323

5.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧАЕМЫХ ВОПРОСОВ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ

Почва является природным телом и, как и всякое природное тело характеризуется совокупностью внешних признаков – определенной морфологией.

Морфология почвы – это внешний (наружный) узор почвы, который создается в результате перераспределения продуктов почвообразования. Морфологические признаки отражают состав, химические и физические свойства почвы, позволяют отличить почву от породы, определить тип почвы, направленность и степень выраженности почвообразовательного процесса. Морфологические признаки почв можно квалифицировать как природные индикаторы экологического состояния почвы. Основными морфологическими признаками являются строение почвенного профиля, мощность почвы и ее горизонтов, окраска, механический состав, новообразования и включения. При определении почвы проводится описание морфологии каждого генетического горизонта с указанием следующих особенностей: индекс и название генетического горизонта, его цвет, механический состав, влажность, структура, плотность, новообразования, включения, особенности смены границ между горизонтами. На основе морфологии каждого горизонта дается полное название почвы.

В процессе почвообразования формируется профиль почвы с определенными внешними, или морфологическими, признаками. К ним относятся строение почвы, мощность почвы и отдельных ее горизонтов, окраска, механический состав, структура, сложение, новообразования и включения.

Строение почвы. Это расчленение почвенного профиля на генетические горизонты и их смена в вертикальном направлении. Строение почвенного профиля связано с природным процессом почвообразования и использованием почвы в сельскохозяйственном производстве. Каждому типу почв свойственны определенные горизонты, отличающиеся по составу, свойствам и морфологическим признакам. Отдельные горизонты имеют свое название и буквенное обозначение (индекс с латинской буквой). Обычно выделяют следующие горизонты: А0 – лесная подстилка; Аd – дернина; А1 – гумусовоаккумулятивный; Ап – пахотный; А2 – элювиальный; В – иллювиальный, переходный; G – глеевый; С – материнская порода; D – подстилающая порода.

30

Мощность почвы. Под мощностью почвы понимают толщину ее от поверхности до слабо затронутой почвообразованием материнской породы. В различных почвах она разная. Мощность почвенного профиля колеблется от нескольких сантиметров в горах до двух метров на равнине. Средние размеры мощности почвы колеблются от 40–50 до 250 см. Малую мощность почвенного филя имеют почвы тундры – около 40 см, и связано это с влиянием на почвообразование вечной мерзлоты. Мощность почвы определяется по ее толщине от поверхности до почвообразующей породы (в см). Мощность отдельного горизонта – вертикальная протяженность от его верхней границы до нижней (в см). Одновременно с определением мощности определяется глубина расположения каждого горизонта. Мощность почвенного профиля в целом колеблется у различных почв от 40 – 50 до 100 – 150 см. При определении мощности отдельных горизонтов отмечают их верхнюю и нижнюю границу, например: Ап – 0—20 см, А2 – 20—30 см и т. д.

Окраска, или цвет, почвы. Это важнейший признак, сразу же обращающий на себя внимание. Многие почвы получили свое название; соответствующее их окраске – чернозем, краснозем, серозем и др. Окраска почв зависит от содержания гумуса, химического и минералогического состава минеральных веществ, входящих в горизонт.

Окраска почвы сводится к сочетанию черного, белого и красного цветов. Основными веществами, обусловливающими цвет почвы, являются: а) темноцветные органические и органо-минеральные вещества; б) оксидные соединения железа и марганца обусловливают бурый, оранжевый, желтый, красный цвет; в) кремнезем, труднорастворимые карбонаты, гидрат оксида алюминия вызывают белую окраску; г) закисные соединения железа придают почве серый, зеленоватый, а также цвет первичных минералов. Окраска почвы может существенно изменяться от степени ее увлажнения. Так, например, серая окраска влажной почвы может смениться на светлосерую при подсушивании ее.

По окраске почв можно судить об их принадлежности к определенной почвенно-климатической зоне. Например, почвы таежнолесной зоны имеют светлую окраску – светло-серую, белесую, сизую; почвы черноземно-степной зоны – темно-серую, черную; почвы сухих степей (каштановые) – каштановую, бурую.

В пределах почвенного профиля изменяется окраска отдельных горизонтов. В зависимости от содержаний гумуса верхние слои почвы имеют цвет от серых до черных тонов, в нижних горизонтах преобла-

31

дает преимущественно бурая окраска, близкая к цвету почвообразующей породы, обогащенной соединениями окислов и гидроокислов железа. Подзолистый горизонт имеет белесую окраску, напоминающую цвет золы, что обусловливается накоплением аморфного кремнезема. Для глеевых горизонтов болотных почв типична сизая (сероголубая) окраска.

