Геология почвенно растительный слой: Почвенно-растительный слой — Камеральные работы — Форумы

Содержание

Оценка несущей способности свай в грунтовых условиях II типа по просадочности.

Оценка несущей способности свай в грунтовых условиях II типа по просадочности.
Испытание свай статическими вдавливающими и выдергивающими нагрузками в грунтовых условиях II типа по просадочности. 

 

Несущую способность (Fd) свай в грунтовых условиях II типа по просадочности, работающих на сжимающую нагрузку, следует определять по результатам статических испытаний свай с локальным замачиванием – как разность между несущей способностью свай проектной длины на вдавливающую нагрузку и несущей способностью свай длиной (hsl) на выдергивающую нагрузку (п. 9.11 СП 24.13330.2011).

В качестве примера рассмотрим площадку под строительство торгового центра по ул. Власихинская в г. Барнаул Алтайского края.

В геоморфологическом отношении площадка проектируемого строительства расположена на Приобском плато, которое до глубины 80-100 м сложено отложениями четвертичного возраста. Рельеф площадки ровный.Абсолютные отметки поверхности рельефа в местах проведения инженерно-геологических изысканий изменяются от 192,00 до 193,50м.

В геологическим строении площадки принимают нижне-среднечетвертичные отложения краснодубровской свиты (krd I-II), представленные супесью, суглинками и песками вскрытой мощностью до 15,0-17,0м, перекрытые верхнечетвертичными субаэральными отложениями (Sa III), залегающие до глубины 4,5-10,2м и представленные просадочными супесями и суглинками, перекрытыми c поверхности почвенно-растительным слоем (ped IV).

Инженерно-геологический разрез представлен следующими элементами:

ИГЭ-1. Почвенно-растительный слой представленный, мощностью 0,4-0,7м (ped IV).

ИГЭ-2. Суглинок легкий пылеватый малой степени водонасыщения твердый просадочный ненабухающий незасоленный, мощностью 0,9-2,3м (Sa III).

ИГЭ-3. Супесь пылеватая малой степени водонасыщения твердая просадочная слабонабухающая незасоленная,мощностью 2,0-8,4м (Sa III).

ИГЭ-4. Супесь пылеватая малой степени водонасыщения твердая непросадочная слабонабухающая незасоленная,мощностью 0,9-6,5м (krd I-II).

ИГЭ-5. Суглинок легкий пылеватый средней степени водонасыщения твердый непросадочный ненабухающий незасоленный с прослоями полутвердого, мощностью 1,7-5,5м(krd I-II).

ИГЭ-6.Песок мелкий малой степени водонасыщения неоднородный средней плотности незасоленный с прослоями песка пылеватого и средней крупности и супеси, мощность 1,5-6,5м и вскрытой мощностью 2,5-10,5м(krd I-II)..

ИГЭ-7. Супесь песчанистая средней степени водонасыщения твердая непросадочная ненабухающая незасоленная с прослоями пластичной, песка и суглинка, мощностью 4,0-8,0м (krd I-II).

Подземные воды на исследуемой площадке в период изысканий (июль 2011г.) скважинамиглубиной 25,0м не вскрыты, залегают на глубине, порядка, 30,0м

Для решения поставленных задач, согласно требований ГОСТ5686-94 и в соответствии с техническим заданием заказчика и программой на испытание грунтов сваями на исследуемой площадке выполнены следующие виды работ:

— бурение 24-ехдренажных скважин (по 4 возле каждой сваи, предназначенной для испытания с замачиванием, на расстоянии 1,0м от боковой поверхности сваи) глубиной по 10,4м и 11,2м для выполнения замачивания грунтов. Бурение осуществляется шнековым способом диаметром 250мм.По периметру свай откапывались котлованы размерами 1,5х1,5м, вдоль наружных стенок котлованов укладывались фундаментные блоки. Дренажные скважины и оборудованные котлованы, устроенные вокруг свай, засыпаны щебнем фракции ф.5-20. Замачивание грунтов было начато 10.11.2011г. и продолжалось до 20.12.2011г. Объем воды затраченной на замачивание одной сваи составил не менее 250 м

3.

— бурение 6-ти технических скважин глубиной 17,0-18,0мпосле замачивания с целью определения степени водонасыщения грунтов на расстоянии 1,0-2,0м от боковой поверхности сваи. Бурение осуществлялось колонковым способом, диаметр бурения 151мм. Степень водонасыщения грунтов до глубины 13,0м вокруг свай в результате замачивания доведена до 0,83-1,23.

— испытание 5-ти забивных свай в предварительно замоченных грунтах (№ 1-5) статическими вдавливающими нагрузками производились с помощью металлического стенда, загруженного балластным грузом, по методике контролируемых перемещений согласно требований ГОСТ 5686-94 п. 8.3.

— испытание 1-ой забивной сваи в предварительно замоченных грунтах(№ 6)статическими выдергивающими нагрузками проводилось при помощи системы балок и упоров, по стандартнойметодике согласно требований ГОСТ 5686-94п. 8.5. . Место для забивки сваи было выбрано исходя из максимальной по площадке величины hsl, что позволяет предельное сопротивление сваи при испытании считать равной максимальной отрицательной силе трения (Pn), действующей на боковой поверхности свай.

Все работы выполнялись в соответствии с требованиями нормативных документов:СНиП 11-02-96, СП 24.13330.2011 (актуализированная версия СНиП 2.02.03-85), СП 11-105-97,ГОСТ 25100-95, ГОСТ 5686-94.

