Гранулометрический состав и водно-физические свойства почвы

ВВЕДЕНИЕПочва - сложная полидисперсная биосистема, важнейший компонент экологической среды, образование которой в природе происходит на протяжении десятков и сотен тысяч лет. Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Твердая фаза представлена минеральными и органическими веществами - скелет почвы, жидкая - водой с растворенными в ней соединениями и химическими элементами - почвенный раствор, газообразная - почвенным воздухом. Четвёртая фаза представлена живыми микроорганизмами, обитающими в почве, называется живая фаза. Большая часть почвы (50% и боле) занята твердой фазой, а остальная – живыми микроорганизмами, водой, воздухом [4].Почвоведение, как научная дисциплина, оформилась в нашей стране в конце ХIХ столетия благодаря трудам выдающихся русских ученых В.В. Докучаева, П.А. Костычева, Н.М, Сибирцева.Первое научное определение почвы дал В. В. Докучаев: «Почвой- следует называть «дневные» или наружные горизонты горных пород (все равно какие), естественно измененными совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов: живых и мертвых. Он установил, что все почвы на земной поверхности образуются путем «чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительности и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности и, наконец, возраста страны»Особая роль в почвообразовании принадлежит живым организмам, прежде всего зеленым растениям и микроорганизмам. Благодаря их воздействию осуществляются важнейшие процессы превращения горной породы в почву и формирования ее плодородия.Целью курсовой работы является закрепление и систематизирование знаний студентов по курсу «Почвоведение» приобретение навыков работы с материалами почвенных обследований.ГЛАВА 1 УСЛОВИЯ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ СРЕДНЕГО УРАЛА ЮЖНО-ТАЕЖНОЙ ЗОНЫУральская горная страна протягивается с севера на юг более чем на 2000 км от 69° 30' с.ш. до 50° 12' с.ш. Она пересекает пять природных зон Северной Евразии — тундру, лесотундру, тайгу, лесостепь и степь. Ширина горного пояса составляет на севере менее 50 км, а на юге — свыше 150 км. Вместе с предгорными равнинами, входящими в состав страны, ее ширина изменяется от 50-60 км в северной части региона до 400 км — в южной.Урал издавна считается границей между двумя частями света — Европой и Азией. Граница проводится по осевой части гор, а на юго-востоке по реке Урал. В природном отношении Урал ближе к Европе, чем к Азии, чему способствует отчетливо выраженная его асимметрия. На запад, к Русской равнине, горы снижаются постепенно, серией невысоких хребтов и гряд с пологими склонами, переходя в предгорные равнины, имеющие значительное сходство с прилегающими частями Русской равнины. Такой переход обеспечивает и постепенную смену природных условий с сохранением некоторых их свойств и в горных районах. На востоке, как уже отмечалось, горы на значительной части своего протяжения круто обрываются к низким и узким предгорьям, поэтому переходы между Уралом и Западной Сибирью резче и контрастнее.Уральская физико-географическая страна, как любая горная страна, подразделяется на горные области. Все, без исключения, авторы выделяют в качестве самостоятельных горных областей Северный, Средний и Южный Урал, соответствующих одноименным орографическим областям. В отношении трех северных орографических областей у авторов районирования существуют определенные расхождения. Ф.Н. Мильков объединяет их в одну тундровую и лесотундровую область Полярного Урала (Мильков Ф.Н., Гвоздецкий Н.А., 1986). На картах физико-географического районирования СССР (1967, 1983) в область Полярного Урала объединяются лишь Пай-Хой и Полярный Урал, а Приполярный Урал выделяется в качестве самостоятельной горной области. В районировании Г.Д. Рихтера (1964), М.И. Давыдовой и др. (1989) каждая орографическая область выделяется в качестве физико-географической области. Нам кажется это наиболее обоснованным, так как особенности рельефа — высота гор, их расчлененность и рисунок — оказывают существенное влияние и на все другие компоненты природы.Область Среднего Урала ограничена широтами горы Конжаковский Камень (59°25' с.ш.) — на севере и горы Юрма (55°25' ) — на юге. Горы здесь понижаются, а их простирание меняется с меридионального на юго-восточное. Рельеф центральной части области низкогорный с отдельными возвышенными останцами, сложенными наиболее устойчивыми кристаллическими породами: Ослянка (1119 м), Средний Басег (994 м), Качканар (878 м). Отметки остальных вершин не превышают 700-750 м, а железная дорога Пермь-Екатеринбург пересекает Урал на высоте 410 м. На западном склоне низкогорный рельеф сменяется горно-увалистым, а на восточном — горно-увалисто-котловинным.В горной полосе нет выраженного водораздельного хребта, особенно в северной части области. Реки западного склона — Чусовая, Уфа и некоторые их притоки — начинаются на восточном склоне. Долины рек Среднего Урала обычно широкие, хорошо разработанные.Весь облик Среднего Урала свидетельствует о том, что это достаточно хорошо сохранившийся пенеплен, поднятый неоген-четвертичными движениями на небольшую высоту.С запада к горам примыкает равнинно-холмистое Предуралье с широким распространением карстовых форм рельефа, приуроченных к палеозойским карбонатным отложениям и гипсам. Особенно обильны они на Уфимском плато, расчлененном глубоко врезанными долинами рек Ай и Юрюзань. Зауралье отличается сопочно-грядовым и равнинно-увалистым рельефом. Оно соответствует Урало-Тобольской антиклинали и частично Магнитогорско-Тагильскому синклинали. Зауралье характеризуется густой озерной сетью и огромными массивами болот в северной части. Вдоль подножия гор здесь прослеживаются две цепочки тектонических озер: к северу от Екатеринбурга и в южной части (Каслинская), продолжающаяся в пределы Южного Урала.