Строение почвенного профиля. Процессы почвообразования и перемещения веществ, происходящие в почвообразующей породе, вызывают расчленение ее верхней части на отдельные, генетически связанные между собой горизонты, которые называют почвенными. Их совокупность называется профилем. Таким образом, почвенный профиль – это вертикальный разрез почвы от ее поверхности до материнской породы. Он состоит из генетически связанных и закономерно сменяющихся почвенных горизонтов. Каждый почвенный тип характеризуется определенным строением почвенного профиля. Почвенный горизонт имеет более или менее одинаковый гранулометрический, минералогический и химический состав, физические свойства, структуру, окраску и др.; в нем могут выделяться подгоризонты.

Почвенный профиль состоит из генетических горизонтов, которые отличаются между собой по внешнему рисунку. В зависимости от генезиса почвенные горизонты имеют соответствующие названия и буквенные обозначения (индексы).

АО – лесная подстилка, состоит из полуразложившихся и неразложившихся продуктов лесного опада и остатков травянистой растительности, располагается на самой поверхности почвы.

Ad – дерн, поверхностный горизонт, образующийся под травянистой растительностью (луговой), густо пронизан корнями растений.

Anах – пахотный горизонт, образован из гумусового или других горизонтов на глубине постоянной обработки почвы.

А – гумусовый или гумусово-аккумулятивный горизонт, образуется в верхней части профиля, выделяется высоким содержанием гумуса и элементов питания, характерен для степных почв.

А1 – гумусовый или гумусово-элювиальный горизонт. В нем происходит не только накопление гумуса, но и разрушение, вымывание органических и минеральных соединений.

А2 – элювиальный или подзолистый горизонт. Это горизонт кислого разложения минеральной части почвы и вымывания продуктов разложения и иловатых частичек в нижерасположенные горизонты. Обычно имеет беловатую окраску.

32

В – иллювиальный или горизонт накопления значительной части соединений, вымывающихся из вышерасположенных горизонтов. Особенно много в нем накапливается железа и алюминия. Обычно буро-окрашенный. В некоторых почвах (дерновые, черноземы и др.) горизонт является не иллювиальным, а переходным от гумусового к материнской породе.

С – материнская порода, почти не затронутая, или в слабой степени изменена почвообразовательным процессом.

Т – торфяной горизонт, черно-коричневой окраски, различной мощности, встречается в профиле болотных почв.

G – глеевый горизонт, образуется в гидроморфных почвах. В нем при недостатке кислорода развиваются восстановительные процессы, приводящие к образованию закисных соединений железа, марганца и др. Окраска этого горизонта обычно серо-сизая, голубая. Когда признаки глеевого процесса проявляются и в других горизонтах, тогда к их буквенному обозначения добавляют «q» – A2q, Bq. Дополнительными индексами можно указать на карбонатность горизонта (Вк), засоленность (Вс) и т.д.

Структура почвы – совокупность отдельностей (агрегатов, комочков) разной формы и величины, на которые она распадается при рыхлении, – глыбистая, комковатая, ореховатая, зернистая, призматическая, столбчатая и др. Слеживание почвы – это внешнее выражение плотности и пористости почвы. Механические элементы почвы и структурные отдельности могут с разной степенью плотности прилегать один к одному, образуя слитную массу или массу с порами. Слеживание почвы зависит в основном от гранулометрического состава и структуры. Существенное влияние на слеживание оказывает деятельность почвенной фауны и корневых систем растений. По степени плотности выделяют рассыпчатое, рыхлое, плотное и очень плот-

ное слеживание. Рассыпчатое слеживание свойственно песчаным и супесчаным почвам, у которых частички не связаны между собой. Рыхлое слеживание характерно для хорошо оструктуренных суглинистых почв, а также для супесчаных со значительным содержанием гумуса. При плотном слеживании лопата с большой трудностью входит в грунт. Оно характерно для иллювиальных горизонтов глинистых и суглинистых почв. Частички этих горизонтов довольно прочно связаны между собой; а при очень плотном (слитном) слеживании используют даже лом или кирку при копке шурфа. По характеру пористости различают следующие виды слеживания:

33

-тонкопористое (поры 1 мм),

-пористое (1–3 мм),

-губчатое (3 мм - 5 мм),

-ноздреватое (5–10 мм),

-ячеистое (поры 10 мм).

Слеживание почвы является важным показателем при ее агрономической оценке. Наиболее благоприятным можно считать рыхлое сложение – при нем создается наиболее оптимальное сочетание водного, воздушного и пищевого режимов почвы.

