Материалы собственных исследования

Неоднородность условий в почве резче всего проявляется в вертикальном направлении. С глубиной резко меняется ряд важнейших экологических факторов, влияющих на жизнь обитателей почвы. Прежде всего это относится к структуре почвы. В ней выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам:

1) верхний перегнойно‑аккумулятивный горизонт А, в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз;

2) горизонт вмывания, или иллювиальный В, где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества, и

3) материнскую породу, или горизонт С, материал которой преобразуется в почву.

В пределах каждого горизонта выделяются более дробные слои, также сильно различающиеся по свойствам. Например, в зоне умеренного климата под хвойными или смешанными лесами горизонт А состоит из подстилки (А₀) – слоя рыхлого скопления растительных остатков, темноокрашенного гумусового слоя (А₁), в котором частицы органического происхождения перемешаны с минеральными, и подзолистого слоя (А₂) – пепельно‑серого по цвету, в котором преобладают соединения кремния, а все растворимые вещества вымыты в глубину почвенного профиля. Как структура, так и химизм этих слоев очень различны, и поэтому корни растений и обитатели почвы, перемещаясь всего на несколько сантиметров вверх или вниз, попадают в другие условия.

Размеры полостей между частицами почвы, пригодных для обитания в них животных, обычно быстро уменьшаются с глубиной. Например, в луговых почвах средний диаметр полостей на глубине 0–1 см составляет 3 мм, 1–2 см – 2 мм, а на глубине 2–3 см – всего 1 мм; глубже почвенные поры еще мельче.

Плотность почвы также изменяется с глубиной. Наиболее рыхлы слои, содержащие органическое вещество. Порозность этих слоев определяется тем, что органические вещества склеивают минеральные частицы в более крупные агрегаты, объем полостей между которыми увеличивается. Наиболее плотен обычно иллювиальный горизонт В, сцементированный вымытыми в пего коллоидными частицами.

Влага в почве присутствует в различных состояниях: 1) связанная (гигроскопическая и пленочная) прочно удерживается поверхностью почвенных частиц; 2) капиллярная занимает мелкие поры и может передвигаться по ним в различных направлениях; 3) гравитационная заполняет более крупные пустоты и медленно просачивается вниз под влиянием силы тяжести; 4) парообразная содержится в почвенном воздухе.

Содержание воды неодинаково в разных почвах и в разное время. Если слишком много гравитационной влаги, то режим почвы близок к режиму водоемов. В сухой почве остается только связанная вода и условия приближаются к наземным. Однако даже в наиболее сухих почвах воздух влажнее наземного, поэтому обитатели почвы значительно менее подвержены угрозе высыхания, чем на поверхности.

Состав почвенного воздуха изменчив. С глубиной в нем сильно падает содержание кислорода и возрастает концентрация углекислого газа. В связи с присутствием в почве разлагающихся органических веществ в почвенном воздухе может быть высокая концентрация таких токсичных газов, как аммиак, сероводород, метан и др. При затоплении почвы или интенсивном гниении растительных остатков местами могут возникать полностью анаэробные условия.

Колебания температуры резки только на поверхности почвы. Здесь они могут быть даже сильнее, чем в приземном слое воздуха. Однако с каждым сантиметром вглубь суточные и сезонные температурные изменения становятся все меньше и на глубине 1–1,5м практически уже не прослеживаются.

Все эти особенности приводят к тому, что, несмотря на большую неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Крутой градиент температур и влажности в почвенном профиле позволяет почвенным животным путем незначительных перемещений обеспечить себе подходящую экологическую обстановку

Мощность почвенных горизонтов и глубина их залегания. Толщина почвенных горизонтов измеряется в сантиметрах по отвесу, сверху донизу, например: пахотный 0—23 см, подзолистый 23—27, иллювиальный 27—100 см и т. д.

Окраска почвенных горизонтов. При описании почвы надо давать возможно простое определение основного цвета, например: черный, темно-серый, серый, светло-серый, белесый и т. д. Следует иметь в виду, что влажная почва имеет несколько более темную окраску, чем сухая. Поэтому при суждении об окраске почвы необходимо принимать во внимание и степень ее влажности, и окончательный вывод о цвете почвы надо давать при воздушно-сухом состоянии взятых в поле почвенных образцов.

