Что такое почва и ее состав: Строение и состав почв — урок. География, 6 класс.

Почва, ее состав и свойства.

   Почва — не просто среда размещения корней растений и резервуар элементов питания. Это сложный биологический организм, живущий по своим законам. В почве постоянно протекают физико-химические  и биологические процессы превращения питательных элементов.
   Почва состоит из твердой, жидкой и газообразной частей.
   В твердой части почвы содержаться основные запасы питательных элементов. Она состоит из минеральной (90-98%) и органической частей. Минеральная часть почвы состоит на 90% из трех элементов: кислорода, кремния и алюминия. Углерод, водород, кислород, фосфор и сера содержатся как в минеральной, так и в органической части почвы, азот — почти целиком в органической, калий — только в минеральной.
  Органические вещества твердой части почвы подразделяются на две большие группы: негумифицированные и гумифицированные. Негумифицированные органические вещества — это отмершие, но еще не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растений,микроорганизмов и животных. Гумифицированные (перегнойные) органические вещества — это высокомолекулярные азотсодержащие соединения специфической природы. Они составляют основную часть (90%) органического вещества почвы.
   Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, — наиболее подвижная, изменчивая часть почвы, из которой растения поглощают питательные вещества в виде ионов. В почвенном растворе содержаться минеральные, органические и органо-минеральные вещества.
   Газообразная часть почвы отличается от атмосферного воздуха большим содержанием углекислого газа и пониженным содержанием кислорода.
   Уровень плодородия почвы обусловливается ее типом, гранулометрическим (механическим) составом, водным, воздушным и тепловым режимом, агрохимическими свойствами, прежде всего содержанием гумуса, элементов питания и степенью кислотности.
   Гранулометрический состав почвы — это относительное содержание в ней частиц различного размера: илистых (менее 0,01мм) и песчаных (крупнее 0,01мм), которое во многом определяет ее плодородие, связность и рыхлость, необходимость в удобрениях и сроки их внесения.
  Глинистые почвы содержат 60-80% очень мелких частиц, суглинистые — 20-50% ( легкосуглинистая — 20-30%, среднесуглинистая — 30-40%, тяжелосуглинистая — 50% и более), супесчаные — 10-20% мелких частиц, а песчаные — лишь 5-10% таких частиц. Исходя из этого почвы делят на три группы : легкие (песчаные и супесчаные), средние (легко- и среднесуглинистые) и тяжелые (тяжелосуглинистые и глинистые).
  ЛЕГКИЕ почвы хорошо пропускают воду, но очень слабо ее задерживают. Питательные вещества из нее быстро вымываются в нижние слои. Эти почвы быстро прогреваются, что дает возможность раньше начать полевые работы. Основное направление в улучшении легких почв — повышение влагоемкости и плодородия.  Наилучшим способом повышения плодородия легких почв является внесение органических удобрений. Заделывают их на разную глубину м в разные сроки. Осенью вносят 2-3 кг/м.кв. на глубину 25-30 см, весной — 2-3кг/м.кв. на глубину 15-20см. Для улучшения гранулометрического состава легких почв (особенно песчаных) хорошим агротехническим приемом является глинование: на 1 кв. м. песчаных почв вносят до 30 кг глины и перекапывают на глубину 20-25 см. Операция трудоемкая, но дающая долговременный эффект и резко изменяющая механический состав почвы.
  СРЕДНИЕ почвы по гранулометрическому составу занимают промежуточное положение. Это достаточно плодородные почвы, с хорошим воздушным, водным и тепловым режимом;они наиболее пригодны для возделывания большинства сельскохозяйственных культур.Однако и эти почвы нуждаются в регулярном пополнении питательными веществами для сохранения и повышения плодородия.
  ТЯЖЕЛЫЕ почвы отличаются плохими физическими свойствами. В них мало воздуха, много воды, но только небольшую ее часть растения могут использовать. Такие почвы как правило плохо дренированы. При высыхании на них образуется плотная корка. Жизнедеятельность микроорганизмов в такой почве ослаблена. Чтобы улучшить физический состав тяжелых почв, в них вносят повышенные дозы органических удобрений (6-8кг/м.кв.), а также проводят пескование (до 30 кг песка на 1 м/кв. ).
  Состав почвы по-разному влияет на развитие различных сельскохозяйственных культур. Картофель, морковь, зеленые овощи, малину лучше выращивать на более легких почвах (легкие суглинки, супесь), а капусту, свеклу, горох, яблони, сливы — на более тяжелых (средние и даже тяжелые суглинки). Поэтому определение гранулометрического состава почвы является важным моментом, позволяющим наметить правильную систему агротехники на участке.
   Итак, как это сделать? Нужно взять горсть почвы из пахотного слоя, добавить воды и размешать до тестообразного состояния, раскатать ладонями в шнур толщиной около 3 мм, который заием свернуть в колечко диаметром около 3 см или скатать в шарик. Если шарик не скатывается, а шнур вообще сделать не удается — почва песчаная, если шарик скатывается, но образуются только зачатки шнура — супесчаная, легкий суглинок дробиться при раскатывании шнура, средний суглинок скатывается в сплошной шнур, но кольцо при свертывании рассыпается, тяжелый суглинок образует сплошной шнур и кольцо с трещинами, глина — сплошной шнур и цельное кольцо.
   К важнейшим физико-химическим свойствам почвы относятся поглотительная способность, содержание элементов питания и кислотность.
   Поглотительная способность — это способность почвы поглощать жидкости, газы, солевые растворы и удерживать твердые частички.Она влияет на содержание в почве различных соединений.
  Кислотность почвы — степень концентрации водородных ионов в почвенном растворе. Повышенная кислотность почвы отрицательно влияет на развитие многих полезных почвенных организмов и самих растений и снижает урожай. Обозначается показателем рН с соответствующим числом. Чем меньше число — тем кислее почва. Повышенную кислотность почвы устраняют известкованием — внесением различных известковых удобрений ( доломитовая и известняковая мука, мел, зола и т.д.)
   На почвообразующий процесс, плодородие почвы рост и развитие растений значительное влияние оказывают и другие факторы, такие как  влагоемкость и водопроницаемость, влажность и испаряющая способность, воздухоемкость и воздухопроницаемость, теплопоглощение и теплоизлучение. От этих показателей зависят сроки посева и способы дальнейшего ухода.

