Проведение почвенной съемки на объектах практики

Объектами практики являются кварталы, выдела лесохозяйственного предприятия той или иной области. Студент проводит маршрутно-рекогносцировочную съемку для ознакомления с природными условиями района объекта исследований, характером почвенного покрова, а также выбирает методы и технику полевого почвенного обследования в данных конкретных условиях. Особое внимание необходимо уделить природоохранной тематике, вопросам защиты почв.

Маршрутно-рекогносцировочная съемка позволяет в натуре установить границы собственного объекта (выдела, квартала), сверить картографическую основу с действительной ситуацией в натуре, внести необходимые исправления на топографической основе (выявить безлесные болота, места рекреационной нагрузки, площади, занятые ольшаником по долинам рек и ручьев).

По данным рекогносцировки определяется категория сложности выдела, квартала, количество почвенных выработок, необходимых для точного выявления почвенных контуров.

Для выявления закономерностей формирования почвенного покрова и ознакомления с природными условиями на объекте исследований проводится маршрутная почвенная съемка.

Для этой цели закладывается почвенно-геоморфологический профиль, длиною около 2 км от водораздела по выбранному объекту к имеющемуся водосборнику (река, овраг, балка). Глубокие почвенные разрезы закладываются на всех элементах рельефа (водораздел, склон, терраса, пойма).

Такой почвенно-геоморфологический профиль имеет катенарную дифференциацию в пределах отдельных форм и элементов рельефа в пределах объекта исследований (выдела, квартала). Катена является удобной натурной моделью почвенного покрова склона, а серия катен – всего объекта исследований и ландшафта в целом.

Почвенно-экологический профиль на объекте прокладывается с учетом пространственного расположения насаждений разных возрастных групп, но, в первую очередь, на участках с преобладанием насаждений старшего возраста, по которым более правильно оценивается лесорастительный эффект почв.

Выбор места для закладки почвенных разрезов. На характерном и типичном для данного выдела элементе рельефа для выявления главного типа почвообразования закладывается глубокий опорный почвенный разрез и проводится его привязка, подробное описание почвенного профиля, его фотографирование.

Для выявления основного разнообразия почв на объектах исследования закладывают почвенные разрезы, полуразрезы и прикопки. Разрезы предназначаются для детальной морфологической или полной характеристики почв, с определением химических и физико-химических показателей. Глубина их варьирует в зависимости от глубины проникновения почвообразования и составляет в среднем 1,5…2,5м. На заболоченных почвах их глубина ограничивается глубиной вскрытия почвенно-грунтовых вод. На почвенном плане и полевом почвенном абрисе основной разрез обозначается (+).

Полразрезы закладываются на участках рельефа, где возможны изменения в характере почвенного покрова. Глубина полуям 75…100 см. Почвенные прикопки позволяют выявить границы почвенных контуров. Их глубина (50…60 см) позволяет вскрыть важнейшие почвенные горизонты и определить степень эродированности, поверхностной оглеенности, окультуренности и т.д. На карте разрез обозначается крестиком (+), полуяма – кружочком (о), прикопка – точкой (•).

Техника закладки почвенного разреза. На расстоянии 0,75…1,0 м от дерева, или на открытой, типичной для данного участка, местности намечают прямоугольник, ширина и длина, которого принимается в зависимости от глубины разреза. Например, если глубина разреза 125…150 см, то ширина его должна быть 70…80 см, а длина - около 150 см, чтобы размеры ямы были экономичными и не ограничивали движения при копке. Одна короткая сторона его ориентируется на юг с тем, чтобы описываемая стенка разреза была освещена. Лишь в тех случаях, когда юг "закрыт" густой стеной леса, эта сторона разреза может ориентироваться в другую, более светлую сторону.

Рисунок 1 - Схема почвенного разреза

Три стенки разреза делают вертикальными, а четвертую - со ступеньками, для уменьшения объема земляных работ и удобства спуска на дно разреза (рис. I). Почву из разрезa следует выбрасывать в определенном порядке. Нельзя выбрасывать почвогрунт на переднюю площадку разреза, а также ходить по ней, класть оборудование, т.к. это может нарушить естественное сложение горизонтов почвы и затруднить ее описание. Вначале снимается лесная подстилка и складывается в кучи. Верхние горизонты (А₁, А₂) выбрасывают на одну из боковых сторон, нижние горизонты - на другую сторону. Это дает возможность после окончания работ примерно восстановить естественное сложение почвы при закопке разреза.

