Гравитационные процессы на склонах и их значение для экологических исследований.

Гравитационный перенос, или перемещение обломков гп, происходит под действие силы тяжести из возвышенных мест в пониженные. V перемещения обломков пород по склону зависит от размеров блока, его массы и крутизны склона.

Особенности переноса: может падать, скатываться, скользить, соскальзывать. Может носить характер пластического течения или течения полужидкой массы. Часто это все чередуется во времени. Отложения подобного переноса называются коллювием. Состав: обломки пород: глыбы, щебень, пески, алевриты, глины, солифлюкция. Плохая сортированность материала. Большую роль в этих процессах играет вода.

3 категории грав переноса: 1. медленное течение блоков (блок почвы, коренных пород, осыпи, каменные потоки). Скорость его мала. Может разрушать ж/д,… 2. быстрое течение – течение грунта, грязевые потоки, обвалы, оползни, лавины. При большой крутизне склона и значительной насыщенности рыхлого материала водой. 3. скольжение, обваливание, в тои числе камнепады. В этом случае за счет скольжения и обвала перемещаются обломки и глыбы, оползни-обвалы и снежные лавины. 2 условия: 1) потеря обломком породы сцепления с массивом гп, 2) значительный уклон склона.

4 категории: 1. собственно гравитационные, 2. водно-гравитационные (оползни – отриц геоэкол эффект), 3. гравитационно-водные (главный фактор – вода, оплывание, селевые потоки лахары – на склонах вулканов), 4. подводно-гравитационные (обвалы под водой).

Причиняют вред биосфере, ущерб хозяйственной деятельности человека, его здоровью.

 

«Почвоведение», Физика и химия почв»

1. Основные факторы почвообразования. Основные типы почв.

Материнская порода, климат, живые организмы, рельеф, климат, время

Почвообразующие породы. Все существующие почвы на Земле произошли из горных пород. Наибольшее значение имеет химический состав горной породы, поскольку минеральная часть любой почвы содержит в себе, в основном, те элементы, которые входили в состав материнской породы. Большое значение имеют и физические свойства материнской породы, поскольку такие факторы как гранулометрический состав породы, ее плотность, пористость, теплопроводность самым непосредственным образом оказывают влияние не только на интенсивность, но и на характер протекающих почвообразовательных процессов.

климат: привносит энергию, поступление осадков, газообмен между почвой и атмосферой.

биологические факторы:высшие зеленые растения – осн поставщики орг в-ва в почву, микроорг-мы (бактерии, грибы, актиномицеты) – разложение раст и живтоных остатков, фиксация азота,; животный мир – ускорение разложение орг остатков, способствуют образ зоогенной структуры.

Рельеф: оказывает косвенное влияние на формирование почвенного покрова. Его роль сводится, в основном, к перераспределению тепла и увлажнения. Влияет высотная и широтная поясность, экспозиция склонов. Крутизна склонов влияет на смыв и перераспределение атмосферными осадками и талыми водами мелкоземельных частичек по элементам рельефа! Велико значение рельефа в условиях обильного выпадения осадков: участки лишенные естественного стока излишней влаги, очень часто подвергаются заболачиванию.

Возраст почв. Почва – природное тело, находящееся в постоянном развитии.

Различают абсолютный и относительный возраст почв. Абсолютным возрастом почв называют промежуток времени, прошедшей с момента возникновения почвы до нынешней стадии ее развития. Почва возникла тогда, когда материнская порода вышла на дневную поверхность и стала подвергаться процессам почвообразования. Различие в стадиях развития почв на одной общей территории, имеющей одинаковый абсолютный возраст, называют относительным возрастом почв.

в Северной Европе процесс современного почвообразования стал развиваться после окончания последнего ледникового периода. Тропиках – за счет тепла в 10 р. Развивается быстрее. В европе почвы молодые! Причиной этого могут быть различия в составе почвообразующих пород, в рельефе, растительности и других местных условиях, климате.

