Почва и ее свойства

Почва и ее свойства

1.6. Почва: характеристика, свойства

Педосфера — сложная, специфическая биогенная оболочка земного шара, располагающаяся на суше материков и мелководье морей и озер. Она выполняет роль земной геомембраны, аналогичную функциям биомембран живых организмов. Это своеобразная кожа Земли, через которую осуществляется постоянный обмен веществом и энергией между геосферами планеты — атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами биосферы. Почва — геомембрана — регулирует этот обмен, пропуская одни вещества или энергетические потоки и отражая, задерживая, поглощая другие.

Почва — особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным действием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием. В результате сложных биологических и химических взаимодействий на границе почвы и верхних слоев литосферы происходит образование осадочных пород.

Почвенная оболочка образовалась в результате взаимодействия геофизических оболочек планеты, она — продукт переработки первозданных горных пород и организмов. Почва обладает развитым плодородием, т.е. способностью производить урожай растений.

Основоположник классического почвоведения В.В.Докучаев дал следующее определение почве: это особое естественно-историческое тело, образующее верхнюю рыхлую оболочку земной коры, сформированную при совокупном воздействии элементов физико-географической среды и организмов.

Почва неоднородна по вертикали. Она представляет собой комплекс горизонтов, различающихся физическими свойствами, окраской, общим обликом и т.д. Совокупность генетических почвенных горизонтов объединяется в понятие «профиль почвы».

Каждая почва имеет свой, характерный для нее профиль, т.е. последовательность и характер горизонтов. Генетические горизонты почвы тесно связаны и являются продуктом химического и физического взаимодействия, аккумуляции, миграции и дифференциации вещества при почвообразовании. Количество, сочетание, степень выраженности и свойства этих горизонтов являются устойчивыми и характерными признаками для определенных типов и разновидностей почв.

Мощность почвенного профиля зависит от условий почвообразования и от продолжительности почвообразовательного процесса. Так, в полярном климате, где неблагоприятные условия для жизнедеятельности организмов, низкие температуры, мерзлота, замедленное физическое и химическое выветривание пород, образуются малоразвитые почвы с мощностью не более 10-20 см.

В условиях жаркого, влажного тропического климата, где жизнедеятельность организмов повышена, а продукты выветривания и почвообразования не удаляются эрозионными процессами, мощность почв достигает десятков метров. Таким образом, она не ограничивается пахотным слоем, а определяется глубиной преобразующего воздействия наземных климатических факторов, корневой системой растений и почвенной фауны.

Почва обладает специфическими физическими свойствами (которых нет у горных пород): рыхлостью, структурой, водопроницаемостью, водоудерживающей способностью, аэрацией и поглотительной способностью. Благодаря высокой дисперсности почва может удерживать в поглощенном состоянии различного рода ионы, газы и пары. Специфические физические свойства почвы создают благоприятные условия для развития корневых систем растений и заселения ее высшими и низшими организмами.

Важнейшим химическим свойством почвы является накопление в верхнем горизонте профиля гумуса, продукта отмирания растений, почвенных животных и микроорганизмов. Органическое вещество гумуса служит материальной основой жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. В состав гумуса входят важнейшие элементы, соединения которых необходимы для питания растений: азот, фосфор, калий и др.

Почвенная влага содержит различные газы, растворенные соли, питательные и токсические вещества. В почвенном воздухе найдены повышенные количества углекислоты, углеводороды, водяные пары. Почва в отличие от горной породы биогенна. Верхняя часть почвенного профиля пронизана массой корневых систем, которые, непрерывно отрастая, отмирая, разлагаясь, являются основой для жизни микроорганизмов и животных. В 1 грамме почвы гумусового горизонта насчитывают сотни миллионов и миллиардов микроорганизмов. Многочисленные насекомые, роющие животные густо населяют почву и являются после отмирания источником органического вещества для жизнедеятельности микроорганизмов. Почвенные бактерии и грибы принимают активное участие в образовании гумусовых веществ, неспецифических органических соединений, специфических ферментов, антибиотиков, иногда токсинов.

