Контрольная работа по "Экологии"

Источник минеральных соединений почвы – горные породы, из которых слагается твёрдая оболочка земной коры – литосфера. Органические вещества поступают в почву в результате жизнедеятельности растительных и животных организмов, населяющих почву. Взаимодействие минеральных и органических веществ создаёт сложный комплекс органо-минеральных соединений почв.В составе почв обнаружены все известные химические элементы. Содержание отдельных химических элементов в литосфере и почве колеблется в широких пределах.

Знание гранулометрического состава почв и почвообразующих пород позволяет лесоводу определить особенности местообитания древесных пород, способы обработки почв, сроки проведения лесоустроительных работ, подобрать соответствующие лесные культуры. Лучшими для большинства культур являются суглинистые почвы. Однако это зависит от породы деревьев и климатических условий. Разные древесные растения в силу своих биологических особенностей предъявляют неодинаковые требования к почвенной влаге, плотности сложения, содержанию элементов пищевого режима, аэрации почвы, которые в значительной мере определяются гранулометрическим составом. В различных климатических условиях почвы одинакового гранулометрического состава по величине эффективного плодородия могут существенно различаться. В то же время по обеспеченности растений влагой супесчаная почва, расположенная в лесной (влажной) зоне, близка к тяжелосуглинистой или глинистой в степной (засушливой) зоне. Низкая влагоемкость песчаных и супесчаных почв — главная причина дефицита продуктивной влаги в засушливых условиях, гораздо слабее проявляющегося на тяжелосуглинистых и глинистых почвах благодаря их способности дольше удерживать влагу. Последние, однако, хуже проявляют себя в гумидных условиях в связи с переувлажнением и развитием оглеения. Почвы разного гранулометрического состава различаются и по условиям теплового режима. Легкие почвы быстрее прогреваются и раньше готовы к проведению лесоустроительных работ. Тяжелые почвы из-за большой влагонасыщенности, а, следовательно, высокой теплоемкости медленнее прогреваются весной, позднее наступает их физическая спелость. От соотношения механических элементов зависит структурное состояние почв.

Структура у обыкновенных черноземов  хорошая  и  не  в  такой  степени

распылена, как, например, у оподзоленных черноземов.  Объясняется  это  тем,

что  ППК  почти  полностью  насыщен  кальцием  и  магнием,  вследствие  чего

агрегаты почв обладают  высокой  прочностью.  Однако,  сопоставляя  цифровые

данные,  характеризующие  структурный  состав  в  пахотном   и   подпахатном

горизонтах , можно видеть,  что  в  пахотной  толще  у  всех

вариантов  обыкновенных  черноземов  количество   пылеватых   микроагрегатов

значительно   больше,   чем   в   подпахотной   части   горизонта   А.   Это

свидетельствует  о  том,  что  при  использовании  почв  в  с/х  в  процессе

механической обработки происходит распыление  структурных  отдельностей,  их

растирание  рабочей  частью  плуга.  Механическое   распыление   структурных

комочков почвы наблюдается в большей степени при несвоевременной  вспашке  и

неправильном использовании почв вообще.

Почвообразующие породы представляют собой смесь продуктов химического и физического выветривания, т.е. смесь первичных и вторичных минералов. Первичные минералы обладают различной устойчивостью против разрушения, поэтому в составе рыхлых пород  они могут встречаться в различных соотношениях.

Минерал – это однородное в химическом отношении тело, обладающее постоянством химического состава и определенными физическими свойствами.

По физическому состоянию минералы бывают твердые, жидкие и газообразные. Многие минералы имеют определенную форму и являются кристаллическими. Большинство минералов аморфны. Кристаллы ряда минералов анизотропны,  т.е. различаются по своим свойствам в различных направлениях (твердость, теплопроводность и электропроводность и др.). 

Первичные минералы

Минералы, входящие в состав почв, делятся на две группы: 1) первичные и 2) вторичные. Первичные минералы образуются вследствие выветривания магматических и метаморфических пород, вторичные - из первичных (табл.2.3.1).

Из первичных минералов наиболее распространенными являются минералы, включающие кислородные соединения кремния (кварц, полевые шпаты, пироксены и слюды).

Первичные минералы различаются между собой химическим составом и строением кристаллической решетки, что и предопределяет их неодинаковую устойчивость против выветривания.

Вторичные минералы

Как отмечалось раньше, в результате химического выветривания первичные минералы изменяют свой состав и внутреннюю структуру. Выветривание в первую очередь затрагивает поверхность минералов, поэтому с их измельчением возрастает суммарная поверхность, и процессы разрушения ускоряются.

Важнейшим фактором химического выветривания является вода, а также присутствующие в почве кислород и углекислота. Основными типами реакций, происходящими в почве являются: гидратация, гидролиз, растворение, окисление-восстановление.

