лабораторный практикум по географии почв с основами

Министерство образования и науки Российской Федерации
Кабардино-Балкарский государственный
университет им. Х.М. Бербекова
___________________________________________________
ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ С ОСНОВАМИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ
Лабораторный практикум
Нальчик 2005
УДК 91
ББК 26.8
П-18
Рецензент: заведующий кафедрой почвоведения Астраханского
государственного университета, к.х.н., доцент Федотова А.В.
Составители: А. Ю. Паритов, Л.М. Шагиров
В работе приводится краткая характеристика и методика проведения
лабораторных работ по ознакомлению и изучению студентов – географов с
основными свойствами гумусовых веществ, методиками определения
механического состава почв, определением реакции почвенного раствора,
описанием и определением почв основных зон. Работа содержит основные
темы для изучения основных понятий географии почв с основами
почвоведения.
Предназначено для студентов специальности 020401 - «География».
Утверждены Учебно-методической комиссией биологического факультета.
Протокол №____ от “___”____________2005 г.
2
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Науке о почве в России традиционно уделялось большое внимание. В
настоящее время почвоведение рассматривается как одна из дисциплин
базового высшего естественнонаучного образования. Особое значение
дисциплина "География почв с основами почвоведения" имеет для высшего
географического и экологического образования. Знакомясь с процессом
формирования почвы как результатом взаимодействия всех компонентов
окружающей
природной
среды,
а,
также
изучая
закономерности
распространения разных типов почв в связи с изменением географических
условий,
студент
получает
конкретное
представление
о
сложных
взаимосвязях в природе. Научное генетическое почвоведение - одно из
значительных достижений отечественного естествознания и крупный вклад в
мировую науку.
Главная
цель
дисциплины
почвоведения» – обеспечение
«География
будущего
почв
географа
с
основами
современными
сведениями из области научного почвоведения. В процессе освоения и
проработки указанной дисциплины решаются три основные задачи:
ознакомление студентов с основополагающими теоретическими
положениями
о
генезисе
почв
и
закономерностями
их
географического распространения;
овладение практическими приемами определения химического
состава и физико-химических свойств почв;
приобретение навыков полевого изучения почв.
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Студент, завершивший обучение по дисциплине «География почв с основами
почвоведения», должен:
знать основы науки о почвы и её значение для изучения географии;
3
знать физические, химические и физико-химические свойства
почвы и основные законы географии почв;
владеть научным языком при описании явлений и процессов
образования, строения и распространения почв;
владеть навыками чтения почвенных профилей и карт;
владеть основными методами изучения почв, в том числе навыками
полевых, камеральных и лабораторных исследований;
владеть различными способами представления почвоведческой
информации;
уметь применять экспериментальные и аналитические методы
изучения почв на практике;
уметь формулировать определения основных понятий науки о
почве.
ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Всего часов
Семестры
Общее количество
100
3
Аудиторных
68
Лекции
34
Практические занятия
17
Лабораторные работы
17
Самостоятельная работа
32
Вид итогового контроля:
экзамен
4
Лабораторная работа № 1
ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ГУМУСОВЫХ ВЕЩЕСТВ
Цель занятия – изучить свойство гуминовых и фульвокислот, их
соединения, а также особенности их влияния на качество почвы.
Опыт 1. Растворимость гумусовых соединений в минеральной кислоте.
Взять мелкозем по ½ мерке в отдельные колбы: подзол, чернозем, солонец,
торф. Прилить в каждую колбу 2-кратное количество 0,1 н. Раствора НCl,
взболтать 5 мин и оставить на 30-40 мин. Затем определить цвет вытяжек,
указать, за счет каких соединений они окрашены. Условными обозначениями
[(+) – мало, (++) – много, (-) - нет] показать примерное количество гумусовых
соединений. Результаты записать в таблицу растворимости гумусовых
соединений в кислоте по форме
Почва
Горизонт Окраска Гумусовые соединения,
Примерное
кислотной переходящие в раствор
количество
вытяжки
гумусовых веществ
Подзол
А1
Чернозем
А
Солонец
В1
Торф
Аr
Опыт 2. Растворимость гумусовых соединений в щелочах. Взять мелкозем
по одной мерке в отдельные колбы: подзол, чернозем, солонец, торф.
Прилить в каждую колбу 5-кратное количество горячего раствора щелочи.
Взболтать 5 мин, профильтровать. После осмотра щелочных вытяжек
записать цвет их и определить способность к коагуляции.
Определение способности к коагуляции. Налить в пробирку 1/2
фильтрата, прилить к нему 10 % НС1 (до половины пробирки), взболтать и
дать постоять. Появление хлопьевидного осадка указывает на то, что
произошла коагуляция. Условными знаками показать степень коагуляции
[(++) — сильная, (+) — слабая, (—) — отсутствует]. Если осадок не
5
появился, то содержимое пробирки подогреть на спиртовке. Результаты
занести в таблицу растворимости гумусовых соединений в щелочах по форме
Подзол
Чернозем
Солонец
Торф
Какие гумусовые соединения
преобладают
окраска коагуляция в растворе до в осадке в растворе
коагуляции
после
коагуляции
Горизонт
Почва
Щелочная вытяжка
А2
А
В1
Аг
Опыт 3. Растворимость гумусовых веществ в воде. Взять мелкозем по
одной мерке в отдельные колбы: подзол, чернозем, солонец, торф. Прилить
5-кратное
количество
дистиллированной
воды,
взболтать
5
мин,
профильтровать. Определить окраску, прозрачность и способность к
коагуляции. Результаты занести в таблицу растворимости гумусовых
веществ в воде по форме
Почва
Подзол
Чернозем
Солонец
Торф
Водная вытяжка
Какие гумусовые
Горизонт окраска прозрачность Коагуляция кислоты находятся в
растворе
А2
А
В1
Аг
Изучив теоретический материал и пользуясь результатами опытов,
письменно ответить на следующие вопросы:
1. Какова степень растворимости гумусовых соединений в воде,
кислоте и щелочи?
