Радиоактивные свойства почв

В почвах и материнских породах присутствует широкий набор радиоактивных элементов (радионуклидов). Они могут быть как естественного, так и антропогенного происхождения. В связи с этим различают естественную и искусственную радиоактивность почв. Она выражается количеством ядерных распадов в единицу времени и измеряется в беккерелях (1 Бк = 1 распад/с) или единицах активности – кюри (1 Кюри = 3,7-10¹⁰ Бк).

Естественная радиоактивность

Естественная радиоактивность обусловлена двумя группами радиоактивных элементов –первичными и космогенными. Первичные содержатся в материнских породах и вошли в состав почв. Космогенные поступают в почву из атмосферы. Их  образование  происходит при взаимодействии космического излучения с ядрами стабильных элементов.

Первичные радионуклиды представлены ураном (²³⁸U, ²³⁵U), торием (²³²Th), радием (²²⁶Ra), радоном (²²²Rn, ²²⁰Rn), изотопами калия (⁴⁰К), рубидия (⁸⁷Rb), кальция (⁴⁸Са), циркония (⁹⁶Zr) и др.; космогенные представлены тритием (³Н), бериллием (⁷Ве, ¹⁰Ве) и углеродом (¹⁴С).

Все естественные радиоактивные изотопы, как правило, долгоживущие с периодом полураспада 10⁸–10¹⁶ лет. Они испускают альфа- и бета-частицы (Не, е^-) и гамма-лучи. Естественная радиоактивность определяется в основном содержанием урана, тория, радия и изотопа калия. В почвах радионуклиды находятся в очень малых количествах, в рассеянном состоянии (уран – 3·10^-6– 5,1·10^-4 %; то- рий – 4·10^-6 – 16·10^-4;  радий – 1·10^-12 – 1,7·10^-10;   калий– 3,9·10^-6 – 3,1·10^-5 %). Наблюдается возрастание их концентраций в меридиональном направлении (табл. 1) от подзолистых почв к сероземам.

Валовое содержание радионуклидов в почвах зависит от материнских пород. Например, почвы, сформировавшиеся на обогащенных фосфором породах, содержат повышенные концентрации урана. Содержание естественных радиоактивных элементов в почвах зависит также от степени изменения материнской породы в процессе почвообразования, а количественные изменения по профилю – от типа почвообразования. Оподзоливание, осолодение, лёссивирование, осолонцевание приводят к выносу естественных радионуклидов из элювиальных горизонтов в иллювиальные. В лесостепных почвах и почвах степных областей профильная дифференциация содержания радиоэлементов совпадает с типичными профильными закономерностями изменений в них гранулометрического состава, оксидов железа и алюминия.

Искусственная радиоактивность

Искусственная радиоактивность является следствием загрязнения почв радионуклидами в результате термоядерных взрывов, аварий на атомных электростанциях, внесения в почву фосфорных удобрений, часто содержащих изотопы урана, загрязнения почвы отходами атомной промышленности, зольными выбросами тепловых электростанций, работающих на угле и горючих сланцах, содержащих уран, радий, торий, полоний. Всем известны трагические последствия сброшенных США атомных бомб в конце второй мировой войны на города Японии Хиросима и Нагасаки, последствия аварии на Чернобыльской АЭС в Белоруссии. Радиоэлементы разносятся ветром, дождевыми и талыми водными потоками, расширяя зоны радиоактивных загрязнений почвенного покрова и природных вод, подвергая радиоактивному облучению живые организмы.

Особенностью радиоактивных загрязнителей является то, что они обычно не изменяют уровень плодородия почв, но накапливаются в урожае. Поэтому на продукты питания для человека и корма для животных установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) радионуклидов.

