Геология грунта: Геология участка — стоимость работ, цена геологии земельного участка в Москве

Геология участка – это знания о том, из каких пород состоят грунты под строящимся объектом и какие их свойства будут важны для будущего строительства. Также, важно знать всё о грунтовых водах, заключённых в них. От взаимодействия воды и грунта зависят многие негативные процессы, происходящие в природе. Такие отрицательные явления, как образование оползней, карстовых пустот, селей и болот приносят большой вред построенным объектам. Поэтому нужно точно знать и именно при выборе участка, ещё до его строительства, о прогнозе возможных изменений геологической среды.

Почему так важно знать, какая геология участка при его застройке?

Возведение коттеджей, промышленных объектов, многоэтажных зданий и дорог требует детальных исследований грунтов, на которых они будут возведены. Бывает, когда вновь построенную дорогу просто смыло с лица земли, а дом вместе с жителями провалился в карстовую пустоту. Как избежать плачевных последствий, предугадать их не получится. Можно только исследовать основание для строительства при помощи проведения таких работ, как геология участка для фундамента.

В каких исследованиях заключается геология земельного участка в Москве:

• Исследования архивов для поиска сведений об a геологических изысканиях, проведенных ранее в этом районе.
• Уточнение полученных данных бурением скважин и отбором проб.
• Изучение образцов и их свойств в лабораторных условиях.
• Обработка результатов и выдача рекомендаций.

Толщи осадочных пород, слагающие основание любого сооружения обладают определёнными свойствами. Обычно, это пески, супеси, суглинки, валуны, галька, торф, ил. Это породы, которые относят к слабым грунтам. Все они доказывают, что много веков назад под ними было море, а потом ледник. Ветер, температурные колебания и осадки меняли их структуру и рельеф местности. Эти грунты относятся к слабым потому что строить на них проблематично.

Геология участка под строительство: цена работ в Москве и области

Геология участка, стоимость работ на которую от «Геология ОРГ» не превышает среднюю по рынку, является необходимым условием прочного строительства.

Количество и глубина разведочных скважин	Цена, руб
2 скв. х 8 м	25 000
2 скв. х 10 м	27 000
3 скв. х 8 м	30 000
3 скв. х 10 м	36 000
3 скв. х 14 м	50 000
4 скв. х 8 м	39 000
4 скв. х 10 м	48 000
5 скв. х 10 м	60 000
5 скв. х 15 м	90 000

Количество и глубина необходимых для изысканий скважин рассчитываются согласно СП 11.105.97 в зависимоти от линейных размеров объекта строительства, этажности, наличия в проекте подвальных помещений, характера рельефа местности.

ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ:

1. Инженерно-геологические изыскания
2. Геология под строительство
3. Геологоразведка участка под строительство
4. Оценка геологических рисков

Инженерно-геологические изыскания для строительства в Калининграде

org/ImageObject»> Инженерно-геологическое изыскание — это комплекс исследований, направленных на изучение геологических условий территории, в том числе опасных процессов природного характера.

В рамках и инженерно-геологических работ ООО «Геойд» выполняет:

• бурение скважин глубиной до 50 м.
• лабораторные исследования грунта (компания имеет собственную аттестованную лабораторию для исследования физико-механических свойств грунтов и химических проб подземных вод)

Компания оснащена:

• Буровая установка АВБ-2М на базе ГАЗ-33081
• Буровая установка ПБУ-2-14 в комплектации с лебедкой и возможностью статического зондирования на шасси КАМАЗ-43114-1029-15
• Буровая установка ПБУ-2-119А в комплектации с лебедкой и возможностью статического зондирования на шасси КАМАЗ-43114-1025-15
• Буровая установка УКБ 12/25 на шасси автомобиля Nissan Navara
• Буровая установка Erdfuchs EF20 на шасси автомобиля Nissan Navara
• Мотобур Wacker BH 23
• Ручной бур геолога ГИ-18
• Собственная аттестованная лаборатория для исследования физико-механических свойств грунтов и химических свойств проб подземных вод
• Программное обеспечение CREDO

Подать заявку на

Для проведения инженерно-геологических изысканий, клиент должен предоставить техническое задание, в котором необходимо указать геотехническую категорию, конструктивные характеристики объекта строительства. В заключении работ, заказчику предоставляется технический отчет.

Инженерно-геологические изыскания выполняются в составе инженерных изысканий для строительства различных вида согласно нормативно-технических документов (СП, СНиП, ведомственных нормативных актов). Стоимость работ определяется по Справочникам базовых цен на инженерные изыскания с учетом индексов изменения сметной стоимости проектных и изыскательских работ, утверждаемым Минстроем России.

Геологические изыскания являются обязательным комплексом работ. Некоторые клиенты недооценивают роль исследований в строительстве, что может привести к нежелательным результатам в будущем и финансовым потерям.

ООО «Геойд» выполняет весь спектр инженерных изысканий. Наши специалисты помогут тщательно оценить сложность работы, избежать аварийных ситуаций и сэкономить средства. Инженерно-геологическое изыскания, ООО «Геойд» выполняет профессионально с применением новейших программных разработок. Мы исполняем взятые на себя обязательства в срок.

Геология земельного участка в компании «Сервис Гео»

Для чего нужна геология участка

Не имея представления о геологической обстановке на участке, невозможно:

• правильно определить место под строительство объекта;
• выбрать оптимальный вариант фундамента и рассчитать его;
• спланировать проведение мероприятий, необходимых для улучшения участка (замачивание, крепление грунтов, водоотведение и пр.).

В процессе изучения грунтов устанавливается степень их агрессивности к фундаментам. Без этих сведений можно ошибиться при выборе марки бетона.

Проводить геологию участка перед выполнением проектных работ законодательство обязало всех застройщиков.

Состав работ

В состав инженерно-геологических изысканий входит:

• сбор и обработка архивных материалов исследований;
• расшифровка аэросъемок;
• полевые работы: бурение скважин, отбор проб грунтов и подземных вод;
• лабораторные испытания образцов;
• камеральная обработка результатов.

Сначала составляется программа инженерно-геологических исследований и план ее выполнения. По итогам полевых работ, лабораторных исследований и расчетов формируется отчет.

Методы исследования грунтов

Геологию участка под строительство выполняют в соответствии с правилами, установленными СП 47.13330.2016 и другими нормативными актами, действующими на территории РФ.

Есть несколько способов определения характеристик грунтов. Самым распространенным из них является метод бурения скважин. Но применить его не всегда удается – например, на песчаниках. На таких участках проводят зондирование – динамическое и статическое. Склонность грунтов к уплотнению проверяют путем штамповых испытаний.

Бурение геологоразведочных скважин

Исследовательские скважины бурят разными способами, применение которых зависит от ряда условий:

1. Колонковый. Подходит для полускальных и скальных пород или плотных связных грунтов с глинистой промывкой. Глубина скважины – до 100 м. Можно применять на всех грунтах в мерзлом состоянии с промывкой солевыми растворами. Глинистые, необводненные или слабообводненные, песчаные грунты бурят всухую.
2. Вибрационный. Самый производительный метод, пригоден для проходки рыхлых и связных пород, не содержащих крупнообмолоченных примесей. Этим способом выполняется 15-20-метровая скважина.
3. Шнековый. Применяется для вскрытия водоносных слоев, забоя на заданную глубину без изучения промежуточных пород. Максимальная глубина бурения – 50 м.
4. Ударно-канатный. Используется для исследования полускальных, связных и рыхлых пород. Глубина скважины не более 50 м. Связные грунта проходят буровым стаканом, рыхлые – желонкой, а полускальные – долотом.

Испытания грунтов зондированием

Данный метод изучения грунтов применяется в комплексе с прочими видами геологических исследований либо отдельно для определения:

• глубины залегания слоев грунта, границ их распространения;
• возможности использования свай;
• сопротивлений грунтов вдоль боковых поверхностей и нижнего конца свай и пр.

При статическом зондировании инструмент вдавливают в грунт со скоростью 0,9-1,5 м/мин. При динамическом — забивают или погружают с помощью виброустановки. Ударные установки бывают легкими, средними и тяжелыми. В первых молот весит 30 кг, во вторых – 60, а в третьих – 120 кг. Частота ударов — 20-50 раз в минуту. Рабочий инструмент ударно-вибрационных установок весит 350 кг и за минуту он бьет по зонду от 300 до 1200 раз.

Силу сопротивления грунта внедрению зонда измеряют через заданные промежутки времени либо непрерывно.

Штамповое испытание породы

С помощью штампа определяют модуль упругости и коэффициент просадки грунта. В основном к этому способу прибегают при испытании неоднородных слоев с присутствием глинистых, песчаных дисперсных минеральных слоев. В отличие от зондирования, штамповый метод сложный и трудоемкий. Для его выполнения требуется крупногабаритное оборудование и тщательная подготовка участка.

Штамп моделирует воздействие фундамента на основание. Осадка грунта проходит несколько стадий:

1. Уплотнение. Сжимается скелет и уменьшается пористость.
2. Сдвиги. Достигается предельное равновесие, по краям подошвы штампа происходят местные смещения грунта.
3. Разрушение. Боковые стенки частично разрушаются, а конусообразная масса уплотненного грунта вместе со штампом беспрепятственно опускается вниз. Малейшее увеличение нагрузки приводит к стремительному возрастанию деформаций.

Осадку штампов измеряют прогибомерами, причем датчики от них закрепляют на равном расстоянии от центра инструмента и симметрично относительно его оси.

Полученные результаты используются для выполнения расчетов количественного модуля деформации грунта и других показателей, необходимых для строительства объектов на участке.

Отбор образцов

Во время бурения полевой геолог отбирает пробы грунта (цельные куски) с каждого пройденного слоя. Он отмечает глубину отбора монолита и границу данной породы. Если бурят большое количество скважин, пробы берут только из 70-80% от их общего числа. В остальных только фиксируют начало появления породы.

Количество скважин на участок

Общее число скважин в пределах контура будущей постройки должно быть не менее трех. Расстояние между смежными выработками зависит от категории сложности условий и уровня ответственности здания или сооружения.

Например, на участке с простыми инженерно-геологическими условиями под строительство объекта повышенной ответственности скважины отстоят друг от друга на 50-75 м, нормальной – 75-100 м.

Чем меньше чувствительность здания и сооружения к неравномерным осадкам, тем больше расстояние между скважинами. Геологию участка под строительство небольшого дома длиной и шириной до 12 м допускается выполнять с прохождением одной скважины. На стройплощадках сложной категории их должно быть не менее двух.

Глубина скважины принимается из расчета 2 м плюс глубина сжимаемой толщи в области взаимодействия строительного объекта с геологической средой. Этот показатель определяется расчетом согласно п. 5.6.41 СП 22.13330.2016.

Располагают скважины по осям или контурам проектируемых объектов в точках резкого перепада нагрузок на фундаменты.

Этапы изучения геологии участка в Московской области

1. Принимается заявка от клиента, подписывается договор. Изучаются все имеющиеся фондовые материалы по геологии места размещения строительства.
2. Получается разрешение на проведение геологических работ.
3. Выполняется расчет необходимого количества буровых скважин и проб для исследования грунтов и вод.
4. Производится статическое зондирование грунтов для расчета максимально возможной высоты фундамента дома.
5. Взятые пробы анализируются в лаборатории для определения механичной прочности пород (влагоемкости, трещиноватости, несущей способности).
6. Составляется итоговый технический отчет, даются рекомендации для выбора подходящих типов фундамента и стройматериалов.

Главная цель исследования геологии участка под коттедж — обеспечить надежность и безопасность здания, исключить все природные и техногенные риски при его строительстве и эксплуатации. Имея на руках полноценный геологический материал, проектировщик не станет закладывать фундамент с необоснованным запасом прочности во избежание возможных осадок и деформаций дома. Это снижает материальные затраты заказчика (застройщика).

Геология участка под строительство коттеджа

Проведение исследований грунтов, или геология участка – это необходимая составляющая строительства, поэтому все работы должны быть выполнены профессионалами. Чтобы точно выяснить геологию участка в Воронеже необходимо соблюдать методику их осуществления, которая основывается на государственных стандартах и нормативах. Это позволит корректно отобрать пробы, получить достоверные сведения, составить техническую документацию, соответствующую всем нормам. Сделать это могут только квалифицированные специалисты, такие как сотрудники фирмы «Гео-Воронеж»

Компания оказывает услугу «геология участка» не первый год и уже успела зарекомендовать себя лучшим образом. Здесь можно заказать геологию участка, цена которой рассчитывается с учетом количесвта и глубины скважин. Наши сотрудники принимают во внимание малейшие нюансы, которые впоследствии могут оказать влияние на конечный результат. Это касается изучения территории, материалов по участку, проектной документации и прочего. От тщательности проведения полевых испытаний и лабораторных опытов зависит точность и достоверность конечной информации. Кроме того в инженерной геологии участка важна правильность интерпретации полученных данных, что зависит от опытности сотрудников. Для всех данных проводятся расчеты, а также проверка конечных результатов. Это позволяет избежать возможных ошибок и неточностей.