Результаты испытания грунтов натурными сваями статическими вдавливающими и статическими выдергивающими нагрузками приведены втаблице 1.

Таблица 1

Результаты испытания грунтов натурными сваями

статическими вдавливающими и статическими выдергивающими нагрузками

Номер сваи

Тип сваи

Глубина погружениясваи в грунт, м

Частные значения предельных / (достигнутых) сопротивлений свай, кН

Осадка сваи, соответствующая предельной / (достигнутой)нагрузке, мм

Статическими вдавливающими нагрузками

1

С130.35-8

12,55

-/1072

-/12,41

2

С140.35-8

13,37

-/1029

-/5,50

3

С140.35-8

13,60

-/1092

-/7,14

4

С140.35-8

13,55

-/1115

-/5,42

5

С130.35-8

12,50

-/1144

-/7,76

Статическими выдергивающими нагрузками

6

С90.35-8

8,55

235/-

28,92/-

 

При определении расчетной нагрузки (N) на одну сваю (п. 9.9 СП 24.13330.2011) коэффициент условий работы сваи (?с) рекомендуется принимать равным 0,8, что соответствует максимальной расчетной просадке от собственного веса грунта 17,07 см. 


 

 

Следует отметить, что при испытании свай на вдавливающую нагрузку предельных сопротивлений достигнуто не было (s<?su,mt). Как следствие, использование достигнутых значений сопротивления свай вдавливающей нагрузке вместо предельных приводит к значительному занижению расчетной нагрузки (N) на сваю.

График испытания сваи вдавливающей нагрузкой

График испытания сваи выдергивающей нагрузкой

Геология в г. Дмитрове и Дмитровском районе

Инженерно-геологические изыскания в Дмитровском районе Московской области: опытные бригады «ЭкоЭксперта» работают в любых условиях, техническое заключение будет готово в кратчайшие сроки.

Геология и рельеф Дмитровского района определяются историей формирования его территории под воздействием тектонических колебаний Русской равнины, чередования моря и суши, прихода и отступления ледника.

В рельефе резко выделяются две части: возвышенная Клинско-Дмитровская гряда в южной части, к югу от города Дмитрова и Верхневолжская низменность на севере.

Верхневолжская низменность в пределах района имеет абсолютные отметки 120-180 м над уровнем моря и сложена аллювиальными и моренными отложениями. Участки понижений чередуются с моренными холмами.

Клинско-Дмитровская гряда – это сильно расчлененный рельеф и резкие перепады абсолютных отметок: от 220-280 м до 110-120 в долинах рек.

Коренными породами для Дмитровского района являются известняки и глины каменноугольного периода, сформировавшиеся как морские осадки в эру палеозоя. Выше лежат юрские глины и меловые пески. Отложения четвертичного периода перекрывают коренные породы на глубину нескольких десятков метров.

Для изучения геологии участка под строительство наибольшее значение имеют характеристики четвертичных отложений, поскольку именно они попадают в зону техногенного воздействия: устройства фундаментов, подземных сооружений, прокладки коммуникаций. В геологическом строении Дмитровского района близко к поверхности принимают участие флювиогляциальные и моренные отложения, представленные преимущественно суглинками и мелкими песками. Сверху их перекрывают техногенные насыпные грунты и почвенно-растительный слой.

Несмотря на хорошую изученность геологии Дмитровского района и города Дмитрова, проведение изысканий под строительство позволяет уточнить строение участка непосредственно на месте работ. Очень важно определить уровни залегания подземных вод, поскольку из-за расчлененного рельефа они сильно меняются, а по своим свойствам могут оказать агрессивное воздействие на строительные конструкции. Специалисты компании «ЭкоЭксперт» по результатам полевых и лабораторных исследований предоставят полный отчет о геологии участка в Дмитрове и Дмитровском районе для безопасного ведения строительных работ и надежной эксплуатации здания.

ГЕО ПРОЕКТ | Геология участка в Одинцовском районе

Геология участка в Одинцовском районе

Базируясь на территории Одинцовского района, нашей компанией были выполнены сотни (а возможно уже и больше тысячи) геологических обследований в этом районе. Набрана огромная база статистики, что позволяет понимать примерные параметры грунтов в окрестностях г.Одинцово. Для ознакомления с условиями и стоимостью геологии участка в Одинцовском районе перейдите на страницу с ценами на работы

Осуществляем работы по всему Одинцовскому району, включая следующие населенные пункты:

Городские поселения

— Одинцово
— Голицыно
— Кубинка
— Лесной городок
— Заречье
— Большие Вяземы
— Новоивановское

Сельские поселения

— Барвихинское
— Горское
— Ершовское
— Жавороновское
— Захаровское
— Назарьевское
— Никольское
— Успенское
— Часцовское

 

Ниже приведены усредненные значения для данного региона в ознакомительных целях.

 

ОБРАЗЕЦ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И УСЛОВИЙ УЧАСТКА В ОДИНЦОВСКОМ РАЙОНЕ

В геоморфологическом отношении участок работ приурочен к пологоволнистой флювиогляциальной равнине Подмосковья, слабо расчлененной.