Климат области континентальный, зима холодная. Средняя температура января составляет -16...-18°С. Лето относительно теплое, со средней температурой июля 16-18°С. Годовая сумма осадков от 500 до 650 мм, в Зауралье несколько меньше, чем в западных предгорьях. Наибольшее количество осадков выпадает в северной, более высокой части гор. В соответствии с распределением осадков речная сеть более густая в центральной и западной частях области и более разреженная в Зауралье.Предуралье в основном покрыто темнохвойной тайгой, которая на юге прерывается островами лесостепей (Кунгурский, Красноуфимский). В Зауралье лесостепь тянется сплошной полосой до 57°30' с.ш. и лишь севернее заболоченная тайга подступает к подножию гор. Сами же горы сплошь покрыты лесами. Высотная поясность выражена очень слабо.На Среднем Урале господствуют средне- и южнотаежные пихтово-еловые, реже елово-пихтовые леса на подзолистых и дерново-подзолистых почвах, в юго-западной части с примесью липы, иногда значительной. К востоку от водораздела в горной тайге встречаются более или менее крупные массивы сосняков, в южной части образующих нижнюю полосу лесов. На гребнях и вершинах гор на высотах 700-800 м лес заметно излёживается, уступая место еловым и елово-пихтовым мелколесьям, которые местами прерываются крупными луговыми полянами. И лишь единичные вершины поднимаются еще выше. Они представлены скалистыми останцами и каменистыми россыпями с фрагментами горных тундр.По всему Уралу широко распространены березовые леса, многие из которых являются производными от темнохвойной тайги. Для лесостепных островов Предуралья характерны темно-серые почвы, местами оподзоленные, реже выщелоченные черноземы. Пятна злаково-разнотравных степей приурочены к вершинам и склонам увалов. Здесь распространены березовые, сосновые, сосново-березовые леса, в Кунгурской лесостепи встречаются и дубово-березовые. В Зауралье господствуют сосновые, а на севере — лиственнично-сосновые леса. Лесостепь здесь также имеет типичный сибирский облик — леса в ней представлены березовыми колками. Характерной чертой Зауралья являются достаточно крупные болотные массивы, в том числе и в березовой лесостепи.Некоторые различия есть и в положении в сетке районирования части территории Зауралья. В схеме Г.Д. Рихтера (1964) южная часть Зауралья (к востоку от реки Урал и к югу от реки Уй) выделяется в качестве самостоятельного региона — Зауральской степной пенепленизированной равнины. На картах же районирования СССР (1967, 1983) равнины Зауралья вплоть до Нижнего Тагила включены в одну горную область вместе с южной полупустынной окраиной Мугоджар — Магнитогорско-Мугоджарскую. Безусловно, равнинное Зауралье отличается от соседних горных районов, равно как и Предуралье, однако, на наш взгляд, его своеобразие не выходит за рамки провинциальных различий. Поэтому вряд ли можно согласиться с выделением самостоятельной горной области Зауралья в тех или иных ее границах.Субстратом почв на Среднем Урале служат продукты выветривания осадочных и кристаллических пород, образующих элювиальные и делювиальные отложения склонов и междуречий. В горах это обычно грубый (щебнистый и каменистый) элювий кристаллических и метаморфических пород.Песчаные грунты способствуют оподзоливанию почв, глинистые -- их заболачиванию, а карбонатность субстрата вызывает обогащение их кальцием и формирование более плодородных перегнойно-карбонатных почв.На восточном склоне, где распространены песчаные грунты, почвы чаще имеют легкий механический состав, а на западном склоне преобладают их глинистые разности, нередки здесь и перегнойно-карбонатные почвы. В горной полосе почвы лучше дренированы, но каменисты, щебнисты и маломощны из-за процессов смыва. Они образуют высотные почвенные пояса.Наиболее распространены на Среднем Урале почвы горно-лесного пояса (горно-таежные подзолистые и кислые лесные неоподзоленные). Под лесом почвообразование определяется подзолистым процессом. При влажном и умеренно холодном климате тайги продукты распада минералов вымываются, частично задерживаясь в нижнем горизонте почвы. Выше возникает белесый по окраске подзолистый горизонт, обогащенный кварцем.Наряду с подзолистым всегда протекает и дерновый процесс, заключающийся в образовании перегноя из остатков травянистой растительности, в создании почвенной структуры. К северу под моховым хвойным лесом оподзоливание идет особенно интенсивно, а дерновый процесс слабо и развиваются типичные подзолистые почвы. К югу лесной зоны, где больше травянистой растительности, лиственных деревьев, дерновый процесс усиливается, подзолистый ослабевает и образуются дерново-подзолистые почвы.На Среднем Урале и в лесном Зауралье расположена подзона дерново-подзолистых почв, содержащих больше перегноя и обычно менее оподзоленных. Дерново-подзолистые почвы плодороднее подзолистых и сравнительно широко используются под пашни. Однако они нуждаются в удобрениях, известковании и других агротехнических мероприятиях.Серые лесные почвы, развивающиеся под лиственными лесами, по содержанию гумуса и выраженности процессов выщелачивания являются переходными от почв дерново-подзолистых к черноземным. Они распространены под смешанными и широколиственными лесамиПо долинам крупных рек тянутся полосы аллювиально-пойменных (луговых) почв. Развитие их идет по дерновому типу, осложняясь периодическими затоплениями пойм. Луговые почвы по долинам Уфы, Белой, Чусовой, Тагила и других рек богаты гумусом и плодородны, но площади их невелики.Классификация почвы района исследования проводилась по классификации 2004-2008 г.Основным типом данного района является тип подзолистых почв, которые относятся к стволу постлитогенные, отдел альфегумусовые. Своеобразие альфегумусных почв определяется процессом образования и перемещения по почвенному профилю соединений гумуса, алюминия и железа.Почвы отдела характеризуются морфологически и аналитически выраженной иллювиальной аккумуляцией алюмо-железо-гумусовых соединений, формирующих специфический хемогенный Al-Fe-гумусовый (альфегумусовый) горизонт ВНF коричневых или охристо-бурых тонов. Окраска горизонта зависит от соотношения в нем органического вещества и оксидов железа. Различаются две основных модификации альфегумусового горизонта: иллювиально-железистый горизонт BF буровато-охристой окраски с содержанием гумуса обычно не выше 3%, и тёмно-коричневый до черного иллювиально-гумусовый горизонт BH, в котором содержание гумуса может достигать 10%. Общим диагностическим горизонтом для всех почв отдела при их большом многообразии (профильном и географическом) является срединный текстурный горизонт ВТ (1). Почти во всех природных почвах таким же обязательным является элювиальный горизонт EL (2). В некоторых почвах отдела с менее ярко выраженной дифференциацией профиля элювиальный горизонт замещается субэлювиальным BEL (3), который часто сочетается с элювиальным, либо гумусово-элювиальным AEL горизонтом (серые почвы).Профиль альфегумусовых подзолов часто характеризуется аккумулятивным распределением илистой фракции и всегда отчетливо дифференцирован по минералогическому составу ила. В подзолистых горизонтах преобладающим компонентом является бейделлит, в иллювиальных горизонтах — вермикулит и почвенный хлорит, в горизонтах ВС — унаследованные от породы хлорит и иллит.Модификации альфегумусового горизонта служат основанием для выделения соответствующих типов. Все типы отражены на рисунке 1 []. Рисунок 1. Схема строения профилей типов почв отдела альфегумосовые.Подтипы Основным типом характерным для региона исследования является подзолы.Рода подзолов [15]:обычныеостаточно-карбонатные;контактно-глеевые;иллювиально-железистые;иллювиально-гумусовые;слабо дифференцированные (неразвитые на дюнных песках) ;псевдофибровые (на глубоких, часто слоистых песках, характеризуются наличием тонких уплотнённых прослоек ржаво-охристого цвета, насыщенных оксидами железа).Роды по насыщенности почвенного поглощающего комплекса основаниями (% от суммы обменных оснований):Ненасыщенные - < 80.Насыщенные - > 80.На виды подзолистые почвы делят:1. По степени подзолистости: слабоподзолистые – горизонт O выражен пятнами; среднеподзолистые – горизонт O сплошной, плитчатой структуры; сильноподзолистые – гор. O сплошной, рассыпчато-листоватой или чешуйчатой структуры; подзолы – гор. O сплошной, мучнистый, белесый.2. По глубине оподзоливания (от нижней границы А0): поверхностно- подзолистые – до 5 см; мелкоподзолистые – до 20 см; неглубокоподзолистые – до 30 см; глубокоподзолистые - > 30 см.Состав и свойства подзолистых почв. Профиль подзолистых, супесчаных и суглинистых почв отчётливо дифференцирован по содержанию ила; подзолистый горизонт обеднен, а иллювиальный по сравнению с ним заметно обогащён илистой фракцией.Глава 2. Характеристика исследуемой почвы2.1 Описание места закладки разрезаДанный почвенный разрез находится в Калиновском лесопарке. Он расположен в северо-восточной части Екатеринбурга, около микрорайона Эльмаш. Относится к Шарташскому лесничеству. Для этого лесопарка характерен неоднородный рельеф: в северной части заболоченные понижения чередуются с небольшими возвышенностями, а в южной части наблюдается сильная расчлененность рельефа, есть высокие холмы.Фотография растительного и напочвенного покрова показаны на рисунке 2.а. б.Рисунок 2. Древостой (а) и напочвенный покров (б) места закладки разрезаКлиматические особенности оказывают своё влияние на характер лесов. В европейской зоне преобладают ели, так же произрастает сосна, пихта и сибирский кедр. Растения нижних ярусов представлены зелёными мхами, лишайниками, грибами. Растёт можжевельник, жимолость, различные травы, например кислица. Распространены ягодники: клюква, черника.2.2 Название почвы и ее таксономическое положениеИсследуемая почва относится к типу – подзолы по Классификации и диагностике почв России (2004-2008 гг)Строение почвенного профиля Рисунок - Почвенный разрезОписание генетических горизонтов по морфологическим признакам. O 0-55 – оторфованная лесная подстилка, слаборазложившаяся, бурая, сырая, переход резкий по ровной линии, уплотнённое сложение.Eg 5-117 – подзолистый горизонт, глееватый, белёсый, светло-сизый, связный песок, сырой, уплотнённое сложение, переход по волнистой линии. BHF 11-2110 – альфегумусовый иллювиально-железистый, охристый, жёлто-красно-бурый, супесь, уплотнённое сложение, переход по волнистой линии.BHFg 21-3110 - альфегумусовый иллювиально-железистый, охристо-сизый, легкий суглинок, уплотнённое сложение, переход неясный по волнистой линии.СG – оглеённая почвообразующая порода, суглинок лёгкий, светло-бурая, сизая, сложение плотное. Таксономическая колонкаСтвол-ПостлитогенныеОтдел-АльфегумусовыеТип-Подзолы глеевыеПодтип-иллювиально-железистыйРод - контактно-глеевый, ненасыщенные Вид-мелкоподзолистыеРазновидность-СупесчаныеРазряд-на лёгких суглинистых отложениях.Название почвы: Подзол глеевый насыщенный мелкий профильно оглеенный на лёгких суглинистых отложенияхГЛАВА 3 СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВЫ3.1 Гранулометрический состав и водно-физические свойства почвыФизическая глина – это частицы, у которых размер менее 0,01 мм. К ней относятся: пыль средняя, пыль мелкая. Физический песок – это частицы, размер которых от 0,01 до 1 мм. Определение механического состава почвы по горизонтам играет большую роль при изучении происхождения почвы, так как механический состав зависит не только от состава материнской породы, но и от процессов почвообразования происходящих в почве.