Методы исследований в почвоведении

Сравнительно-географический метод. Сущность этого метода заключается в сопряженном изучении разных типов почв и факторов почвообразования, исследовании закономерностей пространственной изменчивости почв, анализе структуры почвенного по — крова на разных уровнях его организации. Составными частями сравнительно-географического метода являются картографический и аэрокосмические методы.

Морфогенетический метод. Основу этого метода составляет изучение морфологического строения почвенного профиля в целом и на разных иерархических уровнях его организации. Для каждого уровня организации почв используются свои особые методы исследования.1) Кристалло-молекулярный, или молекулярно-ионный, уровень организации исследуют методами электронной микроскопии, изучают строение и состав гумусовых веществ, морфологические признаки разрушения и синтеза почвенных минералов, органо-минеральные взаимодействия, трансформацию органического вещества.2) Уровень почвенных агрегатов включает микро-, мезо- и макроагрегаты, новообразования растворимых солей, извести, гипса, железа и марганца. Описываются и изучаются форма, размер, структура, состав агрегатов. Применяются методы световой микроскопии.3) Уровень почвенных горизонтов изучают в полевых условиях (морфологические признаки: мощность, цвет, структура, строение и др.) и в ходе камеральных исследований с применением стандартных шкал, оптических приборов, совмещенных с компьютером.4) Уровень почвенных индивидуумов предполагает применение системного подхода. В его основе лежит представление о почве как о целостной природной системе. В полевых условиях изучаются морфологические признаки, несущие информацию о времени и процессах почвообразования, генезисе и классификационной принадлежности почв. Системный подход включает профильный метод изучения почв, мезо- и микроморфологические методы, а также методы визуальной и электронной микроскопии.

Сравнительно-исторический метод. Этот метод базируется на принципе актуализма, согласно которому в строении и свойствах современной почвы заложены возможности исследования эволюции почв, геологического прошлого, палеоклимата и палеоландшафтов. Сравнительно-исторический метод широко используется в палеопочвоведении и археологическом почвоведении.

Сравнительно-аналитический метод. Он заключается в сравнении вещественного состава и свойств твердой фазы почвенных горизонтов, с одной стороны, и материнской породы — с другой (минералогического и химического составов, органического вещества, почвенных растворов, воздуха, почвенных животных и микроорганизмов).Для определения вещественного состава почв используются инструментальные методы исследования, в том числе потенциометрические, вольт-амперометрические, кондуктометрические, термогравиметрические, методы молекулярной спектрофотометрии, атомной и рентгенофлюоресцентной спектроскопии, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, магнитно-ядерного резонанса и др.

Полевые методы исследования. Полевые методы предназначены для изучения почвенных режимов, водного и теплового балансов, структуры почвенного покрова, почвенного мониторинга, картирования почв, земельного кадастра. Включают маршрутные и стационарные методы, а также методы почвенных ключей.

Методы моделирования. Эта группа методов включает физическое и математическое моделирование. Они предназначены для экспериментального воспроизведения различных явлений и процессов в контролируемых условиях почвообразования и применяются как в полевых, так и в лабораторных условиях.

Геостатистические методы и геоинформационные системы. Для исследования закономерностей пространственного варьирования свойств почв используют геостатистические методы, геоинформационные системы (ГИС).Развитие получает педотрансферный метод изучения гидрофизических функций почвы. Он основан на выявлении зависимостей между фундаментальными почвенными свойствами и гидрофизическими параметрами почв.

Метагеномика. Все большее внимание почвоведов привлекают методы метагеномики, используемые для исследования метагенома почвы, в связи с серьезной проблемой деградации почв и необходимостью их реабилитации. Метагеном почвы представляет собой геномы почвенных микроорганизмов, некультивируемых в лаборатории. Для выявления метогенома выделяются и секвенируются ДНК микробных ассоциатов из почвенных горизонтов.

4.Факторы почвообразования-1)Почвообразующие породы — субстрат, на котором образуются почвы; они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60-90% всего веса почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы — водный и тепловой ее режимы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав, первоначальное содержание элементов питания для растений.

2)Растительность. Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Основная роль при этом принадлежит растительности. Зеленые растения являются практически единственными создателями первичных органических веществ. Поглощая из атмосферы углекислый газ, из почвы — воду и минеральные вещества, используя энергию солнечного света, они создают сложные органические соединения, богатые энергией. Наибольшее количество органических веществ дают лесные сообщества, особенно в условиях влажных тропиков. Меньше органического вещества создается в условиях тундры, пустынь, болотистой местности и т.п.В процессе отмирания как целых растений, так и отдельных их частей органические вещества поступают в почву (корневой и наземный спад). Растительность оказывает влияние на структуру и характер органических веществ почвы, ее влажность. Степень и характер влияния растительности как почвообразующего фактора зависит от видового состава растений, густоты их стояния, химизма и многих других факторов.

3)Животные организмы..Основная функция животных организмов в почве — преобразование органических веществ. В почвообразовании принимают участие как почвенные, так и наземные животные. В почвенной среде животные представлены главным образом беспозвоночными и простейшими. Некоторое значение имеют также позвоночные (на­пример, кроты и др.), постоянно живущие в почве. Почвенные животные делятся на две группы: биофагов, питающихся живыми организмами или тканями животных организмов, и сапрофагов, использующих в пищу органическое вещество. Главную массу почвенных животных составляют сапрофаги (нематоды, дождевые черви и др.). На 1 га почвы приходится более 1 млн. простейших, на 1 м — десятки червей, нематод и других сапрофагов. Огромная масса сапрофагов, поедая мертвые растительные остатки, выбрасывает в почву экскременты. Согласно подсчетам Ч. Дарвина, почвенная масса в течение нескольких лет полностью проходит через пищеварительный тракт червей. Сапрофаги влияют на формирование почвенного профиля, содержание гумуса, структуру почвы.Самыми многочисленными представителями наземного животного мира, участвующими в почвообразовании, являются мелкие грызуны (мыши-полевки и др.).

4)Микроорганизмы -Огромное значение в осуществлении этих процессов в почве имеют микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, низшие грибы, одноклеточные водоросли, вирусы и др.), весьма разнообразные как по своему составу, так и по биологической деятельности. Микроорганизмы в почве исчисляются миллиардами на 1 га. Они принимают участие в биотическом круговороте веществ, разлагают сложные органические и минеральные вещества на более простые. Последние утилизируются как самими микроорганизмами, так и высшими растениями. Органическое вещество почвы, образовав­шееся в ней при разной степени разложения растительных и жи­вотных остатков, получило название гумус или перегной.

5)Климат -К числу важнейших факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водяной режимы почвы, от которых зависят биологические и физико-химические почвенные процессы. Под тепловым режимом понимают совокупность процессов теплообмена в системе «приземный слой воздуха — почва — почвообразующая порода». Тепловой режим обуславливает процессы переноса и аккумуляции тепла в почве. Характер теплового режима определяется главным образом соотношением поглощения радиационной (лучистой) энергии Солнца и теплового излучения почвы. Он зависит от окраски почвы, характера поверхности, теплоемкости, влажности и других факторов. Заметное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность.

6)Водный режим -Водный режим почвы в основном определяется количеством атмосферных осадков и испаряемостью, распределением осадков в течение года, их формой (при ливневых дождях вода не успевает проникнуть в почву, стекает в виде поверхностного стока).

7)Климатические условия -Климатические условия оказывают косвенное влияние и на такие факторы почвообразования, как почвообразующие породы, растительный и животный мир и др. С климатом связано распространение основных типов почв.

8) Рельеф -Рельеф — один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С изменением высоты местности меняются водный и тепловой режимы почвы. Рельефом обусловлена поясность почвенного покрова в горах. С особенностями рельефа связан характер влияния на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция водорастворимых веществ.

9)Время -К числу факторов почвообразования относится время — необходимое условие для любого процесса в природе. Абсолютный возраст почв Восточно-европейской равнины, Западной Сибири, Северной Америки и Западной Европы, определенный радиоуглеродным методом, — от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Наконец, существенным фактором почвообразования, особенно в последнее время, является хозяйственная деятельность человека.