1. Почва, ее состав и строение

Площадь
суши 15 млрд. га, то есть около трети
поверхности земного шара. Из них леса
занимают 28 %, пустыни, ледники, населенные
пункты и другие участки со слабо
выраженным почвенным по­кровом – 45,
пастбища – 17, обрабатываемые земли –
10 %, при­мерно столько же земли пригодно
для обработки, но использование ее в
земледелии экономически невыгодно.
Таким образом, питание людей обеспечивает,
в основном, 1450 млн. га возделываемых
почв, и в силу этого они заслуживают
бережного использования и тща­тельной
охраны.

Почва
(педосфера) — рыхлый
поверхностный слой земной коры,
образовав­шийся в результате длительного
воздействия на литосферу атмо­сферы,
воды, животных и растений. Почва состоит
из хорошо вы­раженных слоев, почвенных
горизонтов, различающихся
по структуре, составу и цвету. Верхний
горизонт
А, гумусовый, населенный
многочисленными видами растений,
животных, микроорганизмов, содержит
отмершие части растений, остатки
животных. За счет процессов гумификации
— разложения
органических остатков и образования
высокомолекулярных гуминовых соединений
– они превращаются в мелкодисперсный
органический материал. Гуми­фикация
протекает с разной интенсивностью, что
отражается на структуре гумусового
горизонта. Горизонт А подразделяется
на подслои: А₀
– подстилка, А₁
– собственно гумусовый, А₂
– выщело­ченная светлоокрашенная
почва. Следующий горизонт
В состоит,
в основном, из минеральной части почвы.
Органические вещества переработаны
здесь редуцентами и равномерно перемешаны
с мелкозернистой материнской породой.
Горизонт
С представляет
собой слабо измененную материнскую
породу.

Последовательность
почвенных горизонтов называют почвен­ным
профилем. Для
каждой природно-климатической зоны и
оп­ределенного рельефа местности
характерны свой почвенный про­филь
и толщина горизонтов. Так, равнинные
степные почвы уме­ренного климата
содержат в среднем 12 тыс. т/га гумуса,
лесные – около 100 т/га.