Почвенно-грунтовые воды. Вода является средой, в которой протекают многочисленные химические и биологические процессы в почве. Там, где грунтовые воды расположены неглубоко, они оказывают сильное воздействие на почвообразование. Под их влиянием меняется водный и воздушный режимы почв. Грунтовые воды обогащают почву химическими соединениями, которые в них содержатся, иногда вызывают засоление. В переувлажненных почвах содержится недостаточное количество кислорода, что вызывает подавление деятельности некоторых групп микроорганизмов.

Хозяйственная деятельность человека влияет на некоторые факторы почвообразования, например на растительность (вырубка леса, замена его травянистыми фитоценозами и др.), и непосредственно на почвы путем ее механической обработки, орошения, внесения минеральных и органических удобрений и т. п. В результате часто почвообразовательные процессы и свойства почвы меняются. В связи с интенсификацией сельского хозяйства влияние человека на почвенные процессы непрерывно возрастает.

Воздействие человеческого общества на почвенный покров представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду. Сейчас особенно острой является проблема разрушения почвенного покрова в результате неправильной сельскохозяйственной обработки почв и строительной деятельности человека. Вторая важнейшая проблема – загрязнение почвенного покрова, вызываемое химизацией сельского хозяйства и индустриальными и бытовыми выбросами в окружающую среду.

Вывод: Все факторы влияют не изолированно, а в тесной взаимосвязи и взаимодействии друг с другом. Каждый из них влияет не только на почву, но и друг на друга. Кроме того, и сама почва в процессе развития оказывает определенное влияние на все факторы почвообразования, вызывая в каждом из них определенные изменения. Так, вследствие неразрывной связи между растительностью и почвами, всякая смена растительности неизбежно сопровождается изменением почв, и, наоборот, изменение почв, в особенности, их режима влажности, аэрации, солевого режима и т.д. неизбежно влечет за собой смену растительности.

Типы почв: Арктические почвы - формирующихся в арктическом поясе. Тундровые - совокупность почв тундровой зоны Северного полушария. Подзолистые - почвы тайги и смешанных лесов. Дерново-подзолистые - подтип подзолистых почв, формирующихся в подзоне южной тайги. Бурые лесные - тип почв широколиственных и хвойно-широколиственных лесов. Черноземы - почвы лесостепной и степной зон умеренного пояса. Каштановые - почвы сухих степей и полупустынь умеренного пояса. Бурые полупустынные - формирующиеся в условиях сухого климата под пустынно-степной растительностью умеренного пояса. Песчаные пустынные почвы. Желтоземы - почвы широколиственных лесов субтропического пояса. Красноземы - почвы широколиственных лесов субтропического пояса. Коричневые - тип почвы сухих лесов субтропического пояса с сезонно-влажным климатом. Ферраллитны е - переувлажненных экваториальных и тропических лесов и саванн. Сероземы - почвы полупустынь и пустынь субтропического пояса. Серые лесные - широколиственных лесов и лесостепей умеренного пояса. Засоленны е - засушливых зон с повышенным (более 0.25%) содержанием легкорастворимых в воде минеральных солей: хлоридов, сульфатов, карбонатов натрия, кальция и магния. Луговые - формирующихся под луговой растительностью в условиях повышенного поверхностного увлажнения и/или постоянной связи с грунтовыми водами. Солоди - лесостепей, степей и полупустынь умеренного пояса, формирующихся в условиях длительного поверхностного и грунтового переувлажнения в основном из солонцов.

