МОДУЛЬ 1

Почва, ее строение и свойства

Тема 1.1. Предмет и задачи почвоведения, его место в системе наук о Земле

План.

1. История развития науки.
2. Понятие о почве и почвоведении.
3. Функции почв.

1.История развития науки

Теоретическое почвоведение и его история возникли практически одновременно. Основатель почвоведения В.В. Докучаев был и его первым историком.

Основные этапы развития науки:

І. Этап накопления фактов (эмпирический)

Периоды:

1. 7-8 век до н.э. Первые исследовательские попытки у эллинов. Колыбель современного почвоведения – в Греции. Главное качество периода – наблюдательность (выделили почвенные слои);
2. 2-1 век до н.э. В древнем Риме появились первые агроприемы, направленные на восстановление плодородия (“так терпи же, чтобы поле отдыхало под паром покой на досуге вкушая”);
3. Период средневековья. Основная решаемая проблема: чем питаются растения – водой, частицами, воздухом … Решение данного вопроса способствовало исследованию состава почвы, ее происхождения. Появились первые гипотезы о наличии гумуса в почве.

Теории происхождения почвы:

-геологическое или растительное образование
-гумусовая теория
-болотная теория
-гипотеза М.В. Ломоносова (почва – продукт взаимодействия минерального и растительного царства). Работа «О слоях земных».

ІІ. Этап современного почвоведения (эмпирический)– основатель В.В. Докучаев

Периоды:

1.) Докучаевский (1870 – 1900 гг.)

Характерные особенности:

1. почва самостоятельное «естественноисторическое» тело природы;
2. намечена методология исследования почв;
3. открыты законы природной зональности;
4. появилось учение о классификации почв (генетическая), в название почв используются цветовые шкалы;
5. взаимопроникновение с агрономией;
6. новая наука приступила к решению прикладных задач

2.) Период окончательного утверждения и дальнейшего развития Докучаевских идей (1901 – 1916 гг.)

Характерные особенности:

1. начало дифференциации почвоведения;
2. первые оценочные работы;
3. исследование почвенных ресурсов;
4. начало исследований почв в Сибири

Наиболее авторитетные ученые: К.Д. Глинка, П.С. Коссович

3.) Дифференциация почвоведения (1917 – 1947 гг.)

Характерные особенности:

1. углубленное изучение свойств почв и почвенных процессов;
2. появление разделов – физика, химия, биология, минералогия, генезис, география почв;
3. начало «картографии почв»;
4. почвенно-оценочные работы

Наиболее авторитетные ученые: Б.Б. Полынов, В.Р. Вильямс, Л.И. Прасолов, С.П. Кравков, К.К Гедройц, Р.С. Ильин

4.) Дифференциация почвоведения (1948 – 1973 гг.)

Характерные особенности:

1. дальнейшее развитие картографии;
2. развитие классификации и стационарных исследований;
3. развитие сети почвенных учреждений;

5.) (1974 – 1990 гг.)

Характерные особенности:

1. развитие разделов почвоведения;
2. выявление биосферных и экологических функций почв;
3. проблема деградации почв;
4. разработка почвенного мониторинга

6.) Экологизация почвоведения (1991 – по настоящее время)

Характерные особенности:

1. усиленное внимание к теоретическим проблемам природного и антропогенного почвообразования;
2. решение экологических проблем;
3. ослабление экспериментальных и экспедиционных исследований;
4. анализ почвы как системы

Резюме:

Фактами истории почвоведения являются все события интеллектуальной, организационной и практической деятельности почвоведов, а историческими источниками – воспоминания, материалы архивов, все публикации научного, прикладного, хроникального характера, особенно в журнале «Почвоведение».

2. Понятие о почве и почвоведении

Почва

– это сложная полифункциональная открытая 4-х фазная структурная система в поверхностной части коры выветривания горных пород; является комплексной функцией горных пород, организмов, климата, рельефа, времени и антропогенного фактора, обладающая плодородием.

Почва – четырехфазная открытая система. Состоит из 4 фаз (частей):

1. Твердая
2. Жидкая
3. Газообразная
4. Живая

Твердая фаза – характеризуется гранулометрическим, минералогическим и химическим составом, сложением, структурой и пористостью.

В состав твердой фазы почвы входят минералы и химические соединения, унаследованные от исходной горной породы и практически неизменные при последующем выветривании и почвообразовании. Минералы и соли, перешедшие в почву из исходной породы, называют первичными. Твердую фазу формируют также вторичные минералы. Они образуются при выветривании исходной горной породы и почвообразовании .

Органическое вещество почвы в т.ч. гумус также формирует твердую фазу почвы. На долю минеральной части приходится до 90 % от объема твердой фазы.

Жидкая фаза – это вода в почве, циркулирующая в пределах почвенного профиля вместе с растворенными в ней разнообразными минеральными, органическими и органоминеральными соединениями. Она называется почвенным раствором.

Почвенный раствор представляет собой исключительно динамичную фазу почвы, он играет важную роль в жизни живых организмов, а также в процессах миграции веществ в почвенном профиле. Почвенный раствор располагается в почвенных порах.