Таким образом, почва представляет собой многофазную, полидисперсную систему, состоящую из различных по размеру механических элементарных частиц, минеральных или органических, микроагрегатов, крупных структурных единиц и их групп. Значительная часть почвы (около 50%) занята твердой фазой. Остальная часть представлена живым веществом, водой и воздухом.

Виды почвы

Виды почвы классифицируются по содержанию в ней:

  • минералов (основная часть);
  • органики и, в первую очередь, гумуса, что определяет ее плодородность;
  • микроорганизмы и иные живые существа, участвующие в переработке остатков растительности.

Важным качеством почвы является способность пропускать воздух и влагу, а также свойство удерживать поступившую воду.

Для растения чрезвычайно важно такое свойство почвы, как теплопроводность (его еще называют теплоемкостью). Оно выражается в периоде времени, в течение которого грунт способен нагреться до определенной температуры и, соответственно, отдать тепло.

Минеральная часть любой почвы – это осадочные горные породы, образовавшиеся в результате выветривания скальных образований. Водные потоки на протяжении миллионов лет разделяют эти продукты на два вида:

  • песок;
  • глину.

Еще одним минералообразующим видом является известняк.

В итоге для равнинной части России можно выделить 7 основных видов почв:

  • глинистая;
  • суглинистая (суглинок);
  • песчаная;
  • супесчаная (супесь);
  • известковая;
  • торфяная;
  • черноземная.

Характеристики почв

Глинистые

Тяжелые, плохо поддающиеся обработке, долго сохнущие и медленно прогревающиеся весной. Плохо пропускают воду и влагу к корням растений. В такой почве плохо развиваются полезные микроорганизмы, практически не происходит процесса разложения растительных остатков.

Суглинистые

Одним из самых распространенных типов почв. По качеству они уступают лишь черноземам. Подходят для выращивания всех садовых и огородных культур.

Суглинки легки в обработке, имеют нормальную кислотность. Быстро нагреваются, но не сразу отдают сохраненное тепло.

Хорошая среда для развития подземной микрофлоры. Процессы разложения и гниения, вследствие доступа воздуха, идут интенсивно.

Песчаные

Легки для любой обработки, хорошо пропускают воду, воздух и жидкие удобрения к корням. Но эти же качества имеют и отрицательные последствия: почва быстро пересыхает и остывает, удобрения при дождях и поливах вымываются водой и уходят вглубь грунта.

Супесчаные

Обладая всеми положительными качествами песчаных почв, супесчаники лучше удерживают минеральные удобрения, органику и влагу.

Известковые

Почва плохо пригодна для садоводства. В ней мало гумуса, а также железа и марганца. Щелочная среда требует подкисления известкового грунта.

Торфяные

Участки в болотистых местах нуждаются в окультуривании и прежде всего в проведении мелиоративных работ. Кислые почвы необходимо ежегодно известковать.

Черноземные

Чернозем – это эталон грунта, не нуждается в окультуривании. Грамотная агротехника – это все, что необходимо для выращивания богатого урожая.

Для более точной классификации почвы рассматривают ее основные физические, химические и органолептические параметры.

Вид почвы

характеристики

глинистая суглинистая песчаная супесчаная известковая торфяная чернозем
Структура Крупноглыбистая комковатая, структурная Мелкозернистая Мелкокомковатая каменистые включения рыхлая Зернисто-комковатая
Плотность высокая средняя низкая средняя высокая низкая средняя
Воздухопроницаемость Очень низкая средняя высокая средняя низкая высокая высокая
Гигроскопичность низкая средняя низкая средняя высокая высокая высокая
Теплоемкость (скорость прогревания) низкая средняя высокая средняя высокая низкая высокая
Кислотность Слабокислая От нейтральной до кислой Низкая, близка к нейтральной слабокислая щелочная кислая От слабощелочной до слабокислой
% гумуса Очень низкий Средний, ближе к высокому низкий средний низкий средний высокий
Окультуривание Внесение песка, золы, торфа, извести, органики. Поддерживать структуру внесением навоза или перегноя. Внесение торфа, перегноя, глиняной пыли, посадка сидератов. Регулярное внесение органики, осенний посев сидератов Внесение органических, калийных и азотных удобрений, сульфата аммония, высевать сидераты Внесение песка, обильное известкование, навоз, компост. При истощении внесение органики, компоста, высевание сидератов.
Культуры, которые могут произрастать деревья и кустарники с развитой корневой системой, уходящей вглубь почвы: дуб, яблони, ясень Растут почти все районированные сорта. Морковь, лук, клубника, смородина Растет большинство культур при использовании правильной агротехники и районированных сортов. Щавель, салаты, редька, ежевика. Смородина,крыжовник, черноплодная рябина, садовая земляника Растет все.