2. Какие гумусовые кислоты накапливаются в почвах и в каких
формах?
3. Какие гумусовые кислоты или их соединения вымываются из почвы?
6
4. При каких условиях (реакция среды) гумусовые соединения вымываются
из почвы и при каких накапливаются в ней?
5. Как влияют на свойства почвы гуминовые кислоты и их соединения?
6. Как влияют на свойства почвы фульвокислоты и их соединения?
Оборудование и реактивы. Образцы почв (подзол, чернозем, солонец,
торф), колбы на 250 мл, воронки, фильтры, наборы пробирок в штативе,
спиртовка, 10%-ная НС1, 0,1 н. раствор NaOH, дистиллированная вода,
коллекция гумусовых веществ, таблицы по составу гумуса в различных
почвах.
Контрольные вопросы
1. В каком виде накапливаются в почвах органические вещества?
2. Что такое гумус?
3. Из чего формируются гумусовые вещества?
4. Чем характеризуются гуминовые кислоты и фульвокислоты?
5. Какие мероприятия способствуют сохранению и увеличению содержания
гумуса в почвах?
6. Как влияет гумус на почвенное плодородие?
7
Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТАВА ПОЧВ ПОЛЕВЫМИ
МЕТОДАМИ
Цель занятия. Научиться определять механический состав почв и пород
полевыми методами («сухим» и «мокрым»); приобрести навыки в оценке
механического состава почв, как полевыми методами, так и по данным
лабораторных анализов.
Диагностика почв по механическому составу в полевых условиях (или в
лаборатории по почвенным образцам) легко осуществима органолептически
(на ощупь). По каждой почвенной разновидности (глинистая, суглинистая,
супесчаная, песчаная) визуально определяются их внешние признаки,
характерные как для сухого, так и влажного состояния почвы.
Методика определения механического состава почв в сухом состоянии
(«сухим методом»). Из каждого почвенного образца (генетического
горизонта) берут небольшую пробу землистой массы почвы и растирают ее
на ладони или между пальцами и по ощущению относят к той или иной
группе по механическому составу, пользуясь следующей группировкой.
1. Комки и структурные отдельности очень твердые, не раздавливаются
между
пальцами.
При
растирании
ощущается
однородная,
тонко
измельченная мучнистая масса — почва глинистая.
2. Комки и структурные отдельности прочные, с трудом раздавливаются
между пальцами. При растирании на ладони появляется ощущение
мучнистости
(глинистые
или
тонкопылеватые
частицы)
и
слабой
шероховатости (песчаные частицы) — почва тяжелосуглинистая.
3. Комки и структурные отдельности раздавливаются между пальцами с
трудом. При растирании ощущается шероховатость (песчаные частицы) и
заметна
мучнистость
(глинистые
и
среднесуглинистая.
8
пылеватые
частицы)
—
почва
4. Комки и структурные отдельности раздавливаются при небольшом усилии.
При растирании образца на ладони хорошо заметны песчаные частицы
(шероховатые) и пылеватые (мучнистые) — почва легкосуглинистая.
5. Комки легко раздавливаются. При растирании преобладает ощущение
шероховатости (песчаные частицы) — почва супесчаная.
6. Комки очень легко раздавливаются, превращаясь в сыпучую массу. При
растирании появляется ощущение шероховатости (преобладают песчаные
частицы, отчетливо различимые невооруженным глазом) — почва песчаная.
7. При наличии среди мелкозема (частиц менее 1 мм) обломков минералов и
горных пород (величиной более 3 мм) почва характеризуется как каменистая
(щебенчатая).
Методика определения механического состава почв во влажном
состоянии («мокрым методом»). К растертому образцу почвы (мелкозему)
надо добавить такое количество воды, при котором образуется тестообразная
масса,
обладающая
почвенную
пасту
пластичностью.
хорошо
Подготовленную
перемешивают
пальцами
таким
образом
одной
руки,
перекладывают на ладонь другой руки и плавными движениями раскатывают
в шнур толщиной примерно 3 мм, который затем свертывают в кольцо
диаметром около 3 см. После этого определяют разновидность почвы по
механическому составу, пользуясь основными показателями таблицы 8.
В лабораторных условиях учащиеся сначала должны научиться определять
механический состав по известным образцам почв из коллекции, где имеются
надписи «песок», «супесь», «суглинок», «глина», затем каждый ученик
определяет «сухим» и «мокрым» способом механический состав по шести
контрольным коробочным образцам или монолитам почв. Результаты
определений фиксируются в рабочей тетради по следующей форме
Номер Генетический Глубина
Способ
образца
горизонт
образца, см определения
9
Название разновидности
почвы
Закрепление полученных навыков в определении механического состава
почв проводится во время прохождения учащимися полевой практики.