3.1 Описание почвенных разрезов

При заполнении полевого дневника определяют местоположение (лесхоз, лесничество, квартал) разреза на топографической основе (точность ± 3 мм), привязку его к постоянным ориентирам на местности; характер макро-, мезо- и микрорельефа и положение разреза по отношению к микрорельефу, элемент рельефа, где заложен разрез (водораздел, склон, подножие склона, терраса), экспозицию склона, крутизну, положение разреза на склоне. Дается краткая характеристика особенностей геологического строения участка, для описания почв которого закладывается данныйразрез.

Определяется состав древостоя, ярусность древесного полога, степень сомкнутости крон, класс бонитета, характер наземного яруса, тип леса, и по какому преобладающему эдификатору дается его название.

Почвенная съемка проводится в масштабе 1:10000 (1:5000).

Соотношение между разрезами, полуямами и прикопками 1:4:5. Наименьшим рациональным почвенным контуром, подлежащим обязательному выделению на почвенной карте, является площадь 0,25 см² на карте, что в М 1:10000 соответствует 0,25 га на местности.

После изучения и описания обстановки в районе разреза можно приступить к описанию почвы. Прежде всего, необходимолопатой зачистить переднюю стенку разреза и "подновить" ее ножом сверху вниз, придав ей рельефность, Внешние признаки почвы при этом становятся нагляднее. Затем внимательно изучается передняя стенка разреза и по изменению окраски почвы, структуры, плотности, механического состава и других внешних признаков ножом выделяются границы почвенных генетических горизонтов. С помощью деревянной шпильки к вертикальной стенке разреза прикрепляют ленту-сантиметр так, чтобы нулевое деление совпало с поверхностью почвы; лента в вертикальном положении должна свободно свешиваться по стенке разреза до его дна. В полевом почвенном журнале изображается общее строение почвенного профиля (лучше цветными карандашами) с указанием знаков генетических горизонтов, их протяженность по профилю и мощности, например. Ао - 0-3см; А₁ - 3-12см; А₂ – 12-25см; В₁-25-60см и т. д.

Морфологические признаки почвы являются внешним проявлением сложных процессов, протекающих в почве, отражают химический и минералогический состав почвы, ее свойства. По морфологическим признакам почвы, еще не прибегая к лабораторным исследованиям, с известным приближением можно судить о характере процессов, протекающих в почве, о степени выраженности этих процессов (подзолистый процесс почвообразования и разная степень его выраженности: слабо, средне- и сильноподзолистые почвы; болотный процесс почвообразования и т. д.) и в целом о лесорастительных свойствах почв.

Выделяют основные горизонты и указывают их влажность, цвет, механический состав, структуру, твердость и пористость, новообразования и включения, характер распределения корней, особенностей перехода одного горизонта в другой.

Для выявления почвенно-типологических групп важно выделить те признаки почв, которые определяют тип леса. В этом случае важными признаками, указывающими на различия в водном режиме, режиме питания являются наличие и глубина суглинистой прослойки в супесчаной толще, глубина подстилания коренных пород, признаки гидроморфизма и т. д.

Особенно подробно нужно описать растительность в районе разреза: состав насаждения или ценоза, возраст, средний диаметр, среднюю высоту, полноту, бонитет, запас, тип леса, наличие подлеска, его видовой состав и густоту, наличие подроста и естественного возобновления, травяной и моховой покров, их видовой состав, распределение по площади и степень покрытия почвы.

После описания разреза и растительности в месте его закладки на основании визуальных наблюдений необходимо сделать полевую оценку лесорастительных свойств и соответствие потенциального плодородия почв составу и продуктивности произрастающих на них насаждений или другой растительности.

3.2 Отбор почвенных образцов

Для уточнения результатов полевого обследования почв и объективной характеристики, протекающих в почвах процессов, их генезиса и лесорастительных свойств в лабораторных условиях проводятся исследования механического состава почв, их физико-химических и других свойств.

Почвенные пробы из разреза отбирают методом «сплошной» колонки из зачищенной стенки разреза из середины слоя каждого генетического горизонта или послойно на всю глубину почвенного профиля в зависимости от типа почв и целей исследований.

Образцы берут из середины или наиболее характерной части каждого генетического горизонта, начиная с нижнего, в виде кирпичиков толщиной 5…10 см. При небольшой мощности генетического горизонта образец берется по всей его толщине. Если мощность генетического горизонта велика (50…100 и более см), приходится брать два-три почвенных образца. Для торфяных почв и торфяников образцы торфа рекомендуется брать с глубины 5 см, 5…15 см, 25…35 см, 45…55 см, 65…75 см и далее через каждые 10 см. Масса пробы должна быть не менее 1кг.

Отбор проб из разреза начинают с нижнего генетического горизонта, чтобы не загрязнять нижележащий горизонт. Самый нижний образец отбирают лопатой со дна разреза, остальные пробы – ножом. Для повышения точности исследований целесообразно отбирать почвенные проб с двух стенок разреза.

Отобранные пробы помещают в двойные полиэтиленовые пакеты, между стенками которых вкладывается этикетка, в которой указывают место отбора (лесхоз, лесничество, номер квартала), номер почвенного разреза, название почвы, знак горизонта и глубина взятия образца (от и до), дата взятия и фамилия почвоведа. Мешочки с образцами из одного почвенного разреза во избежание путаницы при дальнейшей работе с ними целесообразно связывать вместе. Взятые почвенные образцы регистрируются в ведомости и в полевом почвенном журнале делается отметка о взятии почвенных образцов. Образцы отправляют в лабораторию, высушивают до воздушно-сухого состояния в закрытом помещении, исключая попадание прямых солнечных лучей.

Все почвенные разрезы после окончания работ закапываются в обязательном порядке в обратной к закладке последовательности.

Составление отчёта

Составление отчёта (почвенного очерка) или объяснительной записки к картографическим материалам является заключительным этапом в производстве почвенно-картографических работ.

Отчёт состоит из введения, раздела, посвящённого характеристике природных условий (климат, геологическое строение и почвообразующие породы, рельеф, гидрография, растительность), описания почвенного покрова и лесорастительных свойств почв, а также намечаются пути их рационального использования и мероприятия по повышению плодородия.

Тексту очерка предшествует титульный лист с названием предприятия, где проводилась почвенное обследование, год выполнения работ, штамп с подписями руководителя и исполнителей.

Во введении освещаются программа, поставленные цели и задачи, позволяющие во время полевых и камеральных работ наиболее эффективно усвоить материал, изложенный в лекциях и учебниках по курсу «Почвоведение».

Методика исследований. В краткой форме описываются нормативные, справочные и другие руководства, используемые в подготовительный период (планово-топографические, проектно-изыскательские, научно-исследователь-ские и др. материалы); полевой (методические указания по закладке почвенных разрезов, морфологическому описанию почвенного профиля, взятия почвенных образцов и монолитов, описанию растительности); камеральный (обработка материалов полевых исследований, составление почвенной карты и геоморфологических профилей и др.) периоды.

Характеристика объекта исследований. Даётся общая характеристика объекта исследований (физико-географическая, природная, ландшафтно-экологическая). Представляются фотографии мест закладки почвенных разрезов, почвенного профиля с мерной лентой, типа леса, напочвенного покрова, подлеска и подроста. Описываются факторы почвообразования.

Климат. Для характеристики климатических условий используются данные ближайшей метеостанции или они заимствуются из «Агроклиматического справочника» области.

В главе о климате указывается биоклиматическая зона и провинция. Приводятся данные о среднемесячных и годовых температурах воздуха, абсолютный максимум и абсолютный минимум, суммы температур периодов с +5, +10° С. Указывается продолжительность безморозного периода. Даты поздних и ранних заморозков, глубина промерзания почвы. Приводятся данные о среднегодовом и среднемесячном количестве осадков и их распределении по сезонам, высоте и продолжительности залегания снежного покрова, характеру и скорости таяния снегов, направлению и силе ветров в различные периоды года.