В почвах более тяжелых и гумусированных антропогенные радионуклиды активнее и надолго закрепляются в верхнем гумусовом горизонте. В почвах же легких они могут мигрировать в течение 10–15 лет на глубину 40–50 см. В экологическом отношении особенно опасны долгоживущие антропогенные радионуклиды: ⁹⁰Sr, ¹⁰⁶Ru, ¹²⁹J, ¹³⁷Cs, ¹⁴⁴Ce, ²²⁶ Ra,  ²³²Th, ²³⁸U, ²³⁹Pu. У стронция-90 период полураспада 28 лет, у цезия-137 – 33 года, а у некоторых радионуклидов он составляет сотни лет. Цезий и стронций наиболее активно вовлекаются в биологический круговорот веществ благодаря тому, что цезий является аналогом калия, а стронций – кальция. Основное количество стронция и цезия, поступившее в растения, накапливается в их надземной массе. В урожае сельскохозяйственных культур содержание стронция можно уменьшить в 4–5 раз, применяя органические и минеральные удобрения, а на кислых почвах — известь. Стронций-90 задерживается в организме человека и животных гораздо дольше, чем цезий-137.

БИЛЕТ 18

1. Структурная почва по сравнению с бесструктурной имеет рыхлое сложение, меньшую плотность и большую пористость. Благодаря наличию некапиллярных пор структурная почва хорошо впитывает влагу, которая по мере движения рассасывается комками; промежутки между комками заполняются воздухом. Воздух содержится и в порах аэрации внутри комков. Потери воды от поверхностного стока незначительны, а наличие некапиллярных пор предохраняет почву от испарения влаги с поверхности. Следовательно, в структурной почве одновременно создаются условия обеспечения растений влагой и воздухом. В бесструктурной почве механические элементы лежат плотно, поэтому в ней образуются в основном капиллярные поры. Вода поглощается медленно, значительная часть ее теряется за счет поверхностного стока. Сплошная капиллярная связь в толще почвы вызывает потери влаги от испарения. В такой почве нередко наблюдаются два крайних состояния увлажнения: избыточное или недостаточное. При избыточном увлажнении все промежутки заполнены водой, воздух отсутствует. В этих условиях развиваются анаэробные процессы, ведущие к потере азота в результате денитрификации, образуются вредные для растений закисные формы железа и марганца и закрепляется фосфор в труднорастворимых формах, что создает неблагоприятный питательный режим. При недостаточном увлажнении в почве много воздуха, но растения испытывают недостаток в воде. Рыхлое сложение структурной почвы способствует лучшему прорастанию семян и распространению корней растений. Бесструктурная почва после увлажнения заплывает, а при подсыхании уплотняется, образуя корку; в такой почве затруднено прорастание семян и распространение корней растений. Диапазон оптимальной влажности для обработки бесструктурной почвы значительно уже, чем для структурной. Регулирование структуры почвы. Структура почвы при сельскохозяйственном использовании, если не применять необходимых мер, постепенно теряет свою водопрочность и разрушается. Управление процессами структурообразования позволяет поддерживать почву в необходимом структурном состоянии. Основными причинами утраты структуры являются: механическое разрушение, физико - химические и биологические процессы, происходящие в почве. Механическое разрушение структуры почвы происходит вследствие обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей и животных. Важнейшими путями уменьшения механического разрушения является обработка почвы в спелом состоянии и сокращение количества обработок. Физико - химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена внутри почвы кальция и магния на натрий и аммоний. При этом коллоиды (главным образом, гумусовые вещества), прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептизируются при увлажнении, и структурные отдельности разрушаются. Поэтому приемы химической мелиорации почв (известкование, гипсование и др.) способствуют улучшению ее структуры. Биологические причины разрушения структуры обусловлены разложением гумусовых веществ почвенными микроорганизмами. В результате потери гумуса - главного цементирующего вещества - структура почвы теряет водопрочность и разрушается. В пахотных почвах наряду с разрушением структуры происходит и ее создание; поэтому в зависимости от того, какие процессы будут преобладать, наблюдается уменьшение или увеличение содержания водопрочных агрегатов. Восстановление и сохранение структуры почвы при ее сельскохозяйственном использовании осуществляется агротехническими методами и путем введения в почву искусственных структурообразователей. К агротехническим методам улучшения структуры почв относятся: посев многолетних трав, обработка почвы в спелом состоянии, известкование кислых почв, гипсование солонцовых почв, внесение минеральных и особенно органических удобрений. Прочная структура образуется под воздействием как многолетних трав, так и однолетних культур: пшеницы, подсолнечника, кукурузы и др. Лен, картофель, овощные культуры, имеющие мало развитую корневую систему, оказывают небольшое структурообразующее действие на почву

