Литосфера • Литосфе ра (от греч. λίθος — камень и σφαίρα — шар, сфера) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы, где скорости сейсмических волн понижаются, свидетельствуя об изменении пластичности пород.
Слои земли (на основании данных о скоростях прохождения сейсмических волн) • При переходе от земной коры к внутренней оболочке (B) происходит скачкообразное изменение в распространении сейсмических волн. Эта граница поверхность Мохоровича. • Слои B и C отличаются друг от друга скоростью распространения волн друг от друга и от слоя D.
Строение земной коры по Гутенбергу
А. Е. Ферсман предложил назвать Кларком среднее содержание элементов в земной коре, на Земле в целом или других телах, выраженное в процентах. Кларк Элемент Кислород Кремний Алюминий Железо Кальций Калий Натрий Магний Титан Массовый%(мас. ) Объемный%(об. ) По А. В, Виноградову По в. Гольдшмидту 47 29, 5 8, 05 4, 65 2, 96 2, 5 1, 87 0, 45 91, 97 0, 89 0, 77 0, 68 1, 48 2, 14 1, 6 0, 56
Геохимические провинции • Территории, различающиеся уровнем содержания определенных элементов. • Например – Уральские горы.
Большой геологический круговорот элементов • Континентальное выветривание горных пород. Образование подвижных соединений. • Перенос этих соединений в моря и океаны. • Отложение на дне морей и океанов. Метаморфоз. • Новый выход пород на дневную поверхность.
Биологический (малый) круговорот • Извлечение и поглощение растениями углерода и кислорода из атмосферы и азота, водорода, кислорода, кальция, фосфора и др. элементов. • Построение растительных организмов. • Разложение отмерших растительных организмов и освобождение заключенных в них элементов. • Вовлечение элементов в новый круговорот.
Сравнение малого и большого кругооборота • Большой – вымывание элементов с поверхности. • Малый удерживает биологически важные элементы и поднимает их на поверхность. • Малый –не замкнут, часть элементов выходит, другие вовлекаются в него. • По мере развития жизни на Земле масса элементов участвующих в малом круговороте возрастает.
Процессы почвообразования 1. Трансформация минералов. 2. Накопление органических остатков и их трансформация. 3. Образование органоминеральных соединений. 4. Накопление элементов питания (азот, фосфор, калий). 5. Миграция продуктов трансформации вглубь слоя и по поверхности.
Процесс разрушения минералов и горных пород на поверхности Земли обычно называют выветриванием, хотя ветер почти никакого отношения к этому процессу не имеет. • А. Е. Ферсман в 1922 г. Предложил другое название этого процесса – гипергинез. • В настоящее время под гипергинезом понимают сумму процессов преобразования твердого вещества земной коры на поверхности суши под влиянием воды, воздуха, колебаний температуры и жизнедеятельности организмов. • Различают два типа выветривания: 1. Физическое или механическое Приводит к чисто механическому разрушению пород. Частые изменения температуры, морозное выветривание с образованием морозоустойчивых трещин и солевое растрескивание пород обуславливает разрыхление структуры и распад пород на минеральные зерна. 2. Химическое Разрыхление коренных пород под действием кислорода воздуха, диоксида углерода, воды, органических кислот, сопровождающееся изменением их состава. Выделяют еще биологическое, но процесс связан либо с физическим действием (действие корней растений), либо с химическим воздействием(воздействие органических кислот, выделяемое корнями растений).
Почвообразоанием называют сложный природный процесс перехода горной породы в качественно новое состояние. • • Этот процесс протекает при взаимодействии минерального вещества земной коры с живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности. Такое взаимодействие в земных условиях происходит при прямом и косвенном влиянии других факторов внешней среды. Растительные сообщества извлекают из горных (материнских) пород питательные элементы, синтезируют сложные органические соединения – биомассу – и возвращают это в почву в виде отмершей и опавшей на землю растительной массы корней. Одним из главных факторов являются дождевые черви , личинки насекомых и микроорганизмы. В процессе питания они измельчают растительную массу, перемещают ее, перемешивая органические и минеральные вещества. Находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью горных пород и почв, живые организмы активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ. В результате этого процесса в верхних горизонтах, почвообразующих породах и почвах накапливаются биогенные элементы (азот, углерод, фосфор, сера и др. ), происходит образование и дальнейшее развитие почв.
