Понятие о почве и плодородии, создание культурных почв. Роль почвоведения в развитии естественно - исторических наук

 

 

 

 

Контрольная работа

По  дисциплине почвоведение с основами геологии

Студента 3 курса заочного отделения

Агрономического факультета

Специальности «Агрономия»

Епинина Евгения Геннадьевича

 

 

Шифр 1309  

СОДЕРЖАНИЕ.

1.№4 Понятие о почве и плодородии, создание культурных почв. Роль почвоведения в развитии естественно - исторических наук.

2.№24 Назовите основные группы почвенных микроорганизмов и охарактеризуйте их значение в почвообразовании.

3.№42 Понятие о поглотительной способности почвы. Основные этапы развития учения о поглотительной способности почв (К. К. Гедройц., А. П. Соколовский., Г. Венгер.,).

4.№47 Назовите виды поглотительной способности почвы  по К. К. Гедройцу и охарактеризуйте роль биологического поглощения в концентрации зольной пищи растений и азота.

5.№124 Природные условия черноземно – степной зоны. Структура почвенного покрова.

6.№138 Структура почвенного покрова зоны сухих степей. Приемы по окультуриванию почв зоны.

7.№154 Образование серо – бурых пустынных почв, их классификация.

8.№174 Условие почвообразования горных пород. Структура вертикальной зональности горных почв.

 

 

№4 Понятие о почве и плодородии, создание культурных почв. Роль почвоведения в развитии естественно - исторических наук. 

 
Почвой следует назвать «дневные»  или наружные горизонты горных пород (все равно каких), естественно  измененные совместным воздействием воды, воздуха и различного рода организмов, живых и мертвых .  все почвы на земной поверхности образуются путем чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительности и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности и,  наконец, возраста почвы. Почва играет  большую роль в природе и жизни человеческого общества. С  одной стороны, благодаря тому что растения усваивают воду и элементы питания из почвы, она является необходимым условием развития растений, с другой – сами растения служат пищей для животных и человека. Следовательно, почва как продукт жизни одновременно служит условием дальнейшего развития жизни на Земле. Почва – основное средство сельскохозяйственного производства и объект труда.  Основным свойством почвы является ее плодородие. 
 
Плодородие почвы – это способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным  количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и формирования урожая. 
 
Каждой почве свойственны определенные показатели плодородия (биологические, агрофизические и агрохимические). К биологическим показателям относятся органическое вещество и микрофлора почвы, а также наличие семян и вегетативных органов сорняков, зараженность почвы вредителями и возбудителями болезней; к агрохимическим – поглотительная  - поглотительная способность почвы, реакция почвенного раствора, наличие в почве питательных веществ; у агрофизическим – механический состав, структура и плотность почвы, строение и мощность пахотного слоя.        Эти  показатели почвы определяют состояние водного, воздушного, теплового и питательных режимов почвы. 
 
В условиях интенсификации сельского хозяйства научной задачей земледелия должно быть установление моделей плодородия по комплексной системе его показателей, определяющих величину урожая.

В природе почва создается  мульчированием. Культурная почва создается  гниением, а не механической обработкой. Кто не уважает мульчу, тот не знает цену гумусу. Мульчирование задерживает  испарение влаги из почвы, улучшает температурный режим и почвенную  структуру, защищает от выветривания, подавляет развитие сорняков. Слой органики на поверхности почвы не рекомендуется трогать весь сезон.

Многогранная  научная деятельность В.Р.Вильямса определила важный этап в развитии почвоведения. В.Р.Вильямс интегрировал генетическое почвоведение В.В.Докучаева с почвенно-агрономическими концепциями П.А.Костычева и развил агробиологическое направление в изучении почвы. Он создал учение о малом биологическом круговороте веществ как основе развития почвы. Его представления об эволюции почв при всем критическом к ним отношении получили развитие в работах И.П.Герасимова и других ученых и лежат в основе современных представлений о почвообразовании. В.Р.Вильямсу принадлежит приоритет в определении роли ферментов в разложении органических веществ в почвах. Он выдвинул стройную теорию образования специфических гумусовых веществ и их роли в почвообразовании. Вопреки существовавшему до него представлению о природе гумусовых веществ как промежуточных продуктах распада растительных и животных остатков В.Р.Вильямс развивал представление о гумусе как о специфическом продукте сложного синтеза. С превращением органических веществ в различных биоценозах и свойствами образующихся перегнойных соединений В.Р.Вильямс связывал развитие почвообразовательного процесса и конкретные формы его проявления. Придавая особое значение в почвообразовании водорастворимому органическому веществу, В.Р.Вильямс заложил лизиметры для изучения его миграции. Эти работы в дальнейшем были продолжены И.С.Кауричевым, который идентифицировал природу органических комплексов, мигрирующих в почвах, их роль в выносе алюминия и железа и в формировании профиля почв.

