Содержание
Типы исследуемых грунтов — ГЕОЛОГ
Наша компания занимается выполнением всех видов работ, которые связаны с геологическими, геодезическими и другими видами изысканий. Для нас не существует слишком сложных геологических условий, которые наши специалисты не смогли бы исследовать для получения объективной информации по участку.
Грунт является основой всех геологических исследований, так как это основание для фундамента будущего строения, который принимает на себя вес всех конструктивных элементов. Грунт может быть однородным и неоднородным, то есть, состоять из одного типа грунта или нескольких типов. Также существуют такие понятия как местный грунт (естественный) и уплотненный (искусственный).
В природе не существует совершенно непучинистого грунта – в холодный период года грунт вместе с водой несколько поднимается, а в летнее время он опускает, пусть даже незначительно. Если такие деформации не влияют на строение, то грунт можно отнести к непучинистым, причем вспучивание должно быть равномерным по всему основанию строительного объекта.
Классифицируются грунты по ГОСТ 25100-95, по которым они делятся на грунты с прочными связями и грунты с непрочными связями. Далее каждый класс делится на группы и подгруппы, что обусловлено условиями происхождения.
Определяются типы грунтов гранулометрическим и минеральным составом, а также неоднородностью и пластичностью. Виды грунтов различают по плотности и структуре, а разновидности – по физическим и химическим свойствам. Классификация грунтов под фундамент определяется степенью пучинистости.
Вспучивание может быть незначительным, если:
грунт сухой;
грунт скальный или близкий ему по структуре, так как свойства такого грунта не изменяются в период промерзания;
грунт с однородной структурой. Например, песчаный грунт, который имеет глинистые включения, будет проявляться в весенний период неравномерным вспучиванием. В других случаях грунт считается пучинистым, и для правильного устройства фундамента необходимо провести соответствующую подготовку основания.
По механическому составу грунты разделяют на скальные и нескальные породы. Скальные – это те породы, которые были созданы в результате осадочных и вулканических явлений. Их частицы находятся в жестком сцеплении между собой. Например, такими породами является камень, поэтому они наиболее прочные. Нескальные породы обладают меньшей прочностью и к ним относятся песчаные, глинистые и обломочные грунты.
Непучинистые грунты с пористой структурой имеют постоянные свойства и характеристики, которые не меняются в зависимости от климатических условий. Они являются наиболее оптимальным вариантом для основания под фундамент, так как не будут вызывать деформаций будущего строительного объекта. Если естественное основание не подходит для устройства фундамента, то используют искусственное основание из подобных грунтов. С таким основанием фундамент заглубляется всего на 40-70 см.
Собственная грунтовая лаборатория позволяет нашим специалистам изучить любые типы грунтов, чтобы заказчик мог обосновать возможность строительства на конкретном участке.
Такой вид работ является обязательным при проведении инженерно-геологических изысканий, чтобы впоследствии владелец участка не столкнулся с необратимыми процессами, влияющими на качество строительства.
сделать самому или позвать профессионалов
Исследование геологии грунта – это одна из важных процедур, предшествующая строительству дома. Рассмотрим, можно ли обойтись без геологии, как сделать геологическое исследование самостоятельно и стоит ли это делать.
Можно ли не делать геологию?
Среди заказчиков все еще сохраняется предрассудок, что деньги, потраченные на строительные работы себя окупают, а на интеллектуальном труде можно сэкономит. Сразу возникают вопросы, нужно ли платить архитектору и инженеру для создания проекта, стоит ли оплачивать геологические исследования и др.
Распространенной формой экономии является строительство по эскизному проекту,
в статье 5 причин не строить по эскизному проекту мы разобрали,
чем эскизный (архитектурный) проект отличается от рабочего (инженерного).
На этот вопрос большинство профессиональных проектировщиков и строителей отвечают отрицательно – строить дом без геологических исследований сомнительная затея. Раньше в индивидуальном жилищном строительстве часто обходились без них, так как такие изыскания не были доступны. Сейчас рынок компаний, осуществляющих геологические исследования достаточно широк.
Можно ли сделать геологию самостоятельно?
Чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим данные, которые может предоставить профессиональное исследование по сравнению с самостоятельными изысканиями.
Некоторые геологические компании просто смотрят геологические карты
и по ним составляют заключения без выезда на участок.
Такие исследования сопоставимы по информативности с самостоятельным изучением почвы. Профессиональная геология предполагает выезд специалистов на объект.
Что можно определить самостоятельно?
Визуальный осмотр на предмет однородности.
Глубина залегания грунтовых вод.
Дренирующие свойства грунта – легко ли через него проходит вода.
Определение типа почвы со значительной погрешностью.
С небольшой точностью можно прогнозировать пучинистость грунтов.
Что определяет профессиональное исследование?
С высокой точностью определяется тип грунта.
Определение физико-технических характеристик грунта (просадочность, набухание, пучинистость, несущая способность и др.).
Физико-технические параметры можно получить только в результате лабораторных исследований, самостоятельно их установить нельзя. К важным характеристикам относится показатель просадочности. Это свойства грунтов изменять свой объем под собственным весом при насыщении влагой. Классификация включает непросадочные, слабопросадочные, просадочные и сильнопросадочные.
Степень просадочности грунтов
Получение гидрологической картины, которая включает не только уровень залегания грунтовых вод, но и характер воздействия воды на бетон и арматуру фундамента.
Также в результате можно определить, где находится верховодка.Профессиональные рекомендации и прогноз по осадке грунтов после строительства.
Также в результате можно определить, где находится верховодка.Самостоятельное изучение геологии не заменит профессионального исследования, так как проектировщики, скорее всего, потребуют точных характеристик грунта. Самостоятельные изыскания полезны для получения общей картины, эти данные можно использовать только для возведения малозначимых построек. Рассмотрим, как своими силами провести эти исследования.
Инструменты для геологического исследования
Блокнот для фиксации данных, в него следует записывать все наблюдения в процессе работы.
Емкости для сбора образцов.
Кусочки скотча или стикеры для подписи образцов, на них следует указать глубину пробы и номера скважины.
Ручной бур и удлинитель для него.
Лопата для удаления плодородного слоя.
Емкость с водой для определения дренирующих свойств грунта.
Рулетка для определения глубины скважины.
Экспресс-исследование грунта
Тут можно обойтись без бура, такой вид изысканий позволяет выявить общие проблемы в пятне застройки. Работы начинаем с рытья ямы, в процессе работ надо отмечать глубину залегания плодородных слоев. После достижения плотных слоев почвы можно залить 8 – 10 литров воды и посмотреть, как быстро она будет уходить. Если уходит быстро, то это говорит о том, что почва обладает хорошими дренирующими свойствами.
Если в ходе «экспресс» исследования картина плохая: высокая неоднородность, плохая несущая способность, высокий уровень грунтовых вод, то можно не продолжать рытье. При серьезном строительстве на таком участке все равно потребуется профессиональное исследование.
Для строительства фундамента важны не только данные геологического исследования.
Всю необходимую информацию мы описали в отдельной статье Информация, без которой нельзя строить фундамент.
Подробное исследование
Для этих работ потребуется садовый бур. Чтобы получить полную картину, нужно сделать не меньше трех скважин, при этом одна из них должна находиться в пятне застройки будущего дома. Глубина скважины зависит от типа строения.
Дома с несколькими этажами и подвалом – скважина 4 – 5 м.
Дома без подвала с несколькими этажами из тяжелых материалов – 3,5 – 4 м.
Одноэтажные легкие дома – до глубины промерзания.
Результаты сохраняем в емкости или пакеты для образцов, пробы берем каждые 25 см, после достижения глубины промерзания – каждые 50 см. Плодородный слой почвы не нужно брать в качестве образца, он все равно будет удален при строительстве.
Плодородную почву нельзя оставлять под фундаментом, так как она содержит много органики, со временем органические включения будут перегнивать, а грунт просядет.
Про ошибки при строительстве фундамента подробнее читайте в 12 ошибок при строительстве фундамента.
Анализ результатов
Теперь перейдем к «лабораторным испытаниям», для этого нам потребуется вода и увеличительное стекло. С нами все еще должен быть блокнот для записи. Если мы затрудняемся определить тип почвы в образце, можно записать, как он себя ведет при смачивании, растирании, сворачивании в шнур и в кольцо, потом дать эту информацию более опытному человеку для анализа.
Песок – отчетливо видны разрозненные частицы, в сухом состоянии легко разделяется на части, не скатывается, пластичность в сухом состоянии отсутствует.
Песок
Пылеватая супесь – содержит пылевые включения, которые в сухом состоянии напоминают муку. Во влажном состоянии скатывается в шарик, но не в шнур.
Тяжелая супесь – состоит из частиц песка, скатывается, но разделяется на небольшие фрагменты, которые быстро распадаются.
Легкий суглинок в сухом виде состоит из твердых комков, чтобы раздавить их, нужно прилагать усилие. Во влажном состоянии скатывается в шнур, который быстро распадается. В легком суглинке под лупой хорошо видны песчаные включения.
Легкий суглинок
Пылеватый суглинок в сухом состоянии тоже имеет твердые комки, но раздавить их руками проблематично, при увлажнении образец становится липким и пластичным. При растирании доля песка мала, большую часть составляет пыль. Скатывается в шнур, но при попытке свернуть кольцо разрушается.
Пылеватый (средний) суглинок
Тяжелый суглинок – глина с небольшими включениями песка, во влажном состоянии — липкая и пластичная, при растирании можно обнаружить песчаные частицы. Сворачивается в шнур, если согнуть шнур в кольцо, то он не разрушается, но появляются трещины.
Тяжелый суглинок
Глина – в увлажненном состоянии мягкая и пластичная, пачкает руки, легко сворачивается в шнур, который скручивается в кольцо без повреждений.
В сухом состоянии состоит из твердых кусков, которые раскалываются на крупные куски твердым предметом.
В сухом состоянии состоит из твердых кусков, которые раскалываются на крупные куски твердым предметом.Глина
Что должно быть в профессиональном геологическом исследовании?
Несколько слов скажем о том, что должно быть в профессиональной геологии.
По плану участка проектировщик сможет рассчитать нагрузки от фундамента на конкретную ось. Например, если под одним из углов дома находятся «слабые» грунты,
в проекте можно учесть эту особенность.
Сводная таблица с характеристиками грунтов с указанием скважины и глубины.
Разрезы почвы, на которых показана карта залегания разных типов грунтов.
Описание характера грунта (просадочность, пучинистость).
Вывод
Если планируется обращаться за проектом, то без профессиональной геологии не обойтись. Многие компании откажутся разрабатывать проектные документы без данных геологической экспертизы или предложат провести собственные исследования.
Самостоятельная геологическое исследование дает хозяину понимание особенностей грунтов на участке. Эти знания можно использовать при планировании колодца и строительстве небольших построек.
Изучение геологии: почва
Что такое почва? . Если у вас когда-либо была возможность покопаться в саду, вы воочию убедились, что материал, из которого растут цветы, на вид и на ощупь отличается от пляжного песка или гончарной глины. Мы называем материал в саду «грязью» или, точнее, почвой. Почва состоит из горных пород или отложений, которые были изменены физическим и химическим взаимодействием с органическим материалом, дождевой водой и организмами с течением времени. Почва — один из самых ценных ресурсов нашей планеты, поскольку без нее не было бы сельского хозяйства, лесного хозяйства, скотоводства или домашнего садоводства.
Как формируется почва?
Как формируется почва? . Три процесса, происходящие на поверхности Земли или непосредственно под ней, способствуют формированию почвы.
Во-первых, химическое и физическое выветривание приводит к образованию рыхлых обломков, новых минералов (таких как глина) и ионов в растворе. Во-вторых, дождевая вода просачивается сквозь мусор и уносит вниз растворенные ионы и чешуйки глины. Область, в которой происходит этот нисходящий перенос, называется зоной выщелачивания, потому что выщелачивание означает извлечение, поглощение и удаление. Далее вниз новые минеральные кристаллы осаждаются непосредственно из воды или образуются в результате реакции воды с мусором. Кроме того, вода оставляет после себя груз мелкой глины. Область, в которой собираются новые минералы и глина, является зоной аккумуляции. В-третьих, микробы, грибы, растения и животные взаимодействуют с отложениями, производя кислоты, которые выветривают зерна, поглощая атомы питательных веществ и оставляя после себя органические отходы и остатки. Корни растений и роющие животные (насекомые, черви и суслики) взбалтывают и разрыхляют почву, а микробы метаболизируют минералы и органические вещества и выделяют химические вещества.
Поскольку разные процессы почвообразования происходят на разной глубине, в почвах обычно образуются отдельные зоны, известные как почвенные горизонты, расположенные в вертикальной последовательности, называемой почвенным профилем. Давайте посмотрим на идеализированный профиль почвы сверху вниз, используя в качестве примера почву, сформированную в лесу умеренного пояса. Самый высокий горизонт называется горизонтом О (приставка означает органический), названным так потому, что он почти полностью состоит из гумуса (растительных остатков) и почти не содержит минеральных веществ. Ниже горизонта О расположен горизонт А, в котором гумус еще больше разложился и смешался с минеральными зернами (глиной, илом, песком). Вода, просачивающаяся через горизонт А, вызывает химические реакции выветривания и образование ионов в растворе и новых глинистых минералов. Движущаяся вниз вода в конечном итоге уносит растворимые химические вещества и мелкую глину глубже в недра. Горизонты O и A составляют верхний слой почвы от темно-серого до черновато-коричневого, плодородную часть почвы, которую фермеры обрабатывают для посадки сельскохозяйственных культур.
(В некоторых местах горизонт А переходит в горизонт Е, уровень почвы, который подвергся значительному выщелачиванию, но еще не смешался с органическим материалом.) Под горизонтом А (или горизонтами А и Е) лежит горизонт В. Ионы и глина накапливаются в горизонте В, или недрах. Обратите внимание на наше описание, что горизонты O-, A- и E составляют зону выщелачивания, тогда как горизонт B составляет зону аккумуляции. Наконец, в основании почвенного профиля мы находим горизонт С, который состоит из материала, полученного из субстрата, подвергшегося химическому выветриванию и разрушению, но еще не подвергшегося выщелачиванию или накоплению. Горизонт С переходит вниз в невыветрелые коренные породы или невыветрелые отложения. Как хорошо известно фермерам, лесникам и владельцам ранчо, почва в одной местности может сильно отличаться от почвы в другой по составу, толщине и текстуре. Действительно, культуры, хорошо растущие на одном типе почвы, могут зачахнуть и погибнуть на соседнем другом. Такое разнообразие существует потому, что состав почвы зависит от нескольких факторов почвообразования:
- Климат: Большое количество осадков и высокие температуры ускоряют химическое выветривание и вызывают выщелачивание большинства растворимых элементов. Небольшое количество осадков и более низкие температуры приводят к более медленным темпам выветривания и выщелачивания, поэтому почвам требуется много времени для развития, и они могут сохранять невыветрившиеся минералы и растворимые компоненты. Климат является единственным наиболее важным фактором, определяющим характер развивающихся почв.
- Состав подложки: Некоторые почвы образуются на базальте, некоторые на граните, некоторые на вулканическом пепле и некоторые на недавно отложившемся кварцевом иле. Эти разные субстраты состоят из разных материалов, поэтому образующиеся на них почвы имеют разный химический состав.
- Крутизна склона: Под плоской землей может скапливаться толстая почва. Но на крутом склоне выветренная порода может смыться до того, как превратится в почву. Таким образом, при прочих равных условиях мощность грунта увеличивается с уменьшением угла наклона.
- Влажность: В зависимости от особенностей местной топографии и глубины залегания грунтовых вод, некоторые почвы в одном и том же регионе более влажные, чем другие. Влажные почвы, как правило, содержат больше органического материала, чем сухие почвы.
- Время: Поскольку почвообразование — это эволюционный процесс, молодая почва обычно тоньше и менее развита, чем старая. Скорость почвообразования сильно зависит от окружающей среды.
- Тип растительности: Различные виды растений извлекают или добавляют в почву различные питательные вещества и количества органических веществ. Кроме того, некоторые растения имеют более глубокую корневую систему, чем другие, и помогают предотвратить вымывание почвы.
Небольшое количество осадков и более низкие температуры приводят к более медленным темпам выветривания и выщелачивания, поэтому почвам требуется много времени для развития, и они могут сохранять невыветрившиеся минералы и растворимые компоненты. Климат является единственным наиболее важным фактором, определяющим характер развивающихся почв.
Влажные почвы, как правило, содержат больше органического материала, чем сухие почвы.Классификация почв
Почвоведы всего мира изо всех сил пытались разработать рациональную схему классификации почв. Не все схемы используют одни и те же критерии, и даже сегодня во всем мире нет единого мнения о том, какая из них работает лучше всего. В Соединенных Штатах, стране со многими климатическими условиями в средних широтах, многие почвоведы используют Комплексную систему классификации почв США, которая различает 12 порядков почв на основе физических характеристик и условий почвообразования.
Канадцы используют другую схему, ориентируясь только на почвы, которые развиваются к северу от 40-й параллели. Канадская схема хорошо работает в более прохладном климате высоких широт. Как мы уже отмечали, осадки и растительность играют ключевую роль в определении типа формируемой почвы. Например, в пустынях, где очень мало осадков и скудная растительность, образуется аридизоль. (В более старых классификациях они были известны как «педокальные» почвы.) У аридисолей нет О-горизонта (поскольку там очень мало органического материала), а А-горизонт тонкий. Растворимые минералы, особенно кальцит, которые были бы полностью смыты, если бы выпадало больше осадков, вместо этого накапливаются в горизонте B. Фактически, капиллярное действие может поднимать кальцит из более глубоких слоев по мере того, как вода испаряется с поверхности земли. Кальцит местами цементирует обломки вместе в горизонте B, образуя камнеподобную массу, называемую калише или калькретом. В условиях умеренного климата alfisol образует эту почву с горизонтом O, а из-за умеренного количества осадков материалы, вымытые из горизонта A, накапливаются в горизонте B.
(В более старых классификациях они были известны как «педальферские» почвы.) В тропическом климате развиваются оксисоли. Здесь так много осадков просачивается в землю, что все реактивные минералы в почве подвергаются химическому выветриванию, производя ионы и глину, которые смываются вниз. Этот процесс оставляет А-горизонт, который содержит значительные количества стабильных остатков оксида железа, оксида алюминия и гидроксида алюминия. Полученная почва имеет тенденцию быть кирпично-красной и традиционно называется 9.0003 латерит .
| Карта типов почв по всему миру Министерства сельского хозяйства США. |
Эрозия почвы
Как мы видели, для формирования почвы требуется время, поэтому почвы, способные поддерживать урожай или леса, являются природным ресурсом, достойным защиты. Однако сельское хозяйство, чрезмерный выпас скота и сплошные рубки привели к разрушению почвы.
Культуры быстро удаляют питательные вещества из почвы, поэтому, если их не заменить, почва не будет содержать достаточно питательных веществ для поддержания жизни растений. Когда естественный растительный покров исчезает, поверхность почвы становится открытой для ветра и воды. Такие действия, как удар падающих дождевых капель или скрежетание плугом, разрыхляют почву на поверхности, в результате чего она может быть смыта водой или унесена ветром в виде пыли. Когда это происходит, происходит эрозия почвы, вынос почвы проточной водой или ветром. В некоторых местностях эрозия уносит почти шесть тонн почвы с акра земли в год. Деятельность человека может увеличить скорость эрозии почвы в 10–100 раз, так что она намного превышает скорость почвообразования. Засухи усугубляют ситуацию. Например, в течение 1930-х годов череда засух уничтожила так много растительности на американских равнинах, что ветер сорвал с земли почву и вызвал разрушительные пыльные бури. Большое количество людей было вынуждено мигрировать из Пыльного котла Оклахомы и прилегающих районов.
Последствия уничтожения тропических лесов особенно сильно влияют на почву. В установившемся тропическом лесу пышная растительность обеспечивает достаточное количество органических остатков, чтобы деревья могли расти. Но если лес вырубается или расчищается для земледелия, гумус быстро исчезает, оставляя латерит, содержащий мало питательных веществ. Культурные растения потребляют все оставшиеся питательные вещества так быстро, что почва становится неплодородной уже через год или два, бесполезной для сельского хозяйства и непригодной для отрастания деревьев тропических лесов.
Почвы юга центральной части США
Иногда легко принять почву под ногами как должное. Тем не менее, почва всегда была с нами — она является основой наших домов и дорог, а из почвы получают нашу пищу, волокна и бумагу. Почва — это граница между живой землей и твердой горной породой, между биологией и геологией. Инженер, ученый и садовник могут смотреть на почву под собой по-разному, но, возможно, ни у кого нет более тесной связи с почвой, чем у фермера.
Экономический успех выращивания сельскохозяйственных культур тесно связан с качеством почвы, на которой растут эти культуры, и самые успешные фермеры хорошо разбираются в науке о своей почве. Почвы хранят и очищают воду, обмениваются газами с атмосферой. Они поддерживают сельское хозяйство и естественные экосистемы, обеспечивают травянистое покрытие для наших парков и корм для наших садов. Каждый, везде, каждый день зависит от почвы.
Что такое почва?
Как правило, почва относится к верхнему слою земли — рыхлой поверхности земли, в отличие от камня, — где растет растительность. Слово происходит (через старофранцузский язык) от латинского solum, что означает «пол» или «земля». Почва — один из самых важных ресурсов, которыми мы располагаем, самый основной ресурс, от которого зависит вся земная жизнь. Южно-Центральная часть имеет большое разнообразие почв, и у каждого типа почвы есть история, которая может рассказать о его происхождении.
Почвы формируются сверху вниз и обычно достигают глубины около одного метра (3,3 фута) на более развитых стадиях, хотя некоторые из них могут достигать гораздо большей глубины.
Почвы состоят из смеси двух ключевых компонентов. Во-первых, это растительный мусор, такой как мертвая трава, листья и упавший мусор. Черви, бактерии и грибы расщепляют их на питательные органические вещества, которые помогают почве питать будущие растения. Вторым важным компонентом почвы являются отложения, образующиеся в результате выветривания горных пород, которые затем переносятся ветром, водой или силой тяжести. Оба этих компонента влияют на текстуру ( Рисунок 8.1 ) и консистенция почвы, а также минералы, доступные для потребления растениями.
Все почвы могут показаться одинаковыми, но даже на небольших участках могут быть огромные различия в свойствах почв! Один акр может содержать несколько различных типов почвы, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. Некоторые типы грунта глинистые или подвержены затоплению, в то время как другие достаточно стабильны, чтобы их можно было использовать в качестве фундамента для зданий. Наиболее идентифицируемыми физическими свойствами почв являются гранулометрический состав, структура и цвет, которые служат основой для выделения почвенных горизонтов.
Текстура относится к процентному содержанию песка, ила и глины, составляющих почву. Текстуры почвы имеют определенные названия, как показано на рис. 8.1.
Рисунок 8.1: Треугольник текстуры почвы.
Как правило, лучшими сельскохозяйственными почвами являются почвы с примерно равным содержанием глины, ила и песка. Почва такого типа называется суглинком. Почвы, состоящие в основном из песка, плохо удерживают воду и быстро высыхают, в то время как почвы с большим содержанием глины могут никогда не высохнуть.
Структура почвы относится к тому, как почва образует глыбы, известные как педы. Педы идентифицируются по форме комков почвы, которые принимают форму шаров, блоков, столбцов и пластин. Эти структуры легче всего увидеть на недавно вспаханных полях, где почва часто бывает зернистой и рыхлой или комковатой.
Цвет почвы — ее наиболее очевидная физическая характеристика. На цвет влияет содержание минералов, количество органического материала и количество воды, которое он обычно удерживает.
Цвета определяются стандартной диаграммой цвета почвы, называемой диаграммой Манселла.
Пять основных переменных влияют на характеристики почвы во всем мире. В южно-центральной части все почвы являются продуктом тонких различий между этими пятью факторами:
Исходный геологический материал, из которого образовалась почва. Это может быть коренная порода, ранее существовавшие почвы или другие материалы, такие как тил или лёсс.
Климат во многом определяет температурный режим, количество влаги и тип биоты, взаимодействующей с материнским материалом. Это влияет на степень химического и физического выветривания почвообразующего материала.