Наша компания предоставляет услуги высококвалифицированных геологов, которые могут качественно провести геологическую экспертизу земельного участка за короткий период времени. Оперативность в данном вопросе играет немаловажную роль, так как данные по геологии обычно необходимы для выполнения работы другими специалистами. Геология участка в Воронежской области может определяться для решения разных вопросов, которые связаны со строительством, добычей строительных материалов или полезных ископаемых. В зависимости от конечной цели определяется и методика, которая позволит определить заданные параметры. Это может быть вещественный состав, химический состав, характеристики и свойства пород.

Чаще всего геологическая разведка участка проводится перед началом строительства. Геология участка на местности позволяет:

1. Изучить геологическую среду.
2. Оценить состояние всех ее компонентов.
3. Выяснить все особенности рельефа.
4. Определить наличие и глубину залегания грунтовых вод.
5. Выявить протекающие процессы в толще пород.
6. Спрогнозировать изменение параметров грунтов и т.д.

Заказывать определение геологии участка для дачи или для строительства более крупного объекта стоит в «Гео-Воронеж», так как наша фирма сотрудничает с опытными специалистами, которые обладают необходимыми знаниями и навыками. Кроме того, компания имеет государственную лицензию на осуществление данных работ, поэтому вся оформляемая документация имеет юридическую силу. Заказчик может передавать ее в любые государственные инстанции.

Геология участка: этапы проведения

Чтобы геология участка для фундамента была выяснена корректно, необходимо проводить несколько этапов изысканий. Сотрудники компании «Гео-Воронеж» всегда действуют по отработанным схемам, что и позволяет получить нужную информацию. Благодаря тому, что специалисты компании выполняют работы разного уровня сложности на площадках с различными природными условиями, они имеют богатый опыт в проведении изысканий. Это позволяет быстро разрешить возникающие вопросы и благополучно завершить исследования.

Сложность имеющихся природных условий должна быть учтена, когда рассчитывается цена на геологическое исследование участка, так как это влечет за собой увеличение объема работ. Связано это с тем, что характер рельефа может усложнять процесс изучения геологии. Также его особенности – наличие балок, склонов, возвышенностей, обрывов, водоемов и прочее, существенно влияет на состояние пород, их устойчивость и надежность, а также протекающие в них процессы. Все эти нюансы определяют во время рекогносцировки. Исследования позволяют выявить проявление сдвиговых или оползневых процессов, проседание или подтопление территории. Чтобы составить геологический план участка специалистам понадобится:

1. Изучить материалы прежних изысканий.
2. Создать сеть разведочных скважин.
3. Тщательно отобрать пробы.
4. Провести ряд лабораторных опытов.
5. Проанализировать результаты.

От объемов изысканий зависит и стоимость геологии участка, которая может существенно изменяться. Специалисты компании принимают во внимание объем буровых работ и обработанных грунтовых образцов. Создание выработок производится по определенной схеме. Диаметр скважины и ее глубина зависит от цели буровых работ, типа грунтов на площадке и т.д. Глубина также связана с зоной влияния будущего сооружения на породы. Скважины должны вскрыть все грунты, которые попадут в зону влияния и изменят свои параметры. Поэтому на цену геологии участка под строительство влияют и габариты проектируемого объекта, и его конфигурация, и этажность.

При создании многоэтажного здания или промышленного объекта исследования выполняются на большой площади, и скважин создается довольно много. Это необходимо для создания профилей и построения геологических разрезов. На них видно порядок чередования пород, их мощность, глубину залегания и уровень грунтовых вод. Также стоимость геологии земельного участка зависит от количества обработанных проб. Образцы грунтов отбирают с каждого слоя до заданной глубины. Это позволяет получить точные результаты по опытам, а также выяснить точную отметку подошвы и кровли каждого почвенного элемента.

Если работы нужны для создания дачи или коттеджа, то, несомненно, понадобится меньший объем изысканий. Глубина бурения при этом значительно меньше и количество выработок обычно ограничивается двумя – тремя. Специалисты компании «Гео-Воронеж» помогут определить сколько стоит геология участка под коттедж, а также составят заключительный отчет.

Полевые и камеральные работы направлены на получение достаточного количества расчетных данных, которые характеризуют грунты. Интерпретация этих данных позволяет определить пригодность пород для использования в качестве грунтового основания под фундамент. Также наши специалисты:

1. Прогнозируют изменения, которые могут протекать в почвах.
2. Разрабатывают меры по защите от негативных процессов.
3. Выдают рекомендации по выбору типа фундамента.

Сопутствующие изыскания

Для получения более точных и полных данных, геологические исследования земельного участка могут проводиться параллельно или совместно с другими видами изысканий. Топографическая съемка местности на этапе рекогносцировки часто пересекается с работой геологов. Также план территории, который создают геодезисты, необходим для указания месторасположения выработок. Он заносится в заключительный отчет наряду с разрезами и колонками. Могут выполняться экологические наблюдения, которые направлены на охрану окружающей среды.

Если выработкой вскрыт водоносный горизонт, то дополнительно потребуются гидрогеологические наблюдения. Наличие грунтовых вод может спровоцировать подтопление, поэтому цена геологического обследования участка учитывает изучение дополнительных проб. Кроме того, выясняют химический состав и выясняют агрессивность воды по отношению к определенным строительным материалам. Это позволит обезопасить фундамент сооружения и металлоконструкции.

Проводимая нашими специалистами геология участка в Воронеже позволяет обеспечить безопасность создаваемых строений, а также их надежность и долговечность. Зная граничные показатели различных грунтовых параметров, можно выяснить размер допустимой нагрузки и правильно ее перераспределить. Также при постройке здания можно сразу же создать защитные сооружения, которые обеспечат безопасность строения, и укрепят грунты. Узнать, сколько стоит геология земельного участка, можно у сотрудников компании еще до начала выполнения исследований, а также получить консультацию по всем интересующим вопросам.

Геология грунта, выбор типа фундамента. Фото. Видео.

Строительство любого жилого дома начинают с обустройства фундамента. Грамотный строитель обязательно уделит конструкции фундамента пристальное внимание, ведь крепость выполненного основания будет определять уровень надежности, прочности и долголетия всего строения. Перед тем, как начинать закладывать фундамент, необходимо не поскупиться и провести инженерно-геологические исследования, выяснить качество и свойства грунтов. 

Особенности грунтов

Чтоб правильно выполнить привязку проекта к определенной местности, необходимо провести оценку целого ряда показателей, в числе которых:

• тип грунта,
• уровень его промерзания,
• насыщенность почвенными водами, и т.д.

Особое внимание надо уделить водоносным горизонтам (тем слоям пород, которые обладают водопроницаемостью, и пустоты коих наполнены подземными водами). Минусовая температура в сочетании с повышенной влажностью становятся причиной промерзания грунта. При превращении в лед объем воды увеличивается на 10%-15%, что является причиной выталкивания фундамента вместе с слоями почвы границах глубины промерзания. Затем во время таяния льдов (в весенний период) фундамент наоборот – оседает. Эти процессы происходят по периметру строения неравномерно, из-за чего может произойти деформация конструкции, появляются трещины, разрушения. 

По способности к проявлению таких особенностей, все грунты подразделяют на две группы:

• непучинистые,
• пучинистые.

Наиболее опасным из пучинистых является так называемый «плывун» — песчано-пылеватый глинистый (содержание глины больше 15%) грунт. Он обладает довольно высоким уровнем влажности и из-за малой несущей способности не используется для строительства на нем фундамента. Те грунты, которые глинистые включения не содержат, при любом уровне воды являются непучинистыми.

Характеристика грунтов по их механическому составу

Механический состав грунта определить довольно легко.

Для этого надо:

• Смочить комочек грунта водой, раскатать его ладонями для получения «шнура» диаметром в 1см.
• Свернуть получившийся «шнур» в кольцо.

Инструкция

Далее сверьте результат с нижеизложенной инструкцией.

• Если «шнур» невозможно раскатать, значит это песок — несвязанная рыхлая порода с высоким уровнем фильтрации влаги (до 1м/сутки).
• Если получается зачаточный «шнур», то вы имеете дело с супесью. В таком грунте содержится до 10% глинистых включений, но песчаных и пылеватых частиц здесь больше. В сравнении с песками супеси обладают гораздо лучшей водонепроницаемостью.
• Если «шнур» хорошо скатывается, но кольцо ломается, значит речь идет о легких суглинках. Глинистых включений здесь мало, а скорость фильтрации влаги довольно низкая.
• Если «шнур» получается сплошным, а кольцо – с трещинками, то это тяжелый суглинок. Он по своим свойствам близок к глине.
• И, наконец, если и «шнур» и кольцо получаются сплошными, то это глина. Благодаря высокому уровню пластичности глина сильно набухает, увеличиваясь при этом в объеме более чем в два раза. Однако воду пропускает очень слабо. 

После проведения инженерных расчета возможных деформаций грунтового основания, определяют, какой тип фундамента требуется возводить – заглубленный либо незаглубленный. Надземную часть дома рассматривают не только как нагрузку, но и как активную деталь конструкции: чем жесткость постройки выше, тем деформация грунтового основания будет меньшей.

Фундамент незаглубленный

При сильном пучении грунта для обустройства незаглубленного фундамента можно использовать железобетонные блоки, монолиты, жестко скрепленные один с другим. Если грунт обладает средней степенью пучения, что можно использовать блоки и монолиты, уложенные на растворе в перевязке. Если имеется слабое пучение, то можно использовать:

• бутобетон,
• цементогрунт,
• керамзитобетон,
• бут.

Хочется отметить, что воздействие грунтовых вод ослабляется благодаря утрамбовке дна траншеи для ленточной разновидности фундамента либо выштамповке площадки для столбчатой. Помимо этого, можно сделать глинистый водозащитный экран, позволяющий уменьшить подсос воды из нижних слоев в область промерзания. Посредством таких методов значительно снижается пучение и увеличивается несущая способность грунта. На тех участках, который постоянно сырые, требуются искусственно снижать уровень грунтовых вод, а также отводить от фундамента влагу посредством дренажа.

Фундамент заглубленный

Для тяжелых массивных несущих стен наиболее надежным фундаментом является его заглубленная разновидность. Его монтируют из монолитного железобетона, подошва которого находится ниже уровня промерзания грунтов. После того, как данный фундамент построен, над всей его площадью укладывают сплошную железобетонную плиту. Подобная конструкция обеспечивает зданию отличную устойчивость, симметрию деформации и нагрузки. При этом искривления и перекосы практически полностью исключаются. Единственным недостатком заглубленного фундамента является его высокая стоимость – зачастую она доходит до 30% от всей стоимости постройки.

Важно знать!

Заглубленный фундамент, который будет располагаться на глинистом грунте, нуждается в создании бетонной подушки (толщина должна составлять более 10см) либо двухслойной гидроизоляции (применяйте гидростеклоизол).

Супесчаный либо песчаный грунт требует качественного уплотнения с последующим покрытием слом гравия, который будет залит битумной мастикой.

По окончанию всех необходимых подготовительных работ можно приступать к заливке железобетонной плиты, а затем – к устройству фундамента.

Видео. Проба грунта. Геология

Видео. Геологический анализ участка

Статьи про фундамент

Изучение геологии: почва

Что такое почва?

Что такое почва? . Если у вас когда-либо была возможность копать в саду, вы воочию убедились, что материал, в котором растут цветы, выглядит и ощущается иначе, чем пляжный песок или гончарная глина. Мы называем материал в саду «грязью» или, говоря более технически, почвой. Почва состоит из горных пород или отложений, которые со временем претерпели изменения в результате физического и химического взаимодействия с органическими материалами, дождевой водой и организмами. Почва — один из самых ценных ресурсов нашей планеты, поскольку без нее не было бы сельского хозяйства, лесного хозяйства, скотоводства или домашнего садоводства.

Как образуется почва?