Основные стадии почвообразовательного процесса 1. Начальная стадия. • Отсутствуют почвенные признаки. • Незначительные масштабы малого круговорота. 2. Стадия формирования почв. 2 а. Фаза ускоренного развития. • Рост масштабов малого круговорота. • Формирование почвенных признаков. 2 б. Фаза замедленного развития. • Снижение интенсивности роста масштабов малого кругооборота. • Развитие профилеобразования 3. Стадия равновесного функционирования. • Стабилизация биогеохимических процессов. • Стабилизация главных признаков почв.
Возраст почв Абсолютный возраст –время прошедшее с начала формирования почв до настоящего времени. Колеблется от нескольких лет до миллионов лет. Относительный возраст почв – характеризует скорость почвообразовательного процесса, стадия развития почв.
• Изучением почв занимается почвоведение, основателем которого является Василий Докучаев
Почва • – это слой вещества, лежащий поверх горных пород земной коры • особое природное образование, играющее очень важную роль в наземных экосистемах. • Почва является связующим звеном между биотическим и абиотическим факторами биогеоценоза.
Мощность почвы Толщина от её поверхности вглубь до слабо затронутой почвообразовательным процессом материнской породы. Наиболее хорошие почвы имеют мощность от 100 до 150 см.
Окраска почв 1. Соединения железа – красный, оранжевый, желтый цвет. 2. Диоксид кремния и Са. СО 3 , гипс, каолинит – белая или белёсая окраска. 3. Гумус – чёрная или тёмно серая окраска.
Один из главных признаков, определяющих многие свойства почв является их механический состав
Классификация механических элементов почв (Н. А. Качинский, 1958) Название механических элементов Размер механических элементов в мм Камни > 3 Гравий 3 1 Песок крупный 1 0, 5 Песок средний 0, 5 0, 25 Песок мелкий 0, 25 0, 05 Пыль крупная 0, 05 0, 01 Пыль средняя 0, 01 0, 005 Пыль мелкая 0, 005 0, 001 Ил грубый 0, 001 0, 0005 Ил тонкий 0, 0005 0, 0001 Коллоиды < 0, 0001 Физическая глина < 0, 01 Физический песок > 0, 01
Классификация почв по механическому составу (Н. А. Качинский, 1958) Название почв по механическому составу Содержание физической глины (частиц с d < 0, 01 мм) в %: в почвах подзолистого типа почвообразования в почвах степного типа почвообразования, а также красноземах и желтоземах в солонцах и сильносолонцеватых почвах Песок рыхлый 0 5 0 5 Песок связный 5 10 Супесчаные 10 20 10 15 Легкосуглинистые 20 30 15 20 Среднесуглинистые 30 40 30 45 20 30 Тяжелосуглинистые 40 50 45 60 30 40 Легкоглинистые 50 65 60 75 40 50 Среднеглинистые 65 80 75 85 50 65 Тяжелоглинистые > 80 > 85 > 65
Мокрый способ определения механического состава почв в поле
• Все частицы диаметром больше 1 мм называют Скелетной частью. • Менее 1 мм. – мелкоземом. • Влагоемкость почвы – способность почвы удерживать влагу, поступающую извне. • Капилярная влагоемкость – запас влаги, удерживаемой над уровнем грунтовых вод капиллярными силами • Полевая влагоемкость – количество влаги, которая почва в естественных условиях способна длительно удерживать. • Полная влагоемкость – количество влаги, когда все ее поры полностью насыщены водой и отток отсутствует • Водопроницаемость – способность почв впитывать и пропускать через себя воду, поступающую с поверхности.
