Северный район почвоведение

1 . Почвообразующие породы таёжно-лесной зоны. Свойства почв, образовавшихся на морене, покровных суглинках, флювиогляциальных песках.

Почвы таежно-лесной зоны - Таежно - лесная зона расположена между тундровой и лесостепной зонами. Широкой полосой она простирается от западных границ бСССР на восток до побережья Охотского моря. Общая площадь зоны 1150 млн га, или около 52 % территории бСССР; из них 65 % занято равнинами и 35 % - горами. 
 
Климат таежно - лесной зоны умеренно холодный и влажный, на востоке континентальный, а в западной части более мягкий. Средняя годовая температура воздуха изменяется от 4°С на Европейской части бСССР до 10 - 16 °С в Восточной Сибири. Продолжительность периода с температурой выше 5°С уменьшается с запада на восток от 180 до 120 дней. Среднее годовое количество осадков в этом же направлении уменьшается от 600 - 700 до 200 - 300 мм; максимум осадков приходится на теплый период года. Испарение достигает 70 - 90 % количества выпавших осадков. 
 
Рельеф на европейской части равнинный с многочисленными грядами и холмами моренно - ледникового происхождения. В азиатской части огромная территория занята Западно - сибирской равниной, которая к востоку сменяется обширной системой горных цепей. 
 
Почвообразующие породы имеют различное происхождение и различаются как по генезису, так и по минералогическому составу. На европейской части страны и Западно - сибирской равнине они представлены преимущественно бескарбонатными и реже карбонатными отложениями ледникового происхождения. К востоку почвообразование идет в основном на элювии и делювии коренных пород. 
 
Растительность таежно - лесной зоны представлена лесной, луговой и болотной формациями. Луга вкраплены в лесные массивы отдельными пятнами, постепенно расширяющимися к югу, тогда как площадь болот в этом же направлении значительно сокращается. 
 
Почвообразовательный процесс на территории таежно - лесной зоны характеризуется большим разнообразием. В пределах зоны в направлении с севера на юг можно выделить три подзоны - это северная, средняя и южная тайга. В направлении с запада на восток выделяются четыре фации: теплая (западноевропейская), умеренная (восточно - европейская), холодная (западно - среднесибирская) и длительномерзлотная (восточносибирская). 
 
Почвенный покров таежно - лесной зоны формируется главным образом в результате трех основных почвообразовательных процессов: подзолистого, дернового и болотного, каждый из которых протекает в чистом виде или накладывается один на другой. 
 
Подзолистый почвообразовательный процесс идет под лесное растительностью. Непременное условие его развития - наличие медленно разлагающейся лесной подстилки и промывной тип водного режима, обусловливающий вынос продуктов разложения с нисходящим током воды. В чистом виде подзолистый процесс развивается под пологом сомкнутого хвойно - мохового леса. 
 
Особенностью подзолистого процесса почвообразования является распад минеральной части почвы под воздействием кислот, которые образуются в процессе разложения, и вынос продуктов разложения из верхней части почвенного профиля вниз. 
 
Основная морфологическая особенность подзолистых почв - резкая дифференциация на генетические горизонты их профиля, который имеет следующее строение: 
 
А0 - лесная подстилка мощностью 2 - 6 см; А0А1 - грубогумусный перегнойный горизонт, обычно выражен слабо (мощностью до 3 см), иногда отсутствует; А2 - подзолистый, или элювиальный, горизонт белесого цвета с сероватым оттенком, пластинчатой структуры, мощностью до 5 - 10 см и более; В - иллювиальный горизонт бурой окраски, уплотненный, призматической структуры, развит в пределах метровой толщи; 
 
С - материнская горная порода, мало затронутая почвообразовательным процессом. Подзолистые почвы можно разделить на три подтипа: глееподзолистый, подзолистый и дерново - подзолистый. Для последнего характерны торфяная подстилка и оглеение верхней части профиля, вызванное систематическим переувлажнением почв. По степени выраженности подзолообразовательного процесса эти почвы подразделяют на виды: слабоподзолистые - мощность подзолистого горизонта не более 5 см, среднеподзолистые - мощность 5 - 15 см, сильноподзолистые - от 15 - 25 см и подзолы - более 25 см. 
 