Основные типы почв в России

Сто с лишним лет назад В.В. Докучаев открыл, что формирование основных типов почв на поверхности Земли следует закону широтной зональности.

Тип почвы — это ее атрибуты, которые возникают в сходных условиях и обладают одинаковыми параметрами и условиями почвообразования, которые в свою очередь зависят от климата в течении геологически значимых периодов времени.

Выделяют следующие типы почв:

  • тундровая;
  • подзолистая;
  • дерново-подзолистая;
  • серая лесная;
  • черноземная;
  • каштановая;
  • бурая.

Для земледелия совершенно непригодны тундра и бурые почвы полупустынь. Малоплодородны подзолистые таежные и каштановые почвы сухих степей.

Для сельскохозяйственной деятельности главное значение имеют средне-плодородная дерново-подзолистая почва, плодородная серая лесная и максимально плодородная черноземная почвы. Содержание гумуса, климатические условия с необходимыми теплом и влагой делают эти почвы привлекательными для работы на них.

Мы привыкли видеть красоту в облаках, в окружающей природе, и никогда — в почве. Но именно она создает те неповторимые картины, которые надолго остаются в памяти. Любите, познавайте и берегите почву на вашем участке! Она отплатит вам и вашим детям прекрасными урожаями, радостью созидания и уверенностью в завтрашнем дне.

Определение механического состава почвы:

Значимость почвы в жизни человечества:

Какие бывают свойства почвы

Свойства почвы определяются ее водопроницаемостью, влагоемкостью, водоподъемной способностью и водоотдачей.
Водопроницаемость — свойство почвы как пористого тела про­пускать воду. Она зависит от механического состава, структурно­го состояния и сложения почвы.
В почвах легкого механического состава водопроницаемость выражена хорошо, а почвы тяжелые и особенно бесструктур­ные — слабоводопроницаемы. При наличии водопрочной структу­ры суглинистые и глинистые почвы обладают высокой водопрони­цаемостью. У почв с рыхлым сложением она выше, чем у почв уплотненных.
Влагоемкость характеризует способность почвы удерживать влагу. Различают несколько видов влагоемкости, основными из которых являются наименьшая, капиллярная и полная.
Наименьшая влагоемкость (полевая) — предельное количество влаги, которое способна удерживать почва в полевых условиях после стекания гравитационной воды и при отсутствии капилляр­ного увлажнения за счет грунтовых вод. При наименьшей влаго­емкости в почве содержится максимальное количество воды, до­ступной для растений, так как водой заполнено 50—70 % пор почвы.
Капиллярная влагоемкость — количество влаги, которое спо­собна удерживать почва при наличии капиллярной связи с грун­товой водой, за счет которой она пополняется.
Полная влагоемкость — содержание влаги в почве при усло­вии полного заполнения всех пор водой.
Влагоемкость почвы зависит от механического состава, содер­жания гумуса и структуры. Суглинистые и глинистые почвы имеют наибольшую влагоемкость по сравнению с почвами супесчаными и песчаными. Почвы, богатые гумусом, структурные, способны удерживать влаги больше, чем бесструктурные и слабогумусированные. Сельскохозяйственные культуры неодинаково требова­тельны к содержанию влаги в почве. Наилучшие условия для роста зерновых культур создаются при влажности почвы 30— 50 %, для зерновых, бобовых — 50—60, корнеплодов и техничес­ких культур — 60—70, луговых трав — 80—90 % полной влаго­емкости.
Водоподъемная способность — способность почвы медленно поднимать воду по капиллярным порам под действием мениско­вых сил (сцепление воды с почвенными частицами). Высота и скорость поднятия воды зависят от ширины капилляров: чем меньше их диаметр, тем выше и быстрее она поднимается. В круп­ных порах вода поднимается на меньшую высоту, но с большей скоростью. Почвы тяжелые бесструктурные обладают лучшей во­доподъемной способностью по сравнению с почвами легкими и структурными.