3.3. Серые лесные почвы лесостепной зоны Эти почвы распространены в северной части лесостепи под широколиственными лесами или мелколиственными с примесью хвойных пород (в Сибири) в виде прерывистой полосы от предгорий Карпат до Забайкалья в Восточной Сибири. В пределах этой полосы рассмотрим только Восточно-Европейскую почвенно-биоклиматическию область.  Среди почв лесостепной зоны наиболее интенсивно используют­ся в аграрном производстве серые лесные неоподзоленные почвы; занятая ими общая площадь сельскохозяйственных угодий равняется 354,89 тыс. га, пашни - 202,72 тыс. га. Это соответственно составля­ет 88,2 и 85,2% от всего количества данных угодий в лесостепной зоне. Климат. В Восточно-Европейской области климат в целом субконтинентальный умеренный. Среднегодовая температура воздуха составляет от 7 до 2,5°C в европейской части. Зима в Восточно-Европейской области умеренно холодная со средней температурой января от -8..-13°C (Средне-Русская провинция) до 16°C (на Верхнекамской возвышенности), а лето характеризуется умеренно высокими температурами (средняя температура июля 18,5..20°C). Безморозный период длится от 170..200 дней на западе до 115..130 дней на востоке области. Осадков выпадает 500..550 мм на территории Средне-Русской провинции и 350..400 мм в Предуралье. Основное количество осадков выпадает в теплый период. Испаряемость 500..550 мм в год. Коэффициент увлажнения 1,0..1,2. Рельеф и почвообразующие породы. В европейской части лесостепь находится главным образом в пределах Уфимского плато, средней части Среднерусской и Приволжской возвышенностей. Рельеф волнистый, пологоувалистый или увалисто-холмистый, сильно расчлененный овражно-балочной и речной сетью. Почвообразующими породами служат покровные и лёссовидные суглинки и глины, лёссы, моренные, реже делювиальные, флювиогляциальные и аллювиальные отложения, элювий коренных пород. Растительность. До освоения человеком в Восточно-Европейской области были распространены луговые степи, остепненные луга в сочетании с широколиственными лесами. Большая честь территории лесостепи распахана, в нетронутом виде сохранились лишь отдельные крупные массивы, приуроченные к возвышенным участкам водоразделов и хорошо дренированным балкам, а также к поймам и склонам балок. Эти участки покрыты травянистыми лесами: западнее Днепра – буковыми, буково – грабовыми и дубово-грабовыми, от Днепра до Волги в центральной полосе – липово-дубовыми с примесью ясеня, клена, вяза, от Волги до Урала – дубовыми, липовыми, дубово-липовыми. За Волгой заметны березы, часто с примесью пихты и сосны. В травяном покрове липово-дубовых и дубовых лесов наиболее характерны сныть, осока волосистая, медуница лекарственная, фиалка удивительная, мятник лесной, душица и др. по опушкам и на полянах разрастаются кустарники (терн, степная вишня, бобовник и др.).  ^ Генезис, классификация, состав и свойства почв. Серые лесные почвы по своим свойствам занимают переходное положение от дерново-подзолистых к черноземам. Впервые они были описаны В.В. Докучаевым под названием «типичных лесных земель». Он выделил их в самостоятельный тип, сформировавшийся в результате своеобразного процесса почвообразования под травянистыми широколиственными лесами в условиях лесостепи. В таких лесах подзолистый процесс протекает в весьма слабой степени, а дерновый развивается в лучших условиях, чем в таежно-лесной зоне, что связано с более благоприятными климатическими условиями, своеобразием биологического круговорота веществ и водного режима. 

3. Структура почвы является одним из важнейших факторов её плодородия. В структурной почве создаются оптимальные условия водного, воздушного и теплового режимов, что в свою очередь, обуславливает развитие микробиологической деятельности, мобилизацию и доступность питательных веществ для растений.