Как образуется почва? . Три процесса, происходящие на поверхности Земли или непосредственно под ней, способствуют почвообразованию. Во-первых, химическое и физическое выветривание приводит к образованию рыхлого мусора, новых минералов (например, глины) и ионов в растворе. Во-вторых, дождевая вода просачивается сквозь обломки и уносит растворенные ионы и глинистые хлопья вниз. Область, в которой происходит этот нисходящий перенос, называется зоной выщелачивания, потому что выщелачивание означает извлечение, абсорбцию и удаление.Далее новые минеральные кристаллы осаждаются прямо из воды или образуются в результате реакции воды с мусором. Кроме того, вода оставляет за собой массу тонкой глины. Область, в которой собираются новые минералы и глина, является зоной накопления. В-третьих, микробы, грибы, растения и животные взаимодействуют с отложениями, производя кислоты, выветривающие зерно, поглощая атомы питательных веществ и оставляя после себя органические отходы и остатки. Корни растений и роющие животные (насекомые, черви и суслики) взбивают и разрушают почву, а микробы метаболизируют минералы и органические вещества и выделяют химические вещества.Поскольку на разных глубинах происходят разные процессы почвообразования, в почвах обычно образуются отдельные зоны, известные как почвенные горизонты, расположенные в вертикальной последовательности, называемой почвенным профилем. Давайте посмотрим на идеализированный профиль почвы сверху вниз на примере почвы, образовавшейся в лесу с умеренным климатом. Самый высокий горизонт — это горизонт O (префикс означает «органический»), названный так потому, что он почти полностью состоит из гумуса (растительных остатков) и практически не содержит минеральных веществ. Ниже горизонта O мы находим горизонт A, в котором гумус подвергся дальнейшему разложению и смешался с минеральными зернами (глиной, илом и песком).Вода, просачивающаяся через горизонт А, вызывает химические реакции выветривания и производит ионы в растворах и новые глинистые минералы. Нисходящая вода в конечном итоге уносит растворимые химические вещества и мелкую глину глубже под землю. Горизонты O и A составляют верхний слой почвы от темно-серого до черновато-коричневого, плодородную часть почвы, которую фермеры обрабатывают для посадки сельскохозяйственных культур. (В некоторых местах горизонт А переходит в горизонт Е, уровень почвы, который подвергся значительному выщелачиванию, но еще не смешался с органическим материалом.) Под горизонтом A (или горизонтами A и E) находится горизонт B. Ионы и глина накапливаются в горизонте B или подпочве. Обратите внимание на наше описание, что горизонты O-, A- и E составляют зону выщелачивания, а горизонт B — зону аккумуляции. Наконец, в основании почвенного профиля мы находим С-горизонт, который состоит из материала, полученного из субстрата, который подвергся химическому выветриванию и разрушился, но еще не подвергся выщелачиванию или накоплению. Горизонт C переходит вниз в невыветрившуюся коренную породу или в невыветрившиеся отложения.Как хорошо знают фермеры, лесники и владельцы ранчо, почва в одном месте может сильно отличаться от почвы в другом с точки зрения состава, толщины и текстуры. В самом деле, урожай, который хорошо растет на одном типе почвы, может засохнуть и погибнуть на другом поблизости. Такое разнообразие существует потому, что состав почвы зависит от нескольких почвообразующих факторов:

• Климат: Большое количество осадков и высокие температуры ускоряют химическое выветривание и вызывают выщелачивание большинства растворимых элементов.Небольшое количество осадков и более низкие температуры приводят к более медленным темпам выветривания и выщелачивания, почве требуется много времени для развития и может удерживать невыветрившиеся минералы и растворимые компоненты. Климат — единственный наиболее важный фактор, определяющий характер формирующихся почв.
• Состав субстрата: Некоторые почвы образуются на базальте, некоторые — на граните, некоторые — на вулканическом пепле, а некоторые — на недавно отложившемся кварцевом иле. Эти разные субстраты состоят из разных материалов, поэтому почвы, образующиеся на них, в конечном итоге имеют разный химический состав.
• Крутизна склона: Толстая почва может скапливаться под плоской землей. Но на крутом склоне выветрившаяся порода может смыться, прежде чем превратится в почву. Таким образом, при прочих равных условиях толщина почвы увеличивается с уменьшением угла уклона.
• Влажность: В зависимости от деталей местного рельефа и глубины под поверхностью, на которой встречаются грунтовые воды, некоторые почвы более влажные, чем другие почвы в том же регионе. Влажные почвы обычно содержат больше органических веществ, чем сухие.
• Время: Поскольку почвообразование — это эволюционный процесс, молодая почва обычно тоньше и менее развита, чем старая почва. Скорость почвообразования сильно зависит от окружающей среды.
• Тип растительности: Различные виды растений извлекают или добавляют в почву различные питательные вещества и количества органических веществ. Кроме того, у некоторых растений более глубокая корневая система, чем у других, что помогает предотвратить размывание почвы.

Классификация почв

Ученые-почвоведы во всем мире изо всех сил пытались разработать рациональную схему классификации почв.Не все схемы используют одни и те же критерии, и даже сегодня во всем мире нет согласия по поводу того, какой из них работает лучше всего. В Соединенных Штатах, стране с множеством климатов средних широт, многие почвоведы используют Систему комплексной классификации почв США, которая различает 12 порядков почв на основе физических характеристик и условий почвообразования. Канадцы используют другую схему, сосредотачиваясь только на почвах, которые развиваются к северу от 40-й параллели. Канадская схема хорошо работает для более прохладного и высокоширотного климата.Как мы уже отмечали, осадки и растительность играют ключевую роль в определении типа формирующейся почвы. Например, в пустынях, где очень мало осадков и редкая растительность, образуется аридизол. (В более старых классификациях они были известны как «почвенные» почвы.) В аридисолях нет горизонта O (потому что там очень мало органического материала), а горизонт A тонкий. Растворимые минералы, в частности кальцит, которые были бы полностью вымыты, если бы выпадало больше осадков, вместо этого накапливаются в горизонте B.Фактически, капиллярное действие может поднимать кальцит из глубины, поскольку вода испаряется с поверхности земли. Кальцит локально цементирует обломки вместе в горизонте B, образуя скалистую массу, называемую калише или калькретом. В умеренных условиях алкоголь образует эту почву с горизонтом O, а из-за умеренного количества осадков материалы, выщелоченные из горизонта A, накапливаются в горизонте B. (В более старых классификациях они были известны как почвы «педальфер».) В тропическом климате образуются оксисоли.Здесь так много осадков просачивается в землю, что все химически активные минералы в почве подвергаются химическому выветриванию, образуя ионы и глину, которые устремляются вниз. Этот процесс оставляет A-горизонт, который содержит значительные количества стабильных остатков оксида железа, оксида алюминия и гидроксида алюминия. Образовавшаяся почва обычно кирпично-красного цвета и традиционно называется латерит .

Как мы видели, для формирования почвы требуется время, почвы, способные поддерживать урожай или леса, являются природным ресурсом, заслуживающим защиты. Однако сельское хозяйство, чрезмерный выпас и сплошные рубки привели к разрушению почвы. Культуры быстро удаляют питательные вещества из почвы, поэтому, если их не заменить, почва не будет содержать достаточных питательных веществ для поддержания жизни растений. Когда естественный растительный покров исчезает, поверхность почвы подвергается воздействию ветра и воды.Такие действия, как удар падающих капель дождя или скрежет плуга, разбивают почву на поверхность, в результате чего почва может смыться водой или унесена в виде пыли. Когда это происходит, происходит эрозия почвы, удаление почвы проточной водой или ветром. В некоторых местах эрозия уносит почти шесть тонн почвы с акра земли в год. Деятельность человека может увеличить скорость эрозии почвы от 10 до 100 раз, так что она намного превосходит скорость почвообразования. Засуха усугубляет ситуацию.Например, в течение 1930-х годов череда засух уничтожила столько растительности на американских равнинах, что ветер лишил землю почвы и вызвал разрушительные пыльные бури. Большое количество людей были вынуждены мигрировать из Пыльной чаши в Оклахоме и прилегающих территорий. Последствия уничтожения тропических лесов особенно сильно сказываются на почве. В укоренившемся тропическом лесу пышная растительность дает достаточно органического мусора, чтобы деревья могли расти. Но если лес вырубают или расчищают для выращивания растений, гумус быстро исчезает, оставляя латерит, содержащий мало питательных веществ.Культурные растения потребляют оставшиеся питательные вещества так быстро, что уже через год или два почва становится бесплодной, бесполезной для сельского хозяйства и непригодной для отрастания деревьев тропических лесов.

Почвы Центрального Юга США

Иногда легко принять почву под ногами как должное. Однако почва всегда была с нами — это основа наших домов и дорог, а из почвы мы получаем пищу, волокна и бумагу. Почва — это граница между живой землей и твердыми породами, между биологией и геологией.Инженер, ученый и садовник могут смотреть на почву под собой по-разному, но, возможно, ни у кого нет более целостных отношений с почвой, чем у фермера. Экономический успех производства сельскохозяйственных культур тесно связан с качеством почвы, на которой эти культуры растут, и самые успешные фермеры хорошо разбираются в науке о своей почве. Почвы накапливают и очищают воду, а также обмениваются газами с атмосферой. Они поддерживают сельское хозяйство и естественные экосистемы, а также обеспечивают травяное покрытие наших парков и корм для наших садов.Каждый, везде, каждый день зависит от почвы.

Что такое почва?

Обычно почва относится к верхнему слою земли — рыхлой поверхности земли, в отличие от камня, — где растет растительность. Слово происходит (через старофранцузское) от латинского solum, что означает «пол» или «земля». Почва — это один из самых важных ресурсов, который у нас есть, самый основной ресурс, от которого зависит вся земная жизнь. Южно-Центральный регион имеет большое разнообразие почв, и каждый тип почвы может рассказать свою историю о своем происхождении.

Почвы образуются сверху вниз и обычно достигают глубины около одного метра (3,3 фута) на более развитых стадиях, хотя некоторые могут достигать гораздо большей глубины. Почвы состоят из двух основных ингредиентов. Первый — это растительный мусор, например, мертвая трава, листья и опавшие остатки. Черви, бактерии и грибки расщепляют их на питательные органические вещества, которые помогают почве питать будущий рост растений. Второй важный компонент почвы — это отложения, образовавшиеся в результате выветривания горных пород, которые затем переносятся ветром, водой или силой тяжести.Оба эти компонента влияют на текстуру ( Рисунок 8.1, ) и консистенцию почвы, а также на минералы, доступные для потребления растениями.

Все почвы могут показаться похожими, но даже на небольших участках могут быть большие различия в свойствах почвы! На одном акре может быть несколько различных типов почвы, каждый со своими достоинствами и недостатками. Некоторые типы почвы глинистые или склонны к затоплению, в то время как другие достаточно устойчивы, чтобы их можно было использовать в качестве фундамента для зданий.Наиболее узнаваемыми физическими свойствами почв являются текстура, структура и цвет, которые служат основой для различения горизонтов почвы. Текстура относится к процентному содержанию песка, ила и глины, составляющих почву. Текстуры почвы имеют определенные названия, как показано на Рисунке 8.1.

Рисунок 8.1: Треугольник текстуры почвы.

Как правило, лучшие сельскохозяйственные почвы — это почвы с примерно равным количеством глины, ила и песка. Почва такого типа называется суглинком.Почвы, состоящие в основном из песка, не очень хорошо удерживают воду и быстро сохнут, в то время как почвы с слишком большим количеством глины могут никогда не высохнуть.

Структура почвы — это то, как почва образует комки, известные как педы. Пешеходы идентифицируются по форме комьев почвы, которые имеют форму шаров, блоков, столбиков и пластин. Эти структуры легче всего увидеть на недавно вспаханных полях, где почва часто зернистая, рыхлая или комковатая.

Цвет почвы — его наиболее очевидное физическое свойство.На цвет влияет содержание минералов, количество органических веществ и количество воды, в которой они обычно содержатся. Цвета определяются по стандартной таблице цветов почвы, называемой диаграммой Манселла.

Пять основных переменных влияют на характеристики почвы во всем мире. В Южно-Центральном регионе все почвы являются продуктом тонких различий между этими пятью факторами:

1. Основной материал — это исходный геологический материал, из которого образовалась почва.Это может быть коренная порода, ранее существовавшие почвы или другие материалы, такие как тилл или лёсс.

2. Климат во многом определяет температурный режим, количество влаги и тип биоты, взаимодействующей с материнским материалом. Это влияет на степень химического и физического выветривания почвообразующего материала.

3. Топография или ландшафт местности связан с относительным положением почвы на ландшафте. Это включает наличие или отсутствие холмов и уклонов между высокими и низкими участками.Топография влияет на естественный дренаж. Гравитация перемещает воду по склонам к впадинам или ручьям и вытягивает свободную воду вниз через почву. Почвы на холмах обычно сухие, а почвы в низинах и долинах часто бывают влажными или насыщенными. На участках с крутыми склонами, подверженными частой эрозии, обычно очень молодые почвы, так как им не нужно много времени для развития, прежде чем будут переставлены ингредиенты и часы будут сброшены. Более плоские, более засушливые районы могут иметь больше времени для развития, но в них значительно меньше растительности, и они дают совершенно другую почву, чем более влажная среда.

4. Биота или живые организмы, которые живут на материале или в нем, влияют на развитие почвы через свое влияние на количество и распределение органических веществ в почве. Например, растения вносят значительный вклад в образование гумуса, а животные изменяют характеристики почвы, оставляя после себя разложившиеся остатки и отходы. Разложители, такие как бактерии и грибы, помогают высвободить питательные вещества, содержащиеся в этих останках и отходах, и эти высвобожденные питательные вещества затем перерабатываются и используются новыми формами жизни в той же почве.Фактически, более 90% питательных веществ, используемых лесом в конкретный год, получают в результате разложения старого органического вещества, выпавшего на лесную подстилку. Норы животных также создают пространства в горизонтах почвы, которые позволяют более глубокому проникновению воздуха и воды, что, в свою очередь, способствует развитию растений. Со своей стороны, органические вещества влияют на водоудерживающую способность почвы, плодородие почвы и проникновение корней.