Однако полученные таким путем сведения о разновидностях почв будут
неполными, так как они характеризуют морфологические особенности почв.
Более точное определение механического состава почв получается при
проведении количественного анализа в лаборатории.
Определение механического состава почвы по методу М. М. Филатова.
Разработано несколько методов определения механического состава почвы в
лабораторных условиях. Наиболее простым и доступным среди них
считается метод М. М. Филатова, позволяющий быстро установить
количество главных групп почвенных частиц — песка, глины, а затем по их
соотношению определить почвенную разновидность.
Таблица 1
Основные признаки механического состава почвы при визуальном
определении
Состояние Ощущение Состояние Способность Ощущение Разновидность
сухой
при
влажной скатываться
при
почвы
почвы
растирании
почвы
в шнур
растирании
сухой
влажной
почвы
почвы
Ход анализа. Образец почвы растирается в ступке (или на специальной
мельнице) и просеивается через сито с отверстиями 1 мм. Оставшиеся на
сите частицы скелетной части почвы могут быть взвешены на весах. Таким
образом, устанавливается количество крупных обломков.
Определение глины. В мерный цилиндр емкостью 50 мл насыпают
просеянную
через
сито
почвенную
массу,
уплотняя
ее
легким
постукиванием, пока объем ее не будет равен 5 мл. После этого в цилиндр
приливают 30 мл воды и 5 мл 1 н. раствора хлористого кальция для коагуля10
ции коллоидных частиц и тщательно размешивают массу. Затем доливают
воду до метки 50 мл и оставляют на 30 мин для отстаивания. После
отстаивания определяют увеличение объема почвы при помощи линейки,
которую прикладывают к верхней метке мерного цилиндра. Результаты
записывают в таблицу по форме
Объем почвы,
взятой для
определения
Объем почвы в
цилиндре через 30
мин
Прирост объема
почвы, мл
% глины в почве
Для определения процентного содержания глины в почве по приросту
объема почвы пользуются.
Таблица 2
Содержание глины в почве по приросту ее объема
Увеличение % глины в почве
Увеличение % глины в почве
объема почвы,
объема почвы,
мл
мл
4,00
90,7
1,75
39,6
3,75
85,1
1,50
34,0
3,50
79,4
1,25
29,3
3,25
73,7
1,00
22,7
3,00
67,0
0,75
17,0
2,75
62,9
0,50
11,3
2,50
56,7
0,25
5,7
2,25
51,0
0,12
2,7
2,00
45,4
Определение песка. В мерный цилиндр емкостью 100 мл насыпают ту же
почву, в которой определяли содержание глины, пока объем ее после
уплотнения не будет равен 10 или 20 мл. После этого приливают воду до
отметки 100 мл, хорошо размешивают почву стеклянной палочкой и дают
отстояться в течение 90 сек. За это время более крупные частицы песка
оседают на дно цилиндра, а более мелкие и легкие частицы пыли и ила
(глины) находятся во взвешенном состоянии в воде. Мутную воду сливают и
к оставшемуся осадку снова приливают воду до отметки 100 мл, хорошо
11
размешивают и оставляют отстаиваться 90 сек, после чего мутную воду
сливают.
Все эти операции (доливание воды, размешивание и отстаивание в течение
90 сек) повторяют до тех пор, пока вода после очередного отстаивания не
станет совершенно прозрачной. Затем измеряют объем оставшегося песка,
считая каждый миллиметр равным 10% объема песка. Полученные
результаты записывают по следующей схеме
Объем почвы, взятой для
определения песка, мл
Объем почвы после
промывания и отстаивания,
мл
% песка в почве
(1 мл=10%)
Содержание пыли в почве определяют, вычитая из 100 сумму процентов
глины и песка (а также скелета). По соотношению глины и песка определяют
механичес кий состав и разновидность почвы, пользуясь таблицей 3.
Таблицей 3
Механический состав почвы по соотношению песка и глины
Содержание в почве
глины
песка
Разновидность почвы
1 часть
1—2 части
Глинистая
То же
3»
Тяжелосуглинистая
»
4»
Среднесуглинистая
»
5—6 частей
Легкосуглинистая
»
7—10 »
Супесчаная
»
>10 »
Песчаная
Окончательные результаты анализа записывают в таблицу по форме
Образец почвы
(№, поле, севооборот)
Содержание в %
глины
песка
12
пыли
Разновидность почвы
Материалы и оборудование. Почвенные образцы, просеянные через сито с
отверстиями диаметром 1 мм, мерные цилиндры на 50 и 100 мл, пипетки на 5
и 30 мл, стеклянные палочки, 1 н. раствор CaCl2 (по 5 мл на каждое
определение), вода.
Более точные и подробные данные по определению механического состава
почв получаются по методике анализа Н А. Качинского. Такие результаты
получают в специальных лабораториях по почвенным анализам. Они широко
применяются при описании свойств почвы и приводятся в почвенных
очерках к почвенным картам и картограммам.
Результаты механического анализа почв следует учитывать не только при
группировке почвенных контуров (по карте) в специальные земельные
выделы (при так называемой генерализации почвенных карт), но и при
организации территорий пахотных угодий. Механический состав почв во
многом определяет их агротехнические особенности (табл. 4).