В соответствии со схемой климатического районирования для строительства, участок изысканий расположен в строительно-климатической зоне II-В.
Климат умеренно-континентальный.
По данным многолетних наблюдений минимальная среднемесячная температура воздуха наблюдается в январе -10,2°С, максимальная в июле +18,1°С. Количество осадков холодного периода года (ноябрь — март) — 201 мм, теплого (апрель — октябрь) — 443 мм. Суммарное количество осадков за год — 644 мм.

В геологии участка Одинцовского района на разведанную глубину (до 8,00 м) принимают участие современный почвенно-растительный слой (solQIV) и среднечетвертичные флювиогляциальные отложения (fQII).

Современный почвенно-растительный слой (solQIV) вскрыт с поверхности всеми скважинами и представлен суглинком мягкопластичным, темно-серым, с включениями корней растений, мощностью 0,20 м.
Грунты почвенно-растительного слоя обладают малой мощностью, неоднородны, содержат органические включения, а также находятся в зоне сезонного промерзания грунтов. Они не могут рекомендоваться в качестве основания и не выделены в отдельный инженерно-геологический элемент.

Под почвенно-растительным слоем залегают среднечетвертичные флювиогляциальные отложения (fQII), вскрытые всеми скважинами и представленные:
— суглинком мягкопластичным, светло-коричневым и серым, с прослоями супеси, максимально вскрытой мощностью 2,80 м;
— песком пылеватым, от светло-коричневого до серого цвета, средней плотности, влажным и насыщенным водой, мощностью от 4,60 до 5,00 м.

Грунты Одинцовского района, залегающие с поверхности до глубины 1,00 м, обладают средней степенью коррозионной агрессивности по отношению к стали и свинцовым оболочкам кабеля. К алюминиевым оболочкам кабеля грунты проявляют высокую степень агрессивности. Грунты неагрессивны к конструкциям из бетона и железобетона (приложения 4).

Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов верхней части разреза, в соответствии с СНиП 23-01-99 составляет:

  • для суглинков — 1,3 м
  • для песков пылеватых — 1,6 м

По степени морозоопасности в соответствии с таблицей Б.27 ГОСТ 25100-95 грунты характеризуются как:

  • суглинки мягкопластичные (ИГЭ-1) и пески пылеватые, насыщенные водой (ИГЭ-2) – сильнопучинистые и чрезмерно пучинистые (относительная деформация пучения Efh > 0,07 д.е.).

Гидрогеологические условия участка в Одинцово до исследованной глубины 8,0 м на момент проведения изысканий (май 2013 г.) характеризуются наличием одного водоносного горизонта.

Подземные воды вскрыты всеми скважинами. Водовмещающими породами являются пески пылеватые. Воды безнапорные. Установившийся уровень подземных вод зафиксирован на глубинах 1,00-1,40 м.
Уровень подземных вод подвержен сезонным колебаниям и в период гидрогеологических максимумов возможно повышение уровня на 0,50-1,00 м.

Следует отметить, что в неблагоприятные периоды года (дожди, снеготаяние) вероятно образование водоносного горизонта типа «верховодки» в верхней части разреза. Образование «верховодки» происходит за счет затрудненной инфильтрации атмосферных осадков и возможных утечек из водонесущих подземных коммуникаций. Для того, чтобы воды «верховодки» не оказывали влияния на процессы строительства и эксплуатации сооружений необходимо не допускать утечек из подземных коммуникаций, зарегулировать поверхностный сток и предусмотреть мероприятия по отводу поверхностных вод типа «верховодки».

Территория находится в подтопленном состоянии.

Классификация почвенно-растительного покрова для измерения исчезающих озер

Уровень воды в озере Поянху, крупнейшем в Китае пресноводном озере значительно сократился в последнее время, вследствие отвода потока реки Янцзы через плотину «Три ущелья». Уровень жизни местных жителей напрямую зависит от озера, так как снижение уровня воды влияет и на растительность в регионе, и на местную экономику. Чтобы помочь местным жителям сохранить свое озеро, мы сравним спутниковые снимки Landsat за 1984 и 2014 года для оценки, насколько изменилась территория, и визуализируем эти изменения.

Посмотреть готовый результат​

Для вычисления изменений площади поверхности озера мы сравним снимки, снятые со спутников Landsat между 1984 и 2014 гг. Спутниковая программа Landsat действует уже более 40 лет, что делает эти снимки жизненно важными для мониторинга изменений, происходящих с нашей планетой. Вы будете классифицировать значения пикселов на снимках по категориям на основании почвенно-растительного покрова. Затем вы отобразите лишь территорию озера Поянху, без всех прочих частей снимка.

Открытие проекта

Сначала необходимо скачать проект и открыть его в ArcGIS Pro.

  1. Зайдите в группу Classify Land Cover to Measure Shrinking Lakes (Классификация почвенно-растительного покрова для измерения исчезающих озёр).

    Группа содержит единственный элемент – пакет проекта с названием Lake Poyang (озеро Поянху) автора Learn_ArcGIS.

  2. Для проекта Lake Poyang Project щелкните кнопку опции и выберите Загрузить.

  3. Запустите ArcGIS Pro. Если будет предложено, войдите под лицензированной учетной записью ArcGIS.

    Когда вы откроете ArcGIS Pro, вам будет предложено создать новый проект или открыть уже существующий. Если вы уже создавали проект, вы увидите список последних проектов.

  4. Щелкните Открыть другой проект (если вы уже использовали ArcGIS Pro) или Открыть существующий проект.

    Откроется окно Открыть проект. Затем необходимо найти загруженный проект.