5. Необходимо время для развития почвы, пока четыре элемента, упомянутые выше, взаимодействуют.Более старые почвы имеют более глубокий и толстый грунт, чем молодые почвы, но только в том случае, если другие факторы почвообразования остаются неизменными. В западно-центральном Канзасе, например, требуется около 500 лет, чтобы сформировать новый слой верхнего слоя почвы размером 2,5 сантиметра (1 дюйм) под травой прерий, но требуется всего несколько лет для эрозии и выветривания, чтобы разрушить такое же количество незащищенного верхнего слоя почвы. .

Несколько типов химических реакций важны для развития почвы; из них кислотно-основные реакции являются одними из самых важных и сложных.Когда диоксид углерода (CO ₂ ) растворяется в воде, он образует слабую угольную кислоту. CO ₂ , содержащийся в почвенной воде, может поступать из атмосферы, где растворяется в дождевой воде. Еще больше CO ₂ обычно поступает из самой почвы, где он вырабатывается дышащими организмами. Количество CO ₂ в почвенных газах может легко достигать уровней, в десять раз превышающих его количество в атмосфере (более 4000 ppm в почве против 400 ppm в атмосфере), что делает почвенную воду потенциально более кислой, чем дождевая вода.Поскольку эта кислая вода медленно вступает в реакцию со свежими минералами, она буферизует pH почвы и поддерживает его в диапазоне (6-8), который предпочитают многие организмы. Кислотное выветривание разрушает первичные магматические минералы почвы, обычно превращая их в глины, богатые кремнеземом. По мере того, как основные минералы почвы истощаются, она теряет способность буферизовать кислотность, и pH сильно выветрившейся почвы может упасть примерно до 4. Эти выветрившиеся почвы, как правило, богаты алюминием, железом и титаном.

В условиях сильного выветривания почва теряет большую часть своих питательных веществ, а запасы питательных веществ, которые остаются, в основном содержатся в органических веществах.В выветренных почвах только верхние 25 см (10 дюймов) или около того могут быть очень биологически активными, а глубина укоренения очень мала. Если этот тонкий слой будет утрачен из-за эрозии, нижележащая минеральная почва может оказаться бесплодной и неспособной к быстрому восстановлению.

Заказы на почву

Так же, как породы классифицируются на различные типы в зависимости от того, как они образовались (магматические, метаморфические или осадочные), их минерального состава и других характеристик, почвы также имеют свою собственную классификационную схему.Почва развивается в виде горизонтов или слоев, формирование которых зависит от доступных ингредиентов, условий окружающей среды и времени созревания. Более зрелые почвы будут развивать множество горизонтов, уникальных для их условий окружающей среды, создавая почвенный профиль. Некоторые горизонты полностью отсутствуют в определенных профилях, в то время как другие являются общими для большинства. Каждый горизонт соответствует стадии выветривания горных пород и разложения растительного вещества, и каждый находится в определенном месте под поверхностью ( Рисунок 8.2 ).

Рис. 8.2: Типичный профиль почвы показывает переход от материнского материала (горизонт C) к высокоразвитым или измененным горизонтам (от O до B). Не в каждом почвенном профиле присутствуют все горизонты.

Почвы также можно разделить на категории по их расположению (северные или южные почвы), типу растительности, произрастающей на них (лесные почвы против пустынных почв), их топографическому положению (почвы холмов против почвы долин) или другим отличительным признакам.Система, используемая для классификации почв на основе их свойств, называется таксономией почв (, рис. 8.3, ) и была разработана Министерством сельского хозяйства США (USDA) с помощью почвоведов по всей стране. Он обеспечивает удобную, единообразную и подробную классификацию почв по всей стране (, рис. 8.4, ), что позволяет легче понять, как и почему в разных регионах сформировались уникальные почвы.

В таксономии почв все почвы сгруппированы в одну из 12 основных единиц или почвенных порядков.Эти 12 порядков определяются диагностическими горизонтами, составом, структурой почвы и другими характеристиками. Порядок почв зависит в основном от климата и организмов в почве. Эти заказы далее разбиваются на 64 подотряда в зависимости от свойств, влияющих на развитие почвы и рост растений, при этом наиболее важным свойством является влажность почвы в течение года. Подотряды, в свою очередь, разделены на большие группы (300+) и подгруппы (2400+). Подобные почвы внутри подгруппы сгруппированы в еще более селективные семейства (7500+), а похожие почвы внутри семейств сгруппированы вместе в наиболее эксклюзивную категорию из всех: серию.В Соединенных Штатах описано более 19 000 рядов почв, и каждый год определяется еще больше.

Рисунок 8.3: Таксономия почв.

Рисунок 8.4: Преобладающие почвенные порядки США.

12 заказов на почву

Доминирующие почвы Южного Центра

Восемь порядков почв находятся в Южно-Центральном районе, с наибольшим разнообразием на Прибрежной равнине.

Альфизоли — это частично выщелоченные почвы с высокой степенью плодородия, образующиеся в основном в лесных районах. Эти почвы, как правило, развиваются в более прохладной, лесистой среде, и они обычно образуют полосу, отделяющую более засушливые районы от влажных. Они встречаются по всему Южно-Центральному региону, особенно на Прибрежной равнине и Центральной низменности ( Рис. 8.5, ).

Аридизоли — это очень сухие почвы, которые образуются в засушливых средах, таких как регион бассейна и хребта ( Рисунок 8.6 ). Содержание воды очень низкое или даже отсутствует большую часть года, что приводит к ограниченному выщелачиванию. Отсутствие выщелачивания означает, что в почвах много карбоната кальция, что делает их достаточно щелочными. Этот тип почвы не подходит для растений, которые не приспособлены к хранению воды или переживанию сильной засухи.

Энтисоли — это почвы недавнего происхождения с плохо развитыми горизонтами, обычно образующиеся в поймах рек. Они не распространены в Южно-Центральном регионе, но встречаются во всех пяти его регионах ( Рисунок 8.7 ).

Гистосоли — это богатые углеродом почвы, где половина или более верхних 80 сантиметров (32 дюймов) являются органическими. Они содержат высокие концентрации органических веществ из-за их развития в водно-болотных угодьях с плохим дренажем и медленной скоростью разложения. Они насыщены круглый год, и их часто называют болотами, торфами или илами. В Южном Центре они встречаются вдоль побережья Луизианы на Прибрежной равнине (, рис. 8.8, ).

Инцептисоли — почвы с плохо развитыми горизонтами, которые связаны с крутыми склонами и устойчивым материнским материалом.Они расположены в холодных и очень теплых, влажных и полувлажных регионах. Они часто перекрывают устойчивые к эрозии коренные породы и разбросаны по большинству регионов Южно-Центральной части ( Рисунок 8.9 ).

Рисунок 8.5: Альфизоли Южного и Центрального регионов.

Рисунок 8.6: Аридизоли Южного и Центрального регионов.

Рисунок 8.7: Энтисоли Южного Централа.

Рисунок 8.8: Гистосоли Южного Централа.

Рисунок 8.9: Инцептизолы Южного и Центрального регионов.

Рисунок 8.10: Моллисоли Южного и Центрального регионов.

Рисунок 8.11: Ультисоли Южного Централа.

Рисунок 8.12: Вертисоли Южного и Центрального регионов.

Моллисоли — преобладающие почвы пастбищ. Толстый черный горизонт А делает эти почвы чрезвычайно продуктивными и ценными для сельского хозяйства. Это один из самых распространенных типов почв в Южно-Центральном регионе ( Рисунок 8.10 ).

Ультисоли — это почвы с скоплением глины под поверхностью (часто красной из-за оксидов железа) и низким естественным плодородием. Они образуются во влажных районах и, как и альфисоли, имеют глинистый грунт. Ультисоли часто поддерживают лесную растительность, поэтому они наиболее распространены в лесных районах Южно-Центральной части ( Рисунок 8.11 ).

Вертисоли — очень темные почвы, богатые набухающими глинами. Их отличительной особенностью является то, что они образуют поверхности с глубокими трещинами в засушливые периоды, но они снова набухают в сезон дождей, что закрывает все трещины.В результате это очень трудные почвы для строительства дорог или других сооружений. Вертисоли встречаются в основном в районе прибрежной равнины (, рис. 8.12, ).

Геология Центрального Юга: исходный материал

Южный Центральный является домом для множества исходных материалов — минералов и органических веществ, из которых происходят его почвы ( Рис. 8.13 ). Пойма и дельта реки Миссисипи содержат аллювиальные отложения: богатые илом и глиной материнские породы, которые образуют почвы, богатые сельскохозяйственными угодьями.Фактически, пойма и дельта реки Миссисипи вместе представляют собой крупнейший непрерывный набор аллювиальных отложений в США (, рис. 8.14, ). Многие из этих отложений являются результатом ледникового вымывания.

Хотя южный и центральный районы не подвергались оледенению в той степени, в которой наблюдались более северные регионы США, продвижение ледников до Иллинойского периода все же достигло северной части Миссури и северо-западной части Канзаса. Это оледенение привело к накоплению лёссовых отложений ( Рисунок 8.15 ), переносимые ветром и осаждаемые речными системами, которые ответственны за развитие некоторых чрезвычайно продуктивных сельскохозяйственных почв, обнаруженных здесь сегодня.

Выветрившиеся осадочные породы, возможно, являются наиболее распространенным материнским материалом в Южно-Центральном регионе. Песчаник, алевролит, известняк и сланец являются одними из самых распространенных коренных пород в Южно-Центральных штатах; Со временем эрозионные процессы способствовали формированию почв из всех этих осадочных субстратов.

Рис. 8.13: Физико-географическая карта и карта реголита Южного Централа.

Геология почв

— дом — почва индекс — Ред. 20001205,20010411,20051121,20070718,

Процесс формирования породы, показанный на верхней диаграмме, представляет собой процесс смешивания и один из сегрегации. На суше камни выветриваются и образуют почву. Оба выветриваются, переносятся проточной водой и оседают, всегда под уклон пока они не окажутся в море. Питательные вещества и другие растворенные химические вещества, переносятся в море и используются планктонными организмами, которые умирают и дождь на дно океана вместе со своим грузом в минералах (корпус и оболочка).Ветры дуют над землей, унося мелкую пыль далеко в океан. Но в конечном итоге все это уносится « под ковер », чтобы расплавиться вместе в котле магматического очага, о котором мы поговорим в следующей главе.

Расплавленный магма может вытолкнуть себя через поверхность, образуя вулканы в процесс. В первые годы своего существования вулкан извергает легкие материалы и газы. под огромным давлением. Такие вулканы риолитовые (гора Сент-Хеленс), изрыгая пыль и пепел высоко в атмосферу. Поскольку давление в магматический очаг под вулканом уменьшается, вулкан также успокаивается вниз, в конечном итоге сочащаяся жидкой лавой все большей плотности, пока давление недостаточно, чтобы поднять еще материал.Магматическая камера медленно остывает, и вулкан умирает. Иногда магматическая камера не может достичь поверхности, медленно затвердевая внутри земли со всеми ее сокровищами заперт внутри. В процессе минералы успевают образовать красивые и крупные кристаллы. Образовавшаяся таким образом скала ясно показывает их (гранит, габбро, перидотит, драгоценные камни).

На схеме показаны различные виды изверженных (из расплавленных магма) порода и как они связаны.Внутри диаграммы различные минералы (кварц, полевой шпат и т. д.) и их соотношение в породе сформировался из него. Слева вверху вправо можно представить поперечное сечение через магматический очаг, более легкие элементы наверху (кварц), более тяжелые те, что ниже (оливин). В этом направлении также плотность породы (удельная масса относительно воды) изменяется от 2,4 для кварца до более 3,4 для оливина. Самые тяжелые материалы, опускающиеся на дно котла, — это металлические руды, не показанные на схеме.

Породы, образующиеся вне коры и быстро остывающие, называются экструзионными, тогда как те, что образовались внутри в результате медленного охлаждения, навязчивы. Экструзионная серия слева направо называются виды горных пород, исходящих из вулканов, как этим возрастом (порода также становится плотнее). Первый риолит (пенистая порода, ясень) затем дацит (между ними), андезит (твердая лава) и базальт (кратер затыкать). Навязчивая серия начинается с легкого гранита и заканчивается тяжелым. перидотит.Подробнее см. Классификацию пород. стол.

Куда попадают полезные для жизни минералы? В котле, они разделены по массе. Представьте себе главное вещество в котле представляет собой кварц SiO2 или родственные силикаты. Из периодического По таблице элементов можно найти атомные массы: O = 16, Si = 28. В основные питательные вещества: N = 14, Mg = 24, P = 30, S = 32, K = 39, Ca = 40. Mg и Ca являются содержится в амфиболе, пироксене, оливине, полевых шпатах. Калий (K) в калийных удобрениях полевые шпаты.С фосфором (P), серой (S) и азотом (N) плохо представлены в этих породах.