Структурная почва имеет высокую порозность. Благодаря хорошей водопроницаемости она хорошо промачивается водой, выпадающие осадки полностью впитываются. Поэтому отсутствует поверхностный сток, а следовательно, исключены эрозионные процессы. Во влажной структурной почве благодаря наличию капиллярных пор аэрации между ними одновременно совмещаются анаэробные процессы. Внутри агрегатов, когда капиллярные поры заняты водой, протекают анаэробные процессы, сопровождающиеся образованием ульминовых кислот. В это же время в порах аэрации, на поверхности комков, идут процессы в аэробных условиях с образованием гуминовых кислот и минеральных соединений, нужных для питания растений.

БИЛЕТ 19

1

2.. Почвы Арктики мало изучены. Их особенности кратко рассмотрены в работах Б. Н. Городкова, И. М. Иванова, И. С. Михайлова, Л. С. Говорухина, В. О. Таргульяна, Н.А. Караваевой.

На развитие арктических почв влияет вечная и многолетняя мерзлота, оттаивающая лишь в короткий летний период (1,5...2,0 мес) до глубины 30...50 см, причем температура деятельного слоя и в это время близка к нулю. Преобладают мерзлотные (криогенные) процессы — трещинообразование, вымораживание, прение, благодаря чему формируются трещинные полигоны на рыхлых породах и каменные холмы, кольца-, полосы на каменных породах. Доминирует физическое выветривание, приводящее к формированию грубообломочной, слабобиогенной, слабовыщелоченной коры выветривания. Геохимическое и биохимическое выветривание весьма замедлено, а с конца августа и до начала июля отсутствует. Почвенный покров на водоразделах очаговый, а не сплошной — отдельные участки арктических почв на фоне почво-пленок под пятнами водорослей (мощностью 1...2 см).

Почвенный покров формируется только на участках с мелкоземом фрагментарно под растительностью, развивающейся избирательно в соответствии с условиями рельефа, экспозиции, увлажнения, характера материнских пород. Для почв характерна своеобразная полигональность: почвы разбиты вертикальными морозобойными трещинами. Почвенный профиль укороченный (до 40...50 см), однако мощность его часто изменяется, иногда с выклиниванием отдельных горизонтов. Почвы (до 40 см) слабо дифференцированы на горизонты, гумусовый горизонт менее 10 см. Им свойственны кроме мерзлотных явлений малое поступление органических остатков (0,6 т/га), отсутствие горизонта кислой подстилки Ао, иллювиального горизонта, присутствие сильной каменистости на поверхности. Почвенные горизонты содержат много скелетного материала. В них отсутствует оглеение из-за малого увлажнения и значительной аэрации. Для этих почв характерны криогенное накопление соединений железа, слабое передвижение веществ по профилю или их отсутствие, высокая насыщенность (до 90 %) основаниями, слабокислая, нейтральная, иногда слабощелочная реакция.

В арктической зоне выделен тип — арктические пустынные почвы, который включает два подтипа: пустынно-арктические и арктические типичные почвы.

Пустынно-арктические почвы распространены в северной части арктической зоны на выровненных участках, чаще с супесчаными и песчано-щебнистыми отложениями под мохово-лишайниковыми куртинами с единичными экземплярами цветковых растений. Большие площади находятся под песками, щебнистыми, элювиальными и делювиальными отложениями и каменными насыпями. Их поверхность разбита системой полигонов с трещинами до 20 м.

Мощность почвенного профиля в среднем до 40 см. Он имеет следующее строение: A1 — гумусовый горизонт мощностью 1...2см, реже до 4 см, от темно-бурой до желтовато-бурой окраски, супесчаный или легкосуглинистый, с непрочной зернистой структурой, неровным или заметным переходом в следующий горизонт; А1С — переходный горизонт мощностью 20...40 см, бурого или желто-бурого цвета, реже пятнистый, супесчаный, непрочно-мелкокомковатый или бесструктурный, переход по границе оттаивания; С — мерзлая почвообразующая порода, светло-бурая, супесчаная, плотная, щебнистая.