  5. В окне Открыть проект перейдите к каталогу, в котором сохранили файл Lake_Poyang_Project.ppkx. Дважды щёлкните пакет, чтобы открыть его.

    Проект откроется на востоке центральной части Китая. Там включены три слоя (и базовая карта): Three Gorges Dam, Yangtze River и Lake Poyang. Озеро Поянху расположено на несколько сотен миль ниже по течению, чем плотина «Три Ущелья».

Сравнение снимков озера Поянху за разное время

Проект также содержит три слоя снимков, которые в данный момент отключены. Эти слои показывают озеро Поянху на пике сезона дождей за три разных года: 1984, 2001 и 2014.

  1. На панели Содержание щелкните правой кнопкой слой Lake Poyang (озеро Поянху) и выберите Приблизить к слою.

    Озеро Поянху довольно длинное и узкое, простирающееся на юг от реки Янцзы. При таких очертаниях озера даже малое падение уровня воды приведет к фрагментации акватории. Кроме того, экономика нескольких прибрежных городов зависит от рыбной ловли и перевозки товаров по озеру. На национальном уровне это озеро является крупнейшим источником пресной воды в Китае. Высыхание озера может привести к катастрофическим экологическим и экономическим последствиям.

  2. В панели Содержание снимите отметку рядом со слоем Lake Poyang, чтобы выключить его.
  3. Поставьте отметку рядом со слоем June 1984.tif, чтобы включить его. Масштабируйте и переместите карту таким образом, чтобы было видно все изображение.

    На рисунке показано озеро в июне 1984. Изображение было получено со спутника Landsat 5. Спутниковая программа Landsat является совместной инициативой двух американских государственных агентств: Геологической Службы США и Национального Аэрокосмического Агентства.

    Изображение показывает яркое четкое различие между синим озером и растущей зеленью вокруг. Эти цвета могут показаться естественными, на самом деле они являются комбинацией электромагнитных спектров, невидимых человеческому глазу.

  4. На панели Содержание щелкните на стрелке рядом со слоем June 1984.tif.

    Цвета электромагнитного спектра, они же – каналы, перечислены под слоем. Изображение обычно создается путём комбинирования трёх каналов, а именно RGB (red, green, blue). Это изображение использует Near Infrared 2 для красного цвета, Near Infrared 1 для зеленого цвета и Red для синего цвета. Обозначения каналов для разных спутников Landsat перечислены в следующей таблице:

    Канал Landsat 5 Landsat 7 Landsat 8

    1

    Blue

    Blue

    Coastal aerosol

    2

    Green

    Green

    Blue

    3

    Red

    Red

    Green

    4

    Near Infrared 1

    Near Infrared 1

    Red

    5

    Near Infrared 2

    Far Infrared

    Near Infrared

    6

    Thermal

    Thermal

    Far Infrared 1

    7

    Mid Infrared

    Far Infrared 2

    Far Infrared 2

    8

    Panchromatic

    Panchromatic

    9

    Cirrus

    10

    Thermal Infrared 1

    11

    Thermal Infrared 2

    Более подробно о том, какие объекты лучше видны на которых каналах, см. урок Доступ к гарям на спутниковых изображениях. Все три изображения в вашем проекте используют сочетания каналов, выделяющие растительность и делающие границы между озером и окружающим пространством более ясными и отчетливыми. Теперь вы сравните изображение 1984-го года с более поздними изображениями, чтобы увидеть, как изменилось озеро.

  5. Поставьте отметку рядом со слоем June 2001, чтобы включить его.

    Это изображение было сделано Landsat 7, а не Landsat 5, так что цвета отличаются. Без сопоставления бок о бок сложно увидеть, что именно изменилось. Вы используете инструмент Спрятать, чтобы сравнить изображения.

  6. На панели Содержание щелкните слой June 2001.tif, чтобы выделить его.
  7. Щелкните вкладку Оформление на ленте в верхней части приложения. В группе Эффекты щелкните Спрятать.

    Когда вы наведёте курсор на карту, он превратится в стрелочку.

  8. Протащите карту в направлении, которое указывает стрелка.

    Выбранный слой будет скрываться, когда вы потащите курсор. Теперь вы можете сравнить два изображения. Когда вы двигаете инструмент Спрятать вперед-назад (или вверх-вниз), вы видите, что большинство изменений произошло на южном и восточном краях озера. Территории, где озеро отступило, по большей части оранжевые, потому что там нет растительности. В целом, в 2001 году озеро визуально занимало меньшую поверхность, чем в 1984 году. Оба изображения были сделаны до открытия плотины «Три Ущелья» в 2008, так что причиной снижения уровня озера могут быть засухи или другие метеорологические явления.

  9. Включите слой May 2014.tif на панели Содержание.

    Изображение было получено с Landsat 8. Оранжевые зоны, обозначавшие землю, обнажившуюся после обмеления озера, на снимке 2001 года стали светло-зелеными из-за выросших там растений, то есть произошли долгосрочные изменения уровня воды.

  10. На панели Содержание щелкните слой May 2014.tif, чтобы выделить его.
  11. Используйте инструмент Спрятать, чтобы сравнить снимки за 2014 и 2001 гг.

    Похоже, что озеро потеряло дополнительную территорию, в основном в южных и западных частях. Визуально очевидно, что озеро уменьшилось в период между 1984 и 2014 гг. (как минимум во время сезона дождей, когда были сделаны все три снимка), хотя не известно на сколько точно.