Плодородие почвы. Охарактеризуйте основные элементы и условия плодородия. Виды плодородия

Плодородие почвы. Почва представляет собой основное средство и предмет сельскохозяйственного производства. Важнейшее объективное свойство почвы — ее плодородие, под которым понимается способность почвы к одновременному обеспечению растений необходимыми условиями для их роста и развития.
Плодородие почвы зависит не только от ее свойства, но также от возделываемой на ней культуры, от уровня агротехники, климата зоны и т.п. С изменением социально-экономических отношений, с развитием науки и техники меняется и плодородие почвы. К. Маркс писал»… хотя плодородие и является объективным свойством почвы, экономически оно все же постоянно предполагает известное отношение, отношение к данному уровню развития земледелия, химии и механики и изменяется вместе с этим уровнем развития» (22).

Различают две формы плодородия — потенциальную, или естественную, и эффективную. Потенциальная форма плодородия создастся природой под влиянием различных факторов почвообразования. Оно зависит от типа почвы, механического состава, физических и химических свойств, запасов гумуса и других условий. Естественным плодородием обладают целинные и залежные земли.

Эффективная форма плодородия проявляется при применении орудий обработки для создания оптимальных условий для роста и развития сельскохозяйственных растений. Эффективное плодородие является продуктом труда земледельца. Главным фактором здесь является технический прогресс, растущий вместе с развитием науки. По мере роста прогресса науки и техники повышается и эффективное плодородие почвы.
Под воздействием технического прогресса формируется искусственное плодородие, которое соединяет в себе плодородие естественное и то, которое придано ему в результате развития культуры. Со временем искусственное плодородие становится свойством самой почвы, создается новый уровень плодородия, являющийся не только продуктом природы, но и продуктом труда человека. Почва, обладающая высоким эффективным плодородием, называется культурной.

В процессе производственного воздействия на почву она может постоянно улучшаться. В этом отличие почвы (земли) как средства производства от средств производства, применяемых в промышленности (машины, станки).

Однако, для развития культурного почвообразовательного процесса в таком направлении необходимо соблюдение принципа плодосмена и почвоохранных мероприятий. Без этого происходит утрата почвенного плодородия вследствие ветровой и водной эрозии, потери гумуса, разрушения структуры, истощения запаса питательных веществ.

Для современного состояния плодородия пахотных почв Северного Казахстана характерна постоянная утрата плодородия почвы, гумуса. Не восполняется запас органического вещества и при плоскорезной обработке почвы. За период одной ротации четырехпольного севооборота содержание гумуса снижается на 0,2% (Юмагулова А.Н., 1986).

По мнению В.Е. Егорова, Б.А. Доспехова, A.M. Лыкова и др. (14) «расширенное воспроизводство плодородия в интенсивном земледелии становится обязательным условием расширенного воспроизводства в земледелии вообще».

По мере интенсификации земледелия под влиянием научно-технического прогресса возрастает значение органического вещества почвы. Об этом свидетельствуют результаты исследований, полученные в различных почвенно-климатических зонах (14,21,28). Дальнейшее повышение урожайности растений от возрастающих доз азота возможно лишь при обеспечении бездефицитного баланса органического вещества. О необходимости положительного баланса углерода указывают и другие авторы (14,21). При этом установлено, что возделывание однолетних культур бессменно или в севообороте на почвах разного типа и механического состава без удобрений приводит к постоянной убыли органического вещества в пахотном слое (12,14,21). На существенные потери органического вещества и нитратного азота при возделывании зерновых культур с применением паровой обработки указывают ученые Канады и США (44,46,47,49). Отсюда весьма актуальны поиски путей, снижающих непроизводительную трату органического вещества почвы.

Вообще стабилизация и воспроизводство гумуса, как важнейшего фактора плодородия, является глобальной проблемой земледелия и экологического равновесия. Так канадские ученые составили прогнозную модель, согласно которой дальнейшее использование зернопаровой системы уже к 2000 году создает критическую ситуацию для многих почв (51).