Топография или ландшафт местности связана с относительным положением почвы на ландшафте. Это включает в себя наличие или отсутствие холмов и склонов между высокими и низкими участками. Топография влияет на естественный дренаж. Гравитация перемещает воду вниз по склону к впадинам или ручьям и тянет свободную воду вниз через почву.
Почвы на холмах, как правило, сухие, а почвы во впадинах и долинах часто бывают влажными или насыщенными. Области с крутыми склонами, которые подвержены частой эрозии, обычно имеют очень молодые почвы, поскольку им не нужно много времени для развития, прежде чем ингредиенты будут переставлены, а часы переустановлены. Более плоские, более засушливые районы могут иметь больше времени для развития, но в них значительно меньше растительности, и они будут давать совсем другую почву, чем более влажная среда.Биота или живые организмы, живущие на материале или в нем, влияют на развитие почвы, влияя на количество и распределение органического вещества в почве. Например, растения вносят значительный вклад в образование гумуса, а животные изменяют характеристики почвы, оставляя после себя разложившиеся остатки и отходы. Редуценты, такие как бактерии и грибы, помогают высвобождать питательные вещества, запертые в этих остатках и отходах, и эти освобожденные питательные вещества затем перерабатываются и используются новыми формами жизни в той же почве.
На самом деле более 90% питательных веществ, используемых лесом в данном году, получены в результате разложения старого органического вещества, выпавшего на лесную подстилку. Норы животных также создают пространства в горизонтах почвы, которые обеспечивают более глубокое проникновение воздуха и воды, что, в свою очередь, способствует развитию растений. Со своей стороны, органическое вещество влияет на водоудерживающую способность почвы, ее плодородие и проникновение корней.Для развития почвы требуется время, пока взаимодействуют четыре упомянутых выше элемента. Более старые почвы имеют более глубокую и мощную подпочву, чем более молодые почвы, но только в том случае, если другие почвообразующие факторы остаются постоянными. В западно-центральной части Канзаса, например, требуется около 500 лет, чтобы создать новый 2,5-сантиметровый (1 дюйм) верхний слой почвы под степной травой, но эрозии и выветриванию требуется всего несколько лет, чтобы разрушить такое же количество незащищенного верхнего слоя почвы.
.
Почвы на холмах, как правило, сухие, а почвы во впадинах и долинах часто бывают влажными или насыщенными. Области с крутыми склонами, которые подвержены частой эрозии, обычно имеют очень молодые почвы, поскольку им не нужно много времени для развития, прежде чем ингредиенты будут переставлены, а часы переустановлены. Более плоские, более засушливые районы могут иметь больше времени для развития, но в них значительно меньше растительности, и они будут давать совсем другую почву, чем более влажная среда.
На самом деле более 90% питательных веществ, используемых лесом в данном году, получены в результате разложения старого органического вещества, выпавшего на лесную подстилку. Норы животных также создают пространства в горизонтах почвы, которые обеспечивают более глубокое проникновение воздуха и воды, что, в свою очередь, способствует развитию растений. Со своей стороны, органическое вещество влияет на водоудерживающую способность почвы, ее плодородие и проникновение корней.
. Несколько типов химических реакций важны для развития почвы; из них кислотно-щелочные реакции являются одними из наиболее важных и сложных. Когда двуокись углерода (CO 2 ) растворяется в воде, она образует слабую угольную кислоту. CO 2 , обнаруженный в почвенной воде, может поступать из атмосферы, где он растворяется в дождевой воде. Еще больше CO 2 обычно поступает из самой почвы, где он вырабатывается дышащими организмами. Количество СО 2 в почвенных газах может легко достигать уровней, в десять раз превышающих количество, обнаруженное в атмосфере (более 4000 частей на миллион в почве против 400 частей на миллион в атмосфере), что делает почвенную воду потенциально более кислой, чем дождевая вода. Поскольку эта кислая вода медленно вступает в реакцию со свежими минералами, она буферизирует рН почвы и поддерживает его в диапазоне (6-8), предпочтительном для многих организмов. Кислотное выветривание разрушает первичные магматические минералы почвы, обычно превращая их в глины, богатые кремнеземом.
По мере того, как основные минералы почвы истощаются, она теряет способность буферизовать кислотность, а pH сильно выветренной почвы может упасть примерно до 4. Эти выветренные почвы, как правило, богаты алюминием, железом и титаном.
В условиях сильного выветривания почва теряет большую часть своих питательных веществ, а оставшиеся запасы питательных веществ в основном находятся в органическом веществе. В выветренных почвах только верхние 25 см (10 дюймов) или около того могут быть очень биологически активными, а глубина укоренения очень мала. Если этот тонкий слой утрачен в результате эрозии, нижележащая минеральная почва может оказаться неплодородной и неспособной к быстрому восстановлению.
Приказы о почве
Подобно тому, как горные породы подразделяются на различные типы в зависимости от того, как они образовались (магматические, метаморфические или осадочные), их минерального состава и других характеристик, почвы также имеют свою собственную классификационную схему.
Почва развивается горизонтами или слоями, формирование которых зависит от доступных ингредиентов, условий окружающей среды и времени созревания. Более зрелые почвы будут формировать множество горизонтов, уникальных для их условий окружающей среды, создавая почвенный профиль. Одни горизонты полностью отсутствуют на одних профилях, другие общие для большинства. Каждый горизонт соответствует стадии выветривания горных пород и разложения растительного материала, и каждый находится в определенном месте под поверхностью (9).0071 Рисунок 8.2 ).
Рисунок 8.2: Типичный почвенный профиль показывает переход от материнского материала (горизонт C) к сильно развитым или измененным горизонтам (от O до B). Не в каждом почвенном профиле будут присутствовать все горизонты.
Почвы также можно классифицировать по их расположению (северные и южные почвы), типу произрастающей на них растительности (лесные почвы и пустынные почвы), их топографическому положению (почвы вершин холмов и долинные почвы) или другим отличительным признакам.
Система, используемая для классификации почв на основе их свойств, называется таксономией почв (9).0071 Рисунок 8.3 ), и он был разработан Министерством сельского хозяйства США (USDA) с помощью почвоведов по всей стране. Он обеспечивает удобную, единообразную и подробную классификацию почв по всей стране ( Рисунок 8.4 ), что облегчает понимание того, как и почему в разных регионах сформировались уникальные почвы.
В таксономии почв все почвы объединены в одну из 12 основных единиц или порядков почв. Эти 12 порядков определяются диагностическими горизонтами, составом, строением почвы и другими характеристиками. Почвенные порядки зависят в основном от климата и организмов в почве. Эти отряды далее разбиты на 64 подотряда в зависимости от свойств, влияющих на развитие почвы и рост растений, причем наиболее важным свойством является то, насколько влажна почва в течение года. Подотряды, в свою очередь, делятся на большие группы (300+) и подгруппы (2400+). Сходные почвы внутри подгруппы сгруппированы в еще более избирательные семейства (7500+), а сходные почвы внутри семейств сгруппированы в самую исключительную категорию из всех: серию.
Есть более 19000 серий почв описано в Соединенных Штатах, и каждый год определяется все больше.
Рисунок 8.3: Таксономия почвы.
Рисунок 8.4: Преобладающие типы почв США.
12 почвенных приказов
| Наименование | Описание | Контролирующие факторы | Процент свободной ото льда поверхности суши в мире | Процент свободной ото льда поверхности суши в США |
|---|---|---|---|---|
| Alfisols | Очень плодородные и продуктивные сельскохозяйственные почвы, в которых глины часто накапливаются под поверхностью. Встречается во влажном и субгумидном климате. | климат и организмы | ˜10% | ˜14% |
| Andisols | Эти высокопродуктивные почвы, часто образованные вулканическим материалом, обладают очень высокой способностью удерживать воду и питательные вещества. Обычно встречается в прохладных районах с умеренным или высоким уровнем осадков. | основной материал | ˜1% | ˜2% |
| Aridisols | Почвы, сформированные в очень сухом (засушливом) климате. Недостаток влаги ограничивает выветривание и выщелачивание, что приводит как к накоплению солей, так и к ограниченному развитию недр. Обычно встречается в пустынях. | климат | ˜12% | ˜8% |
| Entisols | Почвы относительно недавнего происхождения с незначительным развитием горизонта или без него. Обычно встречается в районах, где скорость эрозии или осаждения превышает скорость развития почвы, например, в поймах рек, горах и бесплодных землях. | время и топография | ˜16% | ˜12% |
| Gelisols | Слабовыветрелые почвы, образованные на участках, содержащих многолетнюю мерзлоту в пределах почвенного профиля. | климат | ˜9% | ˜9% |
| Histosols | Почвы, богатые органическими веществами, расположенные в прибрежных районах озер, где плохой дренаж создает условия для медленного разложения и накопления торфа (или навоза). | топография | ˜1% | ˜2% |
| Inceptisols | Почвы, подверженные лишь умеренному выветриванию и развитию. Часто встречается на крутых (относительно молодых) рельефах и вышележащих устойчивых к эрозии коренных породах. | время и климат | ˜17% | ˜10% |
| Mollisols | Высокопродуктивные сельскохозяйственные почвы благодаря очень плодородному, богатому органикой поверхностному слою. | климат и организмы | ˜7% | ˜22% |
| Oxisols | Очень старые, чрезвычайно выщелоченные и выветренные почвы с подповерхностным накоплением оксидов железа и алюминия. Обычно встречается во влажной тропической среде. | климат и время | ˜8% | ˜.02% |
| Сподозоли | Кислые почвы, в которых оксиды алюминия и железа накапливаются под поверхностью. Обычно они образуются под сосновой растительностью и песчаным грунтом. | исходный материал, климат и организмы | ˜4% | ˜4% |
| Ultisols | Почвы с подповерхностными глинистыми скоплениями, которые обладают низким естественным плодородием и часто имеют красный оттенок (из-за присутствия оксидов железа). Встречается во влажном тропическом и субтропическом климате. | климат, время и организмы | ˜8% | ˜9% |
| Vertisols | Глинистые грунты с высокой способностью к усадке/набуханию. В засушливые периоды эти почвы сжимаются и образуют широкие трещины; во влажные периоды они набухают от влаги. | основной материал | ˜2% | ˜2% |
Господствующие почвы южно-центральной части
Восемь отрядов почв находятся в южно-центральной части, с наибольшим разнообразием в Прибрежной равнине.