Важно помнить, что начиная с хорошо перемешанного котла с осадками образовавшиеся породы приобретают разные свойства, и таким образом почвы образовались из них. Это первый шаг в сегрегации минералов. Еще одна проблема — осаждение и перенос наносов. Но давай Сначала перейдем к процессу почвообразования.

В зависимости от температуры и количества осадков образуются новые минералы.В оксиды железа и глинозема соединяются с кремнеземом с образованием глины. В умеренном регионах образуется трехслойная глина, которая непрочна, набухает от влаги, и засорения. Он способен поглощать большое количество воды, но довольно тяжелый. на корнях растений, блокируя кислород, необходимый почвенным организмам. Потому что глина имеет заряженную поверхность, способна связывать и удерживать минералы и питательные вещества (емкость катионообмена). Ценное питание для растений не вымывается легко в трехслойных глинах.
Двухслойные глины образуются в жарких влажных тропических регионах, образуя пахотные, но легко засыхающие почвы. Эти глины не способны удерживать много воды, или питательные вещества, но все же намного лучше, чем песок.

Почвы продуктивность в основном обусловлена ​​глинами в почвах. Зная, что глина частицы очень маленькие (менее 2 мкм), можно представить, что это Компонент легко выветривается из почвы. Этому препятствует его небольшой размер. из-за быстрого осаждения в воде, что приводит к образованию рек, озер и океана вода долгое время остается мутной после окончания дождей.
Смесь песка, ила и глины называется суглинком. На этой диаграмме треугольник представляет все возможные комбинации из трех. Специалисты по почвам используйте названия различных суглинков, как показано на схеме. Суглинок может быть высушенным и растертым в лаборатории и пропущенным через сита для отделения смесь по размеру частиц. Судя по диаграмме, официальный состав «суглинок» можно вывести — песок: ил: глина = 40:40:20. (Нарисуйте линии параллельно в каждую сторону и прочтите значения слева.)

Песок хорошо поддается обработке, но плохо удерживает воду и питательные вещества. Суглинок беден питательными веществами, достаточно пригоден для использования, но хорошо удерживает воду. Глина сложен в работе, легко уплотняется, но хорошо удерживает воду и питательные вещества, но не хочет выпускать их в растения. Как видно из диаграммы, различные суглинки, полученные из трех основных компонентов, имеют разную обрабатываемость, водоудерживающая способность и катионообменная способность (CEC).

Не только температура и влажность влияют на почвообразование, но и уровень грунтовых вод, крутизну и высоту.Сканирование Как видно, почвообразование зависит от многих факторов, региональных и местных, в результате чего в почти бесконечном количестве различных почв, каждая из которых имеет разные потребности. Следовательно, питательные вещества могут значительно различаться от участка к участку. требующие осторожного применения и наблюдения.

Почва и верхний слой почвы образуются естественным путем со скоростью 1 мм в 200-400 мес. лет, в среднем около 1 т / га / г. Полный почвенный профиль создается за 2000 — 10 000 лет, период, долгий для людей, но короткий для планеты. Во всем мире сельскохозяйственные почвы теряются в 10-40 раз быстрее, чем его естественная замена. США потеряли 80 мм с начала земледелия, 200 лет назад. Это составляет около 18 т / га / год. Китай теряет 40 т / га / год.По всему миру потери сельскохозяйственных земель составляют 6 млн га в год, при общемировом уровне 1200 млн га (0,5% / г). Это веские причины для улучшения как люди управляют своими почвами.

В море происходит нечто подобное.Ближе к берегу более крупные частицы накапливаются, тогда как самые мелкие частицы оседают дальше всего. Как толстый слои образуются, вода выдавливается и осадок уплотняется до образуют новые породы, осадочные породы. Они могут быть вытеснены тектоническими потрясениями, создание новой коренной породы, выветривание и формирование почвы и так далее. Осадочный горные породы: конгломерат, песчаник, аргиллит и известняк.

При воздействии экстремального давления, глубокого толчка или силы столкновения, осадочная порода превратится в новую, более твердую породу формы, такие как гнейс, сланец, грейвак и мрамор.Такая погода нравится оригинальные магматические породы, образующие песок, ил и глину.

Мы завершили полный цикл описания породы / почвы / минерала. цикл.

Тундра — это заросли мхов и лишайников, только способные выращивания в короткие сезоны света и оттепелей. Их почвы заболочены, никогда не может полностью оттаять, а уровень грунтовых вод постоянно замороженные (вечная мерзлота). По мере увеличения количества осадков и испарения почвы могут развиваться. дальше к югу от этого региона.

Хвойный лес тайга только может расти на морозе лето. При количестве осадков, превышающих испарение, и подкислении почв смолы, питательные вещества и глины деревьев вымываются вниз, образуя серые стручки где большая часть глины находится в горизонте B, а горизонт A остается песчаным.

Более глубокие почвы образуются в средних широтах, в умеренном поясе. зона, где испарение примерно равно количеству осадков. Лиственные леса теперь могут расти в течение долгих летних месяцев, а зимой гибернируют.Под этим В условиях формируются продуктивные серо-бурые почвы.

По мере снижения уровня грунтовых вод, почвы углубляются, в то время как теплые и сухие условия благоприятны для саванн и прерий. Заселены глубоко укоренившимися травы, которые производят достаточно кислотности, чтобы удерживать глину, но недостаточно выщелачивать питательные вещества. В этих условиях чернозем плодородный черный почвы образуются, богатые гумусом.

По мере того, как уровень грунтовых вод продолжает опускаться, а испарение намного превышает количество осадков, почвы приобретают каштановый / коричный цвет и становятся непродуктивными. степь луга, средиземноморский кустарник и калифорнийский чапараль — это только в шаге от пустыни. Сезонно эти почвы так сильно пересыхают что вместо глин образуются оксиды железа. Эти цвета корицы почвы содержат очень мало глины и очень бедны гумусом и органическими веществами.

Пустыня почвы характеризуются сильной эрозией и медленным выветриванием. Они очень бедны и их легко потревожить ветром и случайным дождем.Горизонты кальцийсодержащих отложений, наподобие гипса.

На рисунке не показаны влажных лесов почв. Из-за Обильные осадки, уровень грунтовых вод простирается почти до поверхности, для большую часть года. Глубокие почвы не могут развиваться, и все минералы и питательные вещества хранятся в растительности выше и в богатом, глубоком органическом горизонте O. Деревья могут расти, только если какое-то другое дерево сбросит лист, который разлагается, или если животное умирает и разлагается.Хотя такие экосистемы выглядят очень богатые, они непродуктивны и непригодны для эксплуатации людьми.

Подробнее см. В скале и классификация почв / порядки почв.

При добавлении всех других территорий, непригодных для сельского хозяйства: горы, ледяной покров, тундра и даже большая часть тайги (бореальные леса) осталось очень мало пригодных земель.

Чтобы увидеть карты первоначальной растительности мира, посетите океаны / продуктивность.

Сток, сток воды по суше в реки и море, составляет по сути:

Поскольку дренаж через почву небольшой, сток в основном зависит от воды. это не испарилось. Местные условия влияют на сток, например, пористость почвы, глубина почвы и количество воды, выделяемой растениями.Последнее требует такое же тепло, что и при испарении, и, таким образом, может быть включен в процесс испарения. Почвы могут быть пористыми, но со временем они насыщаются. Пористость почвы составляет важно иметь возможность выдержать сильные дожди до того, как они вызовут разрушительный сток и для хранения влаги между дождями, но со временем почва насытится. Обратите внимание, что все кривые разветвления имеют горизонтальный бит, начиная с нижний левый угол. По мере увеличения количества осадков сток не будет до достигается точка насыщения почвы.Оттуда сток быстро увеличивается, но не так быстро, как первая кривая, для которой испарение равно нулю и сток составляет 100% осадков. Зимой много осадков и радиация баланс низкий, что приводит к высокому стоку, тогда как летом наоборот правда. Таким образом, эту теорию следует интерпретировать с осторожностью.

Кривые на диаграмме (радиационный баланс от 0 до 70) покрывают большую часть области мира, как показано на карте ниже. Видно, что сток из 0.5 мес / год легко превышается. Если сток будет ниже 25% осадков (зеленая линия), устойчивое земледелие возможно только при наличии дождя. от 0,4 до 1,0 м / год. В Новой Зеландии, где радиационный баланс составляет от 50 до 70, устойчивое ведение сельского хозяйства может быть достигнуто в районах с количество осадков от 0,7 до 1,0 м / год. Обратите внимание, что для элювируют (вымывают) из почвы лишние соли. Как видно, устойчивый сельское хозяйство сложно, но об этом подробнее в главах, посвященных эрозия и устойчивость.

‘

5.4: Выветривание и формирование почвы

Выветривание — ключевая часть процесса почвообразования, и почва имеет решающее значение для нашего существования на Земле. Другими словами, мы обязаны своим существованием погодным условиям, и нам нужно заботиться о нашей почве!

Многие люди называют любой рыхлый материал на поверхности Земли почвой, но для геологов (и студентов-геологов) почва — это материал, который включает органические вещества, находится в пределах нескольких десятков сантиметров поверхности и важен для поддержания роста растений. .

Почва представляет собой сложную смесь минералов (примерно 45%), органических веществ (примерно 5%) и пустого пространства (примерно 50%, заполненного в той или иной степени воздухом и водой). Минеральный состав почв варьируется, но преобладают глинистые минералы и кварц, а также небольшое количество полевого шпата и небольших обломков горных пород. Типы выветривания, происходящие в регионе, имеют большое влияние на состав и структуру почвы. Например, в теплом климате, где преобладает химическое выветривание, почвы обычно богаче глиной.Ученые-почвоведы описывают структуру почвы в терминах относительных пропорций песка, ила и глины, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \). В компонентах песка и ила на этой диаграмме преобладает кварц с меньшим количеством полевого шпата и обломков горных пород, в то время как в глинистом компоненте преобладают глинистые минералы.

Почва образуется в результате накопления и разложения органических веществ, а также в результате механических и химических процессов выветривания, описанных выше.Факторы, влияющие на природу почвы и скорость ее образования, включают климат (особенно среднюю температуру и количество осадков, а также соответствующие типы и интенсивность растительности), тип материнского материала, уклон поверхности и количество почвы. время доступно.

Климат

Почвы образуются в результате выветривания материалов на поверхности Земли, включая механическое разрушение горных пород и химическое выветривание минералов. Развитию почвы способствует просачивание воды вниз.Почва легче всего образуется в условиях умеренного или тропического климата (не холода) и при умеренном количестве осадков (не сухих, но и не слишком влажных). Химические реакции выветривания (особенно образование глинистых минералов) и биохимические реакции протекают быстрее всего в теплых условиях, а рост растений ускоряется в теплом климате. Слишком много воды (например, в тропических лесах) может привести к вымыванию важных химических питательных веществ и, следовательно, к кислым почвам. Во влажных и слабо дренированных регионах могут преобладать болотистые условия, при которых в почве преобладает органическое вещество.Слишком мало воды (например, в пустынях и полупустынях) приводит к очень ограниченному нисходящему переносу химических веществ и накоплению солей и карбонатных минералов (например, кальцита) из восходящей воды. Почвы в засушливых регионах также страдают от недостатка органического материала (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).

Основной материал

Материнский материал почвы может включать все различные типы коренных пород и любой тип рыхлых отложений, таких как ледниковые отложения и отложения ручьев. Почвы описываются как остаточные почвы , если они развиваются на коренных породах, и переносимые почвы, если они развиваются на переносимых материалах, таких как ледниковые отложения. В других источниках термин «перемещенная почва» может означать, что сама почва была перемещена, но в этом тексте «перемещенная почва» — это почва, которая образуется на перемещаемых материалах, например очень тонкая почва, показанная на рисунке \ (\ PageIndex { 2} \).Говоря о такой почве, лучше быть конкретным и сказать «почва, образовавшаяся на рыхлых материалах», потому что это отличает ее от почвы, образовавшейся на коренных породах.

Материнский материал, богатый кварцем, такой как гранит, песчаник или рыхлый песок, приводит к развитию песчаных почв. Материал с низким содержанием кварца, такой как сланец или базальт, создает почвы с небольшим количеством песка.

Исходные материалы являются важными питательными веществами для остаточных почв. Например, второстепенным компонентом гранитных пород является кальций-фосфатный минерал апатит (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ (F, Cl, OH)), который является источником важного для почвы питательного фосфора.Исходный базальтовый материал имеет тенденцию создавать очень плодородные почвы, потому что он также содержит фосфор, а также значительное количество железа, магния и кальция.

Некоторые рыхлые материалы, такие как отложения, вызванные разливом рек, являются особенно хорошими почвами, поскольку они, как правило, богаты глинистыми минералами. Глиняные минералы имеют большие площади поверхности с отрицательными зарядами, которые привлекательны для положительно заряженных элементов, таких как кальций, магний, железо и калий — важных питательных веществ для роста растений.