Таблица 4
Влияние механического состава почвы на удельное сопротивление и износ
рабочих органов почвообрабатывающих орудий при вспашке
Название почв
механическому
составу
Глинистые
Суглинистые:
тяжелые
средние
легкие
Супесчаные
Песчаные
» каменистые
по
Удельное сопротивление, кг/см3
0,7—0,8
0,5—0,7
0,4—0,5
0,3—0,4
0,2—0,3
0,2
-
13
Удельный износ
лемехов, г/га
2—10
20—30
70—100
200—300
Лабораторная работа №3
ВЫДЕЛЕНИЕ КОЛЛОИДОВ ИЗ ПОЧВЫ
Выделение коллоидов из почвы производится с целью изучения их
свойств.
Материалы и оборудование. Образец гумусового горизонта чернозема
или другой почвы, технические весы, воронка, подставка, стеклянные
стаканы на 500 мл — 1 шт., на 200 мл—3 шт., стеклянная палочка, Nad н.
раствор (58,45 г NaCI в дистиллированной воде, объем доводится до 1 л),
50—100 мл насыщенного раствора щавелевокислого аммония [(NH4)2Ca04—
45 г в 1 л водного раствора при 20°С или 32 г при 10°С], пробирки—3—4
шт., горелка, дистиллированная вода, колба для хранения коллоидного
раствора.
Ход работы. Стеклянную воронку диаметром 5—9 см с фильтром
устанавливают в штатив. Фильтр смачивают дистиллированной водой. Под
воронку ставят стеклянный стакан.
Образец гумусированной почвы весом 5 г переносят на фильтр и
промывают NaCI н. раствором.
После того как на промывание будет израсходовано 0,5 л NaCI н. раствора,
из-под воронки берут в пробирку пробу и приливают в нее немного
насыщенного раствора щавелевокислого аммония. Содержимое пробирки
подогревают. Появление белого осадка или мути укажет на присутствие в
фильтрате кальция. В этом случае промывание образца почвы следует
продолжить.
После того как в пробах фильтрата не окажется следов кальция (фильтрат
при добавлении щавелевокислого аммония и подогревании не мутнеет),
стакан с фильтратом отставляют от воронки и ставят новый, пустой.
Почву в воронке промывают дистиллированной водой. После 3—4
добавлений воды в воронку внимательно следят за трубкой воронки. Как
только в ней появится темноокрашенная жидкость, подставляют чистый
стакан
и
продолжают
промывание
14
дистиллированной
водой.
В
подставленный стакан собирают 60—80 см3 окрашенного фильтрата.
Промывание прекращают, а фильтрат переливают в колбу. Он представляет
собой коллоидный раствор минеральных частиц и гумуса.
Пептизация и коагуляция почвенных коллоидов
Оборудование и реактивы. 16 цилиндров на 250 мл, штатив с
пробирками, мелкозем чернозема и солонца, восковой карандаш.
Растворы в колбах на 500 мл: NaCI, NaOH, CaCIa, дистиллированная вода,
коллоидный раствор. 0,1 н. растворы в колбах на 100 мл: CaCIa, MgCIa,
РеС1з, НС1, NaCI, NH.C1.
Опыт 1. Для изучения пептизации почвенных коллоидов берется 4
цилиндра на 250 мл, в которые раздельно приливается по 100 мл: в первый —
Н2О, во второй — 0,1 н. NaOH, в третий 0,1 н. NaCI, в четвертый — 0,1 н.
CaCl2. В каждый цилиндр насыпается по одной мерке растертого чернозема
(горизонт А). Объем жидкости доводится теми же растворами до 250 мл и
взбалтывается так, чтобы мелкозем почвы распределился во всем слое
жидкости. Суспензию в цилиндрах оставляют на 40 мин.
В другие 4 цилиндра, наполненные так же, насыпают по одной мерке
растертого солонца (горизонт Bi), доводят объем жидкости до 250 мл,
взбалтывают и оставляют на 40 мин. Цилиндры метят восковым карандашом.
Работа проводится бригадным методом. Одна бригада учащихся изучает
чернозем, другая — солонец. Результаты наблюдений сопоставляют и
записывают в таблицу по форме
Вариант
Степень пептизации *
в черноземе в солонце
1.
2.
3.
4.
С чем связано
явление пептизации
Н2О
NaOH
NaCl
CaCl2
* Степень пептизации: сильная (++); слабая (+); отсутствует (—).
15
На основании результатов опыта письменно ответить на вопросы.
1. Почему в воде коллоиды солонца сильно пептизированы, а чернозема
очень слабо или совсем не пептизированы?
2. С чем связано пептизирующее влияние NaOH в черноземе, солонце?
3. Почему кальциевая соль вызвала коагуляцию?
4. Почему NaCI может способствовать коагуляции, a NaOH вызывает
пептизацию коллоидов?
5. Чем объясняется различие влияния на почвенные коллоиды воды и NaCI в
солонце?
Опыт 2. Изучение коагуляции коллоидов. Коагуляция коллоидов
происходит при высушивании и промораживании почвы, а также от действия
электролитов. Коагулирующее действие ионов тем выше, чем больше
валентность катионов, а у ионов одинаковой валентности тем сильнее, чем
больше атомная масса. Исключением из этого правила являются ионы Н и
ОН, вызывающие коагуляцию при очень малых концентрациях. Большие
дозы электролитов могут перезарядить коллоиды, при этом коагуляция не
происходит.