Подзолистые почвы обладают плохими агрохимическими свойствами. Содержание гумуса в перегнойном горизонте не превышает 1 - 2 %. Верхние горизонты обеднены зольными элементами (Р₂O₅ - 0,03 0,09 %, К₂O - 1,5 - 2 %), полуторными окислами алюминия и железа и коллоидной фракцией (рН водной вытяжки 4 - 5,5), насыщенность основаниями слабая (20 - 40 %) при низкой емкости поглощения (6 - 12 мг - экв на 100 г почвы). Физические свойства подзолистых почв не обеспечивают нормальных условий для роста и развития растений. Общая пористость у них не более 40 - 45 %, а пористость аэрации редко достигает 10 - 20 %. Эти почвы бесструктурны, слабоводопроницаемы, так как нижние горизонты сильно уплотнены (1,35 - 1,55 гсм³). 
 
Дерновый процесс интенсивно развивается под луговой травянистой растительностью на любых породах. В ряде случаев на карбонатных породах дерновый процесс может протекать и под травянистым и мохо - травянистым лесом. Особенностью данного почвообразовательного процесса является накопление гумуса, питательных веществ и создание водопрочной структуры в верхнем горизонте почвы. 
 
Профиль дерновой почвы имеет следующее строение: А0 - дернина или лесная подстилка мощностью не более 2 - 5 см; 
 
Ai - гумусовый илиперегнойно - аккумулятивный горизонт темно - серого цвета, зернисто - ореховатой структуры, мощностью 10 - 20 см и более; В - переходный горизонт буро - коричневой окраски, комковатой структуры; С - материнская горная порода, часто имеет щебнистые включения карбонатов. В верхней части дерновых почв выделяется дерновый (гумусовый) горизонт, мощность которого может составлять 10 - 15 см и более. 
 
Дерновые почвы разделяют по характеру почвообразующих пород на три типа: дерново - карбонатные, литогенные и дерново - глеевые. 
 
Дерново - карбонатные почвы развиваются на выходах карбонатных пород. По степени выраженности дернового процесса эти почвы подразделяют на маломощные - мощность дернового горизонта не превышает 15 см, среднемощные - дерновый горизонт 15 - 25 см, мощные - дерновый горизонт 25 - 35 см и глубокодерновые - мощность горизонта более 35 см. Дерновые почвы обладают высоким естественным плодородием. Характеризуются повышенным содержанием гумуса (5 - 22%), близкой к нейтральной реакцией гумусового слоя. Водопрочная зернисто - комковатая структура обеспечивает хорошие водно - физические свойства почв. 
 
Дерновые литогенные почвы формируются на породах, которые содержат значительное количество силикатных форм кальция и магния, кроме того, на элювиальных породах, богатых железом. Содержание гумуса в почвах сильно колеблется, от 2 до 9 %; с глубиной оно резко уменьшается. Реакция гумусового слоя близка к нейтральной. 
 
Дерново - глеевые почвы развиваются при участии сильно минерализованных, богатых кальцием грунтовых вод. Они отличаются высоким содержанием гумуса (10 - 15%), большой емкостью поглощения (30 - 40 мг - экв на 100 г почвы), высокой насыщенностью основаниями, нейтральной или слабокислой реакцией. Вследствие близкого залегания грунтовых вод почвы имеют неблагоприятный водно - воздушный режим. Таким образом, обладая высоким потенциальным плодородием, дерново - глеевые почвы нуждаются в регулировании водного режима. 
 