Еще более тревожную мысль высказал Б.Г. Розанов. По его мне¬нию дальнейшая интенсификация воздействия на плодородие почвы, без его расширенного воспроизводства, неизбежно приведет к экологической, а затем и социально-экономической катастрофе (28).

Плодородие почвы меняется и вниз по профилю. А.Н. Лебедянцев (20) показал, что даже на черноземах плодородие почвы сверху вниз убывает. Всю толщу почвы он делил на три обособленные части: 0-5 см, 5-20 см и 20-50 см. Если при этом плодородие слоя 40-50 см принять за единицу, то плодородие слоя 0-5 см будет равно 4,5. Такое положение объясняется большим содержанием гумуса в верхнем слое, действием освещения и высушивания (20), наличием физиологически активных веществ и микроорганизмов (33), плохими физическими и химическими свойствами нижележащих горизонтов.

Окультуренность почвы. Под окультуриванием почвы следует понимать изменение свойств почвы (агрофизических, агрохимических, биологических и агротехнических) вследствие направленного воздействия человека с целью повышения ее плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур. Наиболее сильно под влиянием окультуривания изменяются дерново-подзолистые почвы и солонцы.

Выделяют следующие показатели окультуренности почвы:

  1. Агрофизические — благоприятное структурное состояние и строение пахотного слоя, аэрация (порозность устойчивой аэрации не менее 15-20%). На основе этого благоприятные водные свойства — водопроницаемость, водоудерживаюшая способность, высокая влагоемкость, низкая водоподъемная способность.
  2. Агрохимические — высокая поглотительная способность почвы (30-40 мг-экв на 100 г почвы) при увеличении содержания поглощенного кальция и уменьшении поглощенного водорода, натрия, благоприятная реакция почвенного раствора, содержание необходимого количества элементов питания в доступной форме, отсутствие вредных химических соединений (закись железа, подвижные соединения алюминия, сода).
  3. Биологические — высокое содержание гумуса с улучшенным качественным составом (увеличивается содержание гуминовых кислот и уменьшается содержание фульвокислот, что повышает устойчивость органического вещества к разрушению и вымыванию), высокая активность протекающих в почве микробиологических процессов.
  4. Агротехнические — мощный пахотный слой, чистый от семян и вегетативных органов сорных растений, вредителей и болезней, устойчивый к ветровой и водной эрозии.

По Б.А. Доспехову окультуренность почвы — важный фактор эффективности минеральных удобрений. На неокультуренных почвах наблюдается депрессия при применении азотных удобрений (NH^ NOg), a на хорошо окультуренных почвах, наоборот, высокий эффект. По эффективности удобрения в первом случае располагаются в ряд Р К N а во втором — N Р К (14).

Кратко о песке

Песок с давних времен используется в различных сферах деятельности человека: строительстве, изготовлении стекла, медицине, искусстве и многих других. Но человек знает о песке на удивление мало, несмотря на его распространенность. Яркий тому пример – поющие пески. Они издают невероятные звуки, и до сих пор никто не может назвать точную причину этого явления. Существует масса теорий, но ни одна из них не подтверждается исследованиями. Один и тот же песок может издавать звуки на пляже, но «молчать» в лабораторных условиях. И это лишь одно из его удивительных проявлений.

Состав песка в разных точках земного шара не одинаковый. Например, значительную часть Саудовской Аравии занимает пустыня, но страна вынуждена импортировать песок, так как собственный абсолютно непригоден по своим характеристикам для строительства.

Выделяют две основные группы песка:

  • Мономинеральные. Состоят на 90 % и больше только из одного минерала: кварца, роговой обманки, слюды или полевого шпата. Оставшиеся 10 процентов представлены большим набором других минералов или останков живых существ (например – раковин). Содержание каждого такого элемента настолько мало, что даже не учитывается.
  • Полиминеральные: состоят в основном из двух минералов из перечня мономинеральных песков. Например – полевошпатово-кварцевый вариант, в котором полевого шпата более 50 %, остальное – кварц. Сочетания могут быть любыми, а фактический состав легко определить по названию. Если в указанном выше примере поменять слова местами, получится кварцево-полевошпатовый песок, в котором уже именно кварца больше 50 %, а остальная часть – полевой шпат.