Солонцы - засоленные почвы, содержащие на небольшой глубине (от 20 до 80 см) значительное количество соды и других солей. Солонцы распространены в лесостепных, степных и полупустынных зонах. Солончаки - засоленные почвы, содержащие в поверхностном слое 1% и более растворимых солей. Солончаки связаны с испарением минерализованных грунтовых вод, близко подходящих к поверхности. Солончаки распространены пятнами в степных, полупустынных и пустынных зонах многих районов земного шара на соленосных породах или в условиях близкого залегания минерализованных грунтовых вод. По составу солей различают хлоридные и сульфатные солончаки. Такыр - тип почвы плоских глинистых понижений в пустынях и полупустынях субтропической зоны. Аллювиальные -формирующиеся на аллювиальных отложениях пойм и дельт крупных рек в условиях периодического затопления и аккумуляции наносов. Антропогенные -образующиеся в результате деятельности человека. Аридные - тип почв, формирующихся в условиях засушливого климата пустынь, полупустынь, сухих степей и опустыненных саванн, где испаряемость влаги значительно превышает ее поступление с осадками. Болотные - почвы, формирующиеся в условиях длительного или постоянного избыточного увлажнения (заболачивания) под влаголюбивой болотной растительностью. Болотные почвы подразделяются на торфяные и торфяно-глеевые. Глеевые -формирующихся в условиях устойчивого избыточного увлажнения.

 

2. Основные элементарные почвообразовательные процессы.

Почвообразовательные процессы — совокупность явлений превращения и передвижения вещества и энергии, протекающих в почвенной толще под воздействием живых организмов. Физические, механические, химические или биологические процессы.

* образование и разрушение орг и неорганики: а) гумусообразование и б) торфирование

* иллювий: а) выщелачивание; б) оподзолевание; в) осолонцевание.

* перемещение по профилю орг и минеральных веществ - засоление

Сумма процессов преобразования горных пород на поверхности Земли называется выветриванием или гипергенезом. Совокупность продуктов выветривания называется корой выветривания. Процесс преобразования исходных пород в кору выветривания чрезвычайно сложен и включает в себя многочисленные процессы и явления. В зависимости от характера и причин разрушения горных пород различают физическое, химическое и биологическое выветривание, которое сводится обычно к физическому и химическому воздействию организмов на горные породы.

 

3. Классификация почвенных органических веществ.

Почва: неорганическая часть (органо-минеральные соединения) + живые организмы (эдафон) + органическая часть (остатки + органо-мин соед +гумус). Гумус – промежуточные продукты распада и гумификации + негуминовые в-ва + гуминовые вещества. Гуминовые вещества – прогуминовые вещества + гуминовые кислоты (перегноные). Гуминовые кислоты – гуминовые (почвенные кислоты) черные и бурые + фульвокислоты + сапропелевые, водные, бурых углей и углистых сланцев

органическое вещество. В почве есть две группы органических веществ: попавшие в почву в виде растительных и животных остатков и новые, специфические гумусовые вещества, возникшие при преобразовании этих остатков. Гумусовые в-ва: Гумусовые вещества составляет 85–90% органической части почвы, они представлены сложными высокомолекулярными соединениями кислотного характера. Содержание гумуса в верхнем горизонте разных типов почв колеблется в широких пределах: от 1% в серо-бурых пустынных почвах до 12–15% в черноземах. Разные типы почв отличаются характером изменения количества гумуса с глубиной. Гуминовые кислоты - темный цвет, растворяются в едких щелочах и водных растворах аммиака, осаждаются из щелочных растворов кислотами в виде аморфного хлопьевидного осадка (С 52-62%; H 3-4,5; N 3,5-4,5; О 32-39). Фульвокислоты (гульминовые кислоты) – желтоокрашены, хорошо растворимы в воде, их водные растворы имеют сильную кислую реакцию(рН 2,6-2,8), обладают большой агрессивностью и являются активными агентами разрушения первичных и вторичных минералов (С 40-52, Н 4-6, О 40-48, N 2-6). Гумины – это комплекс гуминовых и фульвокислот, прочно связанных с минеральной алюмосиликатной частью почвы. Не растворимы. Отн. соединения, содержащиеся в большом количестве в растительных и животных остатках, а также соединения, являющиеся продуктами жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Это белки, углеводы, органические кислоты, жиры, лигнин, смолы и др. Эти соединения в сумме составляют всего 10–15% от всей массы органического вещества почвы.