  12. На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Навигация щелкните кнопку Исследовать.

    Инструмент Спрятать отключен, и вы можете снова перемещаться по карте в обычном режиме.

Классификация почвенно-растительного покрова в 1984 году

Чтобы количественно оценить изменения в площади поверхности озера с течением времени, необходимо классифицировать почвенно-растительный покров на каждом снимке. Каждый отдельный пиксел или ячейка на изображении имеет по значению в каждом канале. На снимке Landsat эти значения соотносятся с цветами. Как вы можете видеть на динамичном изображении озера Поянху, есть много возможных значений цветов для разнообразных оттенков. Классифицируя изображение, вы группируете похожие значения вместе в одно значение, которое отображает местоположение пространственного объекта или класса объектов, таких как вода, растения или городская застройка. Вы можете использовать эти классы, чтобы найти зоны нужного объекта (в данном случае озера Поянху).

Вы будете использовать определенный тип классификации, названный неконтролируемой классификацией, в которой программа использует статистический анализ, чтобы определить какие значения объединить вместе в классы. Вам нужно будет только указать, сколько будет классов. Чтобы сделать такую классификацию, вы используете Неконтролируемая классификация изокластера.

  1. Щёлкните вкладку Анализ на ленте. В группе Геообработка щелкните Инструменты.

    Появится панель Геообработка.

  2. На панели Геообработка введите в окне поиска Неконтролируемая классификация изокластеров. Щелкните результат с таким же именем.

    Откроется инструмент Неконтролируемая классификация изокластера. Этот инструмент запускает неконтролируемую классификацию слоя изображения, т.е. выбранного вами растра. Он использует алгоритм изокластеров, чтобы определить характеристики естественной группировки ячеек, и создает выходной слой, базирующийся на том числе классов, какое вы хотите. Надо будет запустить этот инструмент три раза, для каждого снимка на карте.

  3. В параметрах инструмента Неконтролируемая классификация изокластера под Входные каналы растров, выберите June 1984.tif.
  4. Введите 4 в качестве Числа классов.

    На самом деле вам нужно увидеть только озеро, поэтому нет нужды в большом количестве классов.

  5. Измените имя выходного классифицированного растра на Iso_1984. Оставьте все другие параметры без изменений.

  6. Щелкните Запустить

    После окончания работы инструмента на карту будет добавлен выходной слой. Цвета вашего слоя могут отличаться от нашего примера.

    Новый слой похож на исходный снимок June 1984, но цвета были изменены, и теперь он выглядит более пикселизованным. Все слои снимков состоят из сеток пикселов, также известных как ячейки, но на оригинальном снимке пикселы имели тысячи разных цветов. Инструмент Неконтролируемая классификация изокластера взял все пикселы оригинального снимка и отсортировал их на четыре класса по значениям, каждый класс со своим цветом (выходные цвета сгенерированы случайным образом). Все водные значения были классифицированы в одно значение, а остальные обозначают растительность или облачный покров.

  7. На панели Содержание ниже слоя Iso_1984 щёлкните правой кнопкой Value 1 и измените цвет на светло-синий.

  8. Измените остальные значения (2,3 и 4) на Нет цвета.

    Только водные значения останутся видимыми. Вы сравните их с оригинальным снимком June 1984, чтобы убедиться в корректности классификации.

  9. Отключите слои May 2014.tif и June 2001.tif на панели Содержание.

  10. На панели Содержание щелкните слой Iso_1984, чтобы выделить его. Используйте инструмент Спрятать, чтобы сравнить два снимка за 1984 г.

    Границы озера по большей части совпадают, но классифицированные значения также содержат мелкие водные объекты вокруг озера. Мы уберём некоторые из этих объектов на следующем уроке. Также есть часть озера, не классифицированная из-за облачного покрова.

    Облака часто заслоняют наземные объекты на спутниковых снимках. Облачный покров на данном снимке незначительный, так что он мало повлияет на анализ, но анализ может быть улучшен с помощью снимков с меньшей облачностью.

  11. Отключите слой June 1984.tif. Реактивируйте инструмент Исследовать.

Классификация почвенно-растительного покрова в 2001 и 2014 гг.

Теперь мы классифицируем оставшиеся два изображения для того, чтобы увидеть, как озеро изменялось с течением времени. Панель Геообработка уже открыта на инструменте Неконтролируемая классификация изокластера, так что вы просто измените параметры, прежде чем запустить инструмент снова.

  1. На панели Геообработка в разделе Входные каналы растров вместо June 1984.tif подставьте June 2001.tif.
  2. Измените имя выходного классифицированного растра на Iso_2001. Оставьте все другие параметры без изменений.

  3. Щелкните Запустить

    Как и прежде, водные значения были классифицированы в Value 1 нового слоя.

  4. На панели Содержание ниже слоя Iso_2001 щёлкните правой кнопкой Value 1 и измените цвет на Зелёное яблоко, светлый.

  5. Измените остальные значения (2,3 и 4) на Нет цвета.

    Видимые синие зоны отображают территории, где вода была в 1984 г., но не было в 2001 г., более четко показывая разницу между двумя годами. Теперь необходимо классифицировать снимок 2014 года.

