Ганжара - Почвоведение

УДК 631.4(075.8)

ББК 40.3я73 Г19

Редактор Л.Н.Новикова

Рецензенты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

В.А.Рожков (Почвенный институт им. В.В.Докучаева),

доктор биологических наук, профессор

М.С.Кузнецов (Факультет почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова)

Г19 Н.Ф.Ганжара, докТор биологичских наук, профессор

Почвоведение.- М.: Аrроконсалт, 2001. - 392 с.: ил.­ (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений)

Изложены основы учения о факторах почвообразования, состав, свойства и режимы почв. Дана агроэкологическая характеристика почв

зонального ряда. Рассмотрены теоретические вопросы и методика круп­

номасштабного картографирования почв и использование материалов

почвенных исследований в практических целях.

Учебник издан при поддержке Межрегиональной ассоциации

«~рообразование~

Рисунки профилей почв и ландшафтов художника А.Я.Андреева Верстка С.П.Власенко

Изд.лиц.ИД 02644 от 28.08.2000 г. Подписано в печать 25.05.2001 г. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Гарнитура Тайме. Усл.печ.листов24,5.Тираж ЗООО.Заказ N2 64

Издательство «Агроконсалт» 127550, г.Москва, ул.Прянишникова, д.ЗI Отпечатано в Московской типографии N212 Министерства по делам

печати, телевидению и средств массовой коммуникации.

101000, г.Москва, ул.Мясницкая, д.40, стр.6

Введение

Почвоведениенаука о почве, ее строении, составе и свойствах, процессах образования, развития

и функционирования, закономер­

ностях географического распрост­

ранения, взаимосвязях с внешней

средой, путях и методах рацио­

нального использования.

Почвоведение как наука сформировалось в конце XIX столе­ тия. Основоположником научного почвоведения бьm выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903), опре­

деливший почву как самостоятельное естественноисторическое

тело и сформулировавший целый ряд законов ее образования, развития и географического распространения. До В.В.Докучаева

почвоведение рассматривалось как часть агрономии или геологии.

Согласно современным представлени.ям, почва - самостоя­ тельное естественноисторическое биокосное природное тело, воз­ никшее на поверхности Земли в результате воздействия биотичес­

ких, абиотических и антропогенных факторов, представляющее со­

бой открытую четырехфазную динамичную систему с характерны­ ми признаками и свойствами и обладающее способностью обеспечи­

вать рост и развитие растений.

Почва является составной и главной функциональной час­

тью биосферы - области распространения жизни на земле. Она

сформировалась на границе соприкосновения и взаимодействия

планетарных оболочек литосферы, атмосферы и гидросферы и

образует особую геосферупедосферу, или почвенный покров

Зе~mи. Наиболее деятельной частью педосферы является гумосфе­

ра - верхняя часть почвы, насыщенная органическим веществом.

Почва, как всякое природное тело, имеет свое положение в

пространстве, объем и границы. Верхняя границаэто поверх­ ность раздела между почвой и атмосферой. Нижняя граница по­

чвы опреДеляется глубиной, на которую произошло существенное

изменение горной породы почвообразовательным процессом, по­

чва постепенно переходит в почвообразующую породу.

Мощность почвы составляет 1-3 метра, но в тундре, пусты­ нях и в горах может измеряться десятками сантиметров и даже от­ дельными сантиметрами. Боковая граница почвы определяется

5

как вертикальная поверхность раздела между элементарными по­

чвенными ареалами (ЭПА), внутри которых отсутствуют почвен­

но-географические границы, то есть это единица самого низкого

таксономического ранга.

Площади ЭПА колеблются в очень широких пределах, от не­

скольких квадратных метров (пятна солонцов среДи каштановых

почв) до нескольких десятков и даже сотен гектаров (ЭПА черно­ земов, пустынных почв). Некоторые ученые внутри ЭПА выделя­

ют почвенные индивидуумы, или педоны, проведение границ

между которыми находится в стадии разработки.