Свойства
почвы зависят от состава и характера
твердой, жид­кой, газообразной и живой
ее частей. Так как почва является
продуктом
жизнедеятельности многих растений,
животных, микроор­ганизмов, то их
обилие, соотношение групп определяют
свойства почвы. Самым важным свойством
почвы является ее плодородие
– способность
обеспечить урожай растений. Почва
сохраняет пло­дородие до тех пор, пока
населена многочисленными живыми
ор­ганизмами, участвующими в сложных
процессах гумификации. Содержание
минеральных веществ в почве достигает
93 %, органического – 7 %.

Основу
почвенной биоты составляют микроорганизмы.
Важную роль в почвообразовательных
процессах играют ор­ганизмы, разлагающие
органические вещества. Они относятся
к следующим таксономическим группам:
1) спорообразующие и неспорообразующие
гетеротрофные бактерии; 2) актиномицеты;
3)
различные грибы, в том числе плесени;
4) почвенные простейшие, в том числе
амебы, инфузории, жгутиковые. Они
встреча­ются в наземных биоценозах
повсюду, но особенно их много в самых
верхних слоях почвы. Численность
микроорганизмов в луговых почвах
умеренного климата составляет 10¹²-10¹⁵
осо­бей, а биомасса – 10-100 г/м².
От обилия органических веществ, их
разрушения микроорганизмами и обра­зования
гумусовых соединений зависят структура
и плодородие почвы.

Нельзя
недооценивать роль червей в почвообразовании.
Известно, что количество червей под
пашнями достигает 250 тыс. шт/га, под
сенокосами – от 2 до 5,6 млн. шт/га. Эти
живые организмы пропускают через себя
и перерабатывают до 85 тонн органического
вещества с одного гектара.

К
мезофауне почвы относятся нематоды,
энхитреиды, микроартроподы (клещи и
ногохвостки). Микроартроподы и энхитреи­ды
исчисляются тысячами на 1 м²,
нематоды – миллионами.

К
макрофауне принадлежат крупные насекомые
и их личин­ки, дождевые черви. Плотность
населения дождевых червей на
известково-глинистых почвах умеренного
климата достигает
300 особей/м².
К макрофауне относятся роющие позвоночные:
кроты, суслики, мыши, полевки и другие.
Наибольшими по биомассе компонентами
почвы являются корни растений. Су­хая
масса корней в степных почвах достигает
1000 г/м²,
в лесу – 3000 г/м²
и более.

Среди
почвенных есть болезнетворные организмы,
вызывающие заболевания сельскохозяйственных
животных и человека. Многие из них
связаны с определенными типами почв.
Так, гистоплазмоз вызывается паразитическим
грибком Histoplasma
capsulatum,
поражающим
соединительные ткани и эндотелий
человека и не­которых млекопитающих.
При этом заболевании увеличиваются
печень, селезенка, лимфатические узлы,
происходят кожные кровоизлияния, при
легочном гистоплазмозе – кровохарканье.
Распространение гистоплазмоза связано
с красно-желтыми оподзоленными почвами
субтропиков и тропиков. На других почвах
эта болезнь практически отсутствует.
В почве могут на­ходиться возбудители
брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза,
многих глистных заболеваний. Наибольшая
смертность от холеры связана с
заболоченными почвами пойм рек Западной
Индии.

Химический
состав почвы оказывает влияние на
состояние здоровья человека через воду,
растения и животных. Недостаток или
избыток определенных химических
элементов в почве бывает столь велик,
что приводит к нарушению обмена веществ,
вызыва­ет или способствует развитию
серьезных заболеваний. Так, широ­ко
распространенное заболевание эндемический
(местный) зоб связано с недостатком йода
в почве. Не­достаток фтора приводит
к кариесу зубов. При высоком содержа­нии
фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают
заболевания кост­ной системы (флюароз).