  6. На панели Геообработка в разделе Входные каналы растров подставьте May 2014.tif. Измените имя выходного классифицированного растра на Iso_2014.
  7. Щелкните Запустить

  8. На панели Содержание ниже слоя Iso_2014 щёлкните правой кнопкой Value 1 и измените цвет на Цвет Манго.

  9. Измените остальные значения (2,3 и 4) на Нет цвета.

  10. На ленте на вкладке Проект щёлкните Сохранить как. Сохраните проект под названием Poyang Land Cover.

Вы визуально сравнили изображения одного и того же озера на трех разных временных периодах, охватывающих 30 лет, и заметили тенденцию потери воды. Затем вы классифицировали каждый снимок, чтобы показать почвенно-растительный покров, создав отдельное значение для воды, составленное из многих значений воды на оригинальном снимке. Далее вы сгладите границы озера и удалите многочисленные малые водные объекты, которые были классифицированы вокруг озера Поянху. Затем мы рассчитаем площадь озера за каждый год и определим скорость его сокращения.


Ранее вы классифицировали почвенно-растительный покров озера Поянху по снимкам за 1984, 2001 и 2014 гг. Далее вы очистите классифицированные снимки при помощи аналитических инструментов генерализации, удалив мелкие погрешности и небольшие водные объекты вокруг озера. Также мы сгладим границы озера. Подготовив снимки, мы вычислим площадь озера и определим, насколько сильно она изменилась за последние 30 лет.

Фильтрация отдельных пикселов

Сначала необходимо очистить мелкие отдельные пикселы, не имеющие отношения к озеру Поянху. Некоторые из них относятся к небольшим прудам и прочим водным объектам, а некоторые получились в результате неверной классификации. В любом случае, их не следует учитывать при вычислении площади озера Поянху, поэтому мы запустим инструмент геообработки, чтобы по максимуму их исключить.

  1. Если требуется, откройте проект Poyang Land Cover в ArcGIS Pro.
  2. Щелкните закладку Анализ и выберите Инструменты, чтобы открыть панель Геообработка.

    Если панель Геообработки уже открыта на каком-то инструменте, вы можете нажать кнопку Назад в левой верхней части панели, чтобы вернуться к окну поиска инструментов.

  3. В окне поиска введите Фильтр большинства и нажмите Enter. Щёлкните инструмент Фильтр большинства.

    Инструмент Фильтр большинства служит для генерализации данных. Он замещает значения ячеек растрового слоя, основываясь на значениях большинства соприкасающихся смежных ячеек. Если в ячейке значение 1, но в трёх смежных с ней ячейках значение 2, инструмент заменит значение 1 и приведёт его в соответствие соседним значениям. Надо будет запустить этот инструмент три раза, для каждого классифицированного изображения.

  4. В качестве Входного растра выберите Iso_1984.
  5. Измените имя выходного растра на Filter_1984.

    Прочие параметры позволяют выбрать, сколько соседних ячеек будет использовать инструмент и должно ли у большинства соседних ячеек быть одно и то же значение или достаточно половины. Чтобы генерализовать максимальное количество отдельных пикселов и создать более сглаженный эффект, следует использовать половину.

  6. В опции Порог замещения выберите Половина.

  7. Щелкните Запустить

    Генерализация удалила немало отдельных пикселов, но осталось тоже много. Можно провести дополнительную генерализацию, но при этом есть шанс удалить нужные данные (в данном случае это могут быть значения, представляющие само озеро Поянху). Позже мы исправим некоторые оставшиеся проблемы в процессе сглаживания границ, а сейчас необходимо запустить этот же инструмент применительно к остальным снимкам.

  8. На панели Геообработка измените Входной растр на Iso_2001, а имя Выходного растра на Filter_2001.
  9. Щелкните Запустить

    Генерализованный снимок 2001 года будет добавлен на карту.

  10. Запустите инструмент Фильтр большинства применительно к растру Iso_2014. Назовите выходной растр Filter_2014.

    Генерализованный снимок 2014 года будет добавлен на карту. Теперь у вас есть генерализованные варианты трёх классифицированных снимков, а исходные больше не нужны.

  11. На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Iso_2014 и выберите Удалить.

  12. Удалите слои Iso_2001 и Iso_1984.

    Если вам снова понадобятся эти слои, вы найдёте их (а также все остальные созданные в этом проекте слои) в базе данных poyang на панели Каталог.

Очистка границ снимка

Вы удалили с каждого снимка некоторые отдельные пикселы. Теперь необходимо очистить границы между значениями на каждом снимке, чтобы избавиться от пикселизованных ступенчатых краёв.

  1. На панели Геообработка щёлкните кнопку со стрелкой назад, чтобы вернуться в окно поиска.

  2. Найдите и откройте инструмент Удаление границ.

    Инструмент Удаление границ сглаживает границу между классами (или зонами) путем растяжения и сокращения границы с последующим возвратом к исходным размерам. При этом вместо значений отдельных пикселов подставляются значения окружающих их пикселов. Результат получается приблизительно такой же, как у инструмента Фильтр большинства, но при этом используется немного другой алгоритм обработки.

  3. В качестве Входного растра выберите Filter_1984.
  4. Измените имя выходного растра на Clean_1984.

    Параметр Метод сортировки определяет, будут ли значения крупных или мелких площадей в приоритете во время увеличения, а отмеченная опция устанавливает, сколько раз будет запущен процесс. Вы запустите этот процесс дважды, чтобы усилить генерализацию, но не установите приоритета ни для каких размеров площадей.