Гумуса в горизонте А₁ содержится всего 1...2 %. Реакция почв нейтральная и слабощелочная (рН 6,8...7,4). Сумма обменных оснований колеблется от 5...10 до 15 мг • экв/100 г почвы. Степень насыщенности основаниями 95... 100 %. Водный режим застойный (мерзлотный). В начале лета при таянии снегов и ледников почвы переувлажняются, а летом быстро высыхают из-за круглосуточной инсоляции и сильных ветров.

В понижениях с застойными водами и на участках, затопляемых талыми проточными водами снежников и ледников, под мохово-злаковой растительностью встречаются болотные арктические почвы. На участках с застойными водами ясно выражены оглееные горизонты с тяжелым гранулометрическим составом, а на участках, затопляемых проточными водами, генетические горизонты различаются слабо и оглеение отсутствует.

В устьях рек развиты маршевые солончаки, а на птичьих базарах — биогенные аккумуляции.

Арктические типичные почвы сформированы на высоких плато, плакорных водораздельных возвышенностях, абразионно-аккумулятивных морских террасах, в основном на юге арктической зоны, под мохово-разнотравно-злаковой растительностью морозобойных трещин и трещин усыхания.

Профиль почв маломощный — до 40...50 см: Ао — мохово-лишайниковая подстилка мощностью до 3 см; А₁ — гумусовый горизонт мощностью до 10 см, коричнево-бурый, чаще суглинистый, непрочной зернисто-комковатой структуры, пористый, с трещинами, уплотненный, в середине полигона горизонт выклинивается; переход неровный и заметный; А₁C — переходный горизонт (30...40 см) от светло-бурого до бурого цвета, суглинистый, комковато-ореховатый, плотный, трещиноватый, переход по границе оттаивания; С — мерзлая почвообразующая порода, светло-бурая, часто с обломками пород.

Почвы имеют дискретные гумусовые горизонты. Профиль преимущественно неравномерный по мощности горизонта А1, часто с гумусовыми карманами. В горизонте А1 количество гумуса иногда достигает 4...8 % и постепенно уменьшается вниз по профилю. В составе гумуса доминируютфульвокислоты (С_гк: С_фк ⁼ 0,3...0,5). Преобладают малоподвижные фульваты и гуматы кальция, значительно содержание негидролизуемого остатка. Илистых частиц мало, они состоят в основном из гидрослюд и аморфных соединений железа. Емкость поглощения менее 20 мг • экв/100 г почвы, почвенный поглощающий комплекс насыщен основаниями. Степень насыщенности основаниями высокая — 90... 100 %. Подвижного железа содержится до 1000 мг • экв/100 г почвы и более, особенно на базальтах и долеритах. Источник:http://www.zoodrug.ru/topic3519.html

3. При процессе черноземообразования всегда наблюдается интенсивное глинообразование, особенно резко выраженное в гумусовом горизонте.

Глинные минералы в черноземных почвах устойчивы и по профилю почти не перемещаются.

Если черноземные почвы развиваются на кислых породах, богатых щелочными полевыми шпатами, то в результате черноземообразования в почвах образуются аморфная кремнекислота и вторичный кварц.

В условиях черноземообразования наиболее интенсивно разлагаются полевые шпаты, превращаясь во вторичные, глинные минералы. Поэтому в черноземах почвообразовательный процесс приводит к уменьшению содержания полевых шпатов и к увеличению количества глинных минералов (Е. А. Афанасьева).

Существенной особенностью черноземных почв является наличие в их профиле на некоторой глубине карбонатно-иллювиального горизонта. При этом у одних черноземов начало карбонатного горизонта примерно совпадает с нижней границей гумусового горизонта, у других — карбонатный горизонт начинается значительно глубже нижней границы гумусового горизонта и между последним и карбонатным горизонтами имеется выщелоченный глинистый горизонт, у третьих — карбонатный горизонт начинается в пределах гумусового горизонта, причем иногда даже в верхней половине последнего.

Для карбонатно-иллювиального горизонта черноземов характерно накопление углекислого кальция, максимальное содержание которого обычно наблюдают в верхней части этого горизонта; книзу количество СаСО₃ несколько уменьшается.