2. РОЛЬ
ПОЧВЫ В КРУГОВОРОТЕ ВЕЩЕСТВ. ЗНАЧЕНИЕ
ПОЧВ

Почва
представляет собой сложную природную
систему, где под влиянием живых организмов
и других факторов происходят образование
и разрушение сложных органических
соединений. Минеральные вещества
извлекаются растениями из почвы, входят
в состав их собственных органических
соединений, затем включаются в органические
вещества тела сначала растительноядных,
затем насекомоядных, хищных животных.
После гибели растений и животных
органические соединения поступают в
почву. Под воздействием микроорганизмов
в результате сложных многоступенчатых
процессов разложения эти соединения
переходят в формы, доступные, для усвоения
растениями. Они частично входят в состав
органических веществ, задерживаются в
почве или удаляются с фильтрующимися
и сточными водами. В результате происходит
закономерный круговорот химических
элементов в системе «почва — растения
— (животные — микроорганизмы) — почва».
Этот круговорот В. Р. Вильям назвал
малым,
или
биологическим.
Благодаря
малому круговороту веществ в почве
постоянно поддерживается плодородие.

Растворение
и вынос сточными водами питательных
веществ из почвы сопровождаются
обеднением и снижением ее плодородия.
Поэтому для его поддержания необходимо
создавать таки условия, когда вымывание
и потеря почвой питательных веществ
были бы минимальными.

Самое
большое значение почвы в том, что люди
берут из нее почти все необходимое для
своей жизни. В настоящее время
обрабатываемые земли дают 88 % энергии,
получаемой человечеством с пищей, около
10 % ее люди получают от естественных
лугов пастбищ, лесов и 2
%
дают
ресурсы Мирового океана.

От
почвы и ее плодородия зависит жизнь
людей. Почву считают великой лабораторией,
арсеналом, доставляющим средства
производства, предмет труда, место для
поселения людей.

Наиболее
ценные в сельскохозяйственном отношении
земли включают пашню, залежи и многолетние
насаждения. Из всех возделываемых земель
590 млн. га приходится на долю зерновых,
дающих в год 1197, 5 млн. т зерна.

Сельскохозяйственные
земли расположены мозаично. Они занимают
обширные территории в лесостепных и
степных районах Северного полушария.
На Евразию, включая Россию, приходится
841 млн. га, или 60 % всех возделываемых
земель.

Обрабатываемые
земли – результат сложных естественных
про­цессов и труда многих поколений
людей. Поэтому качество почв во многом
зависит от длительности возделывания
земли и культуры земледелия. Вместе с
урожаем человек изымает из почвы
значи­тельное количество минеральных
и органических веществ, тем са­мым,
обедняя ее. Так, при урожае картофеля в
136 ц/га почва теряет 48,4 кг азота, 19 кг
фосфора и 86 кг калия. Поэтому необходимо
систематически пополнять запасы этих
элементов в почве внесе­нием удобрений.
Применяя необходимые севообороты,
тщательно обрабатывая и удобряя почву,
человек повышает ее плодородие столь
значительно, что большинство современных
обрабатываемых почв следует считать
искусственными, созданными при участии
человека.

Таким
образом, в одних случаях воздействие
человека на поч­вы приводит к повышению
их плодородия, в других – к ухудше­нию,
деградации и гибели. К особо опасным
последствиям влия­ния человека на
почвы следует отнести ускоренную эрозию,
за­грязнение чужеродными химическими
веществами, засоление, за­болачивание,
изъятие почв под различные сооружения
(транс­портные магистрали, водохранилища).
Ущерб, наносимый почвам в результате
нерационального использования земель,
принял угрожающий характер. Уменьшение
площадей плодород­ных почв происходит
во много раз быстрее, чем их образование.
Особенно опасна для них ускоренная
эрозия.

Основные компоненты почвы – климат, леса и редколесья

Авторы: Том ДеГомез, Аризонский университет, Питер Колб, Университет штата Монтана, и Сабрина Кляйман, Университет Аризоны

Почва — это просто пористая среда, состоящая из минералы, вода, газы, органические вещества и микроорганизмы. Традиционное определение: Почва – это динамичное природное тело, обладающее свойствами, полученными в результате комбинированного воздействия климата и биотическая активность , измененная топографией , воздействующая на исходные материалы в течение времени .

Существует пять основных компонентов почвы, которые при наличии в надлежащих количествах составляют основу всех наземных растительных экосистем.

1. Минеральный
Крупнейшим компонентом почвы является минеральная часть, составляющая примерно от 45% до 49% объема. Почвенные минералы образуются из двух основных типов минералов. Первичные минералы , такие как найденные в песке и иле, представляют собой такие почвенные материалы, которые аналогичны исходному материалу, из которого они образовались. Часто они имеют круглую или неправильную форму. Вторичные минералы , с другой стороны, образуются в результате выветривания первичных минералов, которое высвобождает важные ионы и образует более устойчивые минеральные формы, такие как силикатная глина. Глины имеют большую площадь поверхности, что важно для химического состава почвы и водоудерживающей способности. Кроме того, отрицательные и нейтральные заряды, обнаруженные вокруг минералов почвы, влияют на способность почвы удерживать важные питательные вещества, такие как катионы, способствуя емкости катионного обмена почвы (CEC).

Текстура почвы основана на процентном содержании песка, ила и глины в этой почве. Идентификация песка, ила и глины производится по размеру. В США используется следующее:

Песок диаметром 0,05–2,00 мм
Ил диаметром 0,002–0,05 мм
Глина диаметром < 0,002 мм

Рисунок 2. Треугольник состава почвы Министерства сельского хозяйства США используется для определения общий состав почвы на основе процентного содержания песка, ила и глины.

Структуру почвы можно определить по содержанию в ней песка, ила и глины с помощью текстурного треугольника. Треугольник выше (рис. 2) создан Службой охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США и в основном используется в Соединенных Штатах. Процент глины в этом треугольнике считывается с левой стороны треугольника, процент ила считывается с правой стороны, а процент песка находится на дне. Например, если почва содержит 20 % глины, 40 % песка и 40 % ила (всего = 100 %), то это суглинок .

2. Вода
Вода является вторым основным компонентом почвы. Вода может составлять примерно от 2% до 50% объема почвы. Вода важна для транспортировки питательных веществ к растущим растениям и почвенным организмам, а также для облегчения биологического и химического разложения. Влагообеспеченность почвы – это способность конкретной почвы удерживать воду, доступную для использования растениями.

Способность почвы удерживать воду во многом зависит от механического состава почвы. Чем больше мелких частиц в почве, тем больше воды может удерживать почва. Таким образом, глинистые почвы обладают наибольшей водоудерживающей способностью, а пески наименьшей. Кроме того, органическое вещество также влияет на водоудерживающую способность почв из-за высокого сродства органического вещества к воде. Чем выше процент органического материала в почве, тем выше ее водоудерживающая способность.

Точка, в которой вода удерживается на микроскопическом уровне с избытком энергии, которую растение не может извлечь, называется «коэффициентом увядания» или «постоянной точкой увядания». Когда вода так тесно связана с частицами почвы, она недоступна для большинства растений, что ограничивает количество воды, доступной для использования растениями. Хотя глина может удерживать больше воды из всех текстур почвы, очень мелкие микропоры на поверхности глины удерживают воду настолько плотно, что растениям очень трудно извлечь ее полностью. Таким образом, суглинки и пылеватые суглинки считаются одними из наиболее продуктивных текстур почвы, поскольку они содержат большое количество воды, доступной для использования растениями.

3. Органическое вещество
Органическое вещество является следующим основным компонентом, который содержится в почвах в количестве примерно от 1% до 5%. Органические вещества получают из мертвых растений и животных и, как таковые, обладают высокой способностью удерживать и/или обеспечивать основные элементы и воду для роста растений. Почвы с высоким содержанием органического вещества также имеют высокую ЕКО и, следовательно, являются одними из наиболее продуктивных для роста растений. Органическое вещество также обладает очень высокой «доступной для растений» водоудерживающей способностью, что может повысить потенциал роста почв с плохой водоудерживающей способностью, таких как песок. Таким образом, процент разложившегося органического вещества в почве или на ней часто используется как показатель продуктивной и плодородной почвы. Однако со временем продолжительное разложение органических материалов может привести к тому, что они станут недоступными для использования растениями, создавая так называемые неподатливые запасы углерода в почвах.

