Почвоведение с основами агрохимии

Тюменский лесотехнический техникум

 

 

 

 

Шифр 198

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №1

 

Почвоведение

с основами агрохимии

 

 

 

 

 

 

 

 

Студента 3 курса, специальности 250110, группы 32ЛХС3

 

Максименко Андрея Николаевича

 

 

 

 

Домашний адрес:

626170, с.Уват, ул. Степана Разина, д.9

 

2. Краткая история развития науки о почве? Почему почвоведение как наука возникает в России?

 

1 этап. Как научная дисциплина  почвоведение окончательно сформировалось  во второй половине XIX столетия. Однако  корни становления этой дисциплины уходят в глубокую древность – в начало зарождения земледелия (около 10 тыс. лет тому назад). В очагах древней цивилизации (Китай, Древний Египет, Древняя Греция, Древний Рим,3 тыс. лет до н.э.) имело место накопление эмпирических знаний о почве, приемах ее обработки, свойствах, были первые попытки группировок почв для целей их использования и улучшения. Известны своими работами в области почвоведения такие ученые Древнего Рима и Древней Греции, как Катон Старший, Вергилий, Колумелла, Герадот и др.

2 этап. Средневековье – длительный период застоя в области естественных наук. Некоторые успехи в исследовании почвенного покрова были получены в Византии, Китае, Германии, Италии. К этому периоду относятся первые научные исследования и в России. С началом разложения феодального общества вновь появился интерес к изучению почв в связи с проблемой питания растений. В ряде работ того времени отражалось мнение, что растения питаются водой, создавая химические соединения из воды и воздуха; почва же рассматривалась как инертная среда, механическая опора для растений.

3 этап. Большие успехи в развитии  науки о почве были достигнуты  в период Возрождения (XV–XVII вв.). Были разработаны теории о  роли почвы в питании растений, определены в общих чертах  состав и происхождение гумуса, улучшена группировка почв. Считается, что в период Возрождения почвоведение как наука была почти полностью сформирована.

4 этап. XVIII столетие ознаменовалось  интенсивным развитием российского  почвоведения. Важное значение для  формирования научных взглядов на почву имели работы М.В. Ломоносова (1711–1765) – о питании растений, о происхождении черноземов и др. М.В. Ломоносов полагал, что растения питаются не только водой, но и тонкими частицами земли. Большое внимание Ломоносов уделял вопросу о происхождении перегноя, который он рассматривал как продукт биологических процессов. Преподавание элементов почвоведения в России началось вскоре после смерти Ломоносова, с 1770 г., в Московском университете в составе курса «Сельскохозяйственное домоводство». К концу XVIII в. стала очевидна несостоятельность теории водного питания растений. Ее сменила гумусовая теория Альбрехта Тэера. Согласно этой теории, растения могут питаться только органическим веществом почвы и водой. В XVIII–XIX столетии в разработке вопросов питания растений и химии почв следует отметить работы шведа Берцелиуса, немца Ю. Либиха, француза Ж.Б. Буссенго и др. В первой половине XIX в. знаменитый немецкий химик Юстус Либих (1803–1873) разработал минеральную теорию питания растений. По этой теории растения усваивают из почвы минеральные вещества, из перегноя же – только углерод в виде углекислоты. Так как растения извлекают из почвы минеральные элементы, то каждый урожай, увозимый с поля, истощает почву. С целью ликвидации дефицита элементов в почву необходимо вносить минеральные удобрения, приготовленные заводским путем. Крупная заслуга Либиха – введение в практику сельского хозяйства применения минеральных удобрений. Большим минусом в его взглядах был недоучет роли азота в питании растений. Значение азота для почвы и растений было изучено французским ученым Ж. Ю. Буссенго.

5 этап. К середине XIX в. накопился  обширный материал по изучению  почв. Однако эти данные были  в высшей степени неоднородными  и даже относились к различным  объектам. Специалисты в области сельского хозяйства и агрономии изучали преимущественно пахотный горизонт. Геологи под почвой подразумевали мощную толщу продуктов выветривания горных пород. Попытки механически соединить эти по-существу различные направления привели к появлению эклектической и нежизнеспособной агрогеологии. Для почвоведения XIX столетия характерен большой подъем. Начинается дифференциация науки, расширяются связи с другими науками, образуются учебные центры по подготовке специалистов сельского хозяйства.

Александр Васильевич Саветов (1826–1901) – профессор Гори-Горецкого земледельческого института, а с 1859 по 1901 г. Петербургского университета. Основоположник травопольной системы в земледелии, основное место в своих научных работах отдавал вопросам почвознания (термин почвоведение появился в 80-х годах), изучению почв для целей сельского хозяйства.

Иван Александрович Стебут (1833–1921) – профессор Гори-Горецкого земледельческого института, а с 1864 г. Петербургского земледельческого института и Петровской сельскохозяйственной академии. Его научные работы были направлены на внедрение в практику достижений агрономической и почвенной науки (известкование почв, полеводство).

Однако настоящую научную революцию в почвоведении совершил Василий Васильевич Докучаев (1846–1903). Ему принадлежит честь создания подлинной науки о почве (научного почвоведения) – генетического почвоведения. Рассматривал почву как самостоятельное природное тело. Разработал учение о природных и почвенных зонах, о факторах почвообразования, о классификации почв и др.

Большой вклад в развитие почвоведения на этом этапе внесли и другие русские ученые.

Н.М. Сибирцев (1860–1900) – ученик, ближайший сотрудник В.В. Докучаева, автор первого учебника по почвоведению.

Г.Н. Высоцкий (1865–1940) – русский ученый, создатель учения о типах водного режима почв.

П.А. Костычев (1845–1895) – русский ученый, заложил научные основы агрономического почвоведения.

П. С. Коссович (1862–1915) – русский ученый, стремился увязывать данные химического, физического и агрономического изучения почвы с принципами генетического почвоведения.

К.Д. Глинка (1867–1927) – русский ученый-геолог (минеролог), изучал процесс выветривания минералов. Занимался разработкой проблем почвенно-географического картографирования и др.

К.К. Гедройц (1872–1930) – русский почвовед, крупный специалист в области химических и физико-химических анализов почв.

С.С. Неуструев (1874–1928) – русский ученый, автор первого учебника по географии почв.

В.Р. Вильямс (1863–1939) – русский ученый, автор учения о едином почвообразовательном процессе. Исследовал гумус почв и почвенное плодородие. 
Б.Б. Полынов (1877–1952) – русский ученый, создал учение о геохимии ландшафтов, выветривании горных пород.

Л.И. Прасолов (1875–1954) – русский ученый, внес большой вклад в разработку вопросов картографии почв.

Ряд положений В. В. Докучаева был при его жизни уточнен и развит Н.М. Сибирцевым (1860–1900) – учеником и ближайшим сотрудником В.В. Докучаева. Н.М. Сибирцев возглавил первую в России кафедру почвоведения (в Ново-Александрийском институте сельского хозяйства и лесоводства). Он был автором первого учебника генетического почвоведения. Н.М. Сибирцев разработал на основании принципов В.В. Докучаева учение о горизонтальной зональности почв, которое положено в основу его генетической классификации почв. Многие ученики Н.М. Сибирцева стали видными почвоведами.

Исследования степных почв, начатые В.В. Докучаевым, продолжил и углубил его ученик Г.Н. Высоцкий (1865–1940). Особо важное значение среди его многочисленных трудов имели многолетние стационарные исследования почвенных процессов. Г.Н. Высоцкий создал учение о типах водного режима почв. Характерной чертой его исследований является их тесная связь с решением практических задач.

Одновременно с В. В. Докучаевым жил и работал П.А. Костычев (1845–1895) – крупный ученый, почвовед и агроном. Будучи высококвалифицированным химиком и биологом, П.А. Костычев провел ряд важных исследований процессов накопления и разложения органических веществ в почве, заложил научные основы агрономического почвоведения.

Особое внимание аналитическим исследованиям почв уделял П.С. Коссович (1862–1915). При этом в отличие от анализов почвы в додокучаевский период, П.С. Коссович стремился увязывать данные химического, физического и агрономического изучения почвы с принципами генетического почвоведения. 
Еще более глубоко химические и физико-химические свойства почвы изучил ученик П.С. Коссовича К.К. Гедройц (1872–1932). Он ввел в практику почвенных исследований химические и физико-химические анализы, без которых в настоящее время изучение почвы немыслимо. Его труд «Химический анализ почвы» до сих пор является одним из ведущих руководств в почвенно-химических лабораториях. К.К. Гедройц детально исследовал коллоидные явления в почве и разработал учение о поглотительной способности почв.

Блестящим представителем докучаевской школы почвоведения был К.Д. Глинка (1867–1927). Деятельность К.Д. Глинки была чрезвычайно многообразной. Его разносторонние научные исследования (изучение минерального состава почв и почвообразующих пород, классические экспериментальные исследования по выветриванию минералов, изучение древних почв, почвенно-географические исследования) сочетались с большой научно-организаторской и педагогической работой.

Большой вклад в географию почв внес С.С. Неуструев (1874–1928), длительное время принимавший участие в экспедициях по изучению почв в различных районах России. Он автор первого специального курса по географии почв.

В.Р. Вильямс (1863–1939) – русский ученый, автор учения о едином почвообразовательном процессе. Исследовал гумус почв и почвенное плодородие. 
Оригинальное направление в почвоведении связано с именем 
Б.Б. Полынова (1877–1952). Он заложил основы современного учения о выветривании и развил учение В.В. Докучаева о взаимосвязанности факторов почвообразования, увязав его с достижениями геохимии. Опираясь на учение В.И. Вернадского о роли живого вещества на Земле, Б.Б. Полынов экспериментально показал ведущую роль живых организмов при почвообразовании. Б.Б. Полынов обогатил географию, создав учение о геохимии ландшафтов, имеющее большое теоретическое и народнохозяйственное значение.