Дерново - подзолистые почвы развиваются под воздействием подзолистого и дернового процессов. В верхней части профиля они имеют гумусоэлювиальный (дерновый) горизонт, образовавшийся в результате дернового процесса, ниже - подзолистый горизонт, сформировавшийся под влиянием подзолистого процесса. Эти почвы характеризуются небольшой мощностью дернового горизонта (более 5 см, иногда 15 - 20 см), низким содержанием гумуса (2 - 5 %) и питательных веществ, кислой реакцией и наличием малоплодородного подзолистого горизонта. 
 
Распространены дерново - подзолистые, почвы в южных районах европейской и азиатской части таежно - лесной зоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Реакция почвенного  раствора. Оптимальная реакция почвенного  раствора для сельскохозяйственных  растений.

Почвенный раствор — жидкая фаза почвы вместе с растворенными в ней веществами. Атмосферные осадки, соприкасаясь с твердой фазой почвы, растворяют различные соединения и превращаются в почвенный раствор. В нем содержатся органические кислоты и их соли, а также нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты и др. В растворе почв лесолуговой зоны (подзолистых, дерново-подзолистых) преобладают органические соединения, а минеральные соли (нитраты, фосфаты) содержатся в незначительных количествах. В южных почвах (каштановых, сероземах) в основном присутствуют минеральные вещества, в черноземах содержание органических и минеральных веществ примерно одинаковое.

Концентрация почвенного раствора зависит от почвообразующих пород  и климатических условий. Тундровые, подзолистые, серые лесные почвы, черноземы  и красноземы имеют слабоминерализованный  почвенный раствор; каштановые, бурые  полупустынные почвы и сероземы более минерализованы; солонцы, солончаки  сильно минерализованы.

Незасоленной считается почва, в 1 л почвенного раствора которой  находится менее 2 г солей. Низкая концентрация почвенного раствора характерна для почв северных и центральных  областей нашей страны. Южные засоленные почвы содержат в 1 л почвенного раствора от 5 до 100 г солей. Соли препятствуют поступлению воды в корни растений, поэтому на засоленных почвах могут  произрастать только солевыносливые растения, у которых клеточный сок имеет  высокое осмотическое давление. Полевые  культуры на таких почвах не могут  произрастать, поэтому важно знать  состав и концентрацию солей. Засоленные почвы содержат такие легкорастворимые соли, как карбонаты натрия, сульфаты натрия и магния, хлориды натрия, кальция и магния.

Почвенный раствор имеет большое  значение, так как он является основным источником питания растений. Образование  почвенных горизонтов связано с  передвижением и концентрацией  почвенного раствора.

Состав и концентрацию почвенного раствора можно регулировать с помощью  различных приемов. Так, для увеличения содержания элементов питания в  почву вносят удобрения. На засоленных почвах избыток растворенных солей  удаляют путем промывания.

Реакция почвы зависит от соотношения  в ней свободных ионов Н+ и  ОН-. Если в почвенном растворе концентрации этих ионов одинаковы, то реакция будет нейтральной, при Н+ > ОН- реакция кислая, при Н+ < ОН- — щелочная.

Нейтральную реакцию имеет дистиллированная вода. При температуре 22 °С 1 л воды распадается на ионы в количестве 1/10 000 000 грамм-молекулы = 10-7 моль. Абсолютные показатели концентрации ионов водорода очень малы и ими неудобно пользоваться, поэтому для обозначения реакции почвы введен показатель рН — десятичный отрицательный логарифм концентрации ионов водорода в граммах на 1 л раствора, взятый с обратным знаком. Так, если концентрация иона Н+ в 1 л равна 0,001 г, то рН = 3; если 0,0001, то рН = 4 и т. д. Реакцию почв определяют с помощью приборов рН-метров или колориметрически по изменению окраски индикатора, сравнивая ее со шкалой.