Структура почв По форме различают агрегаты: кубовидные, призмовидные, плитовидные По размерам агрегатов: Глыбистые –более 10 мм; Макроструктуры 0, 25 – 10 мм; Грубая микроструктура 0, 1 – 0, 25 мм; Тонкая микроструктура – менее 0, 1 мм. Песок - бесструктурный.
Сложение почв Сложение – внешнее выражение плотности и пористости почв. По плотности раличают: 1. Очень плотные – копать лопатой почти невозможно. 2. Плотные – требуют больших усилий при копании лопатой, но можно обойтись без лома. 3. Рыхлые – яму копать легко, почва легко рассыпается на мелкие отдельности. 4. Рассыпчатые – в сухом состоянии сыпучая масса.
Сложение почв Сложение – внешнее выражение плотности и пористости почв. По пористости различают почвы по диаметру пор: Тонкопористая диаметр пор менее 1 мм ; Пористая 1 - 3 мм; Губчатая 3 – 5 мм; Ноздреватая 5 -10 мм.
Новообразования Различают химические и биологические новообразования. Химические – результат химических процессов. Это соли (гипс, кальцит), оксиды железа, алюминия, марганца и др. Биологические – канальцы червей и роющих животных, корневины(крупные корни, частично сгнившие)и др.
Включения Это тела не связанные с почвообразовательным процессом – валуны, раковины, кости и т. п.
ФАЗОВЫЙ состав почв Для типичных почв характерно следующее соотношение объемов твердой, жидкой и газообразной фазы: Т: Ж: Г = 2: 1: 1
Почвенный раствор – жидкая фаза почвы, существующая в природных условиях • Состав почвенных растворов меняется в очень широких пределах. • Наиболее типичные катионы – Са+, Mg+, K+, NH 4+, Na+ • Наиболее типичные анионы – HCO 3 , SO 42 , NO 3 , Cl
Почвенный воздух • СО 2 выше, чем в атмосферном (от0, 1 до 12%), а О 2, наоборот, ниже(на 0, 5 1, 5% ниже, чем в атомсферном). • В почвенном воздухе могут содержаться сероводород, метан, гемиоксид и органические соединения.
Твердая фаза почв • 5% органика • 95% неорганика
Классификация органических соединений почвы
• Гумус – часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений, входящих в состав живых организмов и их остатков. – Неспецифические гумусовые соединения синтезируются в живых организмах и поступают в почву в состве растительных и животных остатковю – Специфические гумусовые вещества образуются непосредственно в почве в результате протекания процессов гумификации. • Гумин – часть органического вещества почвы, которая нерастворима в кислотах, щелочах и органических соединениях. • Прогуминовые вещества сходны с промежуточными продуктами органических остатков. • Гумусовые кислоты – класс высокомолекулярных азотосодержащих оксикислот с ароматическим ядром, входящим в состав гумуса и образующийся в результате гумификации.
Поглотительная способность почв • Свойство поглощать газы, жидкости, солевые растворы и твердые частицы. • Пять видов поглотительной способности 1. 2. 3. 4. 5. Механическая Физическая Химическая Биологическая Физико химическая
Поглотительная способность почв • • • Механическая поглотительная — это способность почвы меха нически задерживать в своих порах твердые частички. Биологическое поглощение обусловливается жизнедеятель ностью микроорганизмов, которые усваивают из почвенного рас твора питательные вещества и используют их для построения своего тела. Физико-химическая, или обменная, поглотительная способ ность обусловливается свойством коллоидных частиц почвы по глощать из почвенного раствора катионы и анионы, а физичес кие — адсорбировать на своей поверхности целые молекулы. Химическая поглотительная способность почвы заключается в том, что растворенные в почвенном растворе соединения могут реагировать между собой или с твердой частью почвы, вследствие чего выпадают в осадок и удерживаются в почве. Физико-химическая поглотительная способность — очень важ ное свойство почвы. Питательные элементы для растений в фор ме ионов могут быть в почвенном растворе или в адсорбирован ном состоянии на поверхности почвенных коллоидов.
Почвенно поглощающий комплекс • Материальный носитель катионообменной способности почв, совокупность минеральных, органических и органоминеральных компонентов твердой фазы почв, обладающей ионообменной способностью. • Катионы, входящие в состав почвенно поглотительного комплекса и замещаемые в процессе ионного обмена – обменные катионы. • Ca 2+, Mg 2+, K+, Na+, H+, Al 3+
EKO • Емкость катионного обмена 1. Стандартная – общее количество катионов одного рода удерживаемых почвой при стандартных условиях и способных к обмену на катионы взаимодействующего с почвой раствора 2. Реальная 3. Дифференциальная – характеризует приращение емкости катионного обмена с увеличением p. H равновесного раствора: ΔEKO/Δp. H
• Влияние p. H на EKO особенно заметно для органической части почв, поскольку в нейтральной и килой средах в реакциях обмена будет участвовать только водород карбоксильных групп, а в щелочной становится подвижным водород фенольных ОН групп. • Влияние p. H на EKO зависит от механического состава почв, преобладающей группы минералови, в первую очередь, от содержания гумусовых веществ в ППК.
Обменные катионы почв • Степень насыщения почв основаниями: – V=S/(EKO)*100(%) • V – степень насыщения почв основаниями в % от EKO. Сумма концентраций (Ca 2+, Mg 2+, K+, Na+) • EKO – стандартная емкость катионного обмена.
Повышенное содержание Na+ приводит к повышению щелочности и засолению почв • Три способа засоления почвы: 1. 2. 3. • • Капиллярное поднятие солей с влагой снизу Поверхностными водами Первичное засоление, из за генезиса очвы. Первые две способа – ошибки сельскохозяйственного использования земель. Наибольшее влияние на состав обменных катионов в почвах оказывает внесение минеральных удобрений, орошение и осушение полей, поскольку эти процессы способны вызвать изменение состава почвенного раствора.
![Показатель адсорбируемого натрия SAR • SAR = 1. 41 * [Na+]/([Ca 2+]+[Mg 2+])^1/2](https://present5.com/presentation/3/-29907612_237953631.pdf-img/-29907612_237953631.pdf-51.jpg "Показатель адсорбируемого натрия SAR • SAR = 1. 41 * [Na+]/([Ca 2+]+[Mg 2+])^1/2")
Показатель адсорбируемого натрия SAR • SAR = 1. 41 * [Na+]/([Ca 2+]+[Mg 2+])^1/2
Экологическая роль почвы • Способность обеспечивать урожай (98 99% продуктов питания, в т. ч. 87% белкового человек получает за счет использования почвы в земледелии и животноводстве) • Регулятор количества и химического состава грунтовых и речных вод • Влияние на состав и динамику приземных слоев атмосферы • Главная и уникальная среда обитания жизни на Земле
• Деградация почвы – это постепенное ухудшение ее свойств, которое сопровождается уменьшением содержания гумуса и снижением плодородия. • Деградация почв происходит вследствие различных причин природного и антропогенного характера.
Процессы деградации почвы • • Водная эрозия почв ветровая эрозия почв ухудшение структуры почвы, техногенное загрязнение, засоление, заболачивание подтопление
Почвенная эрозия в Европе развивается главным образом под воздействием воды • Она является наиболее серьезной проблемой в Средиземноморском регионе и в черноземных областях Республики Молдова, Российской Федерации и Украины
Основные причины деградации почв мира • сведение лесов, главным образом для сельского хозяйства; • перевыпас скота; • несовершенное и неправильное сельское хозяйство; • переэксплуатация почв
Методы борьбы с эрозией • Контурная вспашка (перпендикулярно склону) • Узкополосный посев (чередование полос сельскохозяйственной культуры и травы) • Полезащитные полосы из деревьев • Террасирование – формирование склонов в виде ступеней
Устойчивое с/х производство v. Сохранение и восстановление почвы v. Упор на мелко и среднемасштабное производство фруктов, овощей, различные породы животных. Отказ от монокультур. v. Использование местных биологических ресурсов v. Минеральные удобрения и пестициды использовать в min количествах v. Использование альтернативной энергии
