Почвоведение_1a.ppt
- Количество слайдов: 68
Почвоведение
ПОЧВОВЕДЕНИЕ – наука о почве, её строении, составе, свойствах и географическом распространении, закономерностях её происхождения, развития, функционирования и роли в природе, путях и методах её мелиорации, охраны и рационального использования в хозяйственной деятельности человека
Почвоведение – учение о почвах – заключает в себе два главных отдела: n научное почвоведение, изучает почву, как самостоятельное естественноисторическое тело, n прикладное почвоведение, рассматривает почву со стороны её применения к агрономии, растениеводству, лесоводству, техническим и др. целям.
В научном почвоведении существует два главных направления. Первое – общее или генетическое почвоведение, оно изучает законы происхождения почвы. Второе, частное или экспериментальное почвоведение, изучает такие природные свойства почвы, которые имеют близкое отношение к функционированию системы почва-растение.
(1 марта 1846 — 8 ноября 1903) Возникновение генетического почвоведения связано с именем профессора Санкт-Петербургского Императорского университета Василий Васильевича Докучаева
В. В. Докучаев впервые установил, что почвы имеют чёткие морфологические признаки, позволяющие различать их, а географическое распространение почв на поверхности Земли так же закономерно, как это свойственно растениям и животным
В. В. Докучаев в 1883 году опубликовал свою монографию «Русский чернозём» , в которой почва впервые рассматривается как самостоятельное природное тело, формирующееся под воздействием пяти факторов: живых организмов, свойств горной породы, рельефа, климата и времени развития. Поэтому 1883 год считается датой возникновения почвоведения как науки
Различают: n Агрогеологическое почвоведение, которое рассматривает почву как геологическое образование.
Различают: n Докучаев Василий Васильевич (1846– 1903) Генетическое почвоведение, которое рассматривает почву как естественно-историческое тело, обладающее свойствами живой и неживой природы (В. В. Докучаев).
Различают: n Агрономическое почвоведение, которое изучает взаимоотношение почвы и растительности, Костычев Павел Андреевич (1845– 1895) почвенное плодородие (П. А. Костычев).
Различают: n Географическое почвоведение, которое Сибирцев Николай Михайлович (1860– 1900) основывается на сравнительном анализе почвенного профиля в связи с почвообразованием (Н. М. Сибирцев, К. Д. Глинка) Глинка Константин Дмитриевич (1867– 1927)
Почвоведение – фундаментальная наука, входящая в состав естествознания
Что такое почва?
1) По мнению Владимира Ивановича Даля, врача и лексикографа, «почва» происходит от слова «почивало» , т. е. места для почивания (1801– 1872) или отдыха, например семян растений
2) По мнению Василия Васильевича Докучаева, почва – исключительно только те дневные или близкие к ним горизонты горных пород (всё равно каких), которые были более изменены взаимным влиянием или менее естественно воды, воздуха и различного рода организмов – живых и мёртвых, что и сказывается известным образом на составе, структуре и цвете таких образований
3) По мнению Павла Андреевича Костычева, выдающегося российского почвоведа, агронома, микробиолога и геоботаника, одного из основателей современного почвоведения, почва – верхний слой Земли, (1845– 1895) к которому приурочена главная масса растительных корней и который обуславливает органическую жизнь на суше
(1863– 1939) 4) По мнению Василия Робертовича Вильямса, российского и советского почвоведаагронома, одного из основоположников агрономического почвоведения, почва – рыхлый поверхностный горизонт суши земного шара, способный давать урожай растений
5) почва (определение по ГОСТ 27593 -88) – самостоятельное естественно-историческое органо-минеральное природное тело, возникшее на поверхности Земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов, состоящее из твёрдых минеральных и органических частиц, воды и воздуха и имеющее специфические генетикоморфологические признаки, свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия
6) почва, как считает Анатолий Михайлович Ивлёв (2005) – поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную гетерогенную открытую четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная фазы и живые организмы) структурную систему, образовавшуюся в результате выветривания горных пород и жизнедеятельности организмов
Почву рассматривают как особую природную мембрану (биогеомембрану), регулирующую взаимодействие между биосферой, гидросферой и атмосферой Земли. Почвы являются функцией от климата, рельефа, исходной почвообразующей породы, микроорганизмов, растений и животных (то есть биоты в целом), человеческой деятельности и изменяются со временем
7) современное почвоведение рассматривает почву как самостоятельное естественноисторическое органо-минеральное континуально-дискретное природное и естественно-антропогенное биокосное тело
Почва как биокосное тело n возникает на поверхности Земли под влиянием биотических, абиотических и антропогенных факторов; n формируется в результате многолетнего влияния процессов почвообразования; n характеризуется специфическими генетикоморфологическими признаками и свойствами; n является продуктом и компонентом биогеоценозов; n образует с растениями единую трофическую систему
Нижняя граница почв определяется глубиной, на которую произошло существенное изменение горной породы процессами почвообразования, что составляет до 1 -3 метров, в экстремальных, например в условиях тундры, пустыни или в горах мощность почвенной толщи может измеряться только несколькими сантиметрами Боковые границы почвенных образований определяются как границы раздела между элементарными почвенными ареалами
Почвы способны отражать в своих свойствах действие, как современных (почва-момент), так и прошедших (почвапамять) условий формирования почв, например моно- и полигенетичные почвы С этим же определением также связаны понятия рефлекторности и сенсорности
Почва, являясь природным телом, имеет почвенный профиль, т. е. совокупность взаимосвязанных происхождением и взаимообусловленных процессами генетических горизонтов Практически любую толщу отложений можно представить как серию разной степени "зрелости" почвенных профилей
Почвенный профиль – совокупность химически (геохимически) и генетически сопряженных горизонтов, интегральных всему комплексу факторов её формирования, однако ряд признаков в той или иной степени адекватен (имеется в виду качественная адекватность, а не точное количественное отражение процесса) отдельным факторам почвообразования и отражает их особенности
Почвенный профиль представлен вертикальной последовательностью, системой взаимосвязанных и взаимообусловленных генетических горизонтов, формирующихся при дифференциации исходной почвообразующей породы в процессах почвообразования
Почвы и почвенный покров – зональны, т. е. определенным биоклиматическим зонам (поясам, фациям, провинциям) соответствуют определенный набор генетических типов и подтипов почв и их сочетание Зональность почв – одна из наиболее общих закономерностей пространственного распределения естественно-исторических тел природы
Впервые закон географической зональности почв был сформулирован в 1899 году В. В. Докучаевым, который писал, что благодаря известному положению Земли, климат, растительность и животные распределяются на земной поверхности с севера на юг в строго определенном порядке, с правильностью, допускающей разделение земного шара на пояса
Карта почв мира
Зеркальное отображение широтных зон в высотных поясах гор в Северном полушарии, по D. Chiras
Вертикальная зональность
Закономерности распространения почв на поверхности Земли в целях почвенногеографического районирования изучает раздел почвоведения – география почв
Профиль почв отражает в себе последовательную смену разных почвообразовательных процессов или стадий их развития
Почва-момент – способность почвы отражать в своих свойствах особенности современных процессов почвообразования Почва-память – способность почвы сохранять ряд свойств, характерных для периода её формирования и квазиравновесного (или климаксного) состояния, за счёт присущей ей способности к саморегуляции
Ряд генетических признаков и свойств органической и минеральной составляющих почв сохраняет свои параметры в геологических масштабах времени и является их «памятью» . В памяти почв записываются все состояния, которые проходит природная среда в период саморазвития почв (т. е. от нуль-момента до формирования зрелого профиля)
Моногенетичная почва – почва, прошедшая одну стадию развития от нульмомента до зрелого почвенного профиля
Одно из условий развития моногенетичных почв – их формирование должно происходить в соответствии с современными условиями почвообразования
Полигенетичная почва – почва, прошедшая несколько стадий (этапов) развития, каждая из которых соответствовала иному, чем в настоящее время, сочетанию факторов почвообразования В большинстве своем почвы Земного шара полигенетичны
Рефлекторность почв – способность почв записывать (и кодировать) в своих свойствах информацию о факторах почвообразования Сенсорность почв – способность почвы "изменяться при изменении факторов почвообразования", поскольку изменение хотя бы одного из них ведет к изменению свойств почв
Почва может рассматриваться как автономная почва, т. е. как самоуправляемая (саморазвиваемая и саморегулируемая) система Системные признаки почв обусловливают их поведение во времени и пространстве
8) Почва – сложная природная эволюционно сложившаяся термодинамически открытая саморазвивающаяся и саморегулируемая целостная, а также многофазная гетерогенная полидисперсная система Именно системные признаки почв обусловливают их поведение во времени и пространстве
Почва состоит из взаимосвязанных и взимоподчинённых четырёх фаз: твёрдая фаза – полидисперсная органоминеральная составляющая, служащая каркасом для других фаз; n жидкая фаза – почвенный раствор; n газовая фаза – почвенный воздух; n живая фаза, эдафон – почвенная биота n При этом каждая из фаз разнообразна по составу, происхождению и размеру компонентов
Почвы, являясь самоуправляемыми (саморазвиваемыми и саморегулируемыми) системами, обладают свойствами эквифинальности и эмерджентности
Эквифинальность – активный выбор поведения в любой обстановке для сохранения динамического равновесия или приспособления системы к изменениям внешней среды при помощи обратных связей, за счёт присущей почвам буферности Свойственна всем самоуправляемым (саморазвиваемым и саморегулируемым) природным системам, независимо от степени их организованности
Эмерджентные свойства – свойства, возникающие на данном иерархическом уровне структурной организации вещества, которые нельзя предсказать исходя лишь из свойств элементов, образующих предшествующий (более низкий) иерархический уровень, и основываясь лишь на свойствах компонент системы
Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов, а не в результате изменения природы этих компонентов Части не «сплавляются» , а интегрируются, обусловливая появление уникальных новых свойств
9) Почва – (с позиции термодинамики) многокомпонентная химическая система, содержащая твёрдые, жидкие и газообразные соединения, непрерывно изменяющиеся под действием биологических, гидрологических и геологических факторов; сочетание твёрдых, жидких и газообразных веществ, находящихся под действием электромагнитного и гравитационного полей
Природные почвы всегда гетерогенны, поскольку в макроскопическом масштабе их свойства варьируют в пространстве как вследствие почвенно-химических процессов, так и благодаря непосредственному влиянию гравитационного поля Земли. В то же время, с точки зрения анализа экспериментальных данных, почвенные термодинамические системы часто можно считать гомогенными
Любая почва состоит из компонентов, т. е. веществ определённого химического состава, содержание каждого из которых в почве меняется независимо от содержания другого
Почва имеет многоуровневую структурную организацию: n атомарный уровень n кристалломолекулярный или молекулярноионный уровень n уровень элементарных почвенных частиц (ЭПЧ) – фракций, определяемых в гранулометрическом анализе
Почва имеет многоуровневую структурную организацию: n уровень почвенных микро- и макроагрегатов, а также новообразований n уровень генетического почвенного горизонта n уровень почвенного профиля n уровни структуры почвенного покрова
Каждый из перечисленных уровней почв требует специфических методов исследования и способов воздействия
Методы исследований почв Для исследования нижних уровней организации почв в почвоведении применяются методы разработанные ранее для других естественных наук: химии, физики, геологии, минералогии, биологии, биохимии, гидрологии и др. – обычно в модификациях, учитывающих специфику почв
Методы исследований почв Для изучения высоких уровней структурной организации почв используются следующие группы специфических методов: n n n профильные методы; сравнительно-географические методы; сравнительно-исторические методы; стационарные методы; картографические методы; методы моделирования
Методы изучения почвенного профиля Профильные методы заключаются в изучении системы почвенных генетических горизонтов, включая почвообразующую породу с целью сравнения их свойств и состава с породой Найденные различия позволяют судить о направленности процессов почвообразования, непосредственное наблюдение за которыми невозможно
Методы изучения почвенного профиля имеют ряд допущений: n исходная порода не была слоистой; n образец эталонной породы существенно не менялся за период почвообразования; n процесс почвообразования всё время существования почвы протекал в одном направлении Невозможность какого-либо из допущений приводит к усложнению интерпретации результатов исследования
Сравнительно-географические методы (а также сравнительногеоморфологический и сравнительнолитологический) заключаются в выявлении закономерностей между строением, составом и свойствами почв с факторами почвообразования, определенным образом варьирующимися по земной поверхности
Сравнительно-исторические методы построены на основе принципа актуализма, который позволяет реконструировать по реликтовым (не выводящимся из современных факторов почвообразования) свойствам почв условия их существования в предыдущие эпохи
Стационарные методы позволяют изучать водный, тепловой, газовый, окислительно-восстановительный, кислотный и другие режимы почв Методы лежат в основе экологического мониторинга Сюда относятся методы почвенных лизиметров и стоковых площадок
Картографические методы применяют для составления карт почвенного покрова При реализации этих методов используются сравнительногеографический и геодезический (в особенности аэрокосмический) методы в сочетании со специфическими методами (например, методом почвенных ключей)
Метод почвенных ключей – изучение закономерностей структуры почвенного покрова на небольшой территории и построением по ним карты большой территории
Методы моделирования состоят в экспериментальном воспроизведении изучаемых явлений на основе контролируемых условий полевых или лабораторных опыта, а также использование математических моделей
10) Почва – (с позиции экономики) предмет и средство производства
Глобальные функции почв – биосферные функции, выполняемые почвами: n обеспечение жизни на Земле; n обеспечение постоянного взаимодействия геологического и биологического круговоротов веществ на земной поверхности; n регулирование состава атмосферы и гидросферы; n регулирование интенсивности биосферных процессов;
Глобальные функции почв: n накопление на земной поверхности специфического биогеохимически активного органического вещества – гумуса (в частности гуминовых веществ) и связанной с ним химической энергии; n защитная роль почвы по отношению к литосфере; n важнейший незаменимый по отношению к человеку природный ресурс
Основные проблемы почвоведения: n изучение антропогенных почв и антропогенных трансформаций почвенного покрова, прогноз возможной эволюции при естественных и антропогенных изменениях факторов почвообразования, n обеспечение выполнения педосферой своих глобальных экологических функций, n классификация почв для решения вопросов земельных ресурсов мира
Благодарю за внимание!