Реакция различных почв (рН) колеблется от 3,5 до 8...9 и выше. Так, торф верховых болот имеет сильнокислую реакцию (рН < 4), подзолистые и дерново-подзолистые почвы — кислую (рН 4...6), черноземы — близкую к нейтральной (рН 6,6...7,1), солонцы и солончаки — щелочную (рН 8...9). Наиболее благоприятная для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур реакция нейтральная и близкая к нейтральной (слабокислая и слабощелочная). Сильнокислая и особенно сильнощелочная реакция угнетающе действует на корневые системы и обмен веществ растений

 

Кислотность почвы. Обусловлена наличием в почве органических и минеральных кислот, кислых и гидролитически кислых солей, а также поглощенных (обменных) ионов Н+ и Аl3+. Различают следующие виды кислотности: активная (актуальная), потенциальная, которая подразделяется на обменную и гидролитическую.

Активная кислотность обусловлена  присутствием в почвенном растворе кислот и гидролитически кислых солей. Для определения этой кислотности в почву приливают дистиллированную воду в соотношении пять частей воды на одну часть почвы. При этом в раствор переходят свободные ионы водорода, не связанные почвой. Ионы водорода, извлекаемые водной вытяжкой, составляют незначительную часть всего количества водородных ионов почвы. Поэтому по значению рН активной кислотности нельзя определить дозу извести для нейтрализации кислотности почв.

Для определения дозы извести, необходимой  для нейтрализации кислой реакции  почв, нужно знать потенциальную  кислотность почв, то есть общее  количество ионов водорода и алюминия, находящихся в ППК.

Обменная кислотность проявляется  при обработке почвы раствором  нейтральной соли. Для определения  обменной кислотности почву взбалтывают  с раствором хлористого калия. При  этом ионы калия вытесняют ионы водорода, находящиеся в почве в поглощенном (обменном) состоянии, и занимают их место. Ионы водорода, перешедшие в  раствор, соединяются с оставшимися  в нем ионами хлора и образуют соляную кислоту, наличие которой  можно определить с помощью рН-метра или другим способом. Установлено, что причиной потенциальной кислотности почвы являются как обменные ионы Н+, так и ионы А13+. Образующийся хлорид алюминия — гидролитически кислая соль, поэтому в водном растворе он расщепляется на кислоту и основание.

Источником обменного иона Н+ служат гумусовые кислоты, а также угольная кислота. Обменный алюминий извлекается  органическими кислотами из кристаллической  решетки глинистых минералов  и других форм гидроксида алюминия.

Гидролитическая кислотность обусловлена  как обменными, так и прочно связанными ионами Н+. Поскольку при воздействии  на почву раствором нейтральной  соли прочно связанные ионы Н+ не извлекаются, то для определения гидролитической  кислотности почву обрабатывают раствором гидролитически щелочной соли.

Количество образовавшейся уксусной кислоты определяют титрованием  щелочью. Гидролитическая кислотность  выражается в миллиграмм-эквивалентах (мг • экв.) на 100 г почвы. По количеству щелочи определяют дозу извести, необходимую для нейтрализации кислой реакции почв:

СаСO3 (т/га) = Н+ (мг • экв/100 г) · 1,5.

При известковании кислых почв учитывают  также степень насыщенности почв основаниями (V, %).

Если степень насыщенности основаниями  менее 50 %, то почвы сильно нуждаются  в известковании, 50...70 — средне, 70...80 — слабо нуждаются и более 80 % — известкование не проводят.

Реакция почвы может становиться  более кислой при применении физиологически кислых удобрений (калийная соль, селитра). Поэтому при их внесении почву  необходимо периодически известковать.

 

Щелочность почвы. В большинстве случаев обусловлена присутствием в почве карбонатов. Щелочность угнетающе действует на растения и микроорганизмы, ухудшает агрофизические свойства почв. Различают актуальную и потенциальную щелочность.