При разложении органических веществ в почве содержащийся в них азот переходит в формы, доступные растениям. В естественных условиях они являются основным источником азотного питания растительных организмов. Многие органические вещества участвуют в создании органо-минеральных структурных отдельностей (комочков). Возникающая таким образом структура почвы во многом определяет ее физические свойства, а также водный, воздушный и тепловой режимы.

 

4. Обменный поглощающий комплекс почв.

Почвенный поглощающий комплекс – совокупность орг, орг-минеральных компонентов ТВ. Части почвы, облад ионно-обменной способностью.Обменные катиона: Al H, основания K, Ca, Na, Mg, Ba.

Минеральная часть Почвенный поглощающий комплекс состоит из соединений SiO2, Al2O3, Fe2Oз и продуктов синтеза их коллоидных гидратов, образующихся вследствие взаимной коагуляции. В органическую часть входят гумусовые вещества в свободном или почти свободном состоянии и соли гуминовых кислот и фульвокислот. Состав, свойства и устойчивость её зависят от условий образования и развития почвы. Органическая часть обладает большей подвижностью (легко вымывается из почвы) по сравнению с минеральной; количество её является важным классификационным признаком почв. Органо-минеральная часть содержит соединения типа хелатов и адсорбционные соединения гуминовых кислот и фульвокислот с частицами глинистых минералов.

Почвенный поглощающий комплекс играет существенную роль в почвообразовательных процессах, в эволюции и генезисе почв. Многие свойства почвы, которые определяют уровень почвенного плодородия (сложение, физико-химические свойства, водный, воздушный, микробиологический и питательный режимы), в значительной мере зависят от природы и состава ППК. Поэтому исследования ППК имеют важное значение для разработки наиболее эффективных приёмов улучшения земель.

емкость поглощение – сумма всех обменных катионов и анионов, которые можно вытеснить из данной почвы. Зависит от величины рН вытесняющего раствора и от вытесняющего иона. У глинистых и суглинистых почв емкость поглощения больше, чем у песчаных и супесчаных. В большинстве почв в составе поглощенных катионов преобладает Са2+, второе место занимает Mg2+ и в значительно меньших количествах находятся К+ и NH4+., а в солонцовых почвах — Na+,преобладание в составе поглощенных катионов Са2+, например на черноземах, способствует поддержанию прочной структуры и обусловливает хорошие физические свойства почвы. Насыщение почвы натрием (у солонцовых почв) вызывает пептизацию коллоидов, что приводит к их вымыванию, разрушению структурных агрегатов и ухудшению физических свойств почвы (плотное сложение, вязкость и т. д.). При большом содержании в почвенном поглощающем комплексе ионов водорода и алюминия они могут переходить в раствор и подкислять его. Повышенная кислотность раствора и особенно высокое содержание в нем алюминия оказывают вредное действие на растения.

 

5. Элементный и фазовый состав почв (особенности элементного состава почв и группировки элементов). Микроэлементы и химическое загрязнение почв.

Элементарный состав - набор и количественное соотношение хим элементов в почвенной массе. Особенность элемент сост почв: в живых орг C,H,N,O,P,S; минералы Si, Al. В почвах сочетаются большие концентрации С иSi. Элементарный состав зависит от гран состава, типа почв, от эл-ов наследуемых от материнской породы.Si O Al Ca Mg Na Fe o,n% макроэлементыN P S H о, оn%-….Cr Ni Se Li I 10^-3 – 10^-10 микро и ультроэлементы. Роль микроэлементов – инициаторы биохимических процессов их активность обусловлена не заполнений 3д орбиталь.

М. Гольдшмидтом, к-рый по величине атомных объемов и др параметрам выделил четыре группы элементов: 1) атмофильные-Н, N и инертные газы; 2) литофильные, к-рые характерны для горных пород земной коры,-О, Si, А1, Са, Mg, Na, К, С1 и др.; 3) халькофильные, имеющие высокое сродство к S и встречающиеся в рудных жилах,-Сu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Pb, As, Sb и др.; 4) сидерофильные, преобладающие, вероятно, в земном ядре,-Ре, Со, Ni, Mo, платиновые (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).+ Биофильные.

Группировка элементов: 1) горные породы – Si, O, Al, K; 2) почва C, Si, Al, Fe 3) живые организмы C,O, N, H

Геохим классфикация Троицкого 1) макро эл-ты Si O 2) переходные Al Fe Ca Mg K Na 3) микро Ti N P S H 4) ультрамикро Be B V Sr Rb Cu Ni Li Se

Фазовый состав – совокупность гомогенных частей гетерогенной системы, которые обладают одинаковым состоянием и термодинамическими свойствами не зависимо от массы (ТВ, ж и газ фазы). Твёрдая фаза занимает 60% от общего объёма почвы в нормальных условиях. В состав твёрдой фазы входят минеральные и органические вещества. К твёрдой фазе почвы относят твёрдые частички, коллоиды, диаметр которых в пределах 0,0001мм. Они видны под микроскопом. В почве накапливаются минеральные и органические коллоиды. Коллоидные р-ры обеспечивают химические и физические явления. Вследствие малых размеров коллоиды образуют огромную суммарную поверхность: 1см3 = 1га.

Содержание микроэлементов в почвах определяется их количеством в материнских породах. В процессе почвообразования микроэлементы перераспределяются по горизонтам почвы. Микроэлементы находятся в составе первичных и вторичных минералов, в составе гумуса, в обменной форме и в виде водорастворимых соединений. микро Ti N P S H и ультрамикро Be B V Sr Rb Cu Ni Li Se.

Опасно Загрязнение пестицидами, радиоактивное загрязнение, тяжелыми металлами.

Опасность загрязнения почвы завис от гран сост.

Режим/ порода	пески	суглинки	глины	Разный гран сост с мерзлотой
Резко промывной
промывной
Не промывной
Резко непромывной				-

и влажности. 1 оч. Слабое2 слабое, 3 умеренное, 4 сильное, 5 оч сильное.

Опасность загрязнение увелич при высоком содержании гумуса и усл сорбциооной способности Изоморфное замещение в решетках минералов (К-Со). Сорбция глинистыми минералами. Соосаждение со свежевыпавшими осадками гидроокислов особенно железо. Образование комплексных органометалич соединений. По содержанию микроэлементов выделяют биохим провинции: ярославская обл – нед. Co, моск – нед Se, азейборджан – изб Co, прикаспийская низм – изб B. Район чернобыля (26 апреля 1986), Кыштым (29 сентября 1957) – радиоактивные элементы (йод, стронций)

 

6. Физика твердой фазы почвы (гранулометрический состав, удельная поверхность, структура, плотность, порозность). Классификация почв по гранулометрическому составу.

Гранулометрический (механический) состав почв - весовое соотношение в почве частиц разного размера. Под частицами разного размера подразумеваются группы частиц, диаметр которых лежит в определенных пределах. Каждая из таких групп называется гранулометрической (механической) фракцией почвы.

Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов. В нашей стране применяется классификация Н. А. Качинского Физический песок (> 0,01 мм) Камни > 3; Гравий 3–1; Песок крупный1–0,5; Песок средний 0,5–0,25; Песок мелкий 0,25–0,05; Пыль крупная 0,05–0,01Физическая глина (< 0,01 мм) Пыль средняя 0,01–0,005; Пыль мелкая 0,005–0,001; Ил грубый 0,001-0,0001; Коллоиды < 0,0001 По международной шкале: крупно и мелкозем – 2 мм, песок – 0,074 мм, пыль – 0,074 – 0,002 мм, глина < 0,002 мм.

Удельная поверхность почв – кВ.м/г почвы. Активная поверхность – 1г в-ва на 1 кв.м. Глина – 37-100 кв.м./г, песок – 1-10

Структурность почв - это способность почвы естественно распадаться на отдельности (агрегаты), состоящие из склеенных перегноем и иловатыми частицами механических элементов почвы. Форма структурных отдельностей. их размер и прочность четко отражают характер процессов, протекающих в почве. Структура почвы оказывает влияние на аэрацию почвы и ее водопроницаемость, определяет устойчивость почвы против эрозии. На образование почвенной структуры оказывают влияние: корневая система травянистой растительности, деятельность почвенной фауны, а также различные физические процессы: увлажнение и высыхание, замерзание и оттаивание, нагревание и охлаждение.