 

№24 Назовите основные группы почвенных микроорганизмов и охарактеризуйте их значение в почвообразовании.

 

Растения, животные и микроорганизмы, обитающие в  почве, находятся в постоянном взаимодействии друг с другом и со средой обитания. Данные взаимоотношения сложны и  многообразны. Животные и бактерии потребляют растительные углеводы, жиры и белки. Благодаря этим взаимоотношениям и в результате коренных изменений  физических, химических и биохимических  свойств горной породы в природе  постоянно происходят почвообразовательные процессы. В среднем почва содержит 2 — 3 кг/м2 живых растений и животных, или 20 — 30 т/га. При этом в умеренном климатическом поясе корни растений составляют 15т (на 1 га), насекомые — 1 т, дождевые черви — 500 кг, нематоды — 50кг, ракообразные—40 кг, улитки, слизни—20кг, змеи, грызуны — 20 кг, бактерии — Зт, грибы — Зт, актиномицеты — 1,5 т, простейшие — 100 кг, водоросли — 100 кг. 
Несмотря на неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для подвижных организмов. Крупный градиент температур и влажности в почвенном профиле позволяет почвенным животным путем незначительных перемещений обеспечить себе подходящую экологическую обстановку. 
Неоднородность почвы приводит к тому, что для организмов разных размеров она выступает как разная среда. Для микроорганизмов особое значение имеет огромная суммарная поверхность почвенных частиц, потому что на них адсорбируется подавляющая часть микроорганизмов. Сложность почвенной среды создает больйшое разнообразие для самых разных функциональных групп: аэробов, анаэробов, потребителей органических и минеральных соединений. Для распределения микроорганизмов в почве характерна мелкая очаговость, так как на протяжении нескольких миллиметров могут сменяться разные экологические зоны. 
По степени связи с почвой как средой обитания животных объединяют в три экологические группы: геобионты, геофилы и геоксены.

Поступление питательных  веществ и выделение продуктов  жизнедеятельности осуществляется у бактерий всей поверхностью тела.

Среди химических элементов, из которых синтезируется вещество клетки, прежде всего необходимы углерод и азот, содержание которых в белках составляет соответственно около 50 и 20%. По характеру поглощения углерода выделяют автотроф-ные2 бактерии, усваивающие углерод из воздуха (из углекислого

1 Микрометр (мкм) — одна тысячная миллиметра

2 От греч autos — сам и trophe — питание

 Почвенные бактерии (Х1000):

а — кокки, б — палочковидные  бесспоровые бактерии; в — палочковидные спороносные бактерии (бациллы); г — вибрионы; д — спирохеты, е — спириллы; ж — нитчатые железобактерии; з — скопления клубеньковых азот-фиксирующих бактерий (натуральный размер)

газа), и гетеротрофные, получающие углерод из уже существую-J щих органических соединений. По отношению к азоту лих очень небольшая часть бактерий автотрофна, т. е. способна усваивать этот элемент из воздуха.

Автотрофные бактерии поглощают  углерод из углекислоты; этот процесс  эндотермический, требующий затраты  дополнительной внешней энергии. В  качестве таковой бактерии используют химическую энергию окисления некоторых  минеральных соединений. Этот процесс  получил название хемосинтеза , а осуществляющие процесс бактерии называют хемоавтотрофа* ми. Некоторые бактерии, имеющие в своем составе вещества типа хлорофилла, используют (как зеленые растения) энергию солнца, осуществляя фотосинтез. Такие бактерии называют фотоавтотрофами.

Примером осуществления  хемосинтеза является деятельность нитрифицирующих бактерий. Под нитрификацией  понимают процесс биохимического окисления  аммиака до азотно* кислоты. Этот процесс развивается следующим образом.

В результате деятельности бактерии Nitrosomonas происход* окисление аммиака в азотистую кислоту. Далее, деятельнс бактерии Nitrobacter обусловливает окисление азотистой кислотыв азотную. Одновременно в клетках этих бактерий совершается синтез органического вещества благодаря использованию энергии, выделяющейся при реакциях окисления аммиака и азотной кислоты. Сопряженное течение этих процессов можно схематически написать следующим обпазом.

Эта сопряженная реакция  протекает при наличии сложных  и недостаточно изученных биохимических  явлений передачи водорода и химической энергии окисления (Э).

О количественном масштабе процесса нитрификации можно судить по тому, что за один год деятельности нитрифицирующих бактерий может  образоваться до 300 кг солей азотной  кислоты на 1 кг почвы.

Аналогично происходит хемосинтез у других автотрофных бактерий. Источником энергии для поглощения углерода из углекислоты могут служить  реакции окисления сероводорода, тиосоединений серы, соединений Fe (II), Мп (II) и т. д.

