В.П. НАУМЕНКО

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Курс лекций

Новочеркасск 2007

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОЧЕРКАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕЛИОРАТИВНАЯ АКАДЕМИЯ»

В.П. НАУМЕНКО

ПОЧВОВЕДЕНИЕ

Курс лекций

для студентов, обучающихся по направлению 250200 – «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство».

Новочеркасск 2007

УДК 631.4 (075)

Н 341

Рецензенты: Полуэктов Е.В. – зав. кафедрой мелиоративного почвоведения и земледелия, доктор с.-х. наук, профессор

Сидаренко П.В. - декан ЛХФ, кандидат с.-х. наук, профессор

Науменко В.П.

Н 341 Почвоведение [Текст]: курс лекций для студ., обуч. по напр. 250200 – «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство» / В.П. Науменко; Новоч. гос. мелиор. акад.-Новочеркасск, 2007.-200с.

Курс лекций разработан в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению 250200 – «лесное хозяйство и ландшафтное строительство»

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ	6
Лекция 1 Почвоведение как наука о земле и почве. Строение Земли и солнечной системы	8
1.1 Почвоведение как наук5а о почве, история развития, роль и место среди научных дисциплин	8
1. 2 Происхождение Земли и Солнечной системы	13
1.3 Образование и химический состав земной коры (литосферы)	15
Лекция 2 Минералы и горные породы. Геологические процессы и их роль в почвообразовании	19
2.1 Общее понятие, происхождение и классификация минералов	19
2.2. Горные породы, образование и их роль в почвоведении	22
2.3 Основные почвообразующие породы	24
2.4 Геологические процессы и их роль в почвообразовании	25
Лекция 3 Минеральная часть почвы и химический состав почвы	31
3.1 Элементы почвообразовательного процесса	31
3.2 Минералогический состав почв	32
3.3 Гранулометрический (механический) состав почвы и его значение	33
3.4 Химический состав почв	35
Лекция 4 Факторы почвообразования. Сущность почвообразовательного процесса	41
4.1 Факторы почвообразования	41
4.2 Общая схема почвообразовательного процесса	49
4.3 Понятие о малом биологическом и большом геологическом круговороте	50
4.4 Морфологические признаки почв	52
Лекция 5 Органическое вещество почвы	53
5.1 Источники и состав органического вещества почв	53
5.2 Превращение органических остатков в почве	54
5.3 Влияние условий почвообразования на характер и скорость гумусообразования	55
5.4 Гумус, состав и его роль в почвообразовании, плодородии и питании растений	56
5.5 Основные мероприятия по регулированию количества и состава гумуса	59
Лекция 6 Почвенная влага и водные свойства почвы. Вводно-воздушный режим почв	61
6.1 Почвенная влага и почвенно-гидрологические константы	61
6.2 Водные свойства почв и доступность почвенной влаги растениям	64
6.3 Потребность и требовательность древесных пород к влаге	65
6.4 Понятие о водном балансе и водном режиме почв	66
6.5 Почвенный воздух и воздушный режим почв	69
Лекция 7 Коллоидная часть почвы и её поглотительная способность	72
7.1 Коллоиды и их роль в почвообразовании	72
7.2 Виды поглотительной способности почв	76
7.3 Состав обменных катионов различных типов почв	78
7.4 Понятие о кислотности и щёлочности почв	80
Лекция 8 Почвенные растворы. Отношение древесных пород к почвам	84
8.1. Почвенный раствор и окислительно-восстановительные процессы в почвах	84
8.2 Свойства и продуктивность лесных насаждений	88
8.3 Шкала отношения древесных и кустарниковых пород к плодородию почв	93
Лекция 9 Влияние плодородия почв на рост и развитие древесных пород	95
9.1 Плодородие почв и его категории	95
9.2 Экологическая конкретность плодородия	97
9. 3 Плодородие почв и продуктивность биогеоценозов	99
9.4 Пути поддержания плодородия почв в агроценозах	100
Лекция 10 Генезис, классификация и географическое распределение почв	105
10.1 Развитие и эволюция почв	105
10.2 Классификация почв	106
10.3 Главные закономерности географического распределения почв	108
10.4 Почвенно-географическое и природно-сельскохозяйственное районирование	113