Рельеф. Для написания данной главы должны быть использованы не только литературные данные, но и результаты личных наблюдений, полученные во время проведения съёмки. При описании рельефа даётся характеристика формам макро- и микрорельефа, указывается его происхождение, расчленённость овражно-балочной и гидрографической сетью, влияние его на процессы эрозии.

При характеристике водораздельных пространств указываются глубина и характер расчленения территории овражно-балочной сетью, подсчитывается коэффициент расчленения территории, описывается характер оврагов и балок. При наличии на территории речной сети даётся подробная характеристика всех элементов рельефа. Характеристику рельефа желательно дополнить схематической геоморфологической картой объекта с выделением на ней водоразделов, террас, склонов, пойм и т. д.

Геологическое строение местности и почвообразующие породы описывается на основании имеющихся литературных данных, по материалам полевых почвенных исследований, лабораторных анализов, карт коренных пород и четвертичных отложений. Особое внимание уделяется описанию покрова четвертичных отложений, их генезису, мощности, гранулометрическому и химическому составу. При наличии многочленности почвообразующей породы даётся характеристика каждому члену отложений, их мощности и гранулометрическому составу, приуроченности к элементам рельефа.

Гидрография и гидрология. При характеристике гидрологического режима даётся подробное описание рек, речек, озёр, прудов и других водоёмов. Описывается частота паводков, высота межени, характера отложения наилков в пойме. Указывается также глубина залегания грунтовых вод, их состав и минерализация, режимы (изменения уровня, температуры и химического состава по данным наблюдений смотровых колодцев). Отмечаются места выхода ключей, уровни воды в колодцах, жёсткость воды. Особое внимание необходимо уделить выявлению влияния грунтовых вод на почвообразование.

Растительность. В очерке необходимо указать зону района исследований, дать лесорастительное районирование объекта, указать видовой состав растительности, приуроченность к различным элементам рельефа и её влияние на ход почвообразовательного процесса. Дать характеристику всем природным растительным ассоциациям (леса, луга, болота) и определить занимаемую ими площадь. При наличии сенокосных и пастбищных угодий даётся их характеристика по типам - суходольные, заболоченные, пойменные, приводятся сведения об их продуктивности, указываются необходимые культуртехнические и агрохимические мероприятия по их улучшению. При характеристике торфяных болот указывается тип болота (верховые, низинные, переходные) и экономическое значение залежей торфа.

Почвы. Данная глава является в очерке центральной как по своему объёму, так и по значимости. Она служит не только пояснительным текстом к почвенной карте, но и научной основой при проведении лесоустройства.

В данной главе указывается принадлежность региона к определённой почвенной зоне, подзоне, провинции, фации. Приводится уточнённая классификация почв, слагающих структуру почвенного покрова, даётся систематический список почв, выявленных при картографировании почвенного покрова объекта исследований.

Список строится по зонально-генетическому принципу от ведущих зональных почв к почвам подчинённых ландшафтов и сопутствующим почвенным типам, с дальнейшим подразделением их на соответствующие таксономические уровни (подтип, род, вид, разновидность).

Описание почв ведётся по единой схеме. Вначале указывается площадь, занимаемая данной почвой на обследуемом участке, приуроченность её к элементам рельефа и закономерности пространственного распределения в зависимости от рельефа местности, характер материнской породы, особенности гидрологических условий, морфологическая и физико-химическая характеристика, их генезис и характер растительности.

Морфологическая характеристика почв даётся в виде морфологического описания наиболее типичных разрезов по каждой почвенной разности. Характеристика гранулометрического и физико-химического состава почв приводятся по данным лабораторных исследований в виде таблиц с детальным анализом, приведенных в таблицах материалов. Анализируются данные агрохимических показателей собранных генетических и смешанных образцов. Отмечается степень оглеения, эродированности и других характерных признаков.

Степень подробности описания каждой номенклатурной единицы должна соответствовать площади её распространения и производственной значимости. Взаимосвязь почвы и растительности может быть показана в виде таблиц, графиков, диаграмм.

5 Растительные свойства и рациональное использование почв.