Ход работы. Взять 6 пробирок, протарировать их восковым карандашом:
первая метка (примерно 1/2 пробирки) — уровень раствора коллоидов,
вторая — уровень раствора электролита (примерно 3/4). Метки на всех
пробирках должны быть на одном уровне, чтобы объем растворов был
одинаковым, иначе результаты будут несопоставимы. Прилить во все
пробирки до уровня первой метки раствор коллоидов. Затем, по возможности
одновременно, прилить одинаковое количество растворов электролитов (до
уровня второй метки). В первую пробирку—CaCI2, во вторую— MgCI2, в
третью—FeCI3, в четвертую—HC1, в пятую— NaCI, в шестую — МН4Сl.
Быстро взболтать и следить за скоростью коагуляции.
Задача. Установить, в каком порядке по скорости коагуляции действуют
катионы. Следует учесть, что один из них вызывает почти мгновенную
коагуляцию, другие действуют медленно. Построить лиотропный ряд
16
катионов по убывающей силе коагуляции. Результаты записывают в таблицу
по форме
Электролиты
Порядковый № по скорости коагуляции можно записать
интервалы времени, через которые появились хлопья, сек
CaCI2
MgCI2
FeCI3
HC1
NaCI
МН4Сl
Письменно ответить на вопросы.
1. От каких свойств катионов зависит их коагулирующая способность?
2. Как действует Н' по сравнению с другими катионами и в чем его
особенность?
3. Объяснить, почему электролиты вызывают коагуляцию коллоидов.
4. Как связаны свойства коллоидов с почвенным плодородием?
17
Лабораторная работа №4
ВИДЫ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ
Оборудование и реактивы. Воронки, колбы на 250 мл, пробирки в
штативах, мелкозем чернозема, супесь, песок, глина; 0,1н. растворы КС1,
BaCl2, (NH4)2C2O3, (NH4)2CO3.
Цель занятия. Определить вид поглотительной способности в каждом
опыте. Обосновать свои выводы.
Опыт 1. Взять три стеклянные воронки, вставить их в колбочки на 250 мл.
На дно воронок положить по небольшому рыхлому комочку ваты. В каждую
воронку поместить до половины объема: в первую — крупный песок, во
вторую — супесь, в третью — мелкозем чернозема глинистого. Через все
воронки пропустить глинистую суспензию, приготовленную в соотношении
2 г на 100 мл воды в трехкратном количестве к объему мелкозема,
предварительно взболтав. Обосновать полученные результаты.
Опыт 2. Аналогичный опыт проделывается с раствором обыкновенных
чернил, разбавленных в 10 раз. Определить вид поглотительной способности.
Сделать выводы по наблюдаемым явлениям.
Опыт 3. В две колбы поместить по одной мерке мелкозема черноземной
почвы (из пахотного горизонта). В первую колбу прилить трехкратное
количество дистиллированной воды, во вторую—трехкратный объем 0,1 н.
раствора КС1. Взбалтывать 3 мин. Профильтровать через воронки с
бумажным фильтром в другие колбы. В фильтратах определить наличие
кальция. Для этого фильтраты наливаются в пробирки (по 1/3их объема), и в
каждую
приливается
такое
же
количество
раствора
(NH4)2C204.
В
присутствии кальция образуется осадок (или муть) СаС2О4. Определить вид
поглощения и объяснить, с чем связано наблюдаемое явление.
Опыт 4. В воронку на бумажный фильтр помещают (примерно 1/3 воронки)
мелкозем чернозема. На почву медленно (по каплям) приливают такое
количество раствора (NH4)2CO3, чтобы получить фильтрата около 1/3 объема
18
пробирки (первой). В другую пробирку приливают такое же количество
чистого реактива (NH4)2CO3. В растворах, помещенных в пробирки,
определяют наличие СО3. С этой целью в каждую пробирку приливают
раствор ВаС12. В присутствии СО3 образуется осадок труднорастворимой
соли ВаСO3. Объяснить различие в количестве осадка. Сделать вывод.
Охарактеризовать поглотительную способность почвы.
Письменно ответить на вопросы, используя результаты опытов по изучению
видов поглощения.
1. Каковы причины различной величины поглощения в двух первых опытах?
2. В чем состоит сущность физического поглощения?
3. Объяснить сущность химического поглощения.
4. Почему обменная поглотительная способность называется еще, физикохимической?
19
Лабораторная работа №5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИИ ПОЧВЕННОГО РАСТВОРА
Активная реакция почвенного раствора определяется потенциометрически
в водной вытяжке из почв и характеризуется величиной рН (Н2О). Под
величиной рН подразумевается значение отрицательного десятичного
логарифма активности водородных ионов (или эффективной их концентрации).
В водных растворах кислот реально присутствует не протон, а ион
гидроксоний (или гидроний), но для удобства и простоты пользования
результатами измерения их концентрации допускается считать, что реакция
среды обусловлена простыми водородными ионами, а водородный показатель рН является функцией концентрации водородных ионов.
Измерения рН проводятся с помощью рН-метра (любой марки).
Ход работы. Для анализа берут воздушно-сухие образцы почвы, растертые и
просеянные через сито с отверстиями диаметром 1 мм. К навеске почвы
приливают такой объем дистиллированной воды, чтобы отношение почва:
раствор составило 1:2,5. Суспензию взбалтывают 5 мин. Затем, если
определяется рН водной вытяжки, суспензию переносят в центрифужные
пробирки,
последние
попарно
уравновешивают
и
суспензию
центрифугируют 15 мин при 6000 мин. В учебных целях измерения рН с
помощью
стеклянного
электрода
на
рН-метре
можно
провести
непосредственно в суспензии, помещенной в стеклянный стакан на 50—100
мл (после 15—20 мин отстаивания).
Принято считать, что водная вытяжка характеризует активную реакцию
почвенного раствора, а солевая — pH(KCl)—обменную (потенциальную)
кислотность. Потенциометрическое определение рН (КС1) проводится при
аналогичной подготовке к анализу и соотношении почва: раствор, равном
1:2,5. Для этого используется 0,1 н. раствор КС1, а измерения рН (КС1)
проводятся в отстоявшейся (в стакане) части солевой вытяжки из почвы.
Отсчет величины рН почвенного раствора производится по шкале рН-метра.
20
Лабораторная работа №6
ВЫЧИСЛЕНИЕ ДОЗ ИЗВЕСТИ ДЛЯ ИЗВЕСТКОВАНИЯ КИСЛЫХ
ПОЧВ
Величины рН солевой вытяжки позволяют разделить почвы по степени
нуждаемости их в извести на следующие группы:
Величина рН (КС1)
Нуждаемость в извести
I 4,5 и ниже
Сильная
II 4,5—5,0
Средняя
III 5,0—5,5
Слабая
IV больше 5,5
Не нуждаются
Понижение кислотности почвы при известковании до рН (КС1) 5,6—5,8
создает благоприятную реакцию среды для сельскохозяйственных культур.
21
Лабораторная работа №7
ОПИСАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЧВ ТАЕЖНО-ЛЕСНОЙ ЗОНЫ
Ход работы. Изучая определенный тип почв, необходимо вначале детально
ознакомиться
с
характеристикой
факторов
почвообразования,
географическим распространением, генетическими свойствами данных почв
по соответствующему разделу учебника. Затем по коробочным образцам
почв и монолитам определить морфологические признаки почв, общая
характеристика которых приведена в первом разделе учебника. На основании
морфологического
химического,
анализа,
а
также
физико-химического
морфологическое
описание
по
результатам
анализов
профилей,
физического,
почв
составить
установить
полное
классификационное наименование почвы. Затем в рабочей тетради описать
те практические мероприятия, которые необходимы для повышения
почвенного плодородия (углубление пахотного горизонта, известкование,
применение удобрений).
Каждый учащийся в период лабораторно-практических занятий должен
приобрести навыки в определении производственно важных свойств почв,
уровня их плодородия.
Рис. 1. Морфологическое строение профиля почв таежно-лесной зоны:
1 — подзол маломощный; 2 — подзол среднемощный; 3 — подзол мощный;
4 — дерново-сильноподзолистая почва; 5 — дерново-среднеподзолистая
почва; 6 — дерново-слабоподзолистая почва.
Делается цветная зарисовка почвенных профилей (рис. 1).
22
Материалы и оборудование. Образцы почв, монолиты, таблицы с данными
механического, физического, химического, физико-химических анализов.
Контрольные вопросы
1. Что означает слово «тундра»?
2. Каковы природные условия почвообразования в тундре?
3. Какие почвы встречаются в тундре?
4. Как используются тундровые почвы?
5. Каковы природные условия почвообразования в таежно-лесной зоне?
6. Чем характеризуется подзолистый процесс?
7. Что такое «лессивирование»?
8. Что характерно для подзолистых почв?
9. Как используются подзолистые почвы?
10. Чем характеризуется дерновый процесс почвообразования?
11. Какие характерные признаки и свойства имеют дерновые почвы?
12. Как используются дерново-подзолистые почвы?
23
Лабораторная работа № 8
ИЗУЧЕНИЕ И ОПИСАНИЕ ЛЕСНЫХ И ЧЕРНОЗЕМНЫХ ПОЧВ
Лабораторно-практические занятия по изучению лесостепных и степных
почв проводятся по такому же плану и в той последовательности, как и при
изучении почв таежно-лесной зоны.
Задания. 1. Изучить и описать морфологические признаки серых лесных и
черноземных почв по коробочным образцам и монолитам. В рабочей тетради
зарисовать (в цвете) профили строения зональных почв (рис. 2,3).
2. По заданиям преподавателя сделать письменную работу по характеристике
свойств
зональных
почв
с
указанием
выводов
их
использования (табл. 5).
Рис. 2. Морфологическое строение серых лесных почв:
1 — светло-серые лесные почвы;
2 — серые лесные почвы; 3 — темно-серые лесные почвы.
24
рационального
Рис. 3. Морфологическое строение черноземов:
1 — оподзоленные; 2 — выщелоченные; 3 — типичные; 4 — обыкновенные;
5 — южные.
Таблица 5
Характеристика различных типов черноземов
•
Черноземы
оподзоленные выщелоченные типичные обыкновенные
Гумус
5—6
-,——•—
рН
5,5—6,0 35
Е (мг·экв)
40
V (%)
80—90
Запас
гумуса
500
(т/га)
6—8
6,0—6,5
40—45
85—92
600
8—10
6
6,5—7,0 7,0—7,5 40—
45-55
45
90—95
95—97
700
500
южные
4,5—5
7,5
40
100
450
Контрольные вопросы
1. Чем характеризуются природные условия почвообразования в
лесостепи?
2. Как классифицируются серые лесные почвы?
3. Какие мероприятия необходимы для повышения плодородия серых лесных
почв?
4.. Что характерно для условий черноземообразования?