Актуальная щелочность зависит  от содержания в почвенном растворе гидролитически щелочных солей. При диссоциации этих солей в почвенном растворе преобладают гидроксил-ионы.

При характеристике актуальной щелочности почвенных растворов различают  общую щелочность и щелочность от нормальных карбонатов.

Общая щелочность зависит от общего содержания гидролитически щелочных солей. Ее определяют титрованием по индикатору метиловому оранжевому.

Щелочность от нормальных карбонатов появляется в результате обменных реакций  почв, содержащих поглощенный натрий, а также при восстановлении сульфатредуцирующими бактериями

сульфата натрия с образованием соды. Этот вид щелочности определяют титрованием в присутствии фенолфталеина.

Потенциальная щелочность обусловлена  наличием поглощенного натрия, который  замещается при взаимодействии с  угольной кислотой. Образующийся при  этом карбонат натрия подвергается гидролизу, что приводит к подщелачиванию раствора.

В зависимости от рН почвенного раствора выделяют слабощелочную (рН 7,2...7,5), щелочную (рН 7,6...8,5) и сильнощелочную (рН > 8,5) реакции.

Снижения щелочности можно добиться с помощью гипсования почвы.

Доза гипса зависит от содержания в почве обменного натрия.

Для большинства зерновых культур  наиболее благоприятна реакция почвенного раствора, близкая к нейтральной. Пшеница чувствительна к кислым почвам, она лучше растет и развивается при рН 6,5...7,5. Кукуруза, свекла требуют нейтральной реакции. Картофель может хорошо развиваться при кислой реакции (рН < 5), лен — при слабокислой. Рожь и овес малочувствительны к реакции почвы, но лучше произрастают при рН 5...6. Чай и цитрусовые предпочитают кислую среду, а люцерна, наоборот, щелочную (рН 8,0...8,5).

Оптимальные значения реакции почвенного раствора (рН)  для основных сельскохозяйственных культур

Культура	Оптимальные значения pH	Культура	Оптимальные значения pH
Пшеница	6-7,5	Тритикале	5,5-6,0
Рожь	5,5-5,7	Соя	6,5-7,1
Овес	5-7,7	Горох	6-7
Ячмень	6,8-7,5	Фасоль	6,4-7,1
Кукуруза	6-7	Бобы	5-7
Просо	5,5-7,5	Вика	6-6,8
Сорго	7-7,5	Люпин	4-6
Гречиха	4,7-7,5	Клевер	6-7
Рис	4-7,5	Рапс	5,5-6,5
Сераделла	5,4-6,5	Свекла сахарная	7-7,5
Тимофеевка	5-6,5	Морковь	5,5-7
Лисохвост	5,3-6	Редис	5,5-7,3
Люцерна	7-8	Помидоры	6,3-6,7
Подсолнечник	6-6,8	Огурцы	6,4-7
Конопля	7-7,5	Капуста	6-7,4
Хлопчатник	5,5-7,3	Лук	6,4-7,9
Картофель	5-5,7	Лен	6-6,5
Свекла  кормовая	6,2-7,5	Чай	4,5-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Физико-химическая  поглотительная способность почв. Степень насыщенности почв основаниями.

Под поглотительной способностью понимается способность почвы поглощать  различные вещества из раствора, проходящего  через нее, и удерживать их.

Физическая поглотительная способность  это положительная или отрицательная  адсорбция частицами почвы целых  молекул растворенных веществ. Положительная  физическая адсорбция почвой растворимых  минеральных солей неизвестна. Отрицательная  абсорбация наблюдается при взаимодействии почвы с растворами хлоридов и нитратов, что обусловливает высокую подвижность их в почве и возможность вымывания из ее верхнего слоя при повышенной влажности. Это имеет положительное значение для Сl- иона (избыток которого вреден для некоторых растений), но для нитратов оно нежелательно.

Химическая поглотительная способность  связана с образованием нерастворимых  и труднорстворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе).