

Биогеоморфологический цикл, на что впервые обратил внимание С. С. Неуструев, связан с геологическими, геоморфологическими и геохимическими процессами. Например. луговые пойменные почвы при выходе из поемности (переходе в речные террасы) эволюционируют в таежно-лесной зоне в подзолистые и дерново-подзолистые, в зоне широколиственных лесов— в серые лесные, в степи — в лугово-черноземные почвы.

Биоклиматический цикл обусловлен значительными изменениями климата в геологические отрезки времени в связи с космическими и общепланетарными причинами (потеплением, похолоданием). В современных почвах, возраст которых на территории России составляет примерно 10...12 тыс. лет, из-за изменения климата отмечаются реликтовые признаки и свойства. Так, второй гумусовый горизонт в дерново-подзолистых и серых лесных почвах Западной Сибири — реликт луговых и степных почв засушливого времени среднего голоцена (примерно 7 тыс. лет назад). Наличие реликтовых подзолов в тундре свидетельствует о менее суровом климате в определенное геологическое время (2,5...7,0 тыс. лет назад).

Антропогенный цикл связан с хозяйственной деятельностью человека (обработка почв, внесение органических и минеральных удобрений, известкование, гипсование, осушение, орошение). В результате формируются следующие группы почв: освоенные (недавно распаханные целинные почвы мало отличаются от них), окультуренные и культурные (формируются при высокой агротехнике), преобразованные (возникли в результате коренных мелиораций) и антропогенные (профиль формируется почти заново).

СОЛОДИ.

Солоди распространены преимущественно в лесостепной и степной зонах среди массивов черноземов и темно-серых лесных почв, но встречаются они и в зоне сухих и полупустынных степей среди каштановых и бурых почв. Наиболее характерны они для западносибирской лесостепи. Доля солодей на территории Советского Союза составляет 0,1% почв; доля солодей с почвами разной степени осолодения — 0,5%.

Солоди приурочены к плоским недренированным равнинам, к замкнутым понижениям, покрытым древесной растительностью, преимущественно осиной, березой, ивой, и влаголюбивой травянистой растительностью. Растительность на солодях имеет вид небольших изолированных групп, разбросанных по степи, поэтому они и получили название колков или мокрых кустов. Развиваются солоди при высоком поверхностном или поверхностно-грунтовом увлажнении и характеризуются промывным или периодически промывным типом водного режима.

Происхождение солодей связывают с процессами рассолонцевания солонцов или с постоянным воздействием на незасоленные почвы слабых растворов натриевых солей. В процессе осолодения почв происходит образование легкоподвижных гумусовых веществ, которые вымываются нисходящими токами воды из верхних горизонтов. Одновременно под воздействием щелочных растворов происходит частичный распад алюмосиликатной части почвы на кремнекислоту и гидроокиси железа и алюминия. Полуторные окислы затем выносятся в нижние горизонты, в верхних же горизонтах происходит относительное накопление аморфной кремнекислоты, горизонт приобретает белесую окраску, становится более легким по механическому составу, чем нижележащие.

Таким образом, профиль солодей формируется по элювиально-иллювиальному типу. Процессу выноса полуторных окислов и органического вещества способствует оглеение, которое сопутствует осолодению. В результате формируется профиль почв, который морфологически очень напоминает дерново-подзолистые почвы. Солоди в профиле могут содержать карбонаты на глубине 50-120 см. В случае же отсутствия карбонатов критерием для определения почв должен быть характер окружающих почв.

Для солодей характерна четкая дифференциация на горизонты. Профили почв имеют следующее морфологическое строение:

А₁(А₀А₁) — гумусовый осолоделый или перегнойный горизонт, достигающий 10-15 см; сверху имеется слой лесной подстилки или дернины;

А₂ — осолоделый горизонт мощностью 5-20 см, белесый, плитчатой или слоевато-чешуйчатой структуры, содержит марганцово-железистые новообразования в виде дробинок, бобовин;

А₂В — переходный горизонт мощностью до 10 см, неоднородно окрашен, темно-бурый с белесыми пятнами и потеками, уплотнен, плитчато-мелкоореховатой структуры;

В — иллювиальный горизонт мощностью около 40 см, плотный, темно-бурый или бурый, ореховато-призматической структуры, с наличием белесой присыпки и глянцевого налета (лакировки) по граням структурных отдельностей. Горизонт часто разделяется на два-три подгоризонта: верхняя часть — Вг, нижняя часть — В₂, последняя имеет более светлую бурую окраску, количество белесой присыпки по граням структурных отдельностей уменьшается;

С — почвообразующая желто-бурая порода, плотная, встречаются карбонаты в виде пятен и журавчиков, оглеение появляется на разной глубине.