5. Каков генезис черноземов?
6. Как классифицируются черноземы?
7. Каковы свойства черноземов?
8. Каковы особенности сельскохозяйственного использования черноземов и
задачи землеустройства в зоне черноземных почв?
25
Лабораторная работа № 9
ОПИСАНИЕ КАШТАНОВЫХ И БУРЫХ ПОЛУПУСТЫННЫХ ПОЧВ
ПО КОРОБОЧНЫМ ОБРАЗЦАМ И МОНОЛИТАМ
После соответствующей проработки разделов данной главы на практических
занятиях учащиеся приступают к изучению морфологических признаков
почв зоны по их различным образцам, а также изучают по таблицам важнейшие свойства почв.
Ход работы. В рабочей тетради делаются цветные зарисовки профилей
основных почв зоны (рис. 4). Описываются морфологические признаки
темно-каштановых, каштановых, светло-каштановых сухостепных и бурых
полупустынных почв.
Рис. 4. Морфологическое строение каштановых и бурых почв:
1 — темно-каштановая; 2 — каштановая; 3—светло-каштановая; 4— бурая
полупустынная почва.
Кратко описываются мероприятия по рациональному использованию
зональных почв. На контурных картах делается зарисовка почв зоны.
Контрольные вопросы
1. Чем характеризуются природные условия зоны сухих и полупустынных
степей?
2. В каком направлении развивается почвообразовательный процесс
в этой зоне?
3. Как классифицируются почвы зоны?
26
4. Каковы основные пути рационального использования каштановых
сухостепных и бурых полупустынных почв?
5. Каковы задачи землеустройства в данной зоне?
27
Лабораторная работа №10
ОПИСАНИЕ СОЛОДЕЙ, СОЛОНЦОВ И СОЛОНЧАКОВ
Засоленные
почвы
соответствующей
учащийся
изучаются
теоретической
должен
на
практических
проработки
самостоятельно
и
в
данной
составе
занятиях
после
главы.
Каждый
группы
уяснить
морфологические признаки и основные свойства засоленных почв, четко
знать их характерные особенности и различия. С этой целью проводится
морфологический анализ почв по коробочным образцам и монолитам, а в
рабочей тетради делаются соответствующие записи и зарисовки. Кроме того,
по
заданию
преподавателя
кратко
описываются
мероприятия
рациональному использованию таких почв (рис. 5).
Рис. 5. Морфологическое строение солодей, солонцов и солончаков
1 — солодь; 2 — солонец; 3 — солончак.
Контрольные вопросы
1. Где встречаются солоди, солонцы, солончаки?
2. Чем характеризуются солоди?
3. Каковы возможные способы улучшения солодей?
4. Как используются солоди и осолоделые почвы в сельском хозяйстве?
5. Чем характеризуются солонцы?
6. Каковы приемы коренной мелиорации солонцов?
7. Что характерно для солончаков?
8. Каковы приемы коренного улучшения солончаков?
28
по
Лабораторная работа №11
На
практических
занятиях
преподаватель
знакомит
учащихся
с
принципами построения почвенной карты, обращая их внимание на
условные обозначения (или так называемую легенду почвенной карты).
При чтении почвенных карт (и картограмм) отмечают их масштаб и год
составления. Детально изучают легенду к карте, четко уясняя, какие типы,
подтипы и другие таксономические единицы почв выделены на карте,
какими способами они изображены (окраска, штриховка, индексы). В
процессе изучения по карте распространения почв на территории хозяйства
устанавливают приуроченность различных почв к тем или иным угодьям, а
также
к
отдельным
геоморфологическим
элементам
территории
(водоразделы, поймы, склоны разной крутизны, балки, приозерные понижения и др.). При наличии горизонталей по заданию преподавателя
вычерчивают схему распределения почв по элементам геоморфологического
профиля.
На основании результатов чтения карты составляют список почв (по
угодьям) с указанием всех таксономических единиц в пределах каждого типа
и приуроченности их к различным элементам рельефа по схеме
Тип Подтип Род Вид Разновидность
Разряд
Условия залегания по
рельефу
Изучается и анализируется содержание почвенных документов и текстовых
описаний почв по различным природным зонам (нечерноземная зона,
лесостепь, зона сухой степи, зона орошаемого земледелия — пустынь и
полупустынь).
Упражнение может повторяться по специальным плакатам, где приводятся
фрагменты основных почвенных документов.
Базируясь на данных почвенной карты, можно решить ряд важных
агротехнических задач в плане рационального землеустройства.
29
1. Изучая почвенную карту (при использовании также картограммы
агропроизводственной
группировки
почв),
выделяются
сельскохозяйственные угодья, устанавливается рациональное число и типы
севооборотов — применительно к почвенному покрову землепользования.
2. Изучая почвенную карту (и картограмму эродированности почв),
выделяют контуры разной мощности гумусного слоя и дают рекомендации
по глубине вспашки и методам углубления пахотного горизонта (при этом
составляется картосхема).
3. Используя почвенную карту (и картограмму кислотности почв), выделяют
участки разной величины рН и намечают формы вносимых удобрений
(составляется картосхема).
4. По почвенной карте (и картограмме мелиорации солонцов) выделяют
участки по разным способам мелиорации солонцов.