Содержание в почве перегноя (определяют по интенсивности окраски верхнего горизонта).

Сложение почвы и отдельных ее горизонтов (т. е. внешнее выражение порозности и плотности почв).

Включения и новообразования. Из включений в почвах чаще всего встречаются гранитные и известковые валуны, из новообразований — соединения углекислой извести, железа, марганца, гипса, а также скопление легко растворимых солей.

Почвенная структура по отдельным горизонтам. Определение почвенной структуры в поле производится обычно на глаз при выбрасывании земли из ямы. При описании следует указывать степень выраженности почвенной структуры, например: отчетливо ореховатая, отчетливо зернистая, неясно выраженная, намечающаяся пластинчатая структура, хорошо выраженная столбчатая и т. д.

Механический состав почвы. Распознавание механического состава почвы в поле делается обычно на глаз и на ощупь. Так, сухая глина раздавливается пальцем и въедается в поры кожи пальцев, а влажная — легко разминается и принимает любую форму. При раскатывании комка между ладонями рук глина дает тонкие шнуры. При разминании ее пальцами песок не ощущается. Тяжелый суглинок раскатывается в шнур, который при сгибании в кольцо образует трещины. Средний и легкий суглинки во влажном состоянии раскатываются в шнур; при растирании между ладонями песок ясно ощущается. Супесь в сыром состоянии либо вовсе не раскатывается в шнур, либо этот шнур разрывается уже при раскатывании; песчаных частичек здесь много и они ощутимо царапают кожу пальцев. Песчаные почвы отличаются большой рыхлостью и не способны раскатываться в шнур.

Влажность почвы. При описании почвы необходимо учитывать степень влажности и характер увлажнения почвы. Если яма доходит до почвенно-грунтовых вод, отмечают уровень последних.

Глубина и характер распространения корневой системы растений.

Характер почвообразующей, или материнской, породы.

Таковы те главнейшие признаки, которые должны найти отражение при описании почв в поле.

Следует отметить, что на заболоченных участках, где из-за близкого залегания почвенно-грунтовых вод выкапывание ямы лопатой крайне затруднено, часто приходится пользоваться почвенным или торфяным буром.

Факторы почвообразования. Описание почв необходимо сопровождать заметками относительно характера растительности и культурного состояния угодий (пашня, выгон, залежь, сенокос лес, болото и др.). При этом весьма Важно отметить степень и характер освоенности, или окультуренности, описываемого угодья (например, новоосвоенная пашня, старопахотная, известкованная, гипсованная, осушенная, орошаемая, плантажированная и т. Если разрез сделан на пашне, следует отметить состояние посевов и оценить их качество. Очень часто по внешнему виду растений можно безошибочно судить о качестве почвы и ее плодородии.

Лучшим выражением качества разнородных почв являются растения, растущие на этих почвах. На площадях культурных эту роль лучше всего исполняют культурные растения, особенно, когда изучающий почву уже знаком с местностью. На площадях, не покрытых культурными растениями, показателем качества почвы является дикорастущая флора.

Особенно большое значение имеет изучение растительности на лугах и пастбищах. При этом на различие качеств почв указывает не только различие в ботаническом составе флоры, но и степень развития растений.

Очень важно внимательно исследовать почвообразующие породы и геологическое строение местности, гидрологические условия и рельеф.

Обстоятельное изучение естественноисторических условий почвообразования дает возможность полнее и глубже познать генезис и своеобразие исследуемых почв и правильно установить те агротехнические мероприятия, с помощью которых возможно дальнейшее улучшение этих почв при их использовании в сельском хозяйстве. Без тщательного изучения факторов почвообразования немыслимо исследование почв в природе.

Химические свойства почвы. При полевом исследовании почв возможно выполнение лишь некоторых и притом самых несложных химических проб; подробное и всестороннее изучение химического состава почв является задачей последующей лабораторной обработки собранного в поле материала.

В поле обычно определяют наличие карбонатов в почве (реакцию почвенного раствора рН), содержание сернокислых, хлористых солей и закисных соединений железа.

Наличие карбонатов (СаСО₃, MgCO₃) определяют с помощью 5—10-процентной соляной кислоты. Для этого капельницей наносят на стенку почвенного разреза раствор соляной кислоты и определяют глубину, с которой начинается вскипание, а также интенсивность вскипания. В почвах, богатых карбонатами, вскипание обнаруживается резко; при малом содержании карбонатов в почве вскипание проявляется слабо, а при отсутствии карбонатов — вовсе не проявляется.

Таким образом, по характеру вскипания можно судить не только о наличии карбонатов в почве, но, в известной степени, и о количестве их.

Определять рН удобнее всего с помощью универсального индикатора, который позволяет получать данные в интервале от 4 до 8 с точностью до 0,25—0,5.

Для определения наличия в почве хлористых и сернокислых солей приготовляют с помощью дистиллированной воды небольшое количество вытяжки, к отдельным пробам которой в пробирках прибавляют ВаС1₂ и AgNO₃. Появление белого осадка или мути в пробирке с ВаСl₂ укажет на присутствие сернокислых солей, а в пробирке с AgNO₃ — хлористых солей в почве.

Содержание нормальной соды (Na₂CO₃) в почве обнаруживается при появлении вишнево-красной окраски после прибавления к водной вытяжке нескольких капель спиртового раствора фенолфталеина.

Присутствие в почве закиси железа определяют по посинению почвы от капли свежего раствора красной кровяной соли [K₃Fe(CN)₆].

Все результаты исследований химических свойств почвы, так же как и результаты морфологического изучения, подробно записывают в полевой журнал.

В результате внимательного изучения почвы в поле устанавливают тип и разновидность исследуемой почвы, составляют ее агропроизводственную характеристику и намечают мероприятия, необходимые для поднятия плодородия данной почвы при использовании в сельскохозяйственном производстве.

РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Первый шурф располагался в береговой части водоохранной территории реки, где наблюдается сильная антропогенная нагрузка в результате вытаптывание и выкашивания растительного покрова. Почва сильно уплотнена, нарушена ее структура. Почва относится к антропогенным глубоко преобразованным почвогрунтам. Растительность: клевер ползучий, клевер луговой, одуванчик лекарственный, подорожник большой, овсяница луговая, мятлик луговой, лопух большой.

Вывод: Почва на берегу отличается повышенной кислотностью, содержание катионов и анионов в почве большое.

Второй шурф располагался вблизи

Растительность: пырей ползучий, паслён сладко-горький, полынь горькая, лапчатка гусиная, овсяница луговая, мятлик луговой.

Вывод: почва в центральной части профиля отличается пониженной

кислотностью, содержание катионов и анионов в почве не превышает ПДК.

Третий шурф располагался рядом с автодорогой. Почва естественно – антропогенно – преобразованная.

Антропогенная нагрузка заключается в попадании в почву автомобильных

масел, смазок, электролитов из аккумуляторов автомобиля. В почве

присутствуют в большом количестве; медь и железо. Растительность:

древесная- береза, осина, сосна; травянистая- тысячелистник обыкновенный,

будра плющевидная, крапива двудомная, осока пузырчатая, полынь горькая

Вывод: почва в районе с автодорогой – слабокислая, щелочи

отсутствуют, а содержание хлорид-ионов снизилось по сравнению со

вторым шурфом, присутствуют тяжелые металлы и нитрит-ион и нитрат-

ион, что свидетельствует о сильном загрязнение почв.

Закономерность

1) чем ближе к реке, увеличивается увлажнение, тем ниже рН почвы, почва

становится кислее;

2) в зависимости от преобладающего характера растительности. По

содержанию анионов и катионов антропогенные почвогрунты исследуемых

территорий сильно не отличаются (материнская порода одинаковая, и значит,

содержание химических элементов почве будет одинаковым). Идет уменьшение засоленность почв при удалении от реки.

Превышение содержание ионов железа, нитратов и нитритов, а так же и ионов

меди только в районе прилегающей к автомобильной дороге, потому что:

 повышенное содержание тяжелых металлов в поверхностных горизонтах

почвы связано и с запылением, длительный период без дождей сказался

на накоплении пыли в атмосфере,

 содержание минеральных элементов в растениях зависит от вида

растения, концентрации их в почве и почвенных растворах,

 превышения данных концентраций связаны с загрязнением окружающей

среды, главным образом с запылением атмосферного воздуха, вблизи

проезжей части.

Заключение

Поэтому В. И. Вернадский отнес почву к биокосным телам природы, подчеркивая насыщенность ее жизнью и неразрывную связь с ней.

Городские почвогрунты имеют ряд характерных особенностей, отличающихся

от зональных почв естественных ландшафтов. Отличия, прежде всего, касаются

большого разброса величин химических показателей. Грунты в основном с нейтральной и слабощелочной реакцией, мы считаем, что это связано с

выпадением пыли, содержащей карбонаты кальций, и магний. Почвы загрязнены сажей или нефтепродуктами, автотранспортом.

Большинство проб имеет легкий (супесчаный или легкосуглинистый)

гранулометрический состав. В почвогрунтах округа преобладают залежи песка

и крупной и средней пыли. Это связано как с особенностями почвообразующих

пород так и с просыпанием большим количеством песка для борьбы с

гололедом, который затем, в результате работы уборочных машин и

деятельности ветра , оказывается на прилегающих к дорогам участках земли.

При оценке степени загрязнения почвы были выбраны показатели содержания

хлоридов (вносимых с противогололедным средствами), рН водных и солевых

вытяжек, содержание сульфат ионов (за счет складирования отходов

строительного мусора и применения минеральных удобрений). Эти вещества

наиболее влияют на растительный покров особенно на древесные насаждения.

Выводы:

1. На выбранных объектах провели изучение структуры, механического

состава, физических свойств шести типов почв (антропогенного

происхождения), установили зависимость почвообразующих факторов на конкретных примерах.

2. В результате работы была собрана коллекция почв.

3. На основании визуальных наблюдений и химического анализа установили, наибольшее антропогенное влияние прослеживается на территории городского микрорайона и на берегу реки Луги, что обусловлено человеческим фактором в данном месте. В результате эрозии и сведения растительного покрова и верхнего гумусового горизонта, что приводит к снижению устойчивости почв по отношению к загрязнению тяжелыми металлами. С чем связано уплотнение почв, затрудняющее естественное восстановление и развитие растительности.

Привоз и насыпка грунта.

4. В зависимости от преобладающего комплекса почвообразующих

факторов идет размещение изученных типов почв.

3. Рельеф- холмистый.

Относительное превышение над руслом 10 метров.

4.Растительность –травяно-кустарничковый покров,лес(душица, костер,ковыль волосистый, ольха).

5. Почвы серые- лесные (приложение 2).

6.Подтип-суглинистая,структурная

Рис.3.Почвенный разрез в профиль

А

В

С

3см

30см

20см

47см

Рис.4.Послойный почвенный разрез.

А0

Механические признаки почвы определялись послойно(приложение 4):

А0 – горизонт растительного опада.

А гранулометрический состав – супесь; включения – не обнаружены(приложение 5) корни – редкие, крупные; характер перехода почвенных горизонтов – из А в В – ясный (1-3см) влажность – почва сухая; цвет – чёрно-серый; В гранулометрический состав – средний суглинок; включения – не обнаружены; корни – частые(приложение 6), характер перехода почвенных горизонтов – из В в С – резкий (1см) влажность – почва влажная (приложение 7),

цвет – чёрный; С гранулометрический состав – суглинок; корни – корни отсутствуют; включения – не обнаружены; влажность – почва влажная;

цвет – оранжевый;

Химические исследования почвенного разреза:

Существенное свойство почвы, отличающее её от горной породы, - плодородие. Это качество присуще только почве и состоит в её способности обеспечивать растения водой и питательными веществами. Проверили почвенную вытяжку(приложение 4) на наличие карбонатов и сульфатов.(Приложение 8). В итоге, после химического исследования всех слоёв почвенного разреза, мы получили следующие результаты