Лекция 11 Почвы таёжно-лесной зоны	116
11.1 Условия почвообразования в таёжно-лесной зоне	116
11.2 Генезис, классификация, состав и свойства подзолистых почв	119
11.3 Дерновые и дерново-подзолистые почвы, их характеристика	123
11.4 Пути повышения плодородия почв таёжно-лесной зоны	125
Лекция 12 Болотные почвы	127
12.1 Генезис болотных почв	127
12.2 Строение профиля и классификация	131
12.3 Состав, свойства и режимы	132
12.4 Сельскохозяйственное использование и мелиорация заболоченных почв	134
Лекция 13 Свойства почв лесостепной зоны	138
13.1 Условия почвообразования	138
13.2 Серые лесные почвы, генезис, классификация, строение, состав, свойства	139
13.3 Чернозёмные почвы лесостепи и их характеристика	142
13.4 Лесорастительные свойства и приёмы повышения плодородия почв лесостепной зоны	146
Лекция 14 Почвы степной и сухостепной зоны	148
14.1 Природные условия почвообразования степной зоны	148
14.2 Генезис, классификация, строение, состав и свойства чернозёмов	149
14.3 Сельскохозяйственное использование чернозёмных почв	152
14.4 Условия почвообразования в сухостепной зоне	152
14.5 Каштановые почвы, классификация, строение, состав, свойства	153
14.6 Лесорастительные условия почв степной и сухо-степной зон	159
Лекция 15 Бурые полупустынные, засолённые почвы и их характеристика	161
15.1 Природные условия почвообразования и генезис бурых почв	161
15.2 Классификация, строение, состав, свойства и сельскохозяйственное использование бурых полупустынных почв	162
15.3 Засолённые почвы, их образование и накопление солей в почвах	164
15.4 Солончаки, генезис, классификация, состав, свойства и сельскохозяйственное использование	166
15.5 Солонцы, их генезис, классификация, состав, свойства и мелиорация	169
15.6 Солоди и их характеристика	171
Лекция 16 Деградация почв	173
16.1 Классификация деградационных процессов	173
16.2 Понятие об эрозии	174
16.3 Классификация и диагностика эродированных почв	177
16.4 Мероприятия по защите почв от эрозии	178
Лекция 17 Почвы городов и населенных пунктов	180
17.1 Промышленная эрозия и рекультивация почв	180
17.2 Почвы городов и населенных пунктов	181
17.3 Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв	186
Лекция 18 Оценка плодородия почв	190
18.1 Земельный кадастр и земельный фонд Российской Федерации	190
18.2 Агропроизводственная группировка почв	193
18.3 Бонитировка почв и её производственное значение	194
18.4 Экономическая оценка земель	198
Список литературы	199

ЛЕКЦИЯ 1 ПОЧВОВЕДЕНИЕ КАК НАУКА

О ПОЧВЕ. СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ И

СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Вопросы

1 Почвоведение как наука о почве, история развития, роль и место среди научных дисциплин

2 Происхождение, строение Земли и Солнечной системы

3 Образование и химический состав земной коры (литосферы)

1. Почвоведение как наука о почве, история развития, роль и место среди научных дисциплин

Почвоведение - это наука о почвах, их образовании, составе и свойствах, о закономерностях их географического распространения, о процессах взаимосвязи с внешней средой, о путях рационального использования почв. Испокон веков поклонялся человек земле, а вернее - почве. Ей посвящал он легенды и былины, ее воспевал в поэмах и песнях. Почва- это особое естественно-историческое тело Природы, «кожа» планеты, память жизни, или, выражаясь языком кибернетики, управляющая система биосферы. От отдельных организмов (живых существ) и совокупности всего живого на Земле (живого вещества) через круговороты жизни и смерти к организованности всей биосферы - такова созидательная роль и функции почвы. В. В. Докучаев, в 19 веке, объявил человечеству, что почва- это особое тело природы, точно также, как растения, животные и минералы. Докучаевское генетическое почвоведение - гордость русской науки. Русские слова «чернозем», «подзол», «солодь», «солонец» знают профессионалы всего мира - называют свои почвы.

