Куратор Рахлеева Анна Алексеевна

Куратор Рахлеева Анна Алексеевна

Научный сотрудник кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова, г. Москва

Цель направления - обсуждение проблем, существующих в настоящее время в почвоведении, постановка исследований в данной области, участие в проводимых в рамках Проекта акциях, направленных на сохранение почвенного покрова - неотъемлемого компонента наземных ландшафтов. Мы предлагаем всем заинтересованным использовать данный раздел для приобретения, возможно, первых знаний о почвах.

Что изучают почвоведы?

Темы исследований

Сбережем нашу Землю

Литература

Телеконференция

Что изучают почвоведы?

Почвоведение, несмотря на всю значимость почвы в нашей жизни, лишь в конце XIX века было признано в ряду естественных наук как самостоятельный раздел естествознания. Трудами великого русского исследователя Василия Васильевича Докучаева было показано, что это еще одна оболочка земной поверхности, отдельная от атмосферы, гидросферы и литосферы. Основываясь на своих исследованиях чернозема, Докучаев определил почвы, как поверхностно-лежащие минерально-органические образования, которые имеют свое строение, "поcтоянно являются результатом взаимной деятельности следующих агентов: живых и отживших организмов (как растений, так и животных), материнской горной породы, климата, рельефа местности и фактора времени".

Как же выглядят почвы? Если вооружиться лопатой, выйти за пределы населенного пункта и в лесу или на лугу выкопать яму (в дальнейшем - почвенный профиль) размером 1м ´ 2 м и 2 м глубиной (рис.1),

Рис.1 Почвенный разрез

то можно обнаружить серию слоев (в дальнейшем - почвенные горизонты), отличающихся друг от друга по цвету, плотности, влажности и другим признакам. На рисунках показаны некоторые почвенные профили (Рис. 2- профили подзолистые, профили черноземов).

Рис. 2 - Профили чернозема и дерново-подзолистой почвы.

Почвенные горизонты формируются единовременно, как результат совокупного действия перечисленных выше факторов почвообразования и в этом их существенное отличие от горных пород. Отличительные особенности горизонтов можно узнать в разделе Почвенные свойства.

На протяжении XX века велись всесторонние исследования почвенного покрова суши Земли с целью выяснения основных закономерностей происхождения, функционирования, географического распространения, эволюции почв и почвенного покрова. Был получен огромный научный материал, раскрывающий отличия почв от других сред. Активно велись и продолжают осуществляться подобные исследования и в нашей стране. В настоящее время практически вся территория России охарактеризована с точки зрения почвенного покрова. Известны основные почвенные типы, распространенные в тех или иных регионах - Географическая карта.

Для исследования фундаментальных и прикладных вопросов почвоведения в нашей стране созданы и активно работают крупные научные учереждения, как в системе акадамии наук России, так и отрослевого характера. Во многих университетах существуют кафедры почвоведения, а в Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова в 1973 г. создан отдельный факультет - факультет почвоведения. Основная задача этих учебных подразделений - подготовить высококвалифицированных специалистов, способных в будущем решать множество проблем, связанных с уникальным природным царством - почвой.

К сожалению крайне мало знаний о почвах приобретают школьники за время обучения в средней школе. В большинстве программ школьного обучения занятиям по почвоведению отводятся считанные часы. Многие ребята заканчивают школу, практически не имея ни малейшего представления о почвах - об их происхождении, строении, функциях и т.д. С другой стороны, во многих регионых (в большинстве из них) мы сталкиваемся с проблемами, вызванным широкомасштабным воздействием человечества на природу. Мы бьем тревогу по поводу отравления рек, озер и морей различного рода загрязнителями. Мы видим гибель растительного покрова и животного населения вблизи крупных промышленных предприятий. Можно привести огромное количество подобного рода примеров. Неминуемо антропогенное воздействие касается и почв. Происходят многочисленные процессы деградации почвенного покрова, связанные с химическим загрязнением, перевыпасом, водной и ветровой эрозией, выпаханностью и др. Могут деградировать и превращаться в пустынные ландшафты огромные пространства. И вот тогда требуется помощь, знания и навыки почвоведов.

Почвенные свойства.

Для определения почв в полевых условиях проводятся описания. Описания почвенных разрезов заносятся в дневник, в котором кроме этого должны быть записаны сведения о рельефе, растительности, грунтовых водах, результатах полевых исследований физических, химических и других свойств почвы.

На освещенной солнцем лицевой (передней) стенке почвенного разреза можно легко выделить почвенные горизонты, сменяющие друг друга в вертикальном направлении и отличающиеся по цвету, структуре, механическому составу, влажности и другим признакам. Общий вид почвы со всеми почвенными горизонтами называется строением почвы. Совокупность генетических горизонтов образует генетический профиль почвы (Рис.2).

В настоящее время используются следующие символы генетических почвенных горизонтов:

Горизонт О - самая верхняя часть почвенного профиля - лесная подстилка или степной войлок, представляющая собой опад растений на различных стадиях разложения - от сежего до польностью разложившегося;

Горизонт А - гумусовый, наиболее темноокрашенный в почвенном профиле, в котором происходит накопление органического вещества в форме гумуса, тесно связанного с минеральной частью почвы. Цвет этого горизонта варьирует от черного, бурого, коричневого до светло-серого, что обусловлено составом и количеством гумуса;

Горизонт Е - подзолистый или осолоделый, элювиальный, формирующийся под влиянием кислотного или щелочного разрушения минеральной части. Это сильно осветленный, бесструктурный или слоеватый рыхлый горизонт, обедненный гумусом и другими соединениями, а также илистыми частицами за счет вымывания их в нижележащие слои и относительно обогащенный остаточным кремнеземом;

Горизонт В - располагающийся под элювиальным гороизонтом Е, имеет иллювиальный характер. Это бурый, охристо-бурый, красновато-бурый, уплотненный и утяжеленный, хорошо оструктуренный горизонт, характеризующийся накоплением глины, окислов железа, алюминия и других коллоидных веществ за счет вмывания их из вышележащих горизонтов. В почвах, где не наблюдается существенных перемещений веществ в почвенной толще, горизонт В является переходным слоем к почвообразующей породе, характеризуется постепенным ослаблением процессов аккумуляции гумуса, разложения первичных минералов и может подразделяться на В1 - горизонт с преобладанием гумусовой окраски, В2 - горизонт более слабой, неравномерной гумусовой окраски, В3 - горизонт окончания гумусовых затеков.

Горизонт Вк - горизонт максимальной аккумуляции карбонатов, обычно располагается в средней и нижней части профиля и характеризуется видимыми вторичными выделениями карбонатов в виде налетов, прожилок, псевдомицелия, белоглазки, редких конкреций.

Горизонт G - глеевый, характерен для почв с постоянным избыточным увлажнением, которое вызывает восстановительные процессы в почве и придает горизонту характерные черты - сизую, серовато-голубую или грязно-зеленую окраску, наличие ржавых и охристых пятен, слитость, вязкость и т.д.

Горизонт С - материнская (почвообразующая) горная порода, из которой сформировалась данная почва, не затронутая специфическими процессами почвообразования (аккумуляцией гумуса, элювиированием и т.д.).

Горизонт Д - подстилающая горная порода, залегающая ниже материнской (почвообразующей) и отличающаяся от нее по своим свойствам (гланым образом по литологии).

Помимо перечисленных горизонтов выделяется еще целый ряд самостоятельных и переходных горизонтов, однако подробнее о них можно узнать из литературных источников.

При описании морфологических признаков горизонтов указываются окраска почвы, влажность, гранулометрический состав, структура, сложение почвы, новобразования, включения.

Кроме морфологических свойств почвенные горизонты обладают целым рядом химических и физических свойств, многие из которых исследуются в лабораторных условиях. Для этого по окончании морфологического описания почвенного профиля из выделенных горизонтов отбирают образцы для анализа. Обычно отбирается 500-1000 гр почвы. Отбор осуществляется в почвенные мешочки или крафт-пакеты, обязательно этикетируется (на лист бумаги наносится информация о горизонте и помещается вместе с образцом) и доставляется в лоабораторию. Если срок доставки в лабораторию большой, то образцы в подсушиваются в сухом проветриваемом помещении.

Темы исследований направления "Экологическое почвоведение"

1. Летние исследования почв. Предполагаются маршрутные исследования почв Вашего региона с описанием их основных морфологических признаков с целью определения типа почвы. Проводятся с июня по август. Методика 1.

2. Химический анализ почв. Если есть возможность проведения химических анализов в лабораторных условиях в зимнее время, то данный раздел предусматривает их проведение в почвенных образцах, отобранных во время маршрутных исследований для выяснения особенностей тех или иных почв. Проводится в любое время. Методика 2.

3. Изучение состава почвенных беспозвоночных животных. Почва - среда обитания для многих беспозвоночных. Одни проводят в ней лишь часть жизненного цикла, другие - всю жизнь. Основная задача данного раздела - определить таксономический состав беспозвоночных, обитающих в Вашем регионе. Сроки проведения совпадают с первой темой. Методика 3.

Методика 1. Если вы действительно готовы начать исследования почв, то вам потребуется: лопата, сантиметр, ножик для препарирования почвенных горизонтов, дневник, компас.

Залог успеха при изучении почв в полевых условиях - это правильное расположение разреза. Нужно выбрать типичное для территории исследования место, наиболее представительное с точки зрения рельефа и растительного покрова. Необходимо избегать мест, сильно измененных антропогенным воздействием. Если разрез закладывается на поле, нужно обратить внимание на глубину пахотных борозд, в этом случае выбирают более выровненные участки. В лесных ландшафтах лучше выбрать место на открытой выровненной площадке. Ориентацию разреза необходимо провести таким образом, чтобы к моменту начала описания разреза солнце освещало лицевую стенку разреза. При копке не следует ходить по передней стенке разреза (той, по которой будет проводиться описание), рвать растения или собирать гербарий близ нее. Глубина разреза составляет от одного до двух метров, в зависимости от мощности почвенного профиля.