Для оценки почвенного плодородия и в целом почвы особую значимость приобретает направленность почвообразовательных процессов и степень их выраженности. Так, при наличии в почве гумусового горизонта А₁, подзолистого горизонта А₂ и горизонта вмывания В почва развивается по подзолистому типу. Однако степень выраженности подзолистого процесса может быть различной. В зависимости от мощности подзолистого горизонта А₂, горизонта вмывания В, содержащего новообразования железа в форме примазок, корочек или ортзандов и ортштейнов, почва может быть отнесена к слабо-, средне- или сильноподзолистой. В том случае, если гумусовый горизонт хорошо выражен и мощность его достигает 7…10 и более сантиметров, почва будет соответственно дерново-средне- или сильноподзолистой. Подзолистый процесс связан с выносом из почвы карбонатов, полуторных окислов алюминия и железа, подвижных соединений фосфора, марганца, а также коллоидных частиц. При этом в верхних почвенных горизонтах происходит относительное накопление кремнекислоты, придающей этим горизонтам белесоватый цвет, и в то же время эти горизонты обедняются элементами питания. Таким образом, в процессе оподзоливания происходит "обеднение" почв. При одном том же составе почвообразующих пород и одинаковой степени влажности лесорастительные свойства почв снижаются с усилением степени их оподзоленности.

При близком залегании грунтовых вод лесорастительные свойства почв определяются их химическим составом и режимом. Жесткие грунтовые воды, залегающиеие на доступной для корневых систем деревьев или других растений глубине, снабжают растения не только водой, но и необходимыми элементами питания. Растительные свойства почв при этом значительно повышаются. По мере приближения уровня этих вод к поверхности почвы наблюдается оглеение нижних почвенных горизонтов и увеличение мощности гумусовых горизонтов, а также увеличение содержания гумуса в них. Подзолистые почвы при этом превращаются в темноцветно-подзолистые и перегнойно-подзолистые со следами оглеения или глееватые. Растительные свойства почв на первых стадиях заболачивания могут улучшаться. Однако по мере дальнейшего подъема уровня грунтовых вод оглеение охватывает все большую толщу почвы, а перегнойный горизонт начинает оторфовываться. Лесорастительные свойства почв значительно изменяются: хвойные и хвойно-широколиственные насаждения уступают обычно место ольшаникам.

Мягкие грунтовые воды содержат очень мало элементов питания и при определенной глубине их залегания могут улучшить лишь водный режим почв. Однако по мере приближения этих вод к поверхности почвы усиливается оглеение последней, а в верхней части почвенного профиля наблюдается образование торфяного горизонта. По мере усиления оглеения почвы и нарастания слоя торфа лесорастительные свойства почв ухудшаются, производительность насаждений падает. На верховых болотах, возникающих в результате такого заболачивания, произрастают сосняки IY -Y класса бонитета.

Лесорастительные свойства почв в большой мере определяются их механическим и минералогическим составом. Песчаные почвы хорошо водопроницаемы, влагоемкость их значительно ниже, чем влагоемкость суглинистых и глинистых почв. Поэтому растения на суглинистых и глинистых почвах лучше обеспечены водой, чем на песчаных. Суглинки и глины наряду с кремнеземом, полевыми шпатами, полуторными окислами и другими минералами содержат значительное количество глинных минералов, в составе которых содержатся многие элементы, необходимые для питания растений. Содержание глинных минералов в песках и супесях незначительное. Поэтому пески потенциально беднее элементами питания, чем суглинки и глины. Однако минералогический состав песков также может значительно различаться. Наиболее бедны кварцевые пески, состоящие главным образом из кварца. При наличии примеси полевых шпатов и слюд пески становятся несколько богаче. Примесь глауконита к кварцу (кварцево-глауконитовые пески) делает их еще более богатыми. При выветривании таких песков высвобождаются большие количества калия.

Механический и минералогический состав почв зависит главным образом от механического и минералогического состава почвообразующей породы. Поэтому при оценке лесорастительных свойств почв необходимо в обязательном порядке учитывать характер почвообразующей породы. Суглинистые и глинистые породы, особенно содержащие карбонаты, как правило, дают более богатые почвы, чем породы песчаные и супесчаные. Большое влияние на лесорастительные свойства почв могут оказывать подстилающие породы, если они залегают на небольшой глубине и корни древесных пород проникают в эти породы. Так, например, на глубоких флювиогляциальных песках формируются бедные подзолистые почвы разной степени оподзоленности. На этих почвах произрастают сосняки II - III бонитета. Если такие почвы на глубине 1,5 - 2,0 м подстилаются кварцево-глауконитовыми песками с фосфоритами, бонитет сосняков повышается до 1, состав насаждений значительно изменяется, формируются сосново-еловые насаждения с примесью широколиственных пород. Если песчаные почвы подстилаются суглинками или глинами, то формируются требовательные к минеральному питанию елово-широколиственные насаждения или насаждения с преобладанием дуба Суглинки и глины, залегающие под толщей песка, служат водоупором, на котором задерживаются воды осадков и талые воды. Обеспеченность растений водой на песчаных почвах при этом значительно улучшается. Наблюдаемое временное (обычно весной) избыточное увлажнение в горизонтах, залегающих непосредственно на суглинках и глинах, не может существенно отразиться на ухудшении свойств почв.

При оценке лесорастительных свойств почв необходимо учитывать характер и выраженность почвенной структуры, помня при этом, что наиболее благоприятный водный и питательный режим создается на почвах структурных. Существенное влияние на растительные свойства почв оказывает их сложение. Наличие плотных ортзандовых или каменистых прослоек и горизонтов затрудняет проникновение корневых систем растений в глубь почвы. Такие прослойки и горизонты могут вызвать застой талых вод и вод осадков и, в конечном итоге, заболачивание почв.

Оценка лесорастительных свойств почв даётся по хозяйственно-генетическим группам на основании сопоставления морфологических особенностей почв и их физико-химических свойств с таксационными показателями насаждений на пробных площадях и материалами массовой таксации насаждений. Одновременно намечаются мероприятия по улучшению лесорастительных свойств и рациональному использованию почв.

Техника безопасности

6.1 Полевая одежда

Одежда должна соответствовать погодным условиям. В жаркое время одевать легкую и удобную одежду из хлопчатобумажной ткани (ковбойка, тренировочные брюки и кофточка из ситца). Не рекомендуется носить одежду из синтетических материалов. На голове - косынка или панама. На ногах - удобная разношенная обувь (кроссовки, туфли, кеды). В холодную погоду одевать теплые веши, не стесняющие движений (свитер, шерстяная кофточка, плащ, телогрейка). На голове вязаная шапочка, в дождь капюшон. В сырую погоду на ногах резиновые сапоги с теплыми носками.

6.2 Перемещение на автобусах и специально оборудованных машинах

- не высовываться из окон автобуса;

- не загромождать вещами выходы из автобуса;

- не садиться на борт грузовой машины;

- не спрыгивать с машины до ее полной остановки: открыть борт, приставить трап и только затем сойти на землю;

- не выбрасывать лопаты и прочий инвентарь из машины на землю «куда попало» и беспорядочно;

- идти только по левой обочине дороги. При переходе магистрали оценить обстановку и степень загруженности дороги автотранспортом в настоящий момент.

6.3 Работа в полевых условиях

- во избежание обвалов крупных масс породы и возможного травмирования, следует соблюдать большую осторожность при описании глубоких естественных обнажений (обрывистых берегов рек, оврагов, карьеров и пр.);

- при описании разреза в сырую погоду, не садиться на влажную массу почвы;

- категорически запрещается закладывать разрезы на трассе газопровода, закрытой линии электрокабеля, под проводами электропередач (ЛЭП), на свалках;

- во время грозы не бежать по открытому месту, не укрываться под одиночными деревьями и под высокими деревьями в лесу, не стоять рядом с металлическими мачтами;

- категорически запрещается разводить костры в лесу, особенно в сухую, а также бросать непогашенные окурки;

- нe пить воду из непроверенных источников. Иметь с собой флягу с доброкачественной водой;

- запрещается купаться в водоемах, где запрещено массовое купание, не прыгать с берега, не заплывать далеко от берега; иметь при себе средства защиты от кровососущих насекомых, не допускать перегрева тела во избежание солнечного ожога и теплового удара.