Солоди содержат от 1,5-2 до 6-8 и даже 15% гумуса, который глубоко проникает в почву и количество которого резко уменьшается в горизонте А₂. В составе гумуса преобладают фульвокислоты. Осолоделый горизонт А₂ обеднен илом, полуторными окислами и относительно обогащен кремнеземом. В иллювиальном горизонте В отмечается накопление ила и полуторных окислов.

Для почв характерно значительное содержание аморфной кремнекислоты, растворимой в 5%-ной КОН. Емкость поглощения осолоделого горизонта — 10-15 мг-зкв на 100 г почвы, в иллювиальном горизонте — 30-40 мг-экв на 100 г почвы. В составе катионов преобладают Са" и Mg", а также незначительные количества Na', следы Н' и АГ". Реакция почв вверху может быть от нейтральной до кислой, в нижней части — слабощелочная. В водной вытяжке из солодей обнаруживается незначительное содержание легкорастворимых солей. Почвы могут содержать гипс.

Солоди отличаются низким естественным плодородием. Для окультуривания их необходимо внесение органических и минеральных удобрений, а также применение известкования. Для улучшения водно-физических свойств наряду с внесением органических удобрений применяют глубокое рыхление. При залегании солодей мелкими пятнами среди распахиваемых массивов улучшение их возможно путем землевания. Крупные массивы солодей распахиваются вместе с вмещающими их черноземами. Но как правило, использование солодей под посевы сельскохозяйственных культур ограничивается их положением на отрицательных элементах рельефа, что мешает своевременному проведению полевых работ, так как почвы длительное время находятся в переувлажненном состоянии. Солоди степных лиманов используются как сенокосы и пастбища.

Солоди делятся на подтипы по степени увлажнения: солоди лугово-степные (дерново-глееватые), солоди луговые (дерново-глеевые) и солоди лугово-болотные.

Делятся на:

1.  Солоди лугово-степные (дерново-глееватые)

2. Солоди луговые (дерново-глеевые)

3. Солоди лугово-болотные

Билет 23 Закономерности географического распространения почв

В результате сложного взаимодействия факторов почвообразования в почвенном покрове страны обнаруживаются определенные закономерности географического распространения почв. Основными законами географии почв являются законы горизонтальной зональности, вертикальной почвенной зональности, фациальности почв, аналогичных топографических рядов (зональных типов почвенных комбинаций).

Законы горизонтальной (широтной) и вертикальной почвенной зональности были сформулированы В.В.Докучаевым в 1899 г. в работе «К учению о зонах природы».

По закону горизонтальной зональности распространение основных типов почв по континентам рассматривается как последовательная смена почвенного покрова по мере изменения широты местности в соответствии с изменением климата, характера растительности и других условий почвообразования. Так, в Северном полушарии Земли выделяют пять основных широтных почвенно-биоклиматических поясов, обусловленных преимущественно термическими особенностями климата: полярный, бореальный, суббореальный, субтропический и тропический. В пределах каждого пояса выделяются почвенно-географические зоны. Например, в суббореальном поясе – лесостепь (серые лесные почвы, оподзоленные, выщелоченные и типичные черноземы), степь (обыкновенные и южные черноземы), сухая степь (темно-каштановые и каштановые почвы), полупустыня (светло-каштановые и бурые полупустынные почвы), пустыня (сероземы и такыровидные почвы).

Проявление закона горизонтальной зональности усложняется в зависимости от местных особенностей земной поверхности и различий в темпах биологического круговорота элементов в системе почва – растение. Сильное влияние на характер почвенного покрова оказывает рельеф.

По закону вертикальной зональности в горных системах рассматривается последовательная смена типов почв по мере нарастания абсолютной высоты от подножия гор к вершинам в соответствии с изменением климата, растительности и других условий почвообразования. В.В. Докучаев предполагал, что вертикальная зональность по составу зон может повторять горизонтальную. Например, с подъемом в горы может наблюдаться такая же смена почвенных зон, как и на равнине, если двигаться в меридиональном направлении.

Современными исследованиями почвенного покрова в горных странах доказано, что взаимное расположение почвенных типов в горах весьма своеобразно. Оно зависит от местных особенностей горного почвообразования. Большое влияние на распространение почв в горах оказывает, кроме высоты и экспозиция склона, в связи с чем границы почвенных зон на южных и северных склонах могут проходить на разной высоте. Горные барьеры на путях перемещений воздушных масс могут также существенно изменять очертания горизонтальных почвенных зон.

По закону фациальности почв объясняются и местные провинциальные (фациальные) особенности климата, способствующие неоднородности почвенного покрова вплоть до формирования особых типов почв.