Гранулометрический состав также относят к морфологиче-

ским признакам. По нему можно изучать почвенный профиль, более точно определять сущность почвообразовательных процессов конкретной почвы. Выделяют следующие разновидности почв по грану-

лометрическому составу: песчаные, супесчаные, легкосуглинистые, средне-суглинистые, тяжелосуглинистые, глинистые.

Новообразования в почве – местные скопления различных веществ морфологически и химически отличающихся от основной массы горизонтов. Возникли в результате почвообразовательных процессов. Различают новообразования химического и биологического происхождения. Химические новообразования возникают в результате чисто химических процессов. Морфологические формы их довольно разнообразны: пленки, корочки, конкреции, друзы, плиты и др. Химический состав их также разнообразен. Для почв таежно-лесной зоны наиболее характерны новообразования гидроксидов железа и марганца, железистых силикатов. Железисто-марганцевые новообразования в суглинистых и глинистых почвах обычно напоминают разного размера конкреции (ортштейны), а у песчаных – буроокрашенные прослои и плиты (ортзанды) различной мощности. Менее распространены чисто марганцевые новообразования – имеют вид черных пятен, мелких конкреций. Для гидроморфных почв этой зоны также свойственны трубчатые конкреции, образующиеся вокруг отмерших корней (роренштейны), прослои фосфатов железа (вивианит).

Новообразования биологического происхождения (растительного и животного) встречаются в следующих формах: капролиты – экскременты дождевых червей в виде небольших клубочков; кротовины

– пустые или заполненные ходы роющих животных; дендриты – узоры мелких корешков на поверхности структурных отдельностей.

Включения – инородные тела, находящиеся в почве случайно: куски кирпича, угля, валуны, кости и др. Они не являются результа-

34

том почвообразовательного процесса, но их внимательное изучение может дать немало полезной информации при исследовании генезиса пород, истории края и др.

На основе изучения морфологии дается название почвы, которая складывается из последовательного указания таксономических (последовательных) единиц: тип – выделяется по одинаковому строению профиля и процессу почвообразования в одинаковых гидротермических условиях (подзол, чернозем и т.д.); подтип – учитывает дополнительные свойства, которые более характерны для других типов (подзолисто-глеевая, чернозем оподзоленный); род – по особенностям почвообразующих пород или степени гидроморфизма, или химизма грунтовых вод (карбонатный, засоленный, слабодифференцированный и т.д.); вид – по степени выраженности почвообразующего процесса (слабо-, средне-, сильнооподзоленная); разновидность – по гранулометрическому составу (песчаная, супесчаная…); разряд – по происхождению пород (моренные и аллювиальные); вариант – по степени окультуренности (слабо-, средне-, высокоокультуренные); форма – по степени развития эрозионных процессов (слабо-, средне- и сильноэродированные). Пример названия: дерново-подзолисто- глееватая слабооподзоленная легкосуглинистая на моренном суглинке среднеокультуренная слабоэродированная.

Плотность сложения почвы (объемная масса, объемный вес почвы) – это масса твердой фазы сухой почвы естественного сложения в единице объема. Эта величина характеризует сложение почвы. Почва, являясь пористым телом, всегда содержит некоторое количество крупных и мелких пор между твердыми частицами, занятых водой и воздухом. Если при определении плотности твердой фазы (удельного веса) узнают массу: 1 см3 твердых частиц, то при определении плотности (объемного веса) нужно узнать массу 1 см3 почвы в природном сложении со всеми порами в ней. Поэтому плотность (объемный вес) необходимо определять в образцах с ненарушенным сложением. Плотность (объемный вес) почвы зависит от гранулометрического состава, количества органического вещества и сложения почвы. Песчаные почвы, содержащие мало перегноя, с плохо выраженной структурой, имеют плотность (объемный вес) всегда больше, чем почвы глинистые, с большим содержанием перегноя и хорошо выраженной комковатой или зернистой структурой. Пахотные горизонты, имеющие вследствие обработки более рыхлое сложение, характеризуются меньшей плотностью сложения по сравнению с ниж-

35

ними горизонтами, имеющими более плотное сложение. Плотность минеральных почв колеблется обычно от 1,0 до 1,8 г/см3. В гумусовых горизонтах она равна 1,0 – 1,2; в чисто органогенных (лесные подстилки, торф) падает до 0,2 – 0,4. Наиболее высокая плотность почвы 2,0 г/см3 наблюдается в глеевых горизонтах заболоченных почв. Почва считается рыхлой, если плотность гумусового горизонта равна 0,90 – 0,96 г/см3; нормальной, если ее плотность равна 0,96 – 1,15; уплотненной – 1,15 – 1,25; сильноуплотненной и требующей рыхления – более 1,25. Величина плотности дает возможность рассчитать запасы элементов питания и влаги в почве, а также рассчитать порозность почвы.