Картографическая школа, которой по праву гордится советское почвоведение, в значительной мере связана с деятельностью Л.И. Прасолова (1875–1954). Произведенные под его руководством картографические работы и оценка земельных фондов по различным типам почв имели значение для сельского хозяйства и для дальнейшего развития географии почв. Обобщение почвенно-географических данных позволило Л.И. Прасолову обосновать представление о почвенных провинциях и других единицах почвенного районирования.

Из краткого исторического обзора становления науки почвоведения следует, что наука о почве как о самостоятельном природном образовании сформировалась в России. Докучаевские идеи оказали сильное влияние на развитие почвоведения в других странах. Многие русские термины вошли в Международный научный лексикон.

Выдающаяся деятельность русских, российских, советских почвоведов получила международное признание. Президентом Первого Международного конгресса почвоведов был избран русский почвовед  К.Д. Глинка. Видные российские почвоведы избирались на ответственные должности в Международной почвоведческой организации и в институтах системы ООН (ЮНЕСКО – организации ООН по вопросам экономики, науки и культуры, ФАО – продовольственной и агрономической организации).

6 этап – современный этап  развития географии почв и  почвоведения в мире, использование  новейших методов исследований  и открытие новых знаний о  почвах Земли и их плодородии (вторая половина XX века – начало XXI века).

Достижения русского почвоведения во второй половине XX века касаются разработки почвенно-географического районирования (Герасимов, Иванов, Розов), геохимического подхода к изучению эволюции почв (Вернадский, Полынов, Глазовская), изучения органического вещества почв (Тюрин, Кононова, Александрова), почвенных процессов и режимов (Радэ, Скрынникова, Кавричев), почвенно-мелиоративных процессов (Качинский, Ковда, Егоров), химических свойств почв (Антипов-Каратаев, Горбунов, Зирин), классификации и диагностики почвы (Герасимов, Розов, Иванова), структуры почвенного покрова (Фридланд, Романова).

В последние годы на передний план выходят проблемы охраны почв и их умелое использование. Сюда относят мелиорацию, борьбу с эрозией, рекультивацию почв. Большое значение имеют проблемы прогнозирования будущего состояния почв.

 

11. Выветривание горных пород. Виды выветривания. В чем существенное отличие физического выветривания от химического?

Магматические и метаморфические породы при выходе на поверхность подвергаются разрушению. Они измельчаются, превращаются в рыхлые породы, изменяется их химический состав.

Выветриванием называют процесс механического разрушения и химического изменения горных пород и составляющих их минералов. На горную породу совместно воздействуют живые организмы, вода, газы и колебания температур. Все эти факторы оказывают на породу разрушающее действие одновременно. В зависимости от преобладающего фактора различают три формы выветривания: физическое, химическое и биологическое. Вместе с тем следует иметь в виду, что всякое изменение химического состава породы приводит к изменению ее физических свойств.

Физическое выветривание - это механическое разрушение горных пород без изменения химического состава. Главный фактор физического выветривания - колебание суточных и сезонных температур. При нагревании происходит расширение минералов, входящих в горную породу. Поскольку различные минералы имеют разные коэффициенты объемного и линейного расширения, возникает местное давление, разрушающее породу. Этот процесс происходит в местах контакта различных минералов и пород. При чередовании нагревания и охлаждения между кристаллами образуются трещины. Проникая в мелкие трещины, вода создает такое капиллярное давление, при котором даже самые твердые породы разрушаются. При замерзании воды эти трещины увеличиваются. В условиях жаркого климата в трещины попадает вода вместе с растворенными солями, кристаллы которых также разрушающе действуют на породу. Таким образом, в течение длительного времени образуется множество трещин, приводящих к полному механическому разрушению горной породы. Разрушенные породы приобретают способность пропускать и удерживать воду. В результате раздробления массивных пород сильно увеличивается общая поверхность, с которой соприкасаются вода и газы, что обусловливает протекание химических процессов.

Химическое выветривание приводит к образованию новых соединений и минералов, отличающихся по химическому составу от первичных минералов. Оно осуществляется под воздействием воды с растворенными в ней солями и диоксидом углерода, а также кислорода воздуха. Химическое выветривание включает следующие процессы: растворение, гидролиз, гидратацию, окисление. Растворяющее действие воды усиливается с повышением температуры. При повышении ее на каждые 10 °С скорость химических реакций увеличивается в 2,0...2,5 раза. Если в воде содержится диоксид углерода, то в кислой среде минералы разрушаются быстрее.