Среди природных факторов почва- источник жизни и изобилия- играет основную роль в окружающей среде. Без почвы невозможна жизнь на Земле. Почва – необходимый фактор как для поддержания экологического равновесия, так и для жизни человека, поскольку она представляет собой один из основных природных ресурсов, обуславливающих социальное и экономическое развитие общества.

Почва, или правильнее почвенный покров, есть не что иное, как специфическая среда между литосферой, атмосферой и биосферой, участвующая в многочисленных круговоротах, происходящих между компонентами экосистемы: энергией, водой, биогенными элементами.

Основным свойством почвы является ее плодородие. Именно это важнейшее качество почвы, отличающее ее от горной породы, подчеркивал академик В.Р. Вильямс, определяя почву как « поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений».

Благодаря своим особым качествам почва играет огромную роль в жизни органического мира. Являясь продуктом и элементом ландшафта - особым природным телом, она выступает как важная среда в развитии природы земного шара. Вместе с тем, обладая свойством плодородия, почва выступает как основное средство производства в сельском и лесном хозяйстве. Почва является объектом осушительных и оросительных мелиораций. Используя почву как средство производства, человек существенно изменяет почвообразование, влияя как непосредственно на свойства почвы, ее роль и плодородие, так и на природные факторы, окружающие почвообразование (посадка, и вырубка лесов, возделывание сельскохозяйственных культур, обработка, удобрения, гербициды, химмелиорация, орошение и т.д.).

Следовательно, почва является не только предметом приложения человеческого труда, но в известной степени и продуктом его труда. Таким образом, почвоведение изучает почву, как особое природное тело, как средство производства, как предмет приложения и аккумуляции человеческого труда, а также в известной степени как продукт этого труда.

Как основное средство производства в сельском хозяйстве, почва характеризуется следующими важными особенностями: незаменимостью, ограниченностью, неперемещаемостью и требует постоянной заботы о повышении плодородия почв. Необходимо подчеркнуть, что из 51 млрд. га общей площади планеты суша занимает всего 13.1 млрд. га, а сельское хозяйство использует менее 1.5 млрд. га, что составляет примерно 0.3 га на 1 человека, а для нормальной жизнеобеспеченности необходимо 0,5-0,6 га (по данным ФАО).

В окружающем нас мире все находится в вечном движении, все живет, испытывая бесконечные, сложные и глубокие превращения, все несет историю возникновения и развития. В природе нет ничего застывшего и совершенно неподвижного, все непрерывно движется и меняется. В постоянном движении и изменении находится и наша Земля. От начала возникновения твердой коры на поверхности Земли до настоящего времени прошло не менее 5.5 млрд. лет.

Наука изучающая строение, состав и развитие Земли, называется геологией (от G- земля, logos- учение). Однако наиболее доступной для непосредственного изучения является только земная кора, или литосфера. Поэтому, более точно, геологией называется наука, изучающая, главным образом, твердую земную кору. Геология - обобщающая дисциплина естественно - исторического цикла. Она рассматривает сложнейшие вопросы естествознания - образование Земли и возникновение материков и океанов, гор и равнин, минералов и горных пород, различных природных ископаемых. Она показывает исключительную деятельность процессов, преобразующих лик Земли.