По исследованиям Е. А. Афанасьевой, распределение СаСО₃ в карбонатно-иллювиальном горизонте подвержено периодическим изменениям благодаря сезонным и годичным миграциям углесолей по профилю черноземов. Сезонные и годичные миграции углесолей в черноземах происходят преимущественно в верхней трети карбонатного горизонта и затухают в нижней его части. В связи с этим верхняя граница карбонатного горизонта в черноземах испытывает некоторые перемещения кверху и книзу. Такое распределение карбонатов в черноземах обусловливается особенностями водного |режима этих почв.

Водный режим типичных черноземов, развивающихся в степных условиях почвообразования под травянистой растительностью, характеризуется следующими особенностями.

В осенне-зимне-весенний период почва промачивается до некоторой глубины. Нижняя граница наиболее глубокого промывания в черноземах при неизменных условиях почвообразования в течение веков отчетливо фиксируется кривыми распределения солей и является нижней границей почвенного профиля. Атмосферные воды промачивают черноземные почвы до этой границы далеко не каждый год, а только в годы наиболее влажные.

Граница максимального промачивания в степных условиях располагается обычно где-то в пределах карбонатного горизонта. Отсюда часть воды испаряется путем десукции. Оставшаяся вода в летние месяцы поднимается к гумусовому горизонту восходящими токами. В гумусовом горизонте восходящие токи воды, как правило, отсутствуют, так как здесь всю воду, способную передвигаться вверх, в вегетационный период перехватывают корни трав.

Даже во влажные сезоны и годы черноземы сколько-нибудь значительного переувлажнения на большие глубины не испытывают.

Нисходящие токи воды в черноземах под травянистой растительностью наблюдаются в холодные сезоны, когда растения находятся в состоянии покоя и когда жизнедеятельность микроорганизмов замирает. Поэтому в периоды преобладания нисходящих токов воды в черноземах концентрация СО₂ почвенного воздуха невелика. Следовательно, почвенная влага, стекающая вниз, не может растворять значительное количество углесолей и переносить их из верхней части почвенного профиля к нижней границе его, несмотря на то, что этому благоприятствует пониженная температура.

Обратный ток воды, направленный вверх преимущественно из средней части карбонатного горизонта к гумусовому горизонту, осуществляется в разгар вегетации растений и совпадает со временем интенсивного разложения растительных остатков, т. е. с периодом наиболее высоких концентраций СО₂ в почвенном воздухе. Благодаря этому восходящая влага переносит заметное количество углесолей к верхней границе вскипания.

Этой особенностью сезонных и годичных миграций углесолей, связанной не только с характером водного режима черноземов, но и с сезонными колебаниями состава почвенного воздуха, объясняется резко выраженный карбонатный максимум, приуроченный к верхней границе вскипания в типичных черноземах. Таким образом, дифференциация солей, наблюдаемая в почвенном профиле типичных черноземов под травянистой растительностью, объясняется не столько разницей в их растворимости, сколько тем, что сульфаты и хлориды передвигаются главным образом к нижней границе почвенного профиля под воздействием преобладающих нисходящих токов воды и их передвижение не зависит от состава почвенного воздуха.

Углесоли благодаря повышенной растворимости их в летнее время поднимаются вверх к гумусовому горизонту.

Направления сезонных миграций карбонатов, с одной стороны, хлоридов и сульфатов — с другой, в профиле степных почв противоположны.

Если бы в черноземах не было восходящего передвижения углесолей в вегетационный период, то мы наблюдали бы совсем другой характер их распределения в профиле этих почв. В таком случае происходил бы прогрессивный вынос углесолей в нижнюю часть почвенного профиля и с течением времени при неизменных степных условиях почвообразования все карбонаты в типичных черноземах переместились бы в нижнюю часть карбонатного горизонта и максимум их содержания более или менее совместился бы с максимумами содержания хлоридов и сульфатов.

