Почвоведение

Для специальности «Экология»

1. Организационно-методический раздел

1.1.Цель курса – заложить у студентов основы знаний о почве как:

- особом объекте природы биокосном по субстратным характеристикам, профильном по морфологическим;

- диспетчере потоков энергии и вещества в экосистемах;

- основном средстве производства продовольствия.

 

1.2. Задачи курса «Почвоведение»

1) приобретение и закрепление в лабораторных работах и на полевой практике необходимого объема знаний о почве, как природной основе экосистем, осуществляющей депонирование дефицитных параметров и регулирование потоков вещества и энергии в системах «почва – растение».

2) формирование и закрепление знаний о почве, как главном ресурсе государства, определяющем его авторитет и уровень жизни народа. Этот ресурс, в отличие от запасов недр, возобновим и поддается улучшению, но нуждается в систематическом внимании и работе.

1.3. Требования к уровню содержания курса «почвоведение».

После сдачи курса студенты должны:

- иметь теоретические представления о почве как веществе; как части биогеоценоза, имеющей профильное строение;

- о почве как поверхности живой планеты и территории, характеризующейся зональным распределением;

- узнавать почвы в музее и в природе, разделять профиль на горизонты, давать характеристику горизонтам по морфологическим признакам;

- уметь выбрать место для разреза, заложить и описать разрез и взять образцы с выполнением требований репрезентативности;

- уметь интерпретировать данные химического анализа почв, рассчитать дозу извести для кислых почв и т.д.

- иметь представления о роли почв и их состояния в обеспечении продовольственной безопасности гражданина, общества и государства.

 

1.4. Место курса в системе естественнонаучного образования

Соответственно роли почв в природе и обществе курс «Почвоведение» в системе естественных наук является основанием для комплексного экологического восприятия и закрепления знаний частных биологических и экологических дисциплин. Все живое возрастает из земли и превращается в нее после отмирания.

Но ложимся в нее

И становимся ею

Потому и зовом

Так спокойно своею

 

2. Содержание курса

2.1. Разделы курса

1) значение почв в природе, обществе и семье;

2) учение о почве, как плодородном веществе;

3) учение о почве, как индивидуальном природном организме (профиле), как системе горизонтов, отражающей историю местоположения;

4) учение оп почве как природном ресурсе

2.2. Темы и краткое содержание

1) Введение. Предмет и задачи почвоведения, его значение для биологических специальностей и специализаций. Историческая справка знаний и представлений о земле и почве. Создание В.В.Докучаевым принципиально новой науки о почве, как естественно-историческом объекте, эволюционирующем по действием факторов почвообразования. Определения почвы: В.В.Докучаева, П.А.Костычева, В.Р.Вильямса, современные.

2) Состав и свойства почвы как вещества

Происхождение и состав минеральной части почв. Формирование породы из лавы и при первично остывании Земли, интрузивные и эффузивные породы. Выветривание, особая роль живых организмов. Эволюция химического и минералогического состава пород при выветривании. Глины каолинитовые, монтмориллонитовые, гидрослюдистые, их строение, свойства, значение в почвообразовании. Механический состав почвы. Полидисперсность и полипористость как следствие полидисперскости. Механические элементы и агрегаты. Фракции и их отличие по составу и свойствам в зависимости от размера. Классификация почв по механическому составу. Роль механического состава в плодородии почв. Определение механического состава: органолептический, ситовой, седиментационный анализы. Значение механического состава для почвообразования и возделывания растений.

Органическое вещество почвы. Гумус. Количество и состав растительных остатков в разных природных зонах, их поступление на поверхность и в массу почвы. Трансформация опада при участии педобионтов и микроорганизмов. Минерализация, разложение, гумификация, консервация опада. Влияние экологических условий на БИК элементов-органогенов. Групповой и фракционный состав гумуса. Гуминовые кислоты и фульвокислоты, их соотношение, как основа классификации гумуса. Особенности строения, химического состава и свойств гуминовых и фульвокислот. Органо-минеральные комплексы. Значение гумуса для плодородия. Проблема бездефицитного гумусового баланса в земледелии. Эколого-кинетическая модель гумусообразования. Взаимосвязь типов гумуса и периода биологической активности в эколого-генетическом ряду почв.

Почвенные коллоиды и поглотительная способность почв. К.К.Гедройц о видах поглотительной способности почв. Состав, строение и свойства почвенных коллоидов: амфотерность, гидрофильность, гидрофобность, пептизация, коагуляция. Почвенный поглощающий комплекс как обобщающий показатель реакционной способности почв. Роль агрегатного состояния в почвенных химических процессах и в обмене с корнями растений и микроорганизмами. Обменные катионы и их значение. Ряд Гедройца. Закономерное изменение состава и количества обменных катионов в эколого-генетическом ряду почв. Почвенная кислотность, ее определение и выражение, рН водной и солевой суспензии. Актуальная и потенциальная (типы) и обменная и гидролитическая (формы) почвенная кислотность. Значение кислотности для биогеоценозов. Обобщенная модель почвенной кислотности. Щелочность. Экологическое значение реакции почв. Химические мелиорации почв – известкование кислых и гипсование щелочных

3. Свойства почвы, связанные с многофазностью

Структура и физические свойства почвы. Генетическое и агрономическое понимание структуры. Решающая роль структуры в определении водного, воздушного и пищевого режимов почвы для растений и микроорганизмов. Плотность почвы и плотность твердой части почвы, - общая скважность и капиллярная пористость. Пластичность, липкость, набухание – усадка, связность, удельное  сопротивление почвы. Технологическая спелость почвы. Роль растений, животных, процессов набухания – усадки в формировании структуры. Влияние машинной обработки, плужная подошва. Искусственные структоры почвы.

Водная фаза почвы. Богатство почвы водными организмами, водорослями, гидробионтами. Почва как система микробассейнов, соединенных капиллярами. Транспорт (передвижение) влаги по макропорам и ее сохранение в капиллярах (поры в степи запасают влагу на целый год). Формы почвенной влаги, - кристаллогидратная, адсорбированная, капиллярная (с пленочной), гравитационная. Гидрологические константы (виды влагоемкости). Доступность почвенной влаги для растений, продуктивная влага. Двойственная требовательность корней растений в воде и воздухе.

Почвенный воздух. Аэробная и анаэробная обстановка. Окислительный и восстановительный режимы в связи с увлажнением. Газообмен почвы с атмосферой, роль диффузии и «прокачки» фильтрующейся водой. Влияние обработки почвы на водно-воздушный режим и состав почвенного воздуха.Водно-воздушный режим почвы. Его отличия в разных почвах. Динамичность состава почвенного раствора и почвенного воздуха в связи с особенностями ритмики увлажнения в эколого-генетическом ряду почв. Типы водно-воздушного режима и его регулирование.

Плодородие почв как интегральная способность обеспечивать оптимизирующую корректировку режимов влаги, воздуха и минеральной пищи для растений. Решающее значение в этом оструктуренности почв и их многофазности (твердая, коллоидная, органическая, живая, жидкая, газообразная). Естественное и технологическое плодородие почвы. Опасность водной и ветровой эрозии.

Бонитировка почв и земельный кадастр. Почвы как основное средство производства продовольствия. «Закон убывающего плодородия почвы» и перипетии его понимания.

4. Почвообразование

Почва – верхняя часть земной коры, дифференцированная на горизонты в соответствии с геологической и экологической историей местоположения. Почвенный профиль как интегральный результат почвообразования, отражающий эволюционное воздействие динамичных факторов. Основные почвенные горизонты и их изменение в эколого-генетическом ряду почв. Классификация почвенных процессов.

Сложность и противоречивость почвообразовательного процесса. Аккумуляция и консервация жизненно-важных элементов. Подзол – чернозем – краснозем. Максимальное естественное плодородие черноземов, как итог прогрессивной эволюции в условиях оптимального дефицита влаги, при достаточности тепла. Технологическая ранимость черноземов – дефляция, овраги, осолонцевание при орошении.

Закономерности распределения почв на земной поверхности. Зональные, интразональные, азональные почвы. Законы: горизонтальной, вертикальной зональности, фациальности почв, аналогичных топографических рядов почв.

Классификация почв. Историческая справка. Естественные и вспомогательные классификации, гибридность почвенных классификаций, их эколого-морфо-генетический характер. Предсказательные возможности современных почвенных классификаций. Таксономия, систематика, номенклатура, диагностика, картография почв. Американская классификация 7-е приближение. Основные отличия отечественных почвенных классификаций от западно-европейских и американских.

5. Почвенные зоны

1.5.1. Почвы арктической и тундровой зон. Избыток минимума влаги вследствие абсолютного дефицита тепла. Оторфовывание и оглеение. Оленьи пастбища. Острая необходимость земледелия в Кольском, Воркутинском, Норильском промышленных районах.

1.5.2. Почвы таежно-лесной зоны. Подзолы и подзолистые почвы в тайге. Дерновые почвы на лугах. Рендзины. Мерзлотно-таежные почвы. Болотные почвы. Общность черт процессов почвообразования при большом разнообразии условий, что обусловлено большой протяженностью территории Евразии. Главные почвообразовательные процессы подзолистый, дерновый, глеевый, торфонакопительный. Структура почвенного покрова. Сельскохозяйственное использование.

1.5.3. Почвы лесной зоны. Большое разнообразие почв на маленькой территории вследствие пограничного расположения. Широкий спектр условий почвообразования. Серые лесные почвы. Структура почвенного покрова. Сельскохозяйственное значение зоны (хлеба, подсолнечник, сахарная свекла).

1.5.4. Черноземные почвы лесостепной и степной зон. Генезис черноземов, как результат сочетания факторов почвообразования. Максимальное накопление гумуса и оструктуривание как результат оптимального (мобилизующего) уровня увлажнения. Значение летней менопаузы, отличие от черноземовидных почв прерий.

1.5.5. Почвы зоны сухих степей. Уменьшение глубины гумификации ввиду дефицита влаги. Лиманные черноземы. Рациональность пастбищного использования (выпас на суходолах, заготовка сена на зиму в лиманах). Риск пахотного использования.

1.5.6. Солончаки, солонцы, солоди. Генезис засоления. Рассоление – осолонцевание. Осолодение при промывке профиля притечной влагой в понижениях. Мелиорация солонцов. 1.5.7. Остальные почвенные зоны. Справка о почвенном покрове территорий зарубежных стран.

1.5.8. Почвы речных пойм и болотные почвы. Условия торфонакопления. Морфологический облик торфа и торфяных почв. Использование торфа и торфяных почв.

6. Земельные ресурсы, их использование и охрана

Значение почв, определяемое их центральным значением в биогеоценозах. Важность изучения почв для стабилизации и рационального использования экосистем (естественных, аграрных, селитебных, рекреационных и др.).

1.7. Принципы рационального земледелия

Щадящие технологии обработки почвы в соответствии с природно-экологическими условиями. Рациональность осушительных и оросительных мелиораций. «Проекта века» по переброске северных рек в Каспийское море. Заболачивание северной части территорий, откуда забирается вода. Опасность осолонцевания черноземов при их орошении – в южной части. На черноземах в зоне орошения планировали урожай 30-40 ц/га. Расположенная севернее зоны подпруживания Финляндия уже получает 40-50 ц/га.

Важность стабилизации (как минимум) гумусового состояния почв. Незаменимость органических удобрений как улучшающих «технологичность» почв, оптимизирующих водно-воздушный режим, создающих условия для получения эффекта от применения минеральных удобрений. Обязательность исполнения «принципа возврата» Либиха, незаменимость прогрессивного воспроизводства запасов минеральной пищи.

Выигрышность положения России в связи с обширностью земельных ресурсов. При НЭПе (наведении элементарного порядка) есть возможность получать весь урожай по «экологически чистой технологии». На мировом рынке это ценится в 2-4 раза дороже. На долю экологически чистого пищевого урожая возможно менять в 2-4 раза большее количество кормового зерна и соевого жома.

2.3. Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы.

Список контрольных вопросов исходит из знания материала, перечисленного в содержании тем и проверки степени активности владения этим материалом.

2.4. Примерная тематика рефератов, курсовых работ.

1) Почвы родного края.

2) Свойства почв личного огорода и их улучшение.

3) Роль почв в городских экосистемах.

4) Состояние почв области и возможности их стабилизации.

5) Свойства почв как местообитания беспозвоночных.

6) О роли почв в обеспечении кормовой базы ихтиофауны.

2.5. Примерный перечень вопросов (практических занятий) к зачету (экзамену) по всему курсу.

Экзаменационные вопросы отражают основное содержание курса и предусматривают проверку степени владения студента усвоенным материалом.

3. Распределение часов курса по формам и видам работ

4. Форма итогового контроля

Экзамен.

5. Учебно-методическое обеспечение курса.

Авторская версия курса подготовлена в компьютерном варианте.

1) Рекомендуемая литература обязательная

Бабьева И.П., Зенова Г.М.  Биология почв. М., Изд-во МГУ, 1989.

Почвоведение, т.1,2. // Под ред. В.А.Ковды и Б.Г.Розанова. М. Изд-во МГУ, 1988.

Хабаров А.В., Яскин А.А. Почвоведение., Изд-во  «Колос», 2002, 232 с.

2) Рекомендуемая литература дополнительная

Добровольский Г.В., Гришина Л.А. Охрана почв. М., Изд-во МГУ, 1985.

Карпаческий Л.О. Экологическое почвоведение. М.: Изд-во Моск-го ун-та, 1993. 184 с.

Крупенников И.А. История почвоведения. М., «Наука», 1981.

 

Составитель: Накаряков А.В. – к.б.н., доцент