1. Роль животных в почвообразовании

Главной функцией животных в биосфере и в почвообразовании является потребление и разрушение органического вещества зеленых растений. Биомасса почвенных животных составляет, по разным оценкам, от 0,5% до 5% фитомассы и может достигать в умеренных широтах 10-15 т/га сухого вещества. В пищевых цепях организмов существует поток постоянно уменьшающейся энергии от растений к травоядным, от травоядных к хищникам, некрофагам, микроорганизмам. Растительные и животные остатки разрушаются различными группами почвенных животных: - фитофаги (нематоды, грызуны и др.), питающиеся тканями живых растений; - хищники (простейшие, скорпионы, клещи) питаются живыми животными; - некрофаги (жуки, личинки мух и др. ) поедают трупы животных; - сапрофаги (термиты, муравьи, многоножки и др. ) питаются тканями мертвых растений; - капрофаги, разновидность сапрофагов (жуки, мухи и их личинки, простейшие, бактерии и др. ) питаются экскрементами других животных; - детритофаги используют в пищу детрит. По размерам особей выделяют четыре группы: - микрофауна — организмы, размер которых менее 0,2 мм (простейшие, нематоды); - мезофауна — организмы размером от 0,2 до 4 мм (микроартроподы, насекомые, некоторые виды червей и др. ); - макрофауна — животные размером от 4 до 80 мм (земляные черви, моллюски, муравьи, термиты и др. ); - мегафауна — животные размером более 80 мм (крупные насекомые, скорпионы, кроты, грызуны, лисы, барсуки и др.). Общая численность беспозвоночных особей — червей, нематод, ногохвосток, членистоногих — достигает десятков млн экземпляров на 1 м2. Число нор сусликов и кротов в степных почвах достигает 2-4 тыс. на га. Дождевые черви ежегодно пропускают через свой кишечник в разных природных зонах от 50 до 600 т мелкозема. Экскременты дождевых червей (капролиты) повышают содержание гумуса и существенно улучшают свойства почв. Большую работу проводят простейшие (протозоа), размер которых составляет несколько микрон, а численность достигает до 1,5 млн в 1 г почвы. Они разлагают органические остатки до более простых соединений, подготавливая их таким образом для гумификации. Землерои могут существенно изменять свойства почв и микрорельеф, перемещая мелкозем из глубоких слоев на поверхность почвы. Образование бугорков приводит к перераспределению влаги и солей и может являться причиной формирования почв с разными свойствами. Таким образом, почвенные животные перерабатывают растительные остатки до более простых соединений, перемешивают и разрыхляют почвенный мелкозем, особенно верхние слои, улучшают питательный режим, обогащают почву экскрементами, тем самым постоянно формируют условия для жизнедеятельности растений и особенно для микроорганизмов.

3. Физико-механические свойства почв.

Общие физические свойства почвы

К их числу относят плотность почвы, плотность ее твердой фазы и пористость.

Почва, как физическое тело, состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Твердая фаза представлена минеральными и органическими веществами, жидкая - почвенным раствором, газообразная - почвенным воздухом.

Плотность твердой фазы (относительная плотность) - это отношение массы твердой фазы почвы к массе воды в том же объеме при температуре 4°С. Различные типы почв имеют неодинаковую плотность твердой фазы. Обычно для минеральных почв она колеблется в пределах 2,4 - 2,8 гсм3; бедные органическим веществом дерново - подзолистые почвы имеют плотность твердой фазы 2,6 - 2,7, черноземы обыкновенные - 2,4 - 2,7, торфяники - 1,4 - 1,8 гсм3.

Плотность почвы (объемная масса) - масса единицы объема абсолютно сухой почвы, взятой в естественном сложении, выраженная в гсм3. Плотность минеральных почв колеблется от 0,8 до 1,8 гсм3, целинных верховых болотных - от 0,04 до 0,08 гсм3, старопахотных низинных торфяно - болотных - от 0,2 до 0,3 гсм3; почвы с небольшим содержанием гумуса имеют плотность 1,3 - 1,6 гсм3, нижние почвенные горизонты плотного сложения - 1,6 - 1,8 гсм3. Плотность почвы зависит от минерального и механического состава, содержания органических веществ, структурности и сложения. После механической обработки почва имеет наименьшую плотность, а затем начинает уплотняться. По истечении определенного срока (разного для разных почв) плотность достигает практически постоянного значения. Эту величину называют равновесной плотностью.

Пористость - суммарный объем всех пор и промежутков между частицами твердой фазы почвы. Общую пористость определяют по разности между общим объемом почвы и объемом твердой фазы почвы.