Сохранение гумуса важнейшая задача адаптивной системы земледелия. В настоящее время в почвах РФ продолжается процесс разрушения гумуса. Причем черноземы потеряли за последние 50 лет примерно его половину. Причиной снижения запаса гумуса являются эрозия, при которой с почв смывается (или сдувается) верхний наиболее богатый слой, и дегумификация, которая активизируется при глубокой отвальной обработке почвы и при внесении высоких доз минеральных азотных удобрений. Для повышения содержания гумуса в почвах используют органические удобрения (навоз, солому, торф, сапропель), выращивают почвовосстанавливающие культуры (многолетние травы и сидераты), отказываются от применения высоких доз азотных минеральных удобрений. Сохранению гумуса способствует переход от глубокой отвальной вспашки к безотвальной вспашке (в особенности к минимальной и нулевой обработке почвы).

Как известно, в состав гумуса входят 3 группы органических соединений: 1) вещества исходных органических остатков (белки, углеводы, лигнин, жиры и т. д.), 2) промежуточные продукты их превращения (аминокислоты, оксикислоты, фенолы, моносахариды и т. д.) и 3) гумусовые вещества. Последние составляют главную и специфическую часть гумуса.

Прямых методов определения общего количества гумуса в почве нет. Косвенным приемом определения общего количества гумуса является вычисление содержания его по количеству углерода в почве. Предполагая, что среднее содержание углерода в гумусе равно 58 %, общее количество его в почве можно вычислить путем умножения процентного содержания углерода в почве на коэффициент 1,724. Этот коэффициент является условным и дает лишь приблизительное представление об общем количестве гумуса, приближающемся к ис-

36

тинному лишь в почвах, богатых гуминовыми кислотами. Из отдельных элементов, входящих в состав органического вещества почвы, можно определить C, N и Н. Все методы определения гумуса по угле-

роду так же делятся на прямые и косвенные. Прямые методы осно-

ваны на учете СО2, выделяющегося при сжигании органического вещества почвы путем прокаливания (сухое сжигание) или окисления гумуса смесью хромовой и серной кислот (мокрое сжигание). Прямые методы наиболее точны, но требуют для анализа много времени. Из прямых методов определения гумуса мокрым сжиганием наиболее распространенным является метод Кнопа.

Косвенные методы определения гумуса основаны на учете кислорода, необходимого для его окисления, и исходят из предположения, что при окислении весь кислород расходуется только на окисление углерода. Применяя титрованный раствор окислителя, можно по расходу последнего вычислить количество углерода в почве. Этот метод дает точное количество углерода лишь в том случае, если в гумусе отношение по массе Н : О равно 1 : 8 и весь кислород окислителя расходуется на окисление углерода. Для большинства северных почв этот метод дает несколько завышенные результаты, так как отношение Н : О в гумусе этих почв больше 8. В южных почвах, где степень внутренней окисленности гумуса выше, мы получаем заниженные результаты. Из косвенных методов определения гумуса наибольшим распространением пользуется метод И. В. Тюрина, сущность которого заключается в окислении гумуса титрованным раствором 0,4 Н бихромата калия (K2Cr2O7;), и титрометрическом определении неизрасходованного остатка этого раствора. По количеству израсходованного окислителя вычисляется количество углерода в почве, а по содержанию последнего – процентное содержание гумуса. По количеству хромовой кислоты, пошедшей на окисление гумуса, судят о его количестве в почве.

37

Литература

1.Практикум по почвоведению / Под ред. И.С. Кауричеваю. М.: Колос, - 1980.- 272с.

2.Методы биохимического исследования растений/Под ред. А.И. Ермакова. Л.:

Колос, - 1972, - 455 с.

3.Шустов С.Б., Шустова Л.В. Химические основы экологии: Учеб. пособие,-

М.: Просвещение, - 1994. -239 с.

4.Еремеева В.Г. ,Пирогова Т.И., Лабораторный практикум по экологии. Омск:

ОмПИ, - 1999, - 80 с.

5.Федорец Н.Г., Медведева М.В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. Петрозаводск: Карельский науч-й центр РАН, 2009. - 84 с.

6.Шеин Е. В., Карпачевский Л.О. Толковый словарь по физике почв. – М.: 2003.

– 574 с.

38

Приложение 1

Пример оформления титульного листа отчета по учебной практике

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ)

Факультет «Автомобильные дороги и мосты» Специальность 280202 Кафедра инженерной экологии и химии

ОТЧЕТ

по учебной практике

Выполнил студент группы ЗОС 0_Д1 _________________________

___________________________________________________________

Принял ___________________________________

Омск – 20__

39