По вертикали почвы разделяются на генетические горизонты, которые образавались в результате почвообразовательных процес­ сов. Они характеризуются определёнными морфологическими при­ знаками, составом и свойствами. Верхние горизонты почв обогаще­

ны органическими веществами, ниже залегают горизонты выноса и

накопления (элювиальные и иллювиальные, или метаморфичес­

кие), которые сменяются персходными к почваобразующей породе

и почваобразующей породой. Совокупность генетических горизон.., тов образует почвенный профиль, который является характерным

для каждой почвенной разности: типа, подтипа, рода и других так­

сономических рангов почвенной классификации.

Функции почвенного покрова многообразны, важнейшие из

них: обеспечение существования жизни на Земле, трансформация солнечной энергии в энергию органического вещества, регулиро­

вание газового состава атмосферы и гидрологического режима

суши и др.

Почва - четырехфазная система

Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газовой и живой. Твердая фаза почвы - это полидисперсная органомине­

ральная система, состоящая из первичных, вторичных минералов

и органических веществ растительного и животного происхожде­

ния, а также продуктов их взаимодействия. Она наименее дина­

мична и образует каркас для других фаз, характеризуется опреде­

ленными морфологическими признаками, гранулометрическим,

минералогическим и химическим составом.

Жидкая фаза почвы - это вода, занимающая часть лорового

пространства, поступающая в виде атмосферных осадков и из

грунтовых вод, содержащая растворенные органические и мине­

ральные вещества и потому названная почвенным раствором. По-

6

чвенный раствор характеризуется определенным химическим со­

ставом, кислотно-щелочными и окислительно-восстановительны­

ми параметрами и другими показателями. Ему принадлежит веду­ тая роль в химических, биологических, биохимических и других

процессах, протекающих в почвах в вертикальном и латеральном

(боковом) переносе веществ. Он является непосредственным ис­ точником питания растений. Жидкая среда динамична, продукты ее функционирования обновляются в течение суток.

Газовая фаза почвы - это почвенный воздух, заполняющий

поровое пространство свободное от воды. Так же как и атмосфер­

ный, почвенный воздух в основном состоит из азота, кислорода и

углекислого газа, но в отличие от атмосферного содержание в

нем кислорода и углекислого газа сильно изменяется во времени

и в пространстве. Скорость обновления продуктов функциониро­

вания газовой фазы в целом сопоставима со скоростью обновле­ ния жидкой фазы.

Живая фаза почвы (почвенная биота) - это населяющие почву организмы. К ним относятся микроорганизмы, бактерии,

грибы, водоросли, представители почвенной микрофауны; про­ стейшие, насекомые, дождевые черви и др. Отнесение обитающих

в почве корней растений к живой фазе почв, так же как и млеко­

питающих, остается дискуссионным, хотя их вклад в почвообра­

зование очень существенный.

Согласно современным Представлениям почва является

сложной системой, имеющей многоуровневую структурную орга­

низацию. На базе системного подхода бьmи определены иерархи­

ческие уровни структурной организации почвы (Б.Г.Розанов,

1988). Наиболее низким уровнем является атомарный (радиоак­

тивные изотопы, естественная и искусственная радиоактивность).

Следующий уровень - кристалломолекулярный, или молекуляр­

но-ионный (молекулы и ионы твердой, жидкой, газообразной и живой фазы почв). Третий уровень структурной организации по­ чвы - уровень элементарных почвенных частиц - это фракции

разного размера, выделяемые при гранулометрическом анализе

(песок крупный, средний, мелкий; пыль крупная, средняя, мел­

кая; ил). Эти частицы различаются не только размером, но и со­ ставом и свойствами. Четвертый уровень- почвенныемикро-и

макроагрегаты, или структурные отдельности, включающие кро­

ме агрегированных (склеенных) элементарных почвенных частиц

сnецифические новообразования (конкреции, стяжения, пленки и др.). Клеящим веществом в агрегатах являются новообразован­ ные гумусовые вещества, соединения кальция, железа и др.

7

Пятый уровень организации - почвенный горизонт. Морфо­

логические признаки, состав, строение и свойства генетических

горизоt~тов позволяют диагностировать почвенные процессы и

почвенные разности.