История развития почвоведения. За тысячелетия своей практики человечество накопило много наблюдений о жизни почвы и сообразовывало свою хозяйственную деятельность с подмеченными особенностями и закономерностями. Так возникали, сменяя друг друга, физические и химические теории структуры и свойств почв, теории, объясняющие произрастание на них растений - теории водного, гумусового, минерального питания. Эти теории жили обычной для науки жизнью- соперничая и выясняя отношения между собой. В каждой из них содержался момент истины. Но только момент. Ни одна из них « не дотягивала» до того, чтобы стать наукой о почве.

Причина, как понял В. Докучаев, заключалась в том, что эти теории создавались специалистами: геологами и минералогами, физиками и химиками, биологами и агрономами, подходившими к изучению почвы с меркой понятий, принципов и методов исследований сложившихся в их специальностях. Такой подход позволяет немало узнать о почве, но не выясняет главного: почему почва обладает целой совокупностью свойств которые делают ее столь устойчивой и плодородной.

С переходом к интенсивному земледелию (конец ХIХ в.) возникла потребность в науке о почве. Эта наука - генетическое почвоведение - была создана выдающимся русским естествоиспытателем, профессором Петербургского университета В. В. Докучаевым. (1846-1903).У этой науки есть свой «паспорт». Местом ее рождения можно считать Петербургский университет, датой рождения - 1883 г., год защиты Докучаевым докторской диссертации « Русский чернозем».

В чем же суть открытия В.В. Докучаева? Он отделил от неопределенного, обыденного (научно некорректного) представления о Земле, представление о почве как особом естественно - историческом теле природы, существующем самостоятельно по своим собственным внутренним закономерностям. Почва есть результат и в то же время процесс многовекового взаимодействия живой природы с неживой. Только в этом качестве почва и является самостоятельным телом природы, что и зафиксировал Докучаев в своем определении почвы. Это обусловило переход от аналитического к синтетическому способу мышления, от изучения отдельного свойства вне его связи с остальными - к влиянию интегральных природных объектов и изучению процесса их развития. Создание учения о почве вызвало цепную реакцию фундаментальных научных открытий философского и общенаучного характера.

Почва, говорил В. Докучаев, как любой растительный и животный организм, вечно живет и изменяется, то развиваясь, то разрушаясь, то прогрессируя, то регрессируя. В. Докучаев дал первое научное определение понятию « Почва»: «почвой следует называть «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно измененные совместным влиянием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых».

Другими словами, почва представляет собой результат взаимодействия следующих факторов: климата, растительного и животного мира, рельефа, почвообразующих пород и времени (возраста страны). В. Докучаев, разработав учение о почве, как особом теле природы, выдвинул и развил идею о географическом расположении почв (закон горизонтальной и фронтальной зональности почв). Ему принадлежит и первая научная генетическая классификация почв. Он был пионером в развитии лесного почвоведения. Значение выдающихся исследований В. Докучаева (облесительные и гидротехнические работы в черноземной зоне) для лесной науки получило высокую оценку со стороны крупнейшего русского лесовода Г.Ф. Морозова.

Значительный вклад в развитие почвоведения как науки внесли ученики В. Докучаева - Н.М. Сибирцев (1-й учебник «Почвоведение, зональные и интразональные почвы»), П.А. Костычев («Агрономическое почвоведение»). Анализ первого почвообразовательного процесса как начального процесса всего почвообразования на планете связан с именами русских ученых - академиков В. Вильямса и Б. Полынова.

В. Вильямс разработал общую схему единого почвообразовательного процесса на Земле, выделив в нем периоды и стадии. Он указывал на ведущую роль биологического фактора в почвообразовании. Б. Б. Полынов создал учение о геохимии ландшафтов, которое легло в наши дни в основу охраны природы от различных загрязнений, а также поисков полезных ископаемых. Определенный вклад в развитие почвоведения внесли А. Роде, Д. Прянишников, М. Глазовская, Ф. Гаврилюк, К. Гедройц, В. Ковда, П. Садименко, Л. Прасолов и другие.