Когда почвенный разрез готов, проводят оккуратную зачистку и шлифовку передней стенки, с тем чтобы отчетливо проявились почвенные горизонты, слагающие профиль. После подготовки передней стенки осторожно прикрепляют сантиметр, без нарушения и уплотнения почвенных горизонтов, подстилки или войлока. Ножом оккуратно препарируют стенку, отмечая переходы между плотностью, цветом, влажностью, структурой горизонтов. После проведения всех вышеперечисленных операций можно сделать соответствующие записи в дневнике. Прежде всего, необходимо подробно описать пробную территорию, отмечая рельеф, растительность, географическую привязку (используя компас), характер землепользования. Если во время заложения разреза обнаружены грунтовые воды, то необходимо отметить их глубину. Затем нужно подробно описать почвенный профиль, поступательно сверху вниз отмечая специфическии черты выделенных горизонтов. По возможности нужно сделать зарисовки и фотографии профиля, вскрытого разрезом (Рис. 2) Почвенные свойства.

Дальнейшее определение таксономической принадлежности почвы к тому или иному типу следует проводить руководствуясь такими изданиями, как: Классификация и диагностика почв СССР, М.: Колос. 1977; Классификация почв России, 1977; Почвы СССР, М.: Мысль. 1979; Атлас почв СССР, М.: Колос, 1974. Если у вас отсутствует возможность использовать данные источники, присылайте первичные описания к нам. Мы будем совместно пробовать определять обнаруженные вами почвы.

Методика 2.

Методика 3. Многие из вас могут, помимо исследований почв, попробовать самостоятельно провести исследование фауны, населяющей почвы тех регионов, где вы живете. Для этого разработаны специальные методики исследования отдельных групп почвенных беспозвоночных животных. Многие из них описаны в книгах, под названием " Методы почвенно-зоологических исследований" (1975), а также "Количественные методы в почвенной зоологии" (1987). Ниже преведена одна из методик учета почвенной мезофауны.

Метод ручной разборки почвенных проб (Гиляров, 1975). Это прямой метод учета, позволяющий исследователю получить цифры, показывающие количество учитываемых объектов на единицу площади поверхности почвы, либо на единицу объема почвы. Одновременно исследуется таксономический состав мезофауны.

Процесс взятия пробы происходит следующим образом. Сперва отмечают площадь пробы на исследуемом участке, забивая по углам отмеренного квадрата колышки, натягивая между ними бечевку. Затем от границ отмеренной площадки отгребают в разные стороны опад или подстилку (если пробы берут в лесу) или сухую сыпучую землю поверхностного слоя (на парах). Рядом с пробой с одной или с двух сторон раскладывают клеенку, на которую потом помещают выбираемую из пробы почву. Сперва с площади пробы на клеенку руками снимают опад и другие растительные остатки, которые тщательно вручную перебирают, учитывая и собирая всех найденных при этом животных, а траву выщипывают, что облегчает дальнейшую разборку из верхнего слоя почвы. Встреченных на поверхности почвы беспозвоночных фиксируют и записывают отдельно от встреченных собственно в почве. Затем (после удаления разобранных растительных остатков) приступают к выкапыванию почвы с площади пробы лопатой. Выбрасываемые на разложенную рядом с пробой клеенку (или другую подстилку) небольшие порции земли тщательно перебирают руками, причем более крупные комья приходится разбивать, а сплетения корешков и дерновину - разрывать. Всю землю из разбираемого слоя порцию за порцией перетирают на весу между ладонями, тщательно следя за всей ссыпающейся на клеенку землей и собирая падающих и легко при этом обнаруживаемых животных.

Животных собирают отдельно из каждой пробы и слоя. В качестве фиксатора для червей можно использовать 4% формалин, остальные группы животных можно фиксировать в 70⁰ спирте. Всех найденных при раскопках животных тут же в полевых условиях записывают в дневник с той точностью определения, которая доступна исследователю. В дневнике дается подробная характеристика участка и места взятия пробы.

Литература

Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: МГУ. 1961. 491 с.

Атлас почв СССР. М.: Колос. 1974. 168 с.

Зайделман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М.: МГУ. 2001. 216 с.

Карпачевский Л.О. Зеркало ландшафта. М.: Мысль. 1983. 156 с.

Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос. 1977. 223 с.

Классификация почв России. Москва. Почвенный институт им. В.В.Докучаева. 1997. 236 с.

Муравьев А.Г., Каррыев Б.Б., Ляндзберг А.Р. Оценка экологического состояния почвы (Практическое руководство). С-Пб: Крисмас+. Серия: Экологический мониторинг в образовательных учреждениях. 1999. Выпуск 5. 152 с.

Почвы России. М.: ABF. 365 с.

Почвы СССР. М.: Мысль. 1979. 380 с.

Практикум по агрохимии. М.: МГУ. 1989. 304 с.

Прокашев А.М. Руководство по полевой диагностике и экологической оценке почв Кировской области. Киров. 2000. 68 с.