4. Газы
Газы или воздух являются следующим основным компонентом почвы. Поскольку воздух может занимать то же пространство, что и вода, он может составлять примерно от 2% до 50% объема почвы. Кислород необходим для дыхания корней и микробов, что помогает поддерживать рост растений. Углекислый газ и азот также важны для подземных функций растений, таких как азотфиксирующие бактерии. Если почвы остаются заболоченными (где газ вытесняется избытком воды), это может предотвратить корневой газообмен, ведущий к гибели растений, что является общей проблемой после наводнений.

5. Микроорганизмы
Микроорганизмы являются последним основным элементом почвы, и они находятся в почве в очень большом количестве, но составляют гораздо менее 1% от объема почвы. По общей оценке, один наперсток, полный верхнего слоя почвы, может содержать более 20 000 микробных организмов. Самыми крупными из этих организмов являются дождевые черви и нематоды, а самыми мелкими — бактерии, актиномицеты, водоросли и грибы. Микроорганизмы являются основными разлагателями сырого органического вещества. Редуценты потребляют органическое вещество, воду и воздух для переработки сырого органического вещества в гумус, который богат легкодоступными питательными веществами для растений.

Другие специализированные микроорганизмы, такие как азотфиксирующие бактерии, имеют симбиотические отношения с растениями, которые позволяют растениям извлекать это необходимое питательное вещество. Такие «азотфиксирующие» растения являются основным источником почвенного азота и необходимы для развития почвы с течением времени. Микоризы представляют собой грибковые комплексы, образующие муталистические отношения с корнями растений. Гриб прорастает в корень растения, где растение обеспечивает гриб сахаром, а гриб, в свою очередь, обеспечивает корень растения водой и доступом к питательным веществам в почве через свою сложную паутину гиф, разбросанных по почвенной матрице. Без микробов почва практически мертва и может быть ограничена в поддержке роста растений.

Подробнее о Основные компоненты почвы :

• Почвы в лесах
• Динамика круговорота питательных веществ
• Понимание разложения и его контроля
• Наличие почвы и воды

16.2A: Состав почвы — LibreTexts по биологии

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Цели обучения

• Объяснить состав почвы

Растения получают неорганические элементы из почвы, которая служит естественной средой для наземных растений. Почва – это внешний рыхлый слой, покрывающий поверхность Земли. Качество почвы, являющееся основным определяющим фактором, наряду с климатом, распределения и роста растений, зависит не только от химического состава почвы, но также от топографии (региональные особенности поверхности) и присутствия живых организмов.

Почва состоит из следующих основных компонентов:

Рисунок: Компоненты почвы : Показаны четыре основных компонента почвы: неорганические минералы, органическое вещество, вода и воздух.

• неорганическое минеральное вещество, составляющее от 40 до 45 процентов объема почвы
• органическое вещество, около 5 процентов от объема почвы
• вода, около 25 процентов объема почвы
• воздух, около 25 процентов объема почвы

Количество каждого из четырех основных компонентов почвы зависит от количества растительности, уплотнения почвы и воды, присутствующей в почве. Хорошая, здоровая почва содержит достаточно воздуха, воды, минералов и органических материалов для развития и поддержания жизни растений.

Органический материал почвы, называемый гумусом, состоит из микроорганизмов (мертвых и живых), а также мертвых животных и растений на разных стадиях разложения. Гумус улучшает структуру почвы, обеспечивая растения водой и минеральными веществами. Неорганический материал почвы состоит из горных пород, медленно распадающихся на более мелкие частицы разного размера. Частицы почвы диаметром от 0,1 до 2 мм представляют собой песок. Частицы почвы размером от 0,002 до 0,1 мм называются илом, а еще более мелкие частицы диаметром менее 0,002 мм называются глиной. Некоторые почвы не имеют преобладающей крупности и содержат смесь песка, ила и гумуса; эти почвы называются суглинки .

Ключевые моменты

• Химический состав почвы, топография и присутствие живых организмов определяют качество почвы.
• В целом почва содержит 40-45% неорганических веществ, 5% органических веществ, 25% воды и 25% воздуха.
• Для поддержания жизни растений требуется правильное сочетание воздуха, воды, минералов и органических материалов.