Плотность почвы - свойство почвы, обусловленное характером упаковки гранулометрических частиц и структурных отдельностей в единице объема. Различают очень плотные, плотные, рыхлые и рассыпчатые почвы.

Порозность (пористость) — одна из характеристик сложения почвы — совокупность почвенных пор, отличающихся друг от друга размерами и пространственной конфигурацией. Характер порозности обуславливается физическими и физико-химическими процессами, протекающими в почве. Почвенные частички и структурные элементы, входящие в состав почвы, прилегают друг к другу не всеми своими плоскостями, а лишь отдельными точками или гранями, вследствие чего сама почва приобретает характер пористого тела, пронизанного целой системой трещин, пор. ячеек, пустот. Общий объем всех этих воздушных пор, полостей, трещин и пр. в определенном объеме почвы называют морозностью или скважностью почвы. Суммарный объем почвенных пор составляет от 25 до 60% объема почвы. Степень порозности также зависит от почвенной структуры, гранулометрического состава и содержания гумуса.

 

7. Гидрологические характеристики почв. Энергетическое состояние и передвижение почвенной влаги.

Водоудерживающая способность – способность почвы удержи. От стекания под воздействием сил тяжести.

Влагоемкость почвы - способность почвы удерживать влагу. Влагоемкость выражается в процентах от объема или от массы почвы. Основные виды влагоемкости почвы: полная, когда все поры заполнены водой; капиллярная, когда соответствующий слой почвы находится в пределах зоны капиллярного поднятия грунтовых вод; наименьшая, когда в почве содержится лишь подвешенная влага, оставшаяся после стекания всей гравитационной влаги и при отсутствии подпирающего действия грунтовых вод. Выделяют: максимально адсорбционную, макс молекулярную, капиллярную, наименьшую и полную.

Водоподъемная способность – способность «подтягивать» воду за счет капиллярных сил

Водопроницаемость — способность почвы пропускать воду. Чем больше в почве крупных (некапиллярных) промежутков, тем выше водопроницаемость Влажность почвы, т. е. содержание в ней влаги, обычно выражают в процентах от массы сухой почвы (весовая влажность) или от объёма почвы ненарушенного сложения (объёмная влажность); запас воды в почве - в кубических метрах на 1 га или в миллиметрах водного слоя. Почвенная влага может находиться в парообразном, жидком и твёрдом (лёд) состояниях. Подвижность и доступность влаги для растений зависят от связи с твёрдыми частицами почвы, величины и строения почвенных пор, степени и характера заполненности их водой. Различают воду связанную, удерживаемую сорбционными силами, и свободную, находящуюся в почвенных порах вне влияния сорбционных сил. Связанная (сорбированная) вода удерживается поверхностью почвенных частиц с очень большой силой; эта вода практически недоступна растениям. Свободная почвенная влага может быть гравитационной, передвигающейся под преимущественным влиянием силы тяжести и капиллярных сил. Над грунтовой водой залегает зона капиллярной каймы, влага которой легко перемещается под совокупным влиянием капиллярных сил и тяжести; эта влага легко доступна растениям. Содержание влаги в зоне соответствует капиллярной влагоёмкости почвы. При глубоком залегании грунтовых вод в верхней части почвы обособляется зона подвешенной влаги, максимальное содержание которой соответствует наименьшей влагоёмкости почвы. Часть влаги этой зоны также доступна растениям. Капиллярная и наименьшая влагоемкость почвы имеют большое агропроизводственное значение, так как определяют максимальную величину прочного запаса почвенной влаги (полевая влагоемкость)

 

Вопрос

Учение об атмосфере