В зависимости от размера пор различают капиллярную и некапиллярную пористость. Капиллярная пористость равна объему капиллярных промежутков почвы, некапиллярная - объему межагрегатных пор. Сумма капиллярной и некапиллярной пористости составляет общую пористость.

Пористость почвы зависит от структурности, плотности, механического и минерального составов почвы.

С общей пористостью связаны воздухопроницаемость, водопроницаемость, воздухоемкость, газообмен между почвой и атмосферой. Об условиях водно - воздушного режима почв можно судить по капиллярной и некапиллярной пористости. По А. Г. Дояренко, наиболее благоприятные условия увлажнения и газообмена складываются в почвах при соотношении капиллярной и некапиллярной пористости 1:1.

Наиболее благоприятное в агрономическом понятии соотношение пористости наблюдается в черноземе: общая пористость 58 - 64%, пористость отдельных агрегатов 38 - 40 %, поры, занятые воздухом, до 20 - - 27 %, неактивные поры меньше 10 %.

Физико - механические свойства почвы

К наиболее важным из них относятся пластичность, липкость, твердость, связность, набухание, усадка и сопротивление при обработке.

Пластичность - способность влажной почвы изменять свою форму под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия этой силы неопределенно долго. Пластичность имеют только глинистые, суглинистые и частично супесчаные почвы во влажном состоянии. В переувлажненном состоянии почвы обладают текучестью.

Пластичность характеризуется числом Аттерберга и разностью между значением влажности (% от массы абсолютно сухой почвы), при которой почва начинает течь (нижняя граница текучести), и наименьшим значением влажности, при которой почву можно раскатать в шнур (нижний предел пластичности). Эта разность называется числом пластичности. Чем оно больше, тем пластичнее почва.

При определенных навыках по пластичности влажной почвы можно определить ее механический состав в полевых условиях.

Пластичность зависит от механического состава, состава коллоидных фракций, состава поглощенных катионов и содержания гумуса. Песчаные почвы имеют число пластичности О (т. е. непластичны), супесчаные 0 - 7, суглинистые 7 - 17, глинистые более 17. При высоком содержании гумуса пластичность снижается.

Липкость - свойство влажной почвы прилипать к другим телам.

Липкость почвы обусловливает прилипание ее к рабочим органам почвообрабатывающих орудий, что ухудшает качество обработки и увеличивает тяговое сопротивление. По липкости определяется физическая спелость почвы (почва перестает прилипать к почвообрабатывающим орудиям и начинает крошиться на комки). Нижний предел влажности для физической спелости у разных почв неодинаков. Он зависит от механического состава почвы, гумусированности и количества поглощенных оснований. Быстрее других поспевают песчаные и супесчаные почвы. Более гумусированные почвы поспевают для обработки раньше, чем почвы с меньшим содержанием гумуса.

Твердость - сопротивление, которое оказывает почва проникновению в нее под давлением какого - либо тела. Высокая твердость - признак плохих физико - химических свойств почвы. Для обработки такой почвы требуются большие энергетические затраты. В твердую почву плохо проникает вода и воздух, что затрудняет прорастание семян и распространение корней и приводит к слабому развитию растений.

Наибольшей твердостью обладают почвы тяжелого механического состава, бесструктурные и малогумусные, а также почвы, содержащие в поглощенном состоянии сухой натрий.

Связность - способность почвы в сухом состоянии сопротивляться внешнему усилию (раздавливанию, сжатию, разрыву), стремящемуся разъединить почвенные частицы. Она зависит от механического состава, структуры, степени увлажнения и других факторов.

Наибольшей связностью обладают глинистые и особенно бесструктурные почвы, наименьшей - песчаные.

Набухание почвы может вызвать неблагоприятные изменения в поверхностном слое почвы, так как частицы почвы могут быть настолько разделены пленками воды, что это приведет к разрушению агрегатов.

Усадка - способность почвы уменьшать свой объем при высыхании и промерзании.

При сильной усадке в почве образуются многочисленные трещины, происходит разрыв корней растений, усиливается физическое испарение влаги.

Удельное сопротивление - это усилие, затрачиваемое на подрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность. Удельным сопротивлением определяется сила тяги (Р) при вспашке почвы: Р = КаЬ, где К - удельное сопротивление; а - глубина пахоты, см; Ь - ширина захвата плуга, см. В зависимости от механического состава, физико - химических свойств и влажности удельное сопротивление почвы изменяется от 19,6 до 117,7 кПа (2,0 - 12,0 кгсм2).

Состояние почвы, при котором она хорошо обрабатывается с наименьшими затратами тяговых усилий, называется физической спелостью. Это состояние определяется содержанием влаги, в зависимости от типа почв, от 60 до 90 % их полной влагоемкости.