Между минералогическим, механическим и химическим составом существует определенная сопряженность: чем тяжелее порода по составу, тем меньше в ней первичных и тем больше вторичных минералов, тем ниже содержание кремнезема и выше содержание химически связанной воды и железа. Влияние механического состава на температуру почвы связано с особенностями тепловых свойств легких и тяжелых почв. Весной глинистые почвы нагреваются медленнее, чем легкие. В периоды интенсивного поступления влаги в почву (во время снеготаяния или при обильном выпадении осадков летом или осенью) влага, быстро и легко просачивающаяся через подстилку O, элювиальный Eg горизонт, обладающие высокой водопроницаемостью, дойдя до текстурных BHF и BHFg горизонтов, задерживается над ними из-за их малой водопроницаемости. Воздушный режим почв находится в прямой зависимости от механического состава почв. Чем плотнее почва, тем меньше в почве воздуха. Структурность находится в обратной зависимости от механического состава. Чем меньше частицы, тем более оструктурена почва.Таблица 1 – Гранулометрический состав почвы по горизонтам почвенного разрезаГоризонтГранулометрический составИндексНазваниесодержание физической глины, %содержание физического песка, %названиепочвыOПодстилочно-торфяный горизонт--ОрганическийEgПодзолистый глееватый горизонт1078,2Песок рыхлыйBHFАльфегумусовый горизонт 1567,2Песок связныйBHFgАльфегумусовый горизонт2081,3Супесь CGМатеринская порода оглееная2081,3Суглинок лёгкийПо содержанию физической глины и физического песка определяется ГМС каждого горизонта. По данным таблицы можно сказать, что подстилочно-торфяный горизонт O не имеет физической глины и физического песка, потому что является органическим горизонтом, то есть и ГМС он не имеет.Верхняя часть обеднена илистой и коллоидной фракциями при относительном возрастании здесь песчаных и особенно пылеватых частиц. С некоторой глубины количество ила возрастает, постепенно достигая максимума. Такое распределение фракций свидетельствует о передвижении илистой фракции или продуктов ее разрушения вниз. Горизонты, обедненные илистой фракцией, следует отнести к категории элювиальных, а обогащенные ею (по сравнению с материнской породой) - к иллювиальным. В данной почве водопроницаемость падает с глубиной из-за повышения содержания физической глины, а водоудерживающая способность наоборот растет. Соответственно влага скапливается в верхних слоях почвы и плохо поступает к нижним. Поступление питательных веществ также затруднено.Таблица 2 – Показатели физических и водных свойств почвыГоризонтПлотность твердой фазы почвы, г/см³Плотность сложения, г/см³Оценка плотности сложенияОбщая пористость, %Оценка общей пористостиПористость аэрации, %Полевая влажность, %Доля пор, занятых водой, %Недоступная влага, %Доступная влага, %Запас продуктивной влаги в горизонтеO2,120,45Богата орган. веществом52,7Удовлетворительная для пахотного слоя-2,98-24,12266,42599,44Eg2,61,2Уплотнена73Избыточно пористая-10,09-24,12266,42239,7BHF2,441,36Сильно уплотнена47,58Неудовлетворительная 21,1516,5426,431,3417,41196,38BHFg2,521,86Сильно уплотнена43,2Неудовлетворительная12,986,3130,225,3615,92791,22CG2,511,59Типичны 40Чрезмерно низкая 16,8812,8223,125,368,49226,85Плотность твердой фазы и плотность сложения почвы в пределах профиля увеличивается с глубиной, потому что зависят от минералогического состава почвы и содержания органических компонентов, а к низу увеличивается количество минеральных частиц. Оптимальное значение ПС для произрастания 1,1-1,2 г/см³. Значение общей пористости уменьшается от органогенных горизонтов к материнской породе. Это связано с большим содержанием органического вещества в верхних горизонтах, деятельностью (почвенной) фауны. Пористость аэрации – суммарный объем пор и пустот, занятых воздухом. Снижение пористости аэрации происходит к низу, что ухудшает рост растений. Полевая влажность почвы – максимальное количество капиллярно подвешенной влаги, которая остается в почве после стекания гравитационной влаги, при условии отсутствия подпора от грунтовых вод. Полевая влажность показывает запас продуктивной влаги, доступной для растений, зависит от механического состава, от содержания гумуса, структуры и других факторов. Самый большой показатель в горизонте BHF 16,54%.Горизонт O средне благоприятен для выращивания растений, поскольку имеет оптимальные условия по аэрации неизвестны и содержание доступной влаги 266,42% - избыточна, но плотность сложения также богата орган. веществом. Меньшее количество доступной влаги наблюдается в горизонтах BHF, BHFg и CG, так как отмечается оглеение нижних горизонтов, то есть разрез заложен в месте где почвы переувлажнены, выпадает большое количество осадков и присутствуют грунтовые воды. Таблица 3 – Средневзвешенные показатели для расчета запасов продуктивной влаги в толще почвыГоризонтМощность горизонта, смПлотность сложения, г/см3Содержание доступной влаги, %O50,45266,42Eg71,2266,42BHF101,3617,41BHFg101,8615,92CG391,598,49Средневзвешенныепоказатели-1,29114,93Запас продуктивной влаги в слое от 0-100 м равный 410 м3/га – очень плохой.3.2 Органическое вещество и химические свойства почвыОрганическое вещество является непременной составляющей почвы. Оно находится в виде слаборазложившихся органических остатков лесной подстилки, торфа или в виде хорошо разложившегося, утратившего свою клеточную структуру перегноя или гумуса, может трансформироваться и минерализоваться. Основным и первичным источником органического вещества почвы является растительный опад.Содержание гумуса в разных горизонтах различно, больше всего его в горизонте O из-за растительного опада. С глубиной количество гумуса резко уменьшается, т. к. источниками гумуса являются отметшие корни, микроорганизмы, дождевые черви и т. д., которых в глубине значительно меньше.