Автор: профессор, д.б.н. Л.О.Карпачевский

I. Организационный раздел

Цель курса – ознакомить студентов с физическими условиями жизни ландшафта и их роли в формировании почв.

Задачи курса – научить студента использовать свои знания для решения почвенно-ландшафтных проблем

В курсе освещаются дискуссионные положения науки и показываются возможные подходы к решению спорных проблем. Курс читается уже подготовленным студентам, фактически уже прошедшим цикл общепрофессиональной подготовки

II. Содержание курса

Введение. Почва и биосфера. Ее место в биосфере. Эволюция биосферы и почвы. Протопочвы с органическим веществом небиологического происхождения.

Гиперциклы как пример органических молеул, способных воспризводить себя, матрично надстраивать дубликаты своих молекул. Гумус - как аналог гиперциклов. Первичные микробные почвы. Хемотрофы и гетеротрофы. Появление фототрофов. Первые следы жизни в Южной Африке и Гренландии приурочены к периоду 3,5 млрд лет назад. С этим временем связаны первые осадочные породы. В этот же период сформировалсь магнитное поле Земли.

Менялась ли атмосфера Земли под влиянием фототрофов. Ботаники думают, что менялась, данные геологов свидетельствуют о сравнительном постоянстве атмосферы Земли с высоким содержанием кислорода. Появление цианобактерий. Цианобактерии и хлоропласты (по Е.М.Панкратовой)

Краткое описание по периодам эволюции биосферы и почв. Первое появление черноземов возможно в меловом периоде. Появление антропосферы. Агросфера и техносфера.

1. Источник энергии при почвообразовании. Солнечная энергия. Тепловой режим почв. Альбедо: сухой чернозем 0,14; влажный чернозем 0,0; серый песок 0,18; вершины дубов 0,17; старый снег 0,70.

2. Теплоемкость почв весовая 0,220 кал/г почвы, перегноя 0,477. Объемная теплоемкость 0,517...0,601 кал/см3. Температуропроводность и теплопроводность: k=l/cv, где l - теплопроводность, с - весовая теплоемкость, V- плотность почвы, cv-объемная теплоемкость.

Типы теплового режима почв (по В.Н.Димо). Тепловая волна в почве. Запаздывание. Роль температуры в почвенных процессах. Диффузия. Поглощение. Реакции.

Водный режим почв. Классификация водного режима Высоцкого - Роде. Классификация Раменского-Роде - Ерукова - Воронина - Ефремова и др. Гидрологические горизонты (промывной, застойный. десуктивный, эвапорационный = физического испарения, кондесационный). Характеристики горизонтов по гидрологическим константам и потенциалу почвенной влаги. Пестрота влажности почв: роль свойств почв, растений, животных.

Гранулометричекий состав почв - основа физики почвы. Радикальные (по Н.И.Вавилову) свойства почвы. Классификация почв по гранулометрическому составу. Зависимость других свойств почв от грансостава. Гумус. Обменные катионы. Плотность почвы. Плотность твердой фазы почв. Удельная поверхность почвы. Диффузия. Роль гранулометрического состава в формировании многогумусных и глубокогумусных почв. Формы гумуса в почве: фиксированные и свободные Роль поверхности почвы в формировании гумуса Гранулометрический состав, фильтрация и иллювиирование Образование глубокогумусных почв

Экосистемы. Что такое экосистемы. Классификация экосистем. Биологические и биокосные. Соотношение биокосных и экосистем разного уровня. Биосфера. Биогеосфера. Биогидросфера. Антропосфера. Агросфера, техносфера. Типы биогеосферы. Лесная, травяная. Формации. Биогеоценозы. Агроэкосистемы. Урбоэкосистемы.

Питательный режим почв. Что такое подвижные питательные вещества. Система вытяжек. Ионселективные электроды. Ионнообменные смолы (иониты и аниониты). Увлажнение и высушивание почв и их влияние на питательный режим (уровень). Роль компонентов ценоза в питании. Диффузия питательных веществ и зона воздействия корней.