Alfisols — частично выщелоченные почвы с высокой степенью плодородия, формирующиеся преимущественно в лесных районах. Эти почвы, как правило, развиваются в более прохладной, более лесистой среде, и они обычно образуют полосу, отделяющую более засушливые районы от влажных. Они встречаются по всему южно-центральному региону, особенно на Прибрежной равнине и в Центральной низменности (9).0071 Рисунок 8.
5 ).
Aridisols — это очень сухие почвы, которые формируются в засушливой среде, например, в бассейне и регионе хребта ( Рисунок 8.6 ). Содержание воды очень низкое или даже отсутствует большую часть года, что приводит к ограниченному выщелачиванию. Отсутствие выщелачивания означает, что в почвах много карбоната кальция, что делает их довольно щелочными. Этот тип почвы не подходит для растений, которые не приспособлены к хранению воды или к сильной засухе.
Entisols – почвы современного происхождения со слабо развитыми горизонтами, обычно формирующиеся вблизи пойм. Они не распространены в Южно-Центральном районе, но встречаются во всех пяти его регионах ( рис. 8.7 ).
Гистосоли — это богатые углеродом почвы, в которых половина или более верхних 80 сантиметров (32 дюймов) являются органическими. Они содержат высокие концентрации органических веществ из-за их развития в заболоченной среде с плохим дренажем и медленной скоростью разложения.
Они насыщены круглый год, и их часто называют болотами, болотами, торфами или тинами. В южно-центральной части они встречаются вдоль побережья Луизианы на Прибрежной равнине ( Рисунок 8.8 ).
Inceptisols — это почвы со слабо развитыми горизонтами, которые связаны с крутыми склонами и устойчивым материнским материалом. Они расположены в прохладных и очень теплых, влажных и субгумидных регионах. Они часто залегают на устойчивых к эрозии коренных породах и разбросаны по большинству регионов южно-центральной части (, рис. 8.9, ).
Рис. 8.5: Alfisols южно-центральной части.
Рис. 8.6: Аридизоли южно-центральной части.
Рис. 8.7: Энтисоли южно-центральной части.
Рис. 8.8: Гистосоли южно-центральной части.
Рис. 8.9: Inceptisols южно-центральной части.
Рис. 8.10: Моллисоли Южного Централа.
Рис. 8.11: Ultisols южно-центральной части.
Рис. 8.12: Вертисоли южно-центральной части.
Моллисоли являются преобладающими почвами пастбищ. Мощный черный горизонт А делает эти почвы чрезвычайно продуктивными и ценными для сельского хозяйства. Это один из самых распространенных типов почв в южно-центральной части ( Рисунок 8.10 ).
Ultisols — это почвы с скоплениями глины под поверхностью (часто красной из-за оксидов железа) и низким природным плодородием. Они формируются во влажных районах и, как и Alfisols, имеют богатую глиной подпочву. Ultisols часто поддерживают лесную растительность, поэтому они наиболее распространены в лесных районах Центрально-южной части ( Рисунок 8.11 ).
Vertisols — очень темные почвы, богатые набухающими глинами. Их отличительной особенностью является то, что в засушливые периоды они образуют глубокие трещины на поверхности, но во влажный сезон они снова набухают, что заделывает все трещины. В результате это очень трудные почвы для строительства дорог или других сооружений. Вертисоли встречаются в основном в районе Прибрежной равнины ( Рисунок 8.
12 ).
Геология южно-центральной части: исходный материал
Южно-Центральная часть является домом для множества исходных материалов — минералов и органических веществ, из которых состоят его почвы ( Рисунок 8.13 ). Пойма и дельта реки Миссисипи обеспечивают аллювиальные отложения: богатые илом и глиной исходные материалы, из которых образуются плодородные почвы. На самом деле, пойма реки Миссисипи и ее дельта вместе представляют собой крупнейший непрерывный комплекс аллювиальных отложений в США (9).0071 Рисунок 8.14 ). Многие из этих отложений являются результатом вымывания ледников.
Хотя Южно-Центральная часть не была подвержена оледенению в такой степени, как более северные регионы США, наступление ледников до Иллинойса достигло северной части Миссури и северо-западной части Канзаса. Это оледенение привело к накоплению лёссовых отложений ( рис. 8.15 ), переносимых ветром и отложенных речными системами, которые ответственны за развитие некоторых чрезвычайно продуктивных сельскохозяйственных почв, обнаруженных там сегодня.