Как отмечалось выше, число первичных минералов в природе невелико,  поэтому и количество вторичных минералов не отличается большим разнообразием. Наиболее часто встречающимися минералами являются группы гидрослюд (гидробиотит) и монтмориллонита (монтмориллонит, белделлит, нотронит), далее следуют каолинит, галлузит, вермикулит, гиббсит.

Основная масса рыхлых пород состоит из относительно небольшого числа минералов. Из группы первичных минералов в их состав входят кварц, полевые шпаты, слюды и роговые обманки, из  вторичных - слоистые алюмосиликаты, окиси и гидроокиси  железа и алюминия.

Так как в различных гранулометрических фракциях преобладают различные минералы, поэтому рыхлые породы, подвергаясь сортировке по фракциям, сортируются также по минералогическому составу. Например, в песках содержатся в основном, первичные минералы (кварц, полевые шпаты),  в глинах - вторичные, в суглинках - смесь первичных и вторичных. Минералогический состав илистой фракций (< 0,001мм) резко отличается от состава более крупных фракций. Из первичных минералов в  этой фракции встречается главным образом кварц, который из-за химической устойчивости может сохраниться в виде очень мелких частиц, другие минералы этой группы присутствуют в очень малых количествах. В данной фракции сосредотачивается основная масса вторичных алюмосиликатов - монтмориллонит, каолинит, иллитовые минералы, вермикулит. Сохранность полевых шпатов обуславливается главным образом их механической прочностью, которая позволяет им сохраняться в виде относительно крупных частиц. Этим объясняется небольшое содержание полевых шпатов в составе мелких фракций.

Химические и физико-химические свойства почв

Изучение химических и физико-химических свойств почв под интродуцированными (и местными) древесными породами позволяет сделать определенные выводы об уровне их плодородия.

По содержанию гумуса (усредненные данные) все исследованные почвы: черноземы выщелоченные (Чв), темно-серые (Лз) и светло-серые (Л[) лесные, бурые лесные (Лб) -равнинные и горные, дерново-подзолистые (Пд) различных провинций соответствуют их генетическим особенностям [Буроземообразование и псевдооподзоливание, 1974; Вай-чис, 1975; Классиф. и диагностика почв СССР, 1977;]. Длительное произрастание древесных пород сопровождается накоплением органического вещества в виде подстилки и опада, что способствует гумусообразованию. По содержанию гумуса в верхнем 10 см слое исследуемые почвы можно расположить в следующий убывающий ряд: Чв - 8,3% -» Л3 - 7,6 Лб (равнинные) - 4,6 Пд (Поволжье) -4,1 — Лб (горные) - 3,9 -> Пд (С-3) - 3,0 -»Пд (Ю-3) - 2,6 ->■ Л, - 1,5%.

Изучаемые древесные породы оказывают неодинаковое влияние на содержание гумуса в почвах разных регионов Русской равнины. В бурых лесных почвах Прибалтийской провинции, дерново-подзолистых почвах юго-запада и в черноземах выщелоченных ЦЧР и Украины наибольшее содержание гумуса в горизонте А отмечается под насаждениями псевдотсуги - 4,4, 2,5 и 8,7% соответственно, в остальных провинциях - под сосной вей-мутовой. В КОС практически во всех случаях содержание гумуса больше под сосной веймутовой. Из других пород наибольшее влияние на накопление гумуса оказывает сосна Муррея лишь в Поволжье. Дуб северный в этом ряду занимает третью-четвертую позиции.

Характерной особенностью изучаемых почв под древесными насаждениями является сильнокислая и кислая (в большинстве случаев) реакция почв (величина рНкс^ 4,5), особенно в светло-серых лесных, бурых лесных, дерново-подзолистых почвах. Слабокислая реакция (рН 5,3) отмечается только в темно-серых лесных почвах под дубравами, что можно объяснить листовым опадом дуба, сопутствующих пород (ясень, клен) и подлеска, богатых кальцием.

В составе почвенного поглощающего комплекса (ППК) выщелоченных черноземов и темно-серых лесных почв основную долю составляют ионы кальция (66-67%), а вторые позиции принадлежат поглощенному водороду гидролитической кислотности (17-20%). На долю магния приходится 15-17%.