Восходящее передвижение углесолей препятствует выносу кальция из зоны обитания корней и из сферы почвообразования в степных почвах. Круговорот кальция не только в черноземах, но и в более южных вариантах степных почв снизу замкнут. Об этом свидетельствует отсутствие углесолей ниже почвенного профиля в слоях породы, непосредственно прилегающих к нижней границе почвенного профиля. При этом образуется как бы висячий карбонатный горизонт.

Замкнутость снизу круговорота кальция в степных почвах гарантирует их от выщелачивания на весьма длительный срок при неизменных степных условиях почвообразования и способствует сохранению в них черноземных признаков во времени.

Если бы черноземы формировались в чисто элювиальных условиях и в них отсутствовало бы восходящее передвижение кальция, ежегодно возвращающее выщелачиваемый из гумусового горизонта кальций обратно в зону обитания корней, то черноземная стадия почвообразования была бы неустойчивой, а черноземные почвы — образованиями эфемерными» (Е. А. Афанасьева).

Нижняя граница почвенного профиля в черноземах совпадает с нижней границей карбонатного горизонта. Если черноземная почва развита на карбонатной породе, то почвенный профиль кончается там, где содержание СаСО₃ в породе становится более или менее постоянным. Если же почва образовалась на породе бескарбонатной, то нижняя граница почвенного профиля проводится там, откуда начинается бескарбонатная порода.

Нижняя граница почвенного профиля в черноземах указывает на максимальную суммарную глубину годичных и вековых промачиваний почвы атмосферными осадками при неменяющихся степных условиях почвообразования.

БИЛЕТ 19

1.  

Минеральная часть почвы состоит из раздробленных элементов гючвообразующей породы различных размеров – от крупных обломков до мельчайших частичек. Частицы почвы и характеризуют механический (или гранулометрический) ее состав.

Механические элементы почвы в результате развития почвообразовательного процесса под влиянием органических веществ, обладающих склеивающим действием, образовывают более крупные структуры – агрегаты. Комочки почвы диаметром от 0,25 до 10 мм называют микро-агрегатами.

Способность почвы образовывать агрегаты является одной из важнейших ее особенностей, так как агрегаты противостоят размывающему действию воды (водопрочность), в них надолго сохраняются элементы питания растений, а почва, состоящая из агрегатов, хорошо пропускает влагу и воздух.

Наиболее ценна в агрономическом отношении почва, состоящая из агрегатов размером от 1 до 10 мм. Такую почву называют структурной, и одной из задач мелиоративного воздействия на почву является создание такой структуры.

Механический и агрегатный составы представляют собой важнейшую характеристику почвы. От механического состава зависят физические, водно-физические и технологические свойства почв.

В основу классификации почв по механическому составу положено соотношение физической глины и физического песка, выраженное в процентах. В настоящее время широко распространена классификация состава почв и пород Н.А. Качинского. По этой классификации основное наименование дается в зависимости от содержания в почве физического песка или физической глины (табл. 1).

 

Таблица 1. Классификация почв по механическому составу

 

Краткое название по механическому составу	Содержание физической глины < 0,01 мм, %	Содержание физического песка > 0,01 мм, %
Песчаная	До 10 90–100
Супесчаная	10–15 80–90
Суглинистая:
Легкосуглинистая	20–30 70–80
Среднесуглинистая	30–40 55–70
Тяжелосуглинистая	40–50 40–60
Глинистая	50–75	15–30

 

Разделение почв на песчаные, супесчаные и глинистые фактически зависит от преобладания в них частиц определенного диаметра. Так, в песчаных и полупесчаных почвах основу составляют крупные частицы – песок; в глинистых почвах преобладают мелкие частицы глины, ила, коллоидов.

Всякая почва, обладающая тем или иным механическим составом, характеризуется определенными физическими и химическими, свойствами. Лучшими в агрономическом отношении почвами по механическому составу являются почвы супесчаные и легкосуглинистые.

Они характеризуются таким сочетанием глинистых и песчаных фракций, при котором создаются благоприятные водный и воздушный режимы. Эти почвы легко поддаются обработке и освоению при проведении различных мелиоративных мероприятий.