Потерей при прокаливании (ППП) называют убыль в весе после прокаливания навески почвы до постоянного веса при температуре 900 °С. При прокаливании почва теряет органическое вещество, СО2 карбонатов, гигроскопическую и химически связанную воду, адсорбированный газы и частично хлориды. У горизонта O ППП 53,4%.Таблица 4 – Содержание органическим углеродом и гумусом почвыГоризонтПотерипри прокаливании, %Зольность, %Содержание, %Степеньобеспеченностигумусоморганического углеродагумусаO53,446,6--Нет данныхEg1990,18- Нет данныхBHF8,691,40,770,01Крайне бедныеBHFg2,697,40,11,01БедныеCG4960,126,46Хорошо обеспеченныеСамые большие потери при прокаливании у горизонта O. Это обусловлено большим содержанием органического вещества, которое обладает физико-химической поглотительной способностью, которая может удерживать катионы, карбонатов, абсорбированных газов. Содержание гумуса наиболее высокое у материнской породы, что свидетельствует о его сильном вымывании из верхних горизонтов.Кислотность почвы – это способность почвы подкислять почвенный раствор или растворы солей вследствие наличия в составе почвы кислот, а также обменных ионов водорода и катионов, образующих при их вытеснении гидролитически кислые соли. Таблица 5 – Значения кислотности водной и солевой вытяжки исследуемой почвыГоризонтpHводКатегория pHсолКатегорияO4,78Среднекислая4СильнокислаяEg4,55Среднекислая3,45СильнокислаяBHF4,35Сильнокислая3,95СильнокислаяBHFg4,87Среднекислая3,97СильнокислаяCG4,73Среднекислая3,86СильнокислаяПочвы кислые, потому что опад состоит из сложных органических соединений и при разложении грибами образуют фульвокислоты и органические кислоты (уксусная, муравьиная и др.). Кислотность почвы отрицательно влияет на условия произрастания растений. В особенности это относится ко многим культурным растениям. Однако и на продуктивность лесной растительности кислотность почвы нередко влияет отрицательно. Потребность нашей почвы в извести сильная, потому как почва кислая.Таблица 6– Показатели, характеризующие физико-химическую поглотительную способностьГоризонтСумма обменных оснований, мг экв/100гГидролитическая кислотность, мг экв/100гЕКО,мг экв/100гКатегория ЕКОСтепень насыщенности основаниями, %Категория по степени насыщенияO27,316,0882,56Очень высокая66,45НенасыщеннаяEg1,64,3839,01Высокая63,15НенасыщеннаяBHF1,24,66,95Низкая72,2НенасыщеннаяBHFg5,42,876,95Низкая70,4НенасыщеннаяCG17,42,394,7Низкая68,33НенасыщеннаяПоглотительная способность почвы – это свойство почвы поглощать и удерживать твёрдые, жидкие и газообразные вещества. Степень насыщенности основаниями меньше более 50 %. Это значит, что потребность в известковании средняя, необходимо известкование горизонтов O и Eg. СНО в нижних горизонтах больше, так как у этих горизонтов небольшое значение гидролитической кислотности. Значение ЕКО зависит от состава и содержания органического вещества, а также от минералогического и гранулометрического состава почвы. Самый высокий показатель у горизонта O 82,56 мг экв/100г. Поскольку ЕКО понижается с глубиной, значит происходила биологическая аккумуляция органических коллоидов в верхней части профиля за счет гумусовых веществ. Наибольшее значение S у горизонтов BHF и BHFg, это связано с большим содержанием органического вещества. Средневзвешенный показатель гидролитической кислотности для слоя в 30 см равен 6,98 мг экв/100г.Фосфор занимает важное место среди элементов питания растений. Он входит в состав многих органических соединений, без которых невозможна жизнь растений. Основной источник фосфора для растений – фосфаты. В основном фосфор аккумулируется в верхних горизонтах почвы.Калий, наряду с азотом и фосфором, является одним из важнейших элементов почвенного питания растений. Он является регулятором углеводного и белкового обмена. Непосредственно в растительных клетках в наибольшем количестве калий обнаруживается в клеточном соке — в вакуолях. Осуществляет важные физиологические функции в организме растений и потребляется в больших количествах. Особенно картофелем, корнеплодами, травами.Таблица 7 – Содержание подвижного фосфора и калия в почвенном профилеГоризонтР2О5,мг/100г почвыКатегорияК2О,мг/100 г почвыКатегорияO1,25Очень низкое28ПовышенноеEg1,25Очень низкое4,7НизкоеBHF3,12Низкое7НизкоеBHFg7,5Среднее9,3СреднееCG5Среднее7НизкоеФосфор является не доступным элементом. Основное его количество доступно в горизонтах BHFg и CG. Оно зависит от ГМС, кислотности почвы, количества гумуса и т.д. В верхних горизонтах низкое содержание фосфора в почве. Нехватка фосфора в почве вызывает у растений такие явления как: замедление роста растений, отмирание корней растений, листовые пластинки изменяют форму и цвет и т.д.Содержание калия зависит от минералогического, гранулометрического составов и содержания гумуса. При недостатке калия в растении тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный обмен.Горизонты Eg и BHFg – горизонты переувлажненные, поэтому содержание фосфора (подвижного) очень низкое, горизонт BHFg – горизонт не увлажненный, поэтому фосфор не переходит в верхние горизонты. Наибольшее содержание калия наблюдается у верхнего горизонта O, так как в нем содержится наибольшее количество органического вещества, но оно резко падает с переходом в нижние горизонты.Таблица 8 – Средневзвешенные показатели для расчета запасов P2O5 и K2O2 для слоя 20 смГоризонтМощность горизонта, смПлотность сложения, г/см3P2O5,мг/100 гK2O2,мг/100 гO50,451,2528Eg71,21,254,7BHF101,363,127СредневзвешенныеПоказатели 1,21,8713,23Содержание запасов P2O5 для слоя 20 см является низким, а содержание K2O2 для слоя 20 см – повышенное. [13]ГЛАВА 4. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВПлодородие почвы — это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, воздухе и тепле. Плодородная почва должна иметь пористую структуру, быть проницаемой, что зависит от наличия в ней органических веществ. Важным фактором, определяющим плодородие почвы, является наличие в ней химических элементов — азота, фосфора, калия, магния, микроэлементов [5].Модель плодородия почв – это оптимальное сочетание свойств, процессов и режимов почв для получения максимально экономически оправданного урожая и наибольшего КПД использования в агрофитоценозе солнечной и антропогенно затраченной энергии при соблюдении экологической безопасности принятой системы земледелия и технологий.Модель плодородия предполагает максимальную устойчивость почв в данных условиях к деградации, надежность и долговечность функционирования при принятых потоках вещества и энергии [6]. Поскольку различные растения предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям, модель почвенного плодородия должна разрабатываться с учетом требований растений к свойствам почв. Вместе с тем при разработке модели следует учитывать свойства и режимы конкретных почв, структуру почвенного покрова, так как для каждого типа почв (в ряде случаев даже подтипа, рода и разновидности) с учетом особенностей почвенного плодородия урожайность культурных растений будет различна.На фоне генетических особенностей почв (строение профиля, наличие гумусовых горизонтов, условия водно-температурного режима и др.) модели почвенного плодородия разрабатывают с учетом гранулометрического состава (песчаные и супесчаные, легко- и среднесуглинистые, тяжелосуглинистые и глинистые) как фундаментального показателя, имеющего интегральное значение в формировании агрономических свойств почв и дифференцирования агротехнических приемов возделывания сельскохозяйственных растений.К числу общих показателей свойств почв и их режимов, оптимальные параметры которых необходимо установить для модели плодородной почвы, относятся:1) показатели гумусного состояния почвы — содержание и состав гумуса, его запасы, мощность гумусового слоя;2) параметры, характеризующие питательный режим почв — содержание доступных форм элементов питания растений;3) показатели оптимальных физических свойств: плотность, агрегатированность, наименьшая влагоемкость. водопроницаемость, аэрация: показатели, характеризующие строение почвенного профиля — мощность пахотного слоя и в целом гумусового профиля;4) показатели физико-химических свойств — реакция, емкость поглощения, состав обменных катионов, степень насыщенности основаниями.Кроме названных свойств, общих для всех типов почв; устанавливают оптимальные зональные показатели, определяющие условия (и уровень) почвенного плодородия отдельных типов почв (наличие токсичных веществ - подвижных форм алюминия и марганца в почвах таежно-лесной зоны и др.).Параметры плодородия таежно – лесной зоны:1) Агрофизические свойства (плотность сложения – 1,1 – 1,2 г/см3, пористость – 50 – 55%, структура мелкокомковатая, водопроницаемость более 40%, мощность гумусового (пахотного) горизонта – 25 – 30%, подзолистый горизонт отсутствует)2) Агрохимические свойства (рН = 6 – 6,5, S – 7 – 12 мг*экв/100 г, СНО – 80 – 90%, содержание минерального азота – 30 – 50 мг/кг, подвижные формы азота – 150 – 250 мг/кг, калия – 200 – 250 мг/кг)3) Агробиологические свойства (содержание гумуса – 2,5 – 3%, его запасы – 75 – 90 т/га, фитосанитарное состояние оптимальное)Параметры исследуемой почвы:Агрофизические свойстваПС – 1,3 г/см3, пористость – 51 %, структура комковатая, мощность гумусового (пахотного) горизонта – 7 %, подзолистый горизонт присутствует.Агрохимические свойстварН – 4,65, S 1,2-27,3 мг*экв/100 г, СНО – 68%.Агробиологические свойстваСодержание гумуса – 2,49 %, его запасы – 219 т/га.Плодородие почвы зависит от ее структуры. Также плодородие почвы и продуктивность лесов зависят от аэрации почвы. Аэрация, или насыщенные почвы кислородом, происходит при охлаждении почвы, так как в это время атмосферный воздух втягивается в почву, а при нагревании из почвы выделяется почвенный воздух, обогащенный углекислотой. Уплотнение почвы снижает аэрацию. Повышению плодородия почв способствуют следующие мероприятия: хорошая обработка почв; внесение органических удобрений в сочетании с минеральными; снегозадержание; мелиоративные мероприятия; подбор культур устойчивых к засолению и уплотнению почв; залужение сенокосных и пастбищных угодий и др.Для улучшения структуры почвы применяют известкование. Аэрация почвы в лесу может быть сохранена путем регулирования пастьбы скота, устройства прогулочных троп, площадок для игр, костров, а также других мер, предотвращающих уплотнение почвы в лесу.Влияние извести на свойства почвы. Известь оказывает много стороннее действие на почву. Она устраняет кислотность почвы, уменьшает содержание подвижного алюминия, улучшает микро биологическую деятельность в почве (аммонификацию, нитрификацию клубеньковых и свободноживущих в почве азотфиксирующих микроорганизмов) повышает насыщенность почв основаниями и буферность почв против подкисления. Известкование улучшает физические свойства почв, их водный и воздушный режим. При вступлении кальция в поглощающий комплекс почв повышается коагулирующая способность почвенных коллоидов, улучшается структура почвы, особенно при сочетании с органическими удобрениями. Этому же способствует усиление развития корневой системы под влиянием кальция.Кальций положительно влияет на рост и развитие корневой системы растений, на физиологическую уравновешенность питательного раствора; катионы кальция оказывают сильное антагонистическое действие, препятствующее избыточному поступлению в растение катионов Н+, Nа+, NН4+ и др. Кальций играет большую роль в превращении азотистых веществ в растении (ускоряет распад запасных белков в семенах при их прорастании).