Сульфофикация осуществляется серобактериями и тионовыми бактериями. Серобактерии окисляют сероводород в два этапа. Вначале происходит окисление до серы, которая обособляется в протоплазме клеток. Процесс сопровождается выделением энергии . Затем сера окисляется до серной кислоты с выделением значительно большего количества энергии.Накопление сульфатов в результате деятельности серобактерий в приповерхностной части почвы достигает 200—250 кг на 1 га.

Большая группа железобактерий для поглощения углерода использует энергию окисления соединений Fe (II) до Fe (III). Есть бактерии, окисляющие водород, соединения марганца и Углерода.

Определенные группы бактерий обладают способность* поглощать молекулярный азот воздуха. Этот процесс получи название фиксации азота. Как известно, азот является наибольшей по массе частью атмосферы. Над каждым квадратным километром почвы в воздухе находится  около 80 тыс. т азота — химического  элемента, часто содержащегося в  почве в недостаточном количестве. Нехватка азота в почве сдерживает развитие растительности, ограничивает возможности сельскохозяйственного  использования почвы. Значение азотфиксирующих  бактерий чрезвычайно велико, так  как только благодаря их деятельности для всей остальной массы живых  организмов становится доступным атмосферный  азот.

Среди азотфиксирующих бактерий выделяют свободноживущих в почве  и клубеньковых, живущих на корнях бобовых растений (рис. 9, з). Наиболее важными представителями свобод не живущих азотфиксирующих бактерий являются Azptobacter Clostridium, связывающие за год несколько десятков килограммов азота на 1 га почвы. Значительно более эффективна деятельность клубеньковых бактерий, заражающих клетки корней бобовых. В результате под бобовыми происходит микробиологическое накопление доступного для растений азота. Под площадью в 1 га, засеянной клевером, в результате действия этих бактерий может быть накоплено в 100 раз больше азота, чем свободноживущими фиксаторами этого элемента.

Гетеротрофные бактерии поглощают  необходимый углерод из готовых  органических соединений, разлагая сложные  соединения на простые. Благодаря их деятельности осуществляется грандиозный процесс разрушения колоссального количества; мертвого органического вещества, ежегодно поступающего в почву, и освобождение химических элементов, прочно связанных в составе органических остатков.

В процессе эволюции сформировались группы гетеротрофных бактерий, которые  специализировались на разрушении! определенных типов органических соединений. В  результате деятельности бактерий происходит преобразование органических веществ, не содержащих азота (процессы брожения, окисления углеводородов и клетчатки), а также азотсодержащих opганических соединений. Последние имеют особо важное значение, так как не только молекулярный азот воздуха, но и многие формы связанного в органическом веществе азота не могут служить растениям источниками питания. В первую очередь это относится к азоту белковых веществ. Только после длительных биохимических превращений азот приобретает форму, доступную для растений. Первый этап этих превращений — аммонификация — в значительной мере осуществляется гетеротрофными бактериями. В качестве примера можно привести деятельность уробактерий, которые разлагают мочевину.Группа гетеротрофных бактерий весьма разнообразна и многочисленна. Выше были рассмотрены особенности биохимической деятельности бактерий в зависимости от способа усвоения важнейших элементов питания. Весьма существенное значение для жизнедеятельности бактерий имеет дыхание. Синтез белков, жиров и углеводов в клетке не может осуществляться без затраты определенной энергии. Процессы, освобождающие химическую энергию для жизнедеятельности, обусловлены дыханием. По характеру дыхания различают две большие группы бактерий. Первую группу образуют аэробные бактерии, получающие кислороднепосредственно из воздуха. Вторую группу образуют анаэробные бактерии, получающие кислород за счет разложения кислородных соединений. Такие бактерии вызывают процессы денитрификации, десульфофикации, а также разложение белков, маслянокислое брожение, распад клетчатки. В целом анаэробные бактерии содержатся в почве в значительно меньшем количестве по сравнению с аэробными.

Содержание бактерий в  почве неравномерно: в самом верхнем  горизонте отмечено наибольшее количество, книзу содержание резко уменьшается .

Численность бактерий значительно  возрастает в непосредственной близости к корням высших растений. Эти своеобразные бактериальные чехлы вокруг корней называются ризосферой. Бактерии ризосферы  играют важную роль в процессе питания  высших растений.

Помимо бактерий в почве  встречаются живые формы настолько  незначительных размеров, что их нельзя заметить под оптическим микроскопом. Это бактериофаги и вирусы, часть  которых представлена неклеточными формами.

Резкое убывание микроорганизмов  в почве с глубиной (сплошн линия) и распределение по глубине органического вещества (пунктир)