Почвы легкого механического состава (песчаные) бедны элементами питания растений, свободно пропускают воду и быстро ею насыщаются. Строительство гидротехнических сооружений на легких почвах требует дополнительных укрепительных работ, а водонасыщенные пески, так называемые «плывуны», требуют больших затрат на их осушение.

Почвы тяжелого механического состава – тяжелосуглинистые и глинистые, слабоводонепроницаемые – имеют неблагоприятные водный и воздушный режимы, трудно поддаются обработке. Для улучшения неблагоприятных свойств этих почв в них вносят песок (пескование), а в почвы легкого механического состава добавляют глину (глинование).

С механическим составом почв тесно связаны их физические свойства – пластичность, твердость, липкость, пористость. Под пластичностью понимают способность почвы при определенной влажности под воздействием какой-либо внешней силы «изменять свою первоначальную форму и сохранять ее после устранения силы. Чем тяжелее механический состав, тем пластичнее почва.

Под термином «липкость» (вязкость) понимают способность почвы во влажном состоянии прилипать к различным телам (колесам, частям сельскохозяйственных орудий и техники и т.д.). Липкость зависит от содержания в почве иловатой фракции в гумусовом или нижележащих горизонтах. По липкости различают вязкие, слабовязкие и невязкие почвы.

Под твердостью почвы понимают ее способность оказывать сопротивление проникновению под давлением какого-либо твердого тела. Твердость определяют специальными приборами – твердомерами. Выражают ее в килограммах на 1 см². Твердость почвы зависит от ее влажности. Увлажненные горизонты обладают меньшей твердостью.

С твердостью связана такая важная технологическая характеристика почвы, как сопротивление ее обрабатывающим орудиям и машинам. Оптимальные сроки обработки почвы определяются ее физической спелостью, т.е. состоянием, при котором она оказывает наименьшее сопротивление при обработке и распадается на отдельные комки (агрегаты), образуя прочную структуру.

С механическим составом почв связаны основные их физические характеристики – плотность (масса единицы объема твердой фазы почвы), общая плотность и порозность. Эти три связанные между собой величины определяют все основные физические свойства почвы.

Плотность твердой фазы – отношение массы твердой фазы почвы к объему этой фазы – зависит от минералогического состава и количества находящихся в почве органических веществ. Чем больше гумуса в почве, тем меньше ее плотность. Общая плотность – масса единицы объема почвы. Порозность почвы (скважность) – суммарный объем пустот, заключенных в единице объема почвы.

От механического состава и порозности почвы зависят ее тепловые и воздушные свойства, являющиеся важными факторами жизни растений.

Почвенный воздух по своему составу близок к атмосферному, но в нем содержится больше углекислоты и влажность его выше. Почвенный воздух находится в порах, замещая в них воду, поэтому важнейшей задачей мелиоративного освоения почв является создание оптимальных условий для насыщения растений водой и воздухом.

Тепловые свойства почв зависят от количества поступающего в них тепла, теплоемкости и теплопроводности минеральной и органической части почвы. Температура почвы зависит от поступления солнечного тепла. Днем температура почвы повышается, ночью – снижается. Избыточно увлажненная почва в северных районах холоднее почвы нормального увлажнения. Поэтому при осушении тепловой режим почв становится более благоприятным.

Песчаные почвы более теплопроводны и относятся к теплым почвам, а глинистые и суглинистые – к холодным. Глубина промерзания почв зависит от географического положения района, механического состава, наличия в почве влаги, высоты снежного покрова, растительности.

Для снижения глубины промерзания и быстрого оттаивания почвы применяют систему мелиоративных мероприятий, заключающихся главным образом в утеплении поверхностного слоя. Для этого используют торфяную крошку, опилки, солому, песок, полимерные пленки. Такое покрытие называют мульчированием.

Мульчирование не только снижает глубину промерзания, но и предохраняет почву от высыхания. Для улучшения теплового режима почвы и снижения глубины промерзания проводят также снегозадержание на полях, глубокую вспашку или глубокое рыхление почвы осенью. Внесение органических удобрений и извести также способствует улучшению теплового режима почвы. Все эти мероприятия следует проводить с учетом местных условий и экономических затрат