Совершенно другая картина наблюдается в светло-серых лесных, бурых лесных и дерново-подзолистых почвах, где водород гидролитической кислотности составляет основную долю (43-64%) в составе обменных катионов и лишь в дерново-подзолистых почвах северо-запада Русской равнины и Поволжья - занимает вторую позицию (3335%). Здесь основную долю также составляет обменный кальций (41-52%). На долю магния приходится от 9 до 23% от состава обменных катионов. В бурых лесных (горных) почвах в ППК появляется алюминий - его доля в верхнем горизонте составляет 9,5%, вниз по профилю она возрастает до 16%. В небольших количествах (<1,0%) он присутствует в верхнем 30-сантим

по сравнению с почвообразующими породами. Минимум ила (2%) содержится в подзолистом горизонте. Илистые частицы в подзолистом горизонте развиваются в результате подзолистого процесса (действии минеральных и органических кислот лишайников, грибов, мхов, разлагающих остатки хвойных пород деревьев).Такое же явление происходить и в солончаках, но разлагающим веществом являются не кислоты а щелочи. В серых лесных почвах происходит механическое перемещение ила вместе с потоками воды, этот процесс называется «лессиваж» (проиливание). Происходит перемещение ила вместе в водой в горизонт вмывания(иллювиальный горизонт), в нём содержание илаâповерхность на единицу массы или объема почвы. Илистая фракция в почвенном горизонте с интенсивным развитием минералов значительно áВ результате почвообразования происходит изменение состава и свойств исходной почвообразующей породы, в т.ч. изменяется гранулометрический состав почвообразующей породы. Это происходит в том случае, если в процессе образования почвы минералы разрушаются. В первую очередь это фиксируется по созданию самых мелких фракций элементарных частиц, т.к. эти частицы имеют самую >чем в горизонте вымывания (элювиальный горизонт).В чернозёмах размытие минеральной массы не происходит, т.к. pH=6,5-7. В следующем горизонте ил составляет 28%.Однородность ГМС по профилю почвы - один из признаков образования чернозёмов. Почвообразовательные процессы характеризуются по соотношению физической глины. Существует оценочная шкала дифференцированию профиля: слабо диффернцированая -(0,2);средне-(1,5-2);сильно-(2-3). Для серых лесных существует понятие очень сильно диф-ой(>3). Дифференциация происходит по содержанию ила, и зависит от количества осадков и территории, на которой формируется. По результатам гранулометрического анализа всей почвы можно сделать вывод о генезисе (происхождении) почвы и о её свойствах. При крупномасштабном обследовании почвы выделяются ареалы почвы с учётом разнообразий по гранулометрическому составу, даётся название. В с/х производстве учитываются её свойства. При землеустройстве поля формируются из пахотных угодий одинакового гранулометрического состава, не допускается в одном севообороте наличие различных гранулометрических составов, т.к. просходит асинхронизация в сроках посадки; норме удобраний; известковании.

Вопрос №2.

Водный режим почв. Поступление и расход влаги из почвы, передвижение влаги в почве, водный баланс почвы и типы водного режима , влияние типа водного режима на процессы почвообразования. Влияние древесных насаждений  на водный режим местности.

Водный режим — одна из важнейших характеристик почв. Он определяет условия роста и производительности древесных насаждений. С водным режимом почв связаны степень и характер водообеспеченности растений, перемещение продуктов почвообразования, окислительно-восстановительный режим, интенсивность и направление процессов почвообразования. Водный режим почв — это изменение во времени содержания влаги в почвенном профиле. Типы водного режима. По содержанию воды в почве, степени проточности в почвенном профиле и преобладающему направлению движения почвенной влаги различают четыре типа водного режима: застойный, промывной, непромывной и выпотной. Для качественной характеристики водного режима в многолетнем цикле развития почв используется коэффициент увлажнения (КУ), который изменяется в широком диапазоне значений: от 0,1 до 3,0. При КУ > 1 в почве создаются условия для формирования застойного, промывного или периодически промывного типов водного режима, при КУ < 1 — выпотного.

Основной источник почвенной влаги — атмосферные осадки, количество и распределение которых во времени зависят отклимата данной местности и метеорологических условий отдельных лет. В почву поступает меньше влаги, чем выпадает её в виде осадков, так как значительная часть задерживается растительностью, в особенности кронами деревьев. Вторым источником поступления влаги в почву является конденсацияатмосферной влаги на поверхности почвы и в её верхних горизонтах (10—15 мм). Туман может оказывать значительно больший вклад в сумму осадков (до 2 мм/сутки), хотя и является более редким явлением. Практическое же значение тумана проявляется преимущественно в прибрежных районах, где в ночное время над поверхностью почвы собираются значительные массы влажного воздуха.

Часть поступившей на поверхность почвы влаги образует поверхностный сток, который наблюдается весной во время снеготаяния, а также после обильных дождей. Величина поверхностного стока зависит от количества выпавших осадков, угла наклона местности и водопроницаемости почвы. Выделяют также боковой (внутрипочвенный) сток, возникающий из-за различной плотности почвенных горизонтов. При этом вода, поступившая в почву, фильтруется через верхние горизонты, а дойдя до горизонта с более тяжёлымгранулометрическим составом, формирует водоносный горизонт, называемый почвенной верховодкой. Часть влаги из верховодки всё же просачивается в более глубокие слои, достигая грунтовых вод, которые в своей совокупности образуют грунтовый сток. При наличии же уклона местности часть влаги, сосредоточенной в водоносном горизонте, может стекать в пониженные участки рельефа.