В растениях кальций положительно влияет на развитие клеточных оболочек (без кальция клеточные стенки ослизняются и затрудняется поступление питательных веществ в клетку).Так же применяют фосфоритование. Фосфоритование – это внесение в почву фосфорных удобрений, для повышения содержания подвижных форм фосфора. Внесение фосфорной муки в почву приводит к повышению плодородия почвы и урожайности растений. Также фосфоритная мука – самое дешевое удобрение. Эффективность действия фосфоритной муки зависит от биологических особенностей растений. Растения делятся на несколько групп по способности усваивать фосфор из труднорастворимых фосфатов, некоторые растения усваивают фосфор только после взаимодействия фосфорной муки с почвой. Под влиянием почвенной кислотности фосфоритная мука превращается в усваиваемый растениями СаНРО4.Эффективность фосфоритной муки зависит от геологического возраста и минералогического состава фосфорита. Фосфориты древнего происхождения с кристаллическим строением фосфатного вещества отличается слабой доступностью для растений, более доступен апатит. Более молодые фосфориты, в которых фосфатное вещество не имеет явно выраженного кристаллического строения, более усвояемы растениями. Для повышения усвояемости фосфоритную муку можно компостировать с верховым торфом или навозом. В этом случае эффект более высокий, чем от внесения только фосфоритной муки или торфа.Калий играет важную роль в жизни растений. Калий сосредотачивается в наиболее молодых жизнедеятельных частях растений, много его содержится в пыльце. Он способствует нормальному ходу фотосинтеза, передвижению углеводов, их накоплению в продуктивной части урожая, в частности в клубнях картофеля, корнеплодах. Калийные удобрения повышают качество волокна льна, конопли и прядильных культур, а также усиливает устойчивость культур к легким заморозкам. При хорошем калийном питании озимые культуры и многолетние бобовые травы лучше перезимовывают, повышается их устойчивость к различным заболеваниям. Калий улучшает качество сельскохозяйственной продукции. При калийном голодании снижается устойчивость картофеля, овощей и сахарной свеклы к грибным заболеваниям, как в период роста, так и во время хранения в свежем виде. При недостатке у злаковых культур саломина становится менее прочной, хлеба полегают, а это приводит к снижению урожая.Важное условие эффективного применения калийных удобрений — хорошее обеспечение растений азотом и фосфором. На почвах, бедных азотом и фосфором, одни калийные удобрения не дают должного эффекта. При разработке системы удобрений важно учитывать возможные потери калия из почвы в результате вымывания [16].Так же повышению плодородия почв способствуют компосты. Компост – это органическое удобрение, полученное в результате разложения органических отходов растительного и животного происхождения.Компостирование – один из приемов накопления местных органических удобрений. Оно необходимо для сохранения питательных веществ в одних органических удобрениях при их разложении и усилении доступности для растений элементов питания в составе других. Лучшим способом использования навозной жижи является компостирование ее с торфом. Торф энергично поглощает аммиак и уменьшает потери азота из торфожижевого компоста во время хранения. В свою очередь навозная жижа, обладая щелочной реакцией, способствует растворению гумусовых веществ торфа и повышению усвояемости растениями его из азотистых соединений [8].Рассматриваемая почва относится к типу серых. По механическому составу она является супесчаной, по содержанию гумуса хорошо обеспечена, очень высоко обеспечена фосфором, запас продуктивной влаги очень плохой, повышенная кислотность. Все эти свойства являются не очень благоприятными для роста любой растительности на данных почвах. Серые почвы, образованные на материнских породах глинистого состава, могут хорошо удерживать влагу, осуществлять приток воздуха к корням растений. Поэтому здесь создаются благоприятные условия только для древесной растительности. Супесчаный механический состав говорит о том, что данная почва не сильно удерживает влагу и поэтому обеспеченность этой почвы водными запасами наблюдается только при близком залегании грунтовых вод или при неглубоком расположении материнской породы. Повышенная кислотность почв также препятствует произрастанию различной растительности на данной почве, так как большинство культурных растений предпочитают слабокислую или нейтральную реакцию среды. Для того чтобы понизить кислотность почвы и подвести реакцию среды к слабокислой или даже к нейтральной применяют известкование, то есть внесение в почву извести. Под влиянием извести устраняется вредное воздействие на растения избытка подвижного алюминия и марганца и повышается содержание кальция. В результате улучшаются физические, физико-химические и биологические свойства почвы. Иногда применяют рыхление лесной подстилки, для того чтобы улучшить кислородный режим почвы. Почва также плотная и для успешного выращивания культур необходимо ее разрыхление. Также в почве присутствует оглеение нижних горизонтов, а значит почвы нужно осушать.