Шестой уровень структурной организации - это почвенный

профиль (почвенный индивидуум), характеризующий почву как

особое природное тело, состоящий из закономерного сочетания

генетических горизонтов.

Седьмой и последующие уровни являются уровнями почвен­

ного покрова: элементарный почвенный ареал - участок террито­ рии, занятый одной почвой, почвенные комбинации, структуры,

включающие два или несколько элементарных почвенных ареалов

(сочетания, вариации, комплексы и др.). К последнему уровню сле­ дует отнести почвенный покров, или педосферу в целом, как от­

дельную геосферу Земли, имеющую общепланетарные функции.

Каждый из перечисленных уровней организации требует спе­

циальных методов исследований и способов контроля и управления.

Почвы образуются в результате взаимодействия факторов

почвообразования. В.В.Докучаевым было установлено пять гло­

бальных факторов почвообразования: климат, растительность и

животный мир (биологический фактор), почваобразующие поро­ ды, рельеф и возраст страны (время). Впоследствии были добав­ лены хозяйственная деятельность человека (фактор, ставший в настоящее время глобальным) и ряд локальных факторов, таких

как почвенио-грунтовые и грунтовые воды, поверхностные воды

половодий и паводков в поймах рек, вулканический фактор в об­

ластях действующих вулканов.

Почвоведение изучает почву не только как особое природ­

ное тело, но и как средство производства, как предмет труда и

как продукт труда. Это связано с тем, что главным функциональ­ ным свойством почвы является плодородие, обеспечивающее

жизнь на Земле и являющееся результатом жизни. Под плодороди­

ем понимается способность почв обеспечивать растения земными

факторами жизни, а это: элементы питания, вода, почвенный

воздух, стимулирующая способность, теплорегулирующая спо­

собность, кислотно-щелочные и окислительно-восстановитель­

ные условия, энергетические поля, каркас для корневых систем.

Кроме того следует различать космические факторы жизни расте­

ний (солнечная энергия, свет и тепло) и атмосферные факторы

(кислород, углекислый газ, элементы питания).

Плодородие почв - предмет изучения одного из главных на­

правлений прикладиого почвоведения - агропочвоведения. Оно за­

в

висит от состава и свойств почв, формируется и развивается вместе с развитием почвы в результате взаимодействия факторов почвооб­

разования, поддастся количественной оценке и регулированию.

Связь почвоведения с другими науками. Разделыпочвоведения

В системе естественных наук почвоведение тесно связано с

физико-математическими, химическими, биологическими, гео­

логическими, географическими науками, использует их фунда­ ментальные законы и методы исследования. В свою очередь, поч­ воведение является теоретической основой для ряда прикладных наук агробиологического цикла, таких как агрохимия, агроэколо­

гия, растениеводство, земледелие, луговодство, мелиорация,

землеустройство и др.

В настоящее время почвоведение дифференцировалось на

ряд разделов в соответствии с методами изучения и практической

направленностью знаний о почвах. Выделяются такие самостоя­

тельные разделы как физика, химия, минералогия, биология, география, картография, классификация почв.

По формам использования почвенного покрова и приклад­ ных знаний о почвах оформились следующие прикладные разде­

лы: агропочвоведение, мелиоративное почвоведение, лесное,

экологическое, инженерное почвоведение.

Агропочвоведение рассматривает почву с точки зрения ее сельс­

кохозяйственного использования, оно решает следующие вопросы;

-изучение и оценка состава и свойств почв для целей зем­

леустройства (рациональная организация территории, организация севооборотов, оценка почв и выбор участков для многолетних насаждений, ценных культур и т.д.);

-проведение агропроизводствеиной группировки почв, их

качественной оценки (бонитировки), агроэкологической

оценки и типизации земель;

-составление и ведение земельного кадастра;

-обоснование рациональных систем земледелия;

-разработка методов защиты почв от загрязнения и дегра-

дационных процессов (эрозия почв, дефляция, переуп­ лотнение, выпаханность и др.).

Мелиоративное почвоведение, используя методы агропочвове­ дения, служит теоретической основой для целей коренного улуч­

Шения почв: орошения, осушения, химических мелиораций (из-

9