Наклон

Почва может образовываться только там, где поверхностные материалы остаются на месте и не часто перемещаются в результате массовых потерь. Почвы не могут развиваться там, где скорость образования почвы меньше скорости эрозии, поэтому на крутых склонах обычно мало почвы или нет почвы.

Время

Даже в идеальных условиях почва развивается за тысячи лет. Практически вся южная часть Канады была покрыта льдом вплоть до 14 тыс. Лет назад, а большая часть центральной и северной частей Б.C. прерии, Онтарио и Квебек все еще были покрыты льдом на 12 тыс. Лет назад. Ледники все еще преобладали в центральной и северной частях Канады примерно до 10 тыс. Лет назад, и поэтому в то время условия еще не были идеальными для освоения почвы даже в южных регионах. Таким образом, почвы в Канаде, особенно в центральной и северной частях Канады, относительно молодые и плохо развитые.

То же самое относится к почвам, которые образуются на вновь созданных поверхностях, таких как недавние дельты или песчаные косы, или в районах массового истощения.

Почвенные горизонты

Процесс почвообразования обычно включает в себя нисходящее движение глины, воды и растворенных ионов, и общим результатом этого является развитие химически и текстурно различных слоев, известных как горизонты почвы . Типично развитые горизонты почвы, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), составляют:

• О — слой органического вещества
• A — слой частично разложившегося органического вещества с примесью минерального материала
• E — элювированный (выщелоченный) слой, из которого была удалена часть глины и железа, чтобы создать светлый слой, который может быть более песчаным, чем другие слои.
• Б — слой скопления глины, железа и других элементов из вышележащего грунта
• С — слой неполного выветривания

Хотя в Канаде встречается редко, другой тип слоя, который развивается в жарких засушливых регионах, известен как caliche (произносится как ca-lee-chee ).Он образуется в результате движения ионов кальция вниз (или в некоторых случаях вверх) и осаждения кальцита в почве. Когда он хорошо развит, калише цементирует окружающий материал вместе, образуя слой, имеющий консистенцию бетона.

Как и все геологические материалы, почва подвержена эрозии, хотя в естественных условиях на пологих склонах скорость почвообразования либо уравновешивается, либо превышает скорость эрозии.Человеческая практика, особенно связанная с лесным и сельским хозяйством, значительно нарушила это равновесие.

Почвы удерживаются растительностью. Когда растительность удаляется путем вырубки деревьев или регулярной уборки урожая и обработки почвы, эта защита теряется временно или навсегда. Основными возбудителями эрозии незащищенной почвы являются вода и ветер.

Водная эрозия усиливается на наклонных поверхностях, потому что быстро текущая вода, очевидно, имеет большую разрушающую способность, чем медленно текущая или неподвижная вода (Рисунок \ (\ PageIndex {4} \)).Капли дождя могут дезагрегировать открытые частицы почвы, превращая более мелкий материал (например, глину) в суспензию в воде. Sheetwash — Неканалированный поток по поверхности — уносит взвешенный материал, а каналы размываются прямо через слой почвы, удаляя как мелкий, так и крупный материал.

Ветровая эрозия усугубляется вырубкой деревьев, которые действуют как ветрозащитные полосы, и сельскохозяйственными методами, при которых обнажается оголенная почва (Рисунок \ (\ PageIndex {5} \)).

Обработка почвы также является фактором эрозии почвы, особенно на склонах, потому что каждый раз, когда почва поднимается культиватором, она перемещается на несколько сантиметров вниз по склону.

Лицензионный совет геологов и почвоведов

Добро пожаловать на веб-сайт Управления профессионального и профессионального регулирования, агентства в составе Департамента профессионального и финансового регулирования.Благодарим вас за посещение нашей домашней страницы и будем рады вам помочь.

Несмотря на то, что наше здание в Гардинере, штат Мэн, закрыто для посещения из-за чрезвычайной ситуации в области здравоохранения, связанной с COVID-19, наши сотрудники по-прежнему готовы разрешить ваши жалобы, ответить на ваши вопросы и продолжить оказание высококачественных услуг потребителям и регулируемым отраслям.

Свяжитесь с нами по электронной почте, по телефону или через другие наши онлайн-службы, и мы поможем вам. Спасибо, и мы с нетерпением ждем вашего ответа.

Персонал Управления профессионального и профессионального регулирования

Государственный совет по лицензированию геологов и почвоведов был создан для обеспечения общественной безопасности посредством лицензирования и сертификации профессиональных геологов и почвоведов, определенных на основе образования и опыта.

Основная ответственность Совета состоит в проверке, сертификации и выдаче сертификатов кандидатам, имеющим право работать геологами и почвоведами в штате, а также в поддержании актуальной информации о лицензированных геологах и почвоведах.

Уведомление о запросах на подтверждение лицензии (PDF)

Начиная с 1 марта 2019 года Управление профессионального и профессионального регулирования (OPOR) больше не будет выдавать бумажные подтверждения лицензий. Проверки лицензий доступны бесплатно в официальной базе данных OPOR https://www.pfr.maine.gov/ALMSOnline/ALMSQuery/Welcome.aspx?board=4090. Эта база данных обновляется в реальном времени по мере появления изменений.Управление профессионального и профессионального регулирования считает эту информацию безопасным первичным источником для проверки лицензии.

Дальнейшая корреспонденция Государственного совета по лицензированию геологов и почвоведов будет направлена ​​вам по электронной почте, поэтому, пожалуйста, следите за актуальностью вашей контактной информации. Перейдите по этой ссылке, чтобы подтвердить свою контактную информацию.

ВНИМАНИЕ Геологи и почвоведы:

Для вашей информации, с 19 сентября 2019 года Закон штата по лицензированию геологов и почвоведов удалил устаревшую терминологию, удалив все ссылки на «сертифицированный геолог» и «сертифицированный почвовед» и заменив их на «лицензированный геолог» и «лицензированный почвовед », в зависимости от обстоятельств.Замена термина «лицензированный» не влияет на вашу профессиональную квалификацию геолога или почвоведа.

Что нового

Политика предпочтений ветеранов (принята в феврале 2017 г.)

Политика предпочтений ветеранов OPOR Февраль 2017 г. (PDF)

Законы

Новый закон вступает в силу 19 сентября 2019 г.

Государственный закон Глава 285 (LD1754) Закон о внесении поправок в законы о лицензировании геологов и почвоведов
http: //www.mainelegislature.org / judic / bills / getPDF.asp? paper = HP1249 & item = 3 & snum = 129 (PDF)

Основные положения нового закона предоставляют квалифицированным специалистам больше возможностей относительно того, когда они могут сдавать экзамены по основам почвоведения и геологии и практические экзамены, а также дает еще один путь для получения лицензии почвоведа. Пожалуйста, прочтите полный текст изменений, нажав на ссылку выше.
Вот основные моменты:

• КОГДА ВЫ МОЖЕТЕ СДАТЬ ЭКЗАМЕН ПО ОСНОВАМ ГЕОЛОГИИ ASBOG Новый закон позволяет людям сдавать экзамен по основам геологии ASBOG и экзамен по местным знаниям штата Мэн в последний год до или после окончания аккредитованного 4-летнего или выпускного уровня программы до тех пор, пока люди завершили как минимум 30 кредитных часов по геологическим наукам.
• КОГДА ВЫ МОЖЕТЕ СДАТЬ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ЭКЗАМЕН ПО АСБОГОВЫМ ПРАКТИКЕ Новый закон позволяет лицам сдавать геологические экзамены по ASBOG после выполнения требований к опыту работы.
• КОГДА ВЫ МОЖЕТЕ СДАТЬ ЭКЗАМЕН ПО ОСНОВАМ почвоведения Новый закон позволяет людям сдавать экзамен по основам почвоведения в последний год до или после окончания аккредитованной двухлетней программы или в последний год до или после окончания от аккредитованной 4-летней программы или программы для выпускников, если люди завершили минимум 15 кредитных часов почвенных или связанных с почвой курсов.
• КОГДА ВЫ МОЖЕТЕ СДАТЬ ЭКЗАМЕН ПО ПРАКТИКЕ ГЛАВНОГО ПОЧВОВЕДЕНИЯ Новый закон позволяет лицам сдавать экзамен по профессиональной практике в области почвоведения штата Мэн после выполнения требований к опыту работы.
• ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ СТЕПЕНЬ ПУТЬ К ЛИЦЕНЗИИ В КАЧЕСТВЕ Почвоведения Новый закон позволяет лицам стать лицензированными почвоведами, получившими младшую степень в аккредитованном двухгодичном колледже в области почв, растений, инженерии, геологии, биологии, лесоводства или других наук о природных ресурсах. .

Изменения в правилах

На данный момент нет.

Требование сообщить о судимости и контактную информацию в течение 10 дней с момента происшествия

Уведомление за 10 дней

Почвенный фон Pinelands

На большей части территории национального заповедника Пайнелэндс площадью 1,1 млн. Акров почвы возникли из геологической формации Коханси. Эти почвы в основном пески от средних до крупнозернистых, хотя присутствуют тонкие слои глинистой почвы.Это геологическое образование отложилось на дне океана между 13 миллионами человек. и 25 миллионов лет назад # во время, которое геологи называют периодом миоцена.

Почвы формации Кохэнси очень пористые и неплодородные. потому что, по большей части, основной материал имеет большую долю более крупные частицы песка, чем более мелкие частицы глины. Чем больше пропорция крупных частиц в почве, тем меньше она способна удерживать воду и питательные вещества такие как кальций, магний, фосфор и калий — обычно «еда» необходим для роста растений.Таким образом, даже если Pinelands может получить то же самое количество осадков на суше вдоль реки Делавэр или на суше в северной части Нью-Йорка. Джерси, вода так быстро движется по песчаной почве, что мало влаги и сохраняется мало питательных веществ. Песчаный грунт больше похож на сито, чем на губку.

Загрязняющие вещества, такие как большие количества водорастворимых химикатов в жидкой форме, так же легко способны быстро перемещаться по песчаной почве к поверхности грунтовых вод как вода, протекающая через сито.Это важно помнить при определении количества химикатов, которые можно безопасно использовать как в сельскохозяйственных и жилой земли, а также возможность удаления сточных вод на месте со стандартным септиком. Без тщательного планирования было бы легко загрязняющие вещества достигают уровня грунтовых вод и наносят вред водопроводу.

Почвы сгруппированы в серии по геологическому материалу, из которого они развиваются, а также состав их верхнего слоя почвы, недр и горизонтов (или слои), которые находятся под недрами.В Pinelands тринадцать основной почвенный ряд. Также есть 30 дополнительных рядов почв вдоль южного и западные окраины региона, где перемешаны другие геологические образования. с формацией Кохэнси.

Чтобы упростить понимание почв Пайнленд, это обсуждение сосредоточим внимание на пяти преобладающих сериях почв, которые возникли из Формация Кохэнси. Эти пять почвенных рядов — Лейквуд, Лейкхерст, Ацион, Берриленд, и Muck — главные факторы уникальной почвы Pinelands.-водное растение-животное отношение. Каждый формируется под влиянием времени, положения (будь то почва находится на холме или на низких участках с колеблющимся уровнем грунтовых вод), родительский материал (песок или гравий), климат и биологическая активность.

Хотя время, исходный материал, климат и биологическая активность остаются относительно постоянная для каждого из пяти рядов, уровень грунтовых вод и топографическое положение могут отличаться. Почвы с более высоким колебанием уровня грунтовых вод обычно располагаются в низкоуровневых зонах, где уровень грунтовых вод находится у поверхности.(Там Практически отсутствует поверхностный сток в Сосновых землях). Цвет поверхности — черный. подстилаются сначала светло-серым слоем, а затем красновато-коричневым и темно-коричневым песчаные пласты. В целом их можно отнести к категории водно-болотных или болотных почв.

Органический поверхностный слой почв Лейквуда и Лейкхерста медленно разлагается. потому что существует очень мало микроорганизмов, способных его расщепить. Разложение при этом образуется гуминовая кислота, которая перемещается вниз с просачивающейся водой.В течение длительного периода времени этот слабый кислотный раствор удаляет практически все материалы из поверхностного слоя. Подземный слой становится почти чистым. кварцевый песок. Минералы (в основном соединения железа и железо, соединенное с органическими вещества, которые отфильтровываются в верхних слоях почвы) и образуются органические вещества темно-коричневый слой от трех до четырех дюймов непосредственно под серым слоем.

Бактерии, использующие углерод в пищу на почвах Ациона и Берриленда истощают и удаляют кислород в процессе своего дыхания.В результате утюг соединения используются как заменитель. После использования бактериями железо говорят, что находится в пониженном состоянии. В восстановленном состоянии минеральные соединения обычно имеют серый цвет.

Из-за почти постоянного состояния насыщения навозных почв органическое материя не разлагается полностью, и происходит медленное наращивание годы. Грязевые почвы обычно образуются в неглубоких лужах и на прилегающих к ним невысоких участках. к потокам.

Ученые-почвоведы считают, что нижележащие коричневые песчаные слои являются результатом соединений железа и мелких частиц гумуса, просачивающихся вниз через почвы до уровня грунтовых вод летом. Это выщелачивание соединений железа является частью процесса образования болотного железа. Грубые текстуры и колеблющиеся Уровень грунтовых вод, обнаруженный в почвах Ациона и Берриленда, делает возможным этот процесс. Даже минимальное количество глины предотвратит этот процесс.Болотное железо часто встречается в руслах ручьев и играет важную роль в производстве пушек. и выстрел, использованный войсками Джорджа Вашингтона во время войны за независимость.

Глубина водного зеркала оказывает большое влияние на песчаные почвы Pinelands по мере их развития. из исходного материала. Виды деревьев и кустарников, которые растут в разных части сосновых земель связаны с глубиной водного зеркала и этими пятью почвами. серии. Растения, произрастающие на почвах водно-болотных угодий, таких как Ацион, Берриленд и Muck имеют специальные приспособления, позволяющие извлекать кислород из воздуха. а не обычно насыщенная почва.

Когда поселенцы впервые прибыли в регион в 1600-х и 1700-х годах, они обнаружили большая часть почв региона не поддерживает животноводство и выращивание овощных и зерновых культур, которые были частью традиционного европейского сельского хозяйства. По этой причине они назвали этот регион «Сосновыми степями». Поскольку 1800-е и начало 1900-х годов, клюква и черника (оба требовали органическая поверхностная почва, относительно высокий уровень грунтовых вод и связанные с этим кислые условия с почвами Ацион, Берриланд, Мук) возделывались и выращивались на коммерческая основа.Сегодня эти культуры являются важной частью сельскохозяйственного производства Нью-Джерси. промышленность. Когда природные ресурсы сочетаются с совместимым использованием, «Сосна Пустоши »оказались совсем не бесплодными.

Эрозия почвы и устойчивость сельского хозяйства

Аннотация

Данные, полученные из глобальной компиляции исследований, количественно подтверждают давно сформулированное утверждение о том, что темпы эрозии сельскохозяйственных полей с традиционной вспашкой в ​​среднем на 1-2 порядка величины выше, чем темпы образования почвы, эрозии под естественной растительностью и долгосрочной геологической эрозии.Общая эквивалентность последнего указывает на то, что в глобальном масштабе образование почвы на склонах холмов и эрозия развиваются, чтобы уравновесить геологическое и климатическое воздействие, в то время как традиционное сельское хозяйство с использованием плугов увеличивает темпы эрозии настолько, что оказывается неустойчивым. В отличие от того, как чистая скорость эрозии почвы на традиционно вспаханных полях (≈1 мм / год) может размываться через типичный профиль почвы на склоне холма с течением времени, сравнимым с продолжительностью жизни основных цивилизаций, при нулевой обработке почвы скорость эрозии намного ближе к почвенной продуктивности. темпы роста и, следовательно, могут стать основой для устойчивого сельского хозяйства.

Признание пагубного влияния ускоренной эрозии почвы на сельскохозяйственные общества восходит к Платону и Аристотелю, и несколько уже ставших классикой исследований приписывают голые каменистые склоны классического мира эрозией древней почвы (1–3). В последние десятилетия археологические исследования подтвердили ярко выраженные эпизоды эрозии почвы, связанные с подъемом и последующим упадком цивилизаций на Ближнем Востоке, в Греции, Риме и Мезоамерике, а также в других регионах по всему миру (4–8).Большинство комментаторов, однако, обычно связывают такие эпизоды эрозии с последствиями обезлесения (9–12) и пренебрегают ролью сельского хозяйства в поддержании ускоренной эрозии на возвышенностях.

Эрозия почвы — это сложный процесс, который зависит от свойств почвы, уклона почвы, растительности, количества и интенсивности осадков (13). Широко признано, что изменения в землепользовании способны значительно ускорить эрозию почвы (14–16), и давно было признано, что эрозия, превышающая продуктивность почвы, в конечном итоге приведет к снижению сельскохозяйственного потенциала (2, 3, 17–19).Хотя плодородие почвы обычно снижается с ускорением эрозии, плодородие почвы само по себе является функцией методов ведения сельского хозяйства и условий местности, таких как тип почвы, содержание питательных и органических веществ. Следовательно, в следующем анализе я более узко сфокусируюсь на проблеме эрозии почвы, поскольку поддержание плодородия почвы в долгосрочной перспективе по-прежнему требует ухода за самой почвой. Однако до недавнего времени было доступно мало количественных данных о естественных темпах производства почвы или долгосрочных темпах геологической эрозии, с которыми можно было бы сравнить скорости эрозии на сельскохозяйственных полях.

Вместо этого оценки антропогенного увеличения эрозии почвы обычно основываются на универсальном уравнении потери почвы, разработанном в качестве инструмента планирования для обеспечения общей эмпирической основы, в рамках которой можно оценить местные меры контроля над темпами эрозии почвы (20). Хотя модель основана на данных о стоках и эрозии почвы за более чем 10 000 лет с небольших экспериментальных площадок по всей территории США, в некоторых случаях эта модель хорошо предсказывает эрозию (21), но значительно переоценивает или занижает эрозию почвы в других (22, 23).Кроме того, использование скорости эрозии, определенной на небольших участках, подвергалось критике как неприемлемое для экстраполяции на большие пространственные масштабы (24).

Другой распространенный метод оценки эрозии почвы, основанный на исследованиях выхода наносов (25, 26), осложняется отложениями в поймах рек, которые приводят к типичному снижению выноса наносов на единицу площади с увеличением площади дренажа. Недавно Syvitski et al. (27) подсчитал, что деятельность человека снизила доставку наносов в океаны наполовину из-за строительства плотин, несмотря на значительно увеличившуюся эрозию склонов холмов в горных районах источников.Следовательно, основанные на количестве наносов оценки величины антропогенного ускорения эрозии возвышенностей остаются под вопросом. Несмотря на то, что большая часть почвы, эродированной со склонов холмов, может быть переотложена в коллювиальных или пойменных средах (24, 28), перенос наносов на коллювиальные подножия склонов и дно аллювиальных долин может в конечном итоге вывести сельскохозяйственные возвышенности из производства, захоронив некогда продуктивные почвы в возделываемые территории меньшего размера, например, на острове Мангаиа в южной части Тихого океана, где разразился ожесточенный конфликт из-за доступа к пахотным почвам, изолированным в локализованных районах осадконакопления, после того, как древнее полинезийское сельское хозяйство на возвышенностях лишило почвы большую часть острова (29).

Признавая возможность ускоренной эрозии в условиях современного промышленного сельского хозяйства, Министерство сельского хозяйства США (USDA) установило в 1950-х годах значения допустимости потери почвы, или значения T , по которым оценивается «приемлемый» уровень эрозии почвы. Как правило, программы по охране почв считают, что значения T составляют ≈5–12 т / га в год (30), что эквивалентно ≈0,4–1 мм / год эрозии (при объемной плотности почвы 1200 кг / м ³ ). Хотя исследования, сообщающие о том, что только сильно эродируемые земли разрушались быстрее, чем значения T (31), некоторые интерпретировали как свидетельствующие о том, что эрозия почвы представляет небольшой риск для сельскохозяйственного производства (32, 33), другие исследователи выразили обеспокоенность тем, что T сами значения устанавливаются значительно выше, чем производительность почвы, по политическим и экономическим соображениям (34).На сегодняшний день правдивость любого из утверждений была поставлена ​​под сомнение из-за недостатка данных как о почвенном производстве, так и о скорости геологической эрозии, а также неуверенности в том, как интерпретировать различия между современной и геологической скоростью эрозии из-за их внутренних разных временных масштабов. Ссылаясь на основу для установки значений T , Кини и Круз (35) недавно зашли так далеко, что утверждали, что «редко такая важная политика была основана на такой нехватке защищаемых данных». Хотя меры по сохранению почвы и стимулы в соответствии с Законом о продовольственной безопасности 1985 года помогли снизить общую эрозию почвы от U.S. пахотных земель с 3,4 млрд. Тонн в 1982 г. до 2,0 млрд. Тонн в 1997 г. (36), остается неясным, насколько темпы эрозии почвы остаются выше фоновых показателей.

При оценке долгосрочных последствий сельскохозяйственной эрозии почвы существует фундаментальное различие между сельским хозяйством в поймах, где ежегодные наводнения обновляют минеральные почвы, и сельским хозяйством на возвышенностях, где почвы постепенно истончаются и теряют продуктивность, поскольку эрозия почвы опережает производство почвы. Со временем почвы на склонах склонов развиваются в сторону баланса между эрозией и продуктивностью почвы, способствуя развитию характерной толщины почвы для конкретных климатических и геологических условий.С этой точки зрения почвы, ландшафты и растительные сообщества развиваются вместе благодаря взаимной зависимости от баланса между эрозией почвы и производством почвы. При таком сценарии ожидается, что образование почвы и эрозия уравновесят друг друга в масштабах времени, необходимого для получения равновесной толщины почвы. В этом контексте подходящим показателем для оценки устойчивых темпов эрозии почвы является то, что Беннет и Лоудермилк (37) назвали скоростью геологической эрозии, скорость, с которой почва в конкретной среде будет разрушаться под местной растительностью, которая, по их мнению, будет соответствовать скорость продуктивности почвы.Здесь я использую и обновляю их подход для сравнения прямых измерений скорости с помощью различных методов исследований по всему миру для оценки потенциально устойчивой скорости эрозии.

Результаты

Скорость геологической эрозии обычно увеличивается от пологих низинных ландшафтов древних континентальных кратонов (<10 ^-4 до 0,01 мм / год) до умеренных уклонов холмов покрытого почвой ландшафта (от 0,001 до 1 мм / год) и крутых тектонических склонов. активный альпийский рельеф (0.От 1 до> 10 мм / год) (рис.1). Возделываемые поля из всех этих различных регионов обычно подвергаются эрозии со скоростью, типичной для альпийской местности. Более того, сходство в совокупных распределениях вероятностей для диапазонов производительности почвы и как современной эрозии под естественной растительностью, так и долгосрочной скорости геологической эрозии в различных условиях подтверждает гипотезу о том, что ландшафты развиваются для поддержания естественного баланса между производством почвы и эрозией, несмотря на широкий диапазон масштабов времени, охватываемый такими измерениями (рис.2). Хотя эти показатели существенно ниже, чем значения T , одобренные Министерством сельского хозяйства США, они обеспечивают надежную поддержку общей концепции равновесной толщины почвы в естественных условиях.

Сравнение скоростей эрозии почвы на сельскохозяйственных полях при традиционном сельском хозяйстве ( n = 448) и скорости геологической эрозии от низкоградиентных континентальных кратонов ( n = 218), покрытых почвой ландшафтов ( n = 663), и альпийская местность ( n = 44) (источники приведены в SI).Скорости эрозии почвы, представленные в различных единицах, были преобразованы в эквивалентные скорости снижения, исходя из того, что объемная плотность почвы составляет 1 200 кг / м ³ . Заштрихованная область представляет диапазон USDA. Значения T (0,4–1,0 мм / год) были использованы для определения допустимой потери почвы.

Графики вероятностей скорости эрозии почв сельскохозяйственных полей при обычных (например,g., обработка почвы) и почвозащитное земледелие (например, террасирование и методы нулевой обработки почвы), со скоростью эрозии на площадях и участках, покрытых естественной растительностью, скоростью производства почвы и геологической скоростью эрозии (составное распределение данных для кратонов, почвопокровные ландшафты и альпийские районы на рис. 1). Источники данных для сельскохозяйственных и геологических показателей такие же, как на рис. 1. Заштрихованная область представляет диапазон USDA. Значения T (0,4–1,0 мм / год) были использованы для определения допустимой потери почвы.

В отличие от общего согласия между темпами производства почвы, современными темпами эрозии под естественной растительностью и темпами эрозии в течение геологического времени, темпы эрозии почвы при традиционных методах ведения сельского хозяйства почти всегда превышают 0,1 мм / год, при этом скомпилированные данные показывают медианное значение и средние значения> 1 мм / год (Таблица 1). Следовательно, составное распределение вероятностей темпов эрозии при традиционном сельском хозяйстве представляет собой увеличение в 10–100 раз по сравнению с любой из возможных баз для оценки фоновых показателей.Это несоответствие подразумевает среднюю чистую потерю почвы при традиционном сельском хозяйстве порядка 1 мм / год, цифру, близкую к значениям T , предназначенным для достижения нулевых чистых потерь почвы (то есть для уравновешивания производства почвы). Напротив, распределение скорости эрозии при использовании методов защиты почвы, таких как консервативная обработка почвы, методы нулевой обработки почвы и террасирование, близко к распределению скорости геологической эрозии.

Характеристики распределений скорости эрозии для скомпилированных данных, представленных на рис.1 и 2

Темпы эрозии и образования почвы во всем мире варьируются более чем на 4 порядка, в зависимости от характеристик местности, в частности климата, геологии, почв, топографии и растительности. Итак, насколько репрезентативны распределения и диапазон сред, охватываемых скомпилированными данными? Благоприятное сравнение средней скорости геологической эрозии, представленной здесь, с предыдущими независимыми оценками средней скорости глобальной эрозии (таблица 2) подтверждает мнение о том, что данные являются пространственно репрезентативными, и что используемый здесь метод компиляции данных методом грубой силы представляет разумный глобальный диапазон значений условия.Более того, учитывая склонность геологов к работе в живописной альпийской местности, вполне вероятно, что рельеф местности чрезмерно представлен при расчете скоростей геологической эрозии, что означает, что средняя скорость геологической эрозии представляет собой максимальное ограничение. Кроме того, средние значения распределения продуктивности почвы также близки к независимым оценкам среднемировых показателей продуктивности почвы, что также указывает на то, что приведенные здесь значения являются достаточно репрезентативными.

Средние глобальные темпы геологической эрозии и глобальные показатели продуктивности почвы, указанные в предыдущих исследованиях

Еще одно ограничение на скорость глобальной геологической эрозии дается общей зависимостью Анерта между скоростью эрозии ( E ) и средним местным рельефом ( R ) (38). Повторный анализ более широкого набора глобальных данных Монтгомери и Брэндон (39) показал, что соотношение в форме E = 0,2 R , где E выражается в миллиметрах в год, а R — в километрах, характеризует связь между скоростью геологической эрозии и средним местным рельефом.В этом исследовании они представили данные, для которых среднее значение 86 м характеризует средний местный рельеф, определенный по кругу диаметром 10 км для всей Северной Америки, Европы, Южной Америки и Азии. Введенное в вышеупомянутое соотношение, это значение соответствует скорости эрозии 0,017 мм / год, близко к оценкам скорости глобальной геологической эрозии, сообщенным ранее, и идентично среднему значению продуктивности почвы для компиляции данных, представленных здесь. Наблюдение за тем, что скорость эрозии увеличивается нелинейно с увеличением среднего местного рельефа выше R = 1 км (39), подразумевает, что средние скорости геологической эрозии должны существенно превышать средние скорости, как было обнаружено при компиляции данных.Однако <5% суши имеет R > 1000 м, и поэтому средняя скорость геологической эрозии, в шесть раз превышающая медианную скорость, найденную в настоящей компиляции, вероятно, отражает как склонность геологов к изучению альпийской местности, так и непропорционально высокую эрозию. ставки в таких условиях.

Учитывая огромный диапазон скоростей эрозии в различных средах, идеальное сравнение для оценки воздействия сельского хозяйства на эрозию почвы включает прямые исследования до / после для тех же или сопоставимых земель под естественной растительностью и под сельскохозяйственным производством.Хотя доступно гораздо меньше таких прямых сравнений, диапазон соотношений для 46 примеров, представленных в настоящем исследовании, подтверждает общее ускорение, подразумеваемое данными, собранными на рис. 1. В частности, отдельные исследования, включающие прямое сравнение скорости эрозии под естественной растительностью. и традиционное сельское хозяйство сообщают об увеличении в 1,3–> 1000 раз (рис. 3), со средним и средним соотношениями в 18 и 124 раза, соответственно, для собранных исследований.

График в виде квадратов с усами, показывающий диапазон зарегистрированного увеличения скорости эрозии для исследований, в которых сообщается о прямом сравнении эрозии при традиционном сельском хозяйстве и местной растительности для сопоставимых условий ( n = 46, медиана = 18, среднее = 124, минимум = 1,3, максимум = 1878). Данные включают исследования, в которых сообщалось об обоих показателях по отдельности, и те, которые просто сообщали о соотношении между темпами эрозии под естественной растительностью и традиционным культивированием.

В середине 20 века признание того, что традиционное сельское хозяйство резко ускорило эрозию почвы, привело к экспериментам с почвенной обработкой и нулевой обработкой почвы (40, 41).За последние несколько десятилетий беспахотное земледелие все чаще используется как экономичная альтернатива традиционным методам обработки почвы. Если в 1970-х годах немногие фермеры использовали методы нулевой обработки почвы, то в 2000 году 16% посевных площадей на фермах США использовали методы нулевой обработки почвы (42). Хотя методы нулевой обработки почвы все чаще применяются в Северной и Южной Америке, только 5% мировых пахотных земель обрабатываются с использованием методов нулевой обработки почвы (43). При беспахотном земледелии стерня сельскохозяйственных культур остается на поверхности земли, а не под вспашкой, а семена вносятся непосредственно в почву с помощью специальной сеялки.Слой органического вещества, оставленный на поверхности земли, действует как мульча, которая способствует инфильтрации, тем самым уменьшая как сток, так и эрозию, вызванную стоком, который действительно происходит.

Учитывая широкий спектр условий на конкретных участках, которые влияют на эрозию сельскохозяйственных почв, прямые сравнения методов на одних и тех же полях или сопоставимых почвах обеспечивают лучший способ оценки и сравнения эрозионных эффектов нулевой обработки почвы и традиционного сельского хозяйства. В конце 1970-х годов в одном из первых полевых испытаний методов нулевой обработки почвы сообщалось о снижении эрозии почвы на кукурузных полях Индианы более чем на 75% (44).В другом исследовании, проведенном в Огайо, сообщалось о более чем 10-кратном снижении потерь почвы при использовании нулевой вспашки по сравнению с вспаханными водосборами (40). Совсем недавно сельскохозяйственные исследователи обнаружили, что применение технологии нулевой обработки почвы снижает эрозию почвы более чем на 90% по сравнению с традиционным выращиванием табака (45). Сравнение потерь почвы на хлопковых полях в северной Алабаме показало, что на участках с нулевой вспашкой в ​​среднем потеря почвы была в два-девять раз меньше, чем на обработанных участках (46). Одно исследование в Кентукки показало, что методы нулевой обработки почвы снизили эрозию почвы на поразительные 98% (47).Хотя влияние на скорость эрозии зависит от ряда местных факторов, таких как тип почвы и урожай, 39 примеров, включающих прямые сравнения эрозии почвы при использовании традиционных методов и методов нулевой обработки почвы, представленные здесь, представляют широкий спектр условий с очень различные скорости эрозии и показывают, что методы нулевой обработки почвы снижают эрозию почвы в 2,5 -> 1000 раз, со средним и средним значениями в 20 и 488 раз, соответственно (рис. 4), что достаточно для приведения скорости сельскохозяйственной эрозии в соответствие со скоростью производства почвы. .

График в виде прямоугольников с усами, показывающий диапазон зарегистрированного снижения скорости эрозии для исследований, в которых сообщалось о прямом сравнении традиционной обработки почвы и методов нулевой обработки почвы для сопоставимых условий ( n = 39, медиана = 20, среднее = 488, минимум = 2,5 , максимум = 7620). Данные включают исследования, в которых сообщалось об обоих показателях по отдельности, и те, которые просто сообщали о соотношении между темпами эрозии при традиционной культивации или при нулевой обработке почвы.

Сходные различия между темпами эрозии почвы на традиционно возделываемых полях и полях с нулевой обработкой почвы, а также скорости геологической эрозии указывают на то, что эти различия не могут возникать просто из-за различных рассматриваемых временных масштабов (48). Наблюдение за тем, что методы нулевой обработки почвы уменьшают эрозию на величину, сопоставимую с увеличением эрозии при традиционном сельском хозяйстве, дает убедительное обратное подтверждение общности увеличения скорости эрозии на 1-2 порядка при традиционном сельском хозяйстве.

Обсуждение

Средние и медианные уровни продуктивности почвы из представленного здесь компилятора несколько ниже, а средние темпы сельскохозяйственной эрозии несколько выше, чем те, о которых сообщалось ранее для глобальных оценок и оценок США (Таблица 3). Предыдущие оценки средней потери почвы на пахотных землях США и во всем мире колеблются от 0,2 до 1,5 мм / год, при этом среднее значение 0,95 мм / год для заявленных значений для пахотных земель США приведено в Таблице 3. Оценки средних мировых темпов эрозии за прошлые периоды. 500 миллионов лет колеблются от 0.От 016 до 0,024 мм / год на основе объемов отложений, сохранившихся в геологической летописи (49, 50), и, таким образом, перекрываются со средним значением скорости геологической эрозии, обнаруженной здесь, но в несколько раз ниже средних значений. Предыдущие оценки среднего глобального производства почвы колеблются от 0,058 до 0,083 мм / год (51, 52), что в несколько раз превышает среднее значение для собранных здесь данных. В любом случае, однако, существует несоответствие между современными темпами эрозии при традиционном сельском хозяйстве и долгосрочными темпами эрозии и продуктивности почвы более чем на 1 порядок.

Средние темпы эрозии пахотных земель в мире и США, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях

Учитывая, что вспаханные поля разрушаются значительно быстрее, чем темпы производства почвы и естественной эрозии почвы, ограниченную продолжительность жизни сельскохозяйственной цивилизации можно оценить по времени, необходимому для того, чтобы традиционное сельское хозяйство разрушилось за счет естественного запаса верхнего слоя почвы.Критическое время, Т _c , эрозия почвенного профиля может быть выражена как где S — начальная мощность, E — скорость эрозии почвы, а P — скорость продуктивности почвы (53). При средней скорости производства почвы и геологической эрозии <0,2 мм / год и средней скорости эрозии почвы при традиционных методах ведения сельского хозяйства> 1 мм / год, время, необходимое для выветривания почвы, составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. лет для начального профиля почвы толщиной от дециметра до метра, типичного для ненарушенных территорий умеренных и тропических широт (рис.5). Это простое ограничение на продолжительность жизни сельскохозяйственных почв достаточно хорошо предсказывает историческую модель продолжительности жизни от 500 до нескольких тысяч лет для основных цивилизаций по всему миру, подтверждая аргумент, что не топор вырубал леса, а плуг, который последовал за ним. это подорвало многие древние общества (54).

Критическое время ( T _c ), необходимый для размывания профиля почвы разной начальной толщины ( S ) для разных чистых скоростей эрозии почвы, установленных разницей между скоростью эрозии почвы ( E ) и продуктивностью ( P ), определенной согласно Т _c = S / ( E − P ).

Собранные здесь данные демонстрируют, что эта проблема связана не только с древней историей.Прямым следствием дисбаланса между потерей сельскохозяйственных земель и эрозией как в условиях естественной растительности, так и в геологическом времени является то, что со временем продолжающаяся потеря почвы станет критической проблемой для глобального сельскохозяйственного производства при традиционных методах земледелия на возвышенностях. При небольшом количестве новых земель, которые можно было бы использовать для устойчивой обработки (55), и прогнозируемом увеличении численности мирового населения до> 10 миллиардов в конце этого столетия, проблема долгосрочной устойчивости сельского хозяйства будет становиться все более актуальной, хотя, кроме того, поддержание здоровья почвы и продуктивности сельского хозяйства требует предотвращения истощения питательных веществ.Тем не менее, если темпы сельскохозяйственной эрозии будут намного превышать темпы производства почвы, мировое общество в конечном итоге будет вынуждено либо принять сельскохозяйственные методы, которые поддерживают почву, либо столкнуться с усилением конкуренции за сокращающуюся базу сельскохозяйственных земель.

Материалы и методы

Данные были собраны на основе растущего числа исследований скорости образования почвы, долговременной геологической эрозии, эрозии под естественной растительностью и сельскохозяйственных полей.При сборе таких данных я избегал включения данных исследований по выходу наносов для дренажных бассейнов, где проблемы с накоплением наносов усложняют оценку скорости эрозии на возвышенностях (например, из-за крупных речных систем) или в условиях поймы, где образование почвы не происходит непосредственно в результате выветривания горных пород, а вместо этого происходит от переотложения бывших горных почв.

Скомпилированные данные включают 1 673 измерения, полученные в результате 201 исследования в широком диапазоне сред и геологических условий [см. Вспомогательную информацию (SI)].Скорости геологической эрозии включают стратиграфические ограничения, осадконакопление озера, оценочные глубины датированного размещения плутона и исследования, основанные на космогенных ¹⁰ Be и ²⁶ Al как в отдельных породах, так и в речном песке для оценки скорости эрозии всего водосбора. Скорость образования почвы также основана на исследованиях ¹⁰ Be, а также на исследованиях скорости выветривания и геохимии рек. Современные темпы эрозии под естественной растительностью основаны на исследованиях измеренных потерь почвы как на экспериментальных участках, так и на исследованиях в масштабе водосбора.Уровни эрозии в результате традиционного сельского хозяйства, нулевой и консервативной обработки почвы основаны на исследованиях с использованием ¹³⁷ Cs и данных о потерях почвы как на экспериментальных участках, так и на полевых исследованиях, а также на долгосрочных исследованиях, основанных на осаждении в закрытых бассейнах. , усечение почвенного профиля и участки надземных кладбищ.

Благодарности

Я благодарю Марка Ниринга за предоставленные данные из его статьи 1999 г. (62) и Шарлотту Шрайбер и двух анонимных рецензентов за комментарии к черновикам рукописей.

Сноски

• Эл.

  No related posts.