  5. Щелкните Запустить

    Разница невелика, но границы между значениями были сглажены. Кроме того, исчезло большинство мелких отдельных пикселов, рассеянных по всему снимку. Хотя небольшое количество их всё-таки осталось, инструменты генерализации приемлемо очистили изображение. Если вы хотите сами посмотреть на различия, попробуйте воспользоваться инструментом Спрятать и посильнее увеличить изображение для сравнения. Теперь необходимо применить инструмент Удаление границ к остальным изображениям.

  6. Запустите инструмент Удаление границ применительно к растру Filter_2001. Измените имя выходного растра на Clean_2001.

    Новый снимок 2001 года будет добавлен на карту.

  7. Запустите инструмент Удаление границ применительно к растру Filter_2014. Измените имя выходного растра на Clean_2014.

    Новый снимок 2014 года будет добавлен на карту. Исходные слои, созданные инструментом Фильтр большинства, больше не нужны, поэтому вы удалите их с карты.

  8. На панели Содержание удалите слои Filter_2014, Filter_2001 и Filter_1984.
    Подсказка:

    Если вы снова захотите визуально сравнить экстент озера Поянху, измените для всех трёх слоёв символ для значений Value 2, 3 и 4 на Нет цвета.

Определение изменений площади

Вы очистили исходные классифицированные снимки и удалили множество мелких ошибок и группировок пикселов. Теперь необходимо вычислить площадь озера Поянху. Когда вы исходно классифицировали снимки на четыре отдельных значения, количество пикселов в каждом значении автоматически записалось в таблицу атрибутов. На основании количества пикселов вы можете определить площадь озера в гектарах для каждого снимка, начиная с 1984 года.

  1. На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Clean_1984 и выберите Таблица атрибутов.

    Откроется таблица. Для каждого из четырёх значений слоя есть число пикселов. В значении Value 1, соответствующем воде, приблизительно 3 миллиона пикселов. Это очень много пикселов, но чему соответствует размер пиксела в единицах реального мира? Это можно узнать, посмотрев какое разрешение у снимка, то есть сколько единиц земной поверхности соответствует одному пикселу.

  2. Не закрывайте таблицу атрибутов. На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Clean_1984 и откройте Свойства.

    Откроется окно Свойства слоя.

  3. В левой части окна Свойства слоя щёлкните Источник.

    На вкладке Источник содержится информация о типе данных слоя, его местоположении на компьютере, экстенте и проекции данных.

  4. Щёлкните Информация о растре.

    Размер ячейки по Х и Размер ячейки по Y определяют длину (X) и высоту (Y) каждой ячейки или пиксела. В данном случае каждый пиксел на карте соответствует квадратику 30х30 единиц реального мира. Но мы до сих пор не знаем, какие это единицы измерения. Это 30 дюймов? Или 30 километров? Нам нужна площадь в гектарах, поэтому очень важно узнать единицы измерения.

  5. Щелкните Информацию о растре еще раз, чтобы закрыть ее. Щёлкните Пространственная привязка.

    Параметр Линейные единицы обозначает, в каких единицах измерения производятся по умолчанию все пространственные вычисления над этим слоем. В данном случае это метры, то есть каждый пиксел представляет площадь 30х30 метров (или 900 квадратных метров) в реальном мире.

  6. Закройте окно Свойства слоя.

    Чтобы вычислить площадь каждого значения на снимке, необходимо умножить количество пикселов на 900; получатся квадратные метры. Затем необходимо будет разделить результат на 10000 (квадратных метров в одном гектаре). Общая формула имеет следующий вид:

    Гектары = (Кол-во × 900) / 10000

  7. В Таблице атрибутов щелкните кнопку Добавить поле.

    Откроется вид Поля, в котором можно управлять полями таблицы атрибутов. Новое поле добавилось в конце списка.

  8. Для нового поля измените Имя поля на Hectares. Измените Тип данных на Float.

    Тип данных Float позволяет указывать числа со знаками после запятой.

  9. На ленте на вкладке Поля в группе Изменить щелкните Сохранить.

  10. Закройте вид Поля, чтобы вернуться в таблицу атрибутов.

    Теперь в таблице есть поле Hectares, но оно пустое. Далее необходимо вычислить площадь в гектарах для каждого значения согласно обсуждавшийся выше формуле.

  11. Щелкните правой кнопкой мыши на заголовке поля Hectares и воспользуйтесь командой Вычислить поле.

    Откроется панель геообработки с инструментом Вычислить поле.

  12. Убедитесь, что Входная таблица – Clean_1984, а Имя поля – Hectares.
  13. Ниже Hectares = , создайте выражение (!Count! * 900) / 10000.
    Подсказка:

    Дважды щелкните поле Count в списке полей, чтобы внести поле Count в окно выражения в область Поля.

  14. Щелкните Запустить

    Поле Hectares в таблице атрибутов заполнится площадями в гектарах для каждого значения на снимке. Значение Value 1, представляющее воду, приблизительно 270 тысяч гектаров — площадь озера в 1984 году.

  15. Закройте таблицу атрибутов.
  16. Вычислите площадь озера в 2001 году. Для этого повторите шаги с 7 по 14 для слоя Clean_2001.
  17. Вычислите площадь озера в 2014 году.