Роль и место почвоведения среди научных дисциплин. На науке о почве в значительной мере строится разработка систем ведения сельского хозяйства, систем удобрения, рациональных севооборотов, проектов организации территорий, путей поддержания и повышения плодородия почв, разработка мероприятий по борьбе с эрозией и охране почв. Почвоведы ведут большую работу по интенсификации земледелия в нечерноземной зоне Российской Федерации. Без почвоведения невозможно обойтись в лесоводстве, луговодстве, болотоведении, тундроведении, гигиене и санитарии, в геологии, при рекультивации земель и во многих других сферах жизни.

Почвоведение как наука о почве играет большую роль при выращивании не только полевых, но и лесных культур. Для повышения продуктивности лесов важны сведения о влиянии различных древесных пород, а также лесохозяйственных мероприятий на лесорастительные свойства почв. Практическое значение имеют в лесном хозяйстве региональные почвенные съемки лесных питомников, необходимые для составления планов севооборота и внесения удобрений, а также сельскохозяйственных угодий, расположенных в пределах лесного фонда.

Среди наук с которыми соприкасается почвоведение, с одной стороны, необходимо назвать науки фундаментальные (физика, химия, математика), и, с другой стороны, естественные, сельскохозяйственные и экономические науки, с которыми почвоведение находится в состоянии постоянного теоретического обмена (геология, география, гидрогеология, геоботаника, биология, агрохимия, земледелие, растениеводство, землеустройство, политэкономия и др.).

Комплексная борьба с водной и ветровой эрозией, засолением, рассолением и заболачиванием почв невозможна без знания основ геологии, геоморфологии, гидрогеологии. Знание геологии необходимо при почвенных и агрохимических исследованиях, при решении вопросов сооружения колодцев, скважин, прудов, плотин, при поисках агрохимических руд, при ирригационном строительстве, разведке строительных материалов и т. д.

Почвоведение - биологическая наука, предметом изучения которой является почва. Геология - это наука о Земле, ее возникновении, развитии и современном состоянии. Какова же связь между почвоведением и геологией?

Почва всегда располагается на поверхности Земли и является частью коры выветривания. Кора выветривания в свою очередь составляет неотъемлемую часть земной поверхности. Следовательно, имея единый объект для изучения, почвоведение и геология органически связаны. Почва образуется из рыхлой горной породы и представляет собой сложное тело, в котором более половины приходится на минеральную часть. Состав и свойства последней оказывают большое влияние на агропроизводственные качества почвы, поэтому знание входящих в ее состав минералов совершенно необходимо. Изучением вопросов образования и свойств минералов и пород занимается геология.

Почва обладает одним важным свойством - плодородием, т.е. способностью производить урожай растений. Элементами плодородия служат питательные вещества, вода и воздух, находящиеся в почве. Значительная часть питательных веществ появляется и накапливается в почве при разрушении ее минеральной части. Изучением процессов разрушения, или, как принято говорить, выветривания горных пород и минералов, занимается геология. Для повышения плодородия почв и получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур на поля ежегодно вносят много минеральных удобрений, которые получают при переработке так называемых агрономических руд. Изучить законы образования агрономических руд, изыскать их в природе — такие задачи ставит перед собой геология.

Почва является природным телом, на которое непрерывно воздействует ряд внешних факторов — атмосферные воды, ветер и т. д. При определенных условиях это воздействие может привести к значительному разрушению почвы и потере ею плодородия. Одна из задач земледелия заключается поэтому в охране почв от разрушения. Такую охрану можно успешно вести, лишь хорошо зная причины возникновения и проявления процессов разрушения. Эти вопросы тоже изучаются геологией. Все это определяет взаимосвязь почвоведения и геологии. Следовательно, будущим специалистам сельского и лесного хозяйства необходимо знать современное состояние и состав земной коры и процессы ее изменения.