Газовый режим почв. История атмосферы. Парниковый эффект. Поступление газов в атмосферу: дыхание живых организмов. Вулканическая деятельность. Почва. Распределение углекислого газа в почве Динамика выделения СО2 из почвы Поведение других газов (метан, окиси азота).

Почвенные процессы. Что называют процессом. Почвенные и почвообразовательные процессы. История изучения процессов. С.И.Коржинский. П.А.Костычев. Петербургская школа почвоведов и теория почвенных процессов: П.С.Коссович, К.К.Гедройц, А.А.Роде. В.Р.Вильямс. И.П.Герасимов. Вклад в теорию процессов. Что такое почвообразовательный процесс. Новые взгляды на подзолистый процесс, формирование черноземов, ферраллитных почв. Сочетание геологических и почвенных процессов. Л.Г.Раменский и классификация почвенных свойств (литогенные, палингенетические, ценогенетические).

Экзогенез. Изменение тел под влиянием внешних условий и формирование профиля изменений (ржавчина на железных предметах, патина на бронзе, рыхлый слой мраморных скульптур и т.п. Почва и экзогенез. Формирование профиля, роль внешних и внутренних процессов. Возможный генезис подзолов, ферраллитных почв, черноземов и пр.

Вопросы по курсу. Роль почвы в биосфере История биосферы История почвенного покрова Земли Гиперциклы и возникновение протогумуса, жизни, гумуса Источник энергии на Земле. Альбедо. Теплопроводность и теплоемкость почв. Температурный режим почвы. Тепловая волна в почве Роль температуры в почвенных процессах Типы водного режима почв Гидрологические горизонты и гидрологический профиль почвы Питательный режим почв. Основные питательные элементы. Диффузия, обменные реакции и пр. Работы Либиха по питательному режиму (з-н возврата) Методы определения питательного режима почв. Особенности питательного режима в лесных почвах Газовый режим почв Возникновение, состав атмосферы и парниковый эффект Выделение СО2 из почвы Структура экосистем, в том числе лесных. Гранулометрический состав почв как радикальное свойство почвы Влияние гранулометрического состава на содержание гумуса Плотность почвы и ее роль в жизни экосистем Удельная поверхность почв и методы ее определения Что считать почвообразовательным процессом типа подзолообразовательный, черноземообразовательный? Что такое сугубо почвенные процессы. Экзогенез Глубокогумусные почвы и механизмы их образования. Нормальные и анормальные почвы. Эти же вопросы составляют суть экзаменационных билетов

III. Распределение часов по темам и видам работ

Наименование тем и разделов

Всего (часов)

Аудиторные занятия (час.), в т.ч.

Самостоятельная работа

Лекции

Семинары

1

Развитие биосферы и почвенного покрова

4

4

-

-

2

Тепловой режим ландшафта и почв

4

4

-

-

3

Водный режим почв и ландшафта

8

8

-

-

4

Питательный режим растений в ландшафте

2

2

-

-

5

Газовый режим почв в ландшафте

6

6

-

-

Итого

24

24

IV. Форма итогового контроля – зачет

V. Учебно-методическое обеспечение курса

Литература

  1. Л.О. Карпачевский «Экологическое почвоведение» Изд. МГУ. М. 1996
  2. Л.О. Карпачевский «Динамика свойств почв» Изд. «ГЕОС» М. 1997
  3. Сборники «Экология и почва» т 1-1 V . Изд. Пущино, 1999 –2001гг
  4. Г.В.Добровольский (ред. ). Структурно-функциональная роль почвы в биосфере. М. Изд. «ГЕОС»
  5. Савич В.И., Амергужин Х.А., Карманов И.И., Булгаков Д.С., Федорин Ю.В., Карманова Л.А. Оценка почв. М. Изд. Астана 2003.

Рецензенты: профессор, д.б.н. А.И.Поздняков, (МГУ), профессор, д.г.н. Н.В.Елисеева, (Кубанский аграрный университет)