ЗАКЛЮЧЕНИЕПриродные условия таежно-лесной зоны чрезвычайно разнообразны. Климат зоны умеренно холодный, с нарастанием континентальности. В природном отношении Урал ближе к Европе, чем к Азии, чему способствует отчетливо выраженная его асимметрия. На запад, к Русской равнине, горы снижаются постепенно, серией невысоких хребтов и гряд с пологими склонами, переходя в предгорные равнины, имеющие значительное сходство с прилегающими частями Русской равнины. Такой переход обеспечивает и постепенную смену природных условий с сохранением некоторых их свойств и в горных районах. Почвообразующие породы сложены наиболее устойчивыми кристаллическими породами и продуктами разрушения кристаллических пород. Преобладают таежные леса, в основном хвойные с моховым покровом, а на юге зоны древостой состоит из лиственных и широколиственных древесных пород с примесью хвойных, с травянистым и моховым покровом. Основными процессами, под влиянием которых происходило образование почвенного покрова таежно-лесной зоны, являются подзолистый, дерновый и болотный (торфообразование и оглеение). Подзолистый процесс является главным в формировании подзолистых почв. В результате его проявления происходят разрушение в верхней части профиля почвы первичных и вторичных минералов и вынос продуктов разрушения в нижележащие горизонты и грунтовые воды. Подзолистые почвы формируются преимущественно под хвойными лесами. Образование их профиля связано с развитием процессов подстилкообразование, грубогумусово-аккумулятивный процесс, альфегумусовый процесс.Почвенный разрез заложен в Калиновском лесопарке в северо-восточной части Екатеринбурга, около микрорайона Эльмаш. Относится к Шарташскому лесничеству. Разрез расположен в местности с неоднородным рельефом: в северной части заболоченные понижения чередуются с небольшими возвышенностями, а в южной части наблюдается сильная расчлененность рельефа, есть высокие холмы. Растения нижних ярусов представлены зелёными мхами, лишайниками, грибами. Растёт можжевельник, жимолость, различные травы, например кислица. Распространены ягодники: клюква, черникаИсследуемая почва относится к типу – подзолов глеевых по Классификации и диагностике почв России (2004 г) и имеет название: Подзол глеевый насыщенный мелкий профильно оглеенный на лёгких суглинистых отложениях.Так же на основании выполненных нами исследований можно сделать следующие выводы:1) Почвы песчаные или легкосуглинистые, следовательно – теплые, легко прогреваются весной.2) Водный режим избыточный – в сезон снеготаяния или во влажные годы поступающая в почву влага застаивается в средняя и нижняя часть профиля, вынося с собой питательные вещества из верхнего горизонта.3) Водно – физические свойства в целом не благоприятны. Наблюдается переувлажнение почвы в средних и нижних горизонтах.4) Основные запасы гумуса содержатся в нижнних горизонтах и очень резко ростет с глубиной.5) Емкость катионного обмена самая высокая в горизонте O, самая низкая – в CG. Резкое снижение ЕКО говорит о разрушении коллоидной части почвы.6) Чем больше содержание в почве органического вещества и меньше содержание «физической глины», тем выше гидролитическая кислотность. Почва в целом сильно кислая и нуждается в известковании.7) Не благоприятные условия для произрастания сельскохозяйственных культур. Высокое содержание калия только в O горизонте, а фосфора – низкое и очень низкое в верхних горизонтах, и только в BHFg и CG – среднее. Требуется внесение удобрений.К мероприятиям по повышению плодородия рассматриваемых почв относятся: применение органических и минеральных удобрений, известкование, улучшение водно-воздушного режима почв. Почвы в первую очередь нуждаются в осушении. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВКлассификация и диагностика почв России, Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., 2004. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://fileskachat.com/view/52143_496d6b87dc023b8a09da1da7fd82808e.html (Дата обращения 13.11.20)Атлас почв Российской Федерации, [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://soil-db.ru/soilatlas/ (Дата обращения 20.11.21)Тип: Подзолы, [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://soil-db.ru/soilatlas/razdel-3-pochvy-rossiyskoy-federacii/podzoly (Дата обращения 23.12.20)Вводная лекция, [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studopedia.ru/2_96894_lektsiya--vvodnaya.html (Дата обращения 22.12.21)Плодородие лесные почв и пути его повышения, [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.woodtechnology.ru/drevesinovedenie/lesovedenie/plodorodie-lesnyx-pochv-i-puti-ego-povysheniya.html (Дата обращения 25.11.20)Лекции по оптимизации, [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.sgau.ru/files/pages/14691/14327968188.pdf (Дата обращения 25.12.21)Почвообразовательный процесс. Факторы почвообразования., [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://revolution.allbest.ru/geography/00387323_0.html (Дата обращения 26.11.20)Мероприятия по улучшению почв, [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/5612287/page:6/ (Дата обращения 25.12.21)Дерновые и дерново-подзолистые почвы и их характеристика [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studopedia.ru/2_99482_dernovie-i-dernovo-podzolistie-pochvi-i-ih-harakteristika.html (Дата обращения 21.12.21)Полевой практикум по почвоведению [Текст]: методич. указ. / Е.Н. Наквасина [и др.]: Арх. гос - венный технич. ун-т – Архангельск : АГТУ, 2007. –126 с.Водно – физические свойства почвы, [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/1792052/page:4/ (Дата обращения 26.11.20)Почвы таежно – лесной зоны, [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://studfile.net/preview/6272150/page:4/ (Дата обращения 25.12.21)Агрохимические свойств почв и мероприятия по их улучшению [Текст]: методич.указ. / С.В. Любова [и др.]: Сев. (Аркт.) федер. ун-тим. М. В. Ломоносова. – Архангельск : САФУ, 2013. –51 с.Глава 10. Плодородие почв [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ebooks.grsu.by/pochva_s_osn_rast/glava-10-plodorodie-pochv.htm (Дата обращения 25.11.20)Роды подзолистых почв [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://cozyhomestead.ru/rastenia_12698.html (Дата обращения 25.11.20)Земледелие с основами почвоведения и агрохимии электронный учебно-методический комплекс [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.kgau.ru/distance/2013/a2/010/00a_autor.html (Дата обращения 25.11.20)2815590342836500