Газообразная фаза – представляет собой почвенный воздух, который заполняет разнообразные пустоты (поры, трещины), имеющиеся в почве и не занятые водой. Почвенный воздух существенно отличается от атмосферного и динамичен во времени. Основные газы почвенного воздуха – кислород, углекислый газ, которого в почве в несколько раз больше, чем в атмосферном воздухе, азот. Почвенный воздух располагается в порах, которые формируют пористость аэрации.

Живая фаза – представлена живыми организмами, населяющими почву, которые служат важнейшим фактором почвообразования. В состав фазы входят разнообразные микроорганизмы (бактерии, грибы, актиномицеты), почвенные животные, корневые системы зеленых растений.

Все фазы почвы взаимосвязаны, оказывают взаимное влияние друг на друга и существуют как единое целое.

Почвоведение

– наука об образовании (генезисе), строении и свойствах почв, закономерностях их географического распространения, путях рационального использования и повышении почвенного плодородия.

Почвоведение принадлежит к наука о природе, т.е. является естественнонаучной дисциплиной. Оно тесно соприкасается с фундаментальными науками (математика, физика, химия), естественно-историческими (биология, геология, география), прикладными науками (земледелие, растениеводство, мелиорация, агрохимия, землеустройство и т.д.).

Как любая другая наука, почвоведение имеет свои методы исследований, адекватные предмету исследований.

3. Функции почв

І. Биогеоценотические – объединены в несколько групп по основным контролирующим их свойствам почв.

1. Физические функции
жизненное пространство
жилище и убежище
опорная функция
функция сохранения и депо семян
2. Химические и биохимические функции
источник питательных элементов и соединений
депо элементов питания, энергии и влаги
функция стимулятора и ингибитора биохимических и других процессов
3. Физико-химические функции
сорбция тонкодисперсного вещества, поступающего из атмосферы, с боковыми и грунтовыми водными потоками и растительным опадом
сорбция почвенным мелкоземом микроорганизмов, обитающих в почве
функция стимулятора и ингибитора биохимических и других процессов
4. Информационные функции
функция сигнала для сезонных и других биологических процессов
регуляция численности, состава и структуры биогеоценоза
пусковой механизм некоторых сукцессий
«память» биогеоценоза (ландшафта)

Биогеоценоз – это экосистема в границах фитоценоза.

5. Целостные функции
Трансформация вещества и энергии
Санитарная функция
Функция защитного и буферного экрана

В целом все перечисленные функции прямо или косвенно определяют почвенное плодородие.

ІІ Глобальные – входят функции, реализуемые почвенным покровом в его взаимодействии с литосферой, гидросферой, атмосферой и биосферой.

1. Литосферные
защитный слой литосферы
источник вещества для формирования пород и полезных ископаемых
передача аккумулированной солнечной энергии и вещества в недра Земли
2. Гидросферные
Роль в круговороте воды, регулировании водного баланса
3. Атмосферные
Фактор формирования и эволюции газового состава атмосферы
Источник и приемник твердого вещества и микроорганизмов атмосферы
4. Общебиосферные
среда обитания организмов суши
связующее звено биологического и геологического круговорота

ІІІ Экологические функции городских почв

Отличие городских почв от почв природных ландшафтов в том, что их свойства формируются под влиянием антропогенных факторов. С участием почв в антропоэкосистемах города протекают биогеохимические циклы различных химических веществ (природного и техногенного происхождения), в них происходит преобразование культурного насыпного слоя, трансформация поверхностных вод в грунтовые.

Утилитарное (практическое) значение имеет плодородие этих почв, пригодность их для произрастания зеленых насаждений. Почвы служат банком для семян, регулятором газового обмена. Особую значимость в урбанизированных ландшафтах приобретает протекторная функция почвы.

Таким образом, в городах, почва служит:

1. защитным барьером от вертикального проникновения веществ химического и биологического происхождения
2. биогеохимическим преобразователем грунтов, мусора и свалок.

Контрольные вопросы

Контрольные вопросы

1. Что такое минералы? На какие группы минералы делят по происхождению?
2. Какие существуют пути образования вторичных минералов?
3. Каково почвообразующее значение минералов?
4. Каковы основные физические свойства, диагностирующие минералы?
5. В какой форме минералы встречаются в природе?
6. Какие классы минералов вы знаете? Назовите, к какому классу относятся минералы, представленные в коллекции?
7. Дайте определение понятию почвообразующей породы?
8. Как влияют почвообразующие породы на почвообразовательный процесс и свойства почв?
9. Охарактеризуйте основные экзогенные процессы и их роль в формировании четвертичных отложений?
10. Назовите классификацию четвертичных отложений и почвообразующих пород?
11. К каким почвообразующим породам приурочены почвы легкого гранулометрического состава?
12. К каким почвообразующим отложениям (флювиогляциального, ледникового или озерно-ледникового генезиса) приурочены почвы тяжелого гранулометрического состава?