5. Выделяют на почвенной карте контуры почв по механическому составу и
намечают применительно к каждому контуру нормы высева колосовых
культур, в % средней нормы по среднесуглинистой почве примерно по такой
шкале:
для
глинистых
почв
—
120,
тяжелосуглинистых
—
110,
среднесуглинистых — 100, легкосуглинистых — 90, супесчаных — 80,
песчаных — 70. Для этих целей составляется картосхема.
6. Выделив почвенные контуры по механическому составу, вписывают в них
величины удельного сопротивления при вспашке: 0,7 кг/см2 — для
глинистых почв; 0,6 кг/см2— тяжелосуглинистых почв; 0,5 кг/см2 —
среднесуглинистых; почв; 0,4 кг/см2— легкосуглинистых почв; 0,3 кг/см2 —
супесчаных почв; 0,2 кг/см2 — для песчаных почв. По этим показателям
высчитываются нормы выработки тракторного агрегата при обработке почв.
По нормам выработки составляется картосхема. То же проделывается по
нормам расхода горючего.
7. Используя почвенную карту (и агрохимические картограммы), вычисляют
средние баллы по обеспеченности земельных участков каждым элементом
плодородия, придерживаясь следующих градаций по шести классам степеней
30
обеспеченности: для первого класса — 20 баллов, для второго — 40, для
третьего — 60, для четвертого — 80, для пятого — 100, для шестого класса
— 120 баллов.
Бср= а1б1+…+ апбп/ а1+… ап
где — Бср - значение среднего балла для данной территории; а — площади
разных классов обеспеченности; б — значения баллов по классам
обеспеченности.
Исходя из этих данных, можно рассчитать также потребные количества
удобрений на любую территорию.
8. Составляют картосхему распределения почв по бонитетам плодородия,
используя сведения из легенды почвенной карты. Вычисляется средний балл
плодородия почв по разным частям и в целом на всю территорию
землепользования.
9. Используя почвенную карту, намечают специальные мероприятия по
мелиорации почв (осушение, орошение, по выбору мест под сады,
виноградники и др.).
КАРТОГРАММА АГРОПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ГРУППИРОВКИ
ПОЧВ И АНАЛИЗ ЕЕ СОДЕРЖАНИЯ
Агропроизводственная группировка почв представляет собой объединение в
более крупные группы разностей почв, близких по агрономическим
свойствам и особенностям сельскохозяйственного использования. Ее
приводят в разделе почвенного очерка, где характеризуется картограмма
агропроизводственной
группировки
почв
и
рекомендаций
по
их
использованию. Эта картограмма составляется почвоведом совместно с
агрономом экспедиции, агрономом хозяйства и другими специалистами
сельского хозяйства. Она является одним из наиболее важных документов,
сопровождающих почвенную карту. Поскольку в одинаковые группы
объединяются почвы, сформированные в однотипных условиях, то они
обладают сходными признаками, что позволяет их однородно использовать
(под одинаковые культуры — в севообороте, при одинаковой агротехнике —
31
системе обработки, системе применения удобрений, одинаковых уходах за
посевами, однородных уборках урожаев и др.).
па картограмме агропроизводственной группировки почв и рекомендаций по
их использованию границы почв сохраняются. Агропроизводственные
группы
закрашивают
краской,
используя
для
этого
в
качестве
картографической основы экземпляр размноженного оригинала почвенной
карты без зарамочного оформления. Чертежники готовят четыре экземпляра
этой картограммы (по числу почвенной карты). Делается зарамочное
оформление (аналогично зарамочному оформлению почвенной карты).
Количество контуров на этой картограмме будет меньше, чем на почвенной
карте, так как картограмма агропроизводственной группировки почв
представляет собой генерализованную почвенную карту. Поэтому в практике
землеустройства эта картограмма (наряду с почвенной картой) является
ценнейшим документом.
32
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература
1. Герасимов И.П., Глазовская М.А. Основы почвоведения и география
почв. – М.: Мысль, 1960.
2. Глазовская М.А. Общее почвоведение и география почв. - М: Высшая
школа, 1981.
3. Глазовская М.А., Геннадиев А.Н. География почв с основами
почвоведения. - М: Издательство МГУ, 1995.
4. Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. - М:
Владос, 1999.
5. Ковда В.А. Основы учения о почвах. – М.: Наука. 1973. Кн. 1,2.
6. Почвоведение/ Под редакцией И.С. Кауричева. – М.: Агропромиздат,
1989.
7. розов Н.Н., Строганова М.Н. Почвенный покров мира.
–М.:
Издательство МГУ, 1983.
8. Фридланд В.М. Структуры почвенного покрова мира. – М.: Мысль,
1984.
Дополнительная литература
1.
Богатырев Л.Г. Терминологический словарь по биологическому
круговороту. – М.: Издательство МГУ, 1990.
2.
Воробьева Л.А. Химический анализ почв. – М.: Издательство МГУ,
1998.
3.
Добровольский Г.В., Трофимов С.Я. Систематика и классификация
почв (история и современное состояние). –М.: Издательство МГУ,
1996.
4.
Классификация и диагностика почв СССР. – М.: Колос, 1977.
5.
Лозе Ж., Матье К. Толковый словарь по почвоведению. – М.: Мир,
1998.
33
6.
Орлов Д.С. Химия почв. – М.: Издательство МГУ, 1992.
7.
Толковый словарь по почвоведению. – М.: Наука. 1975.
8.
Шишов Л.Л., Тонгоногов В.Д., Лебедева И.И. Классификация почв
России. – М.: Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 1997.
34