    Площадь озера в 2001 году была около 250 тысяч гектаров, а в 2014 году сократилась до почти 200 тысяч. За период с 1984 по 2014 годы потери площади озера Поянху составили около 70 тысяч гектаров: приблизительно 2300 га в год. Более того, темпы сокращения после 2001 года стали выше. Если за 17 лет с 1984 по 2001 гг. было потеряно около 20 тысяч гектаров (1200 га в год), то за 13 лет с 2001 по 2014 озеро сократилось приблизительно на 50 тысяч гектаров (3900 га в год).

  18. Сохраните проект.

На этом уроке мы классифицировали снимки озера Поянху, сделанные в три разных года, чтобы вычислить, насколько сильно изменилась площадь поверхности озера. Наши исследования выявили серьёзную проблему: за последние 30 лет озеро сократилось на тысячи гектаров, причём темпы сокращения увеличиваются. Возможно, этому способствовало сооружение в 2008 году плотины «Три ущелья». Также не исключено, что свою лепту внесла и многолетняя засуха. Наши вычисления не объясняют причины сокращения озера Поянху, но их можно считать достоверным свидетельством существования серьёзной проблемы, что служит достаточным основанием для специалистов в области охраны окружающей среды заняться более глубокими исследованиями.

Еще больше уроков вы найдете в Галерее уроков Learn ArcGIS.


Выполнение инженерно-геологических изысканий в Криворожском районе

Геология земельного участка расположена в с.Марьяновка Криворожского района Днепропетровской области по ул.Пляжная, 8, на территории существующей базы отдыха.

Геологические исследования

Геологические исследования проводились на территории базы отдыха, с севера примыкая к турбазе «КРАУСС», с запада к Карачуновскому водохранилищу, с востока к автодороге Кривой Рог — Кировоград, с юга к турбазе «Чайка». На период исследований на территории базы отдыха располагались 2-х этажный корпус, одноэтажное админздание, здание душевой с выгребной ямой, несколько домиков для отдыхающий и в центральной части базы волейбольная площадка. Вдоль береговой линии которого устроена подпорная стенка. Центральная часть участка с расположенной на ней волейбольной площадкой подсыпана и спланирована. С поверхности грунты задернованы, по всей территории наблюдаются древесная растительность.
При выполнение геологических работ на участке пробурено 6 скважин глубиной 6,0-7,0.

Возможно Вас заинтересует: бурение скважин

Грунтовые воды на геологии участка залегают на глубине 3,1-5,9 м и более. Уклон грунто-вого потока в западном направлении в сторону Карачуновского водохранилища.
Грунтовые воды по химическому типу сульфатно-хлоридно-натриево-магниевые с содержанием сухого остатка 3,2 г/л и общей жесткостью 23,2 мг-экв/л.
Среднемноголетняя нормативная глубина сезонного промерзания грунтов составляет 0,9 м.

Возможно Вас заинтересует: геология земельного участка

Инженерно-геологические изыскания

Основанием проектируемых фундаментов могут служить грунты – ИГЭ- 3, 4, 5, 6а, 7, 8.
Насыпные грунты (ИГЭ-1) и почвенно-растительный слой (ИГЭ-2), ввиду неоднородности состава, неравномерной плотности, гумусированности, наличие полуразложившихся корней растений, естественным основанием фундаментов служить не могут и подлежат выемке.
Согласно ДБН Д.2.-1-99 таблица №1 – (распределение грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки) данные грунты относятся:
ИГЭ-1 (почвенно-растительный слой) — номер грунтов 9-в, к I группе разработки одноковшовым экскаватором;
ИГЭ-2 (насыпной грунт) — номер грунтов 5-б, к II группе разработки одноковшовым экскаватором;
ИГЭ-3, 4 (суглинок, твердый) – номер грунтов 35-в, к II группе разработки одноковшовым экскаватором;
ИГЭ-5, 6а (песок) – номер грунтов 29-б, к I группе разработки одноковшовым экскаватором;
ИГЭ-7 (дресвяной грунт, песок гравелистый с включением дресвы) – номер грунтов 14, к IV группе разработки одноковшовым экскаватором;
ИГЭ-8 (дресва в коренном залегании, с песчаным и супесчаным заполнителем) – номер грунтов 13, к V группе разработки одноковшовым экскаватором.

Почва — EnchantedLearning.com

Почва покрывает большую часть суши на Земле. Он состоит из минералов (камня, песка, глины, ила), воздуха, воды и органических материалов (материя мертвых растений и животных). Почва является субстратом для растений (корни закрепляются в почве), источником пищи для растений и домом для многих животных (насекомых, пауков, многоножек, червей, роющих животных, бактерий и многих других).

Ученого, изучающего почву, называют почвоведом.

Типы почв : Существует много различных типов почв, и каждый из них имеет уникальные характеристики, такие как цвет, текстура, структура и минеральное содержание. Глубина почвы тоже различается. Тип почвы в районе помогает определить, какие растения могут расти. Существует 12 порядков (типов) почв: альфизоли, аридизоли, энтисоли, гистозоли, инцептисоли, моллисоли, оксисоли, сподосоли, ультисоли, гелизоли, андисоли и вертисоли.

Почвенное образование : Почва формируется медленно, когда порода (исходный материал) размывается на крошечные кусочки у поверхности Земли.Органическое вещество разлагается и смешивается с неорганическими веществами (частицами горных пород, минералами и водой), образуя почву.

Горизонты почвы (слои) : Почва состоит из отдельных горизонтальных слоев; эти слои