Из-за такого разнообразия какой-то общепризнанной во всем мире классификации просто не существует. Уж очень сильно пески отличаются друг от друга. В первую очередь – из-за происхождения.

По официальной версии, песок является продуктом распада горных массивов. Под воздействием ветра горы постепенно разрушаются, от них отделяются значительные куски, которые и дальше обдуваются ветрами, постепенно рассыпаясь до состояния песка, который, в свою очередь, развеивается ветром по большой территории. Вода выполняет ту же самую работу.

Не все согласны с официальной версией, ведь, по предварительным подсчетам, существующее на планете количество песка просто не может являться результатом разрушения гор, какими бы крупными те ни были. Есть мнение, что определенная часть песка попала на нашу планету из космоса.

По типу добычи песок бывает карьерным и речным, хотя последний далеко не всегда находится именно в реках. Его могут добывать в разных водоемах: озерах, морях или океанах.

Так выглядит песок под микроскопом

Самые удивительные и полезные свойства песка

Среди всех свойств песка выделяют четыре самые полезные для человека особенности: равномерность высыпаемости, водопроницаемость, рассыпаемость и не сжимаемость.

  • Равномерная высыпаемость. Вне зависимости от давления или высоты слоя песка, он всегда будет равномерно высыпаться из отверстия. Например, если взять обычную воронку и насыпать в нее несколько граммов песка, он высыплется из нее с той же скоростью, как и тонна такого же песка, пропущенного через эту же воронку. Благодаря этому свойству возможна работа песочных часов. Разумеется, в зависимости от крупности частичек песка и от их структуры, скорость высыпания будет разной, но один и тот же песок всегда проходит через отверстие с одинаковой скоростью.
  • Водопроницаемость. Песок пропускает воду. Чем крупнее частички, тем лучше будет проходить жидкость. В то же время он пропускает только воду и вбирает в себя любые взвеси и примеси. Это принцип работы большинства фильтров. Со временем песок слеживается, становится более плотным и начинает пропускать все меньше воды. Самый мелкий песок, в конечном итоге, может стать и вовсе водонепроницаемым, если взять внушительный его слой.
  • Рассыпаемость. Чистый и сухой песок физически не может удерживаться на вертикальной поверхности. В то же время мокрые песчинки отлично сцепляются друг с другом. Оба свойства используются в строительстве, в частности – при изготовлении строительных смесей.
  • Не сжимаемость. Песок может слежаться или осесть, потеряв часть объема, но сжать его выше этого предела просто невозможно. Такое свойство помогает распределять давление при помощи песка. Пример: если в емкость насыпать песок и начать на него давить, лишь часть этого усилия будет передаваться на дно емкости. Остальное равномерно распределится по стенкам. Таким эффектом обладает только сухой песок. Мокрый же передаст все усилие строго вниз, на дно.

Неизвестно, когда и где впервые появились песочные часы. С большой долей вероятности, они были известны в Азии еще до Рождества Христова, но в Европе стали известны только в 1339 году

Лечение песком

В медицине песок также активно используется. О его лечебных свойствах знали еще древние шумеры – такая информация встречается на их глиняных клинописных табличках. Несмотря на это, только в 1889 году русский врач Парийский Н. В. после проведения экспериментов смог создать качественную систему лечения, которая дошла до наших дней практически без изменений.

Называется лечение песком – псаммотерапия. Общий принцип достаточно прост. Песок отлично накапливает тепло и может равномерно его отдавать на протяжении длительного времени. Кроме того, грани песчинок достаточно острые, чтобы обеспечивать качественный массаж. Сочетание этих факторов и легло в основу методики лечения. Нагретый песок прикладывается к определенному участку тела, качественно его прогревает и массажирует.

Псаммотерапия помогает справиться с болезнями опорно-двигательной системы, суставов, с радикулитом и невритом. Она же способствует снижению веса и положительно сказывается на работе почек.

Благодаря несомненной пользе, доступности песка и простоте процедуры лечения, псаммотерапия распространилась по Европе и России практически мгновенно


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *