Гранулометрический состав почв Расчетно-графическая работа по почвоведению

Введение

Грамотное изучение таких дисциплин как «Почвоведение», «Почвоведение с основами геологии» выполнении лабораторных и практических работ можно добиться оптимизации воспроизводства лесных ресурсов и повышения продуктивности лесов, но только при условии рационального использования плодородия почв.
Цель данной курсовой работы – научиться на конкретном примере:
• определять физические и физико-химические свойства почв
• анализировать полученные данные и делать заключение по полученным результатам о лесорастительных свойствах почв и определяться с типом почв.
Выполняя расчетно-графическую работу и получая теоретические знания можно научится:
• описывать основные почвообразовательные процессы;
• рассчитывать основные параметры почв;
• давать заключение по лесорастительным свойствам конкретной почвы;
• определять название почвенной разности.






























Теоретическая часть 1.
Гранулометрический состав почв
1.1. Определение гранулометрического состава почв. Методы определения

Гранулометрический состав почв — это относительное содержание в почве частиц различных размеров независимо от их химического или минералогического состава.
Гранулометрический состава почв определяют в полевых условиях упрощёнными способами:
• Метод скатывания между пальцами
• Сухим и мокрым растиранием
Эти упрощённые методы позволяют получить результаты близкие к лабораторным выполненные с помощью приборов.
1. Сухое растирание или метод «зеркала». Небольшой комочек воздушно-сухой почвы растирают пальцами и всыпают на сухую ладонь. Указательным пальцем почву втирают в ладонь, и затем ладонь переворачивают и слегка встряхивают, таким образом определяют гранулометрический состав почвы.
2. Мокрое растирание. При этом методе щепотку почвы смачивают водой и растирают на ладони.
3. Скатывание шнура. Почву смачивают и разминают до консистенции теста. Хорошо размятую почву раскатывают между ладонями и шнур сворачивают в колечко (толщина шнура около 3 мм, диаметр кольца около 3 см).
4. Скатывание шарика. Это когда из сырой или смоченной размятой почвы скатывают шарик диаметром 2-3 см, который затем расплющивают в тонкую лепешку.
5. Проба ножом. Лезвием ножа делают черту и срез почвы. Черта осыпается, поверхность среза шероховатая, под ножом слышен треск - песчанистая почва; черта с разорванными краями от выпавших песчинок, поверхность среза шероховатая - супесчаная; черта ровная, шире лезвия ножа, поверхность среза ровная, матовая, под ножом треска не слышно - суглинистая; черта узкая, равна по ширине лезвию, срез гладкий, блестящий - глинистая почва.
6. Определение механического состава почвы по структурности пашни. Почвы разного гранулометрического состава обладают различной способностью образовывать структурные агрегаты. Наблюдая структурность недавно обработанных (заборонованных) участков, можно заметить, что рыхлопесчаные почвы состоят из раздельночастичной бесструктурной массы, связнопесчаные - имеют на поверхности отдельные комки, у рыхлопесчаных - комки занимают менее 1/3 поверхности, у связносупесчаных — до 1/2, у легкосуглинистых - около 3/4, у среднесуглинистых - вся поверхность покрыта комками размером от голубиного до куриного яйца, у тяжелосуглинистых и глинистых - комки покрывают всю поверхность и среди них встречаются глыбы до 10 и более сантиметров.

Метод пипетки является одним из наиболее распространенных методов анализа гранулометрического состава почв.
Ход анализа
1. Навеску воздушно-сухой почвы 10 г поместить в фарфоровую чашку диаметром 10 – 12 см.
2. Прилить 4%-й раствор пирофосфата натрия из расчета на каждые 10 г почвы: для засоленных и загипсованных почв – 20 мл; для карбонатных, глинистых и тяжелосуглинистых почв – 10 мл; для незасоленных, некарбонатных почв легкого гранулометрического состава – 5 мл.
3. Навеску почвы смочить по каплям 4%-м раствором пирофосфата натрия до тестообразного состояния и осторожно, без нажима растереть в течение 10 мин пестиком с резиновым наконечником.
4. Добавить остаток раствора пирофосфата натрия и оставить на 30 мин.
5. Прилить дистиллированную воду и размешать тем же пестиком до состояния суспензии.
6. Суспензию слить через сито с отверстиями 0,25 мм в цилиндр вместимостью 1000 мл для анализа.
7. Объем суспензии в цилиндре довести дистиллированной водой до 1000 мл и анализировать методом пипетки. Пробу взять специальной пипеткой (вместимостью 20 мл), смонтированной на штативе, нижнее отверстие пипетки запаяно, вместо него есть четыре боковых, что устраняет засасывание суспензии снизу. Вне боковых отверстий на пипетке нанесена метка на уровне, до которого нужно ее погружать. На верхнем конце пипетки имеются два отверстия, перекрывающиеся кранами.
К одному отверстию пипетки присоединены колбы, по которым суспензия всасывается из цилиндра в пипетку и сливается из пипетки в тигель. Ко второму отверстию пипетки присоединена колба с дистиллированной водой, которой промывается пипетка после сливания пробы. Пробу брать следующим образом: содержимое цилиндра взболтать мешалкой быстрыми движениями вверх в течение 1 мин.
8. За 30 с до истечения срока отстаивания цилиндр поставить на штатив под пипетку, пипетку осторожно опустить на заданную глубину.
9. Колбу аспиратора поставить вниз. За 10 с до истечения срока отстаивания открыть кран, соединяющий пипетку с аспиратором, и набирать в пипетку суспензию до метки. Кран нужно открывать постепенно и набирать пробу в пипетку в течение 20 – 30 с.
10. Пипетку осторожно вынуть из цилиндра.
11. Колбу аспиратора поставить наверх, а колбу для сливания – вниз.
12. Под пипетку подставить заранее взвешенный фарфоровый тигель, открыть кран, соединяющий пипетку с аспиратором, и слить суспензию, после чего кран закрыть.
13. Пипетку промыть дистиллированной водой. Для этого открыть кран, соединяющий пипетку с колбой с дистиллированной водой, промывные воды слить в тот же тигель.
14. Пробу выпарить на песчаной бане до полного высыхания, затем сушить в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 105 °С.
15. Тигель с пробой остудить в эксикаторе и взвесить на аналитических весах.
16. Результаты взвешивания записать в таблицу.
Далее приступают к расчету процентного содержания физической глины и физического песка.

1.2. Влияние гранулометрического состава на физические и физико-химические свойства почв. Значение гранулометрического состава в плодородии почв

Почвообразующая порода является основой почвы и передаёт ей свой гранулометрический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются под воздействием почвообразовательного процесса.
При меньшем диаметре частиц удельная поверхность больше, а это значит что большие величины ёмкости катионного обмена, водоудерживающей способности, лучшую агрегированность, но меньшую порозность. Тяжёлые почвы могут иметь проблемы с воздухосодержанием, лёгкие — с водным режимом.
Различие в свойствах почв влияет на продуктивность растений на почвах различного гранулометрического состава. Оптимальный гранулометрический состав зависит от условий влагообеспеченности и технологии возделывания. Засушливые условия приводят к низкому запасу влаги в легких почвах (супесях и песках) и слабый капиллярный подъем приводит к существенному снижению урожайности.
При избыточном увлажнении такие почвы лучше аэрируются и растения на них чувствуют себя намного лучше, а низкий запас элементов питания в легких почвах можно устранить при внесенииудобрений, которые имеют высокую эффективность на таких почвах вследствие малой буферности.
Гранулометрический состав почвы оказывает большое влияние на почвообразование и агро-производственные свойства почв. От него зависят: процессы перемещения, превращения и накопления веществ; физические, физико-механические и водные свойства почвы, такие как пористость, влагоемкость, водопроницаемость, водоподъемность, структурность, воздушный и тепловой режим.
Фракции механических элементов слагают почвы или породы в различных количественных соотношениях. Различные фракции механических элементов имеют неодинаковые свойства. Поэтому и почвы, и породы также будут обладать неодинаковыми свойствами в зависимости от разного содержания в них тех или иных фракций механических элементов. Все многообразие почв и пород по гранулометрическому составу можно объединить в несколько групп с характерными для них физическими, физико-химическими и химическими свойствами. В основу классификации почв и пород по гранулометрическому составу положено соотношение физического песка и физической глины.
Гранулометрический состав играет важную роль в плодородии почв. Важность заключается в регулировании водного режима, проведении оросительных и осушительных мелиораций, а также гранулометрический состав влияет на скорость просыхания почв, определяет скорость промачивания, фильтрационные свойства, высоту поднятия капиллярной каймы.


1.3. Взаимосвязь гранулометрического состава с лесной растительностью

Взаимосвязь гранулометрического состава с лесной растительностью является одной из основных проблем для их изучения в целях прогрессивного повышения плодородия лесных почв.
Свойства гранулометрического состава оказывает непосредственное влияние на состав и продуктивность лесной растительности. При благоприятных климатических условиях продуктивность лесной растительности зависит от почвенных условий, т.е. от гранулометрического состава.
Гранулометрический состав имеет способность удовлетворять потребность лесных растений в элементах минерального питания и воде, а также обеспечивать их корневые системы воздухом.
Взаимодействие лесной растительности с почвой осуществляется через корневую систему, тем самым большое значение имеет объем корнеобитаемого слоя почвы, из которого деревья могут брать элементы питания и воду для лучшего роста. От вида древесных пород зависит проникновение корней вглубь грунта. Рыхлые почвы дают возможность корням распределятся в большом диапазоне по вертикали, а почвы влажные, подстилаемые плотными породами, затрудняют проникновение корней вглубь. При близком залегании труднопроницаемых для корней пород сокращается мощность корнеобитаемого слоя, а, следовательно, ухудшаются условия роста.
Влияние лесной растительности на почву должно рассматриваться с позицией биогеоценологии (направление в экологии изучающее единства и тесной взаимосвязи, и взаимозависимости явлений в природе. Почва со всеми её свойствами является лишь важным элементом лесного биогеоценоза, влияющим на его состояние, да и сама испытывает мощное влияние всех его компонентов. Так, И. С. Мелехов (2005) указывает, что лес как биогеоценоз обеспечивает, по сравнению с другими природными типами растительности, наиболее интенсивный круговорот веществ, приводящий к наибольшей аккумуляции органического вещества.
М. Е. Ткаченко (1953) сжато так характеризует влияние леса на почву:
1. В лесу зольные элементы и азот листвы (хвои) обычно возвращаются в почву в отличие от сельскохозяйственных угодий, с которых стараются взять весь урожай, наиболее богатый зольными элементами и азотом.
2. Древесные породы влияют своими корнями не только на почву, но и на материнскую горную породу, увеличивая мощность физиологически деятельного слоя почвы - почвогрунта.
3. Разные древесные породы вследствие различий строения корневой системы, характера листвы и хвои оказывают различное влияние на химизм почвы, её структуру, аэрацию, водные, тепловые свойства, а, следовательно, и на микробиологические процессы в почве.
6. Из хвойных пород наиболее сильным подзолообразователем является ель. Из лиственных пород в лесостепной полосе по своему влиянию на почву выделяется дуб, существование которого сравнительно быстро приводит к деградации чернозема.
8. По суммарному влиянию на почву чаще всего почвоулучши- телями являются береза, ильмовые, граб, бук, все виды ольхи, лещина, а из хвойных - лиственница. К почвоухудшающим породам относят чаще всего ель, иногда осину.
9. Влияние на почву одной и той же породы изменяется в зависимости от возраста, полноты древостоя, происхождения его (семенного или порослевого), характера материнской горной породы и других условий. 10. Кислотность почв, как правило, наибольшая в ельниках и наименьшая у лиственных, но кислотность почв может изменяться с возрастом и полнотой; в густых жердняках кислотность почвы повышается не только под елью, но и под березой. Грубый гумус с повышенной кислотностью может не появиться в осиновых порослевых молодняках с крупными более мягкими листьями, но он обычен под старыми древостоями семенной осины с ее кожистой листвой.
11. В тех случаях, когда зольные элементы находятся в почве в малоподвижных формах, такие подзолообразователи как ель могут оказать положительное влияние на почву, способствуя переводу из нее питательных элементов в более подвижные и легко усвояемые растительностью соединения.
12. Лиственница является почвоулучшающей породой, так как способствует увеличению подвижных форм азота, фосфора и калия, несмотря на то что показатели кислотности лесной подстилки и гумусового горизонта почвы под пологом её древостоев повышены.
13. Бук является почвоулучшающей породой (в присутствии его в почве обычно идет процесс нитрификации). Однако при формировании им чистого сомкнутого древостоя процесс нитрификации приостанавливается.
14. Накопителями гумуса, а следовательно, и органического азота, на бедных песчаных почвах являются все виды сосны, кедровый стланец, можжевельники, разные виды ив, в особенности шелюга, белая, желтая и песчаная акации, дрок, ракитник, джузгун, саксаул, белая шелковица; на более влажных песках — тополи, ольха черная и серая.
15. Обогатителями почв атмосферным свободным азотом являются породы, образующие клубеньки на корнях: белая, желтая и песчаная акации, дрок, ракитник, софора и другие бобовые, ольха черная и серая.
16. Физические свойства почвы обычно резко ухудшаются елью; наоборот, лиственница, дуб, белая акация и серая ольха принадлежат к породам, способным быстро улучшить структуру почвы и все ее физические свойства.
17. Ввиду неодинакового отношения разных пород к почве лесоводство может улучшать почвы соответствующей сменой пород. Например, на заброшенных сельскохозяйственных землях целесообразно вводить в первом поколении породы с глубокой корневой системой (лучше лиственные, во избежание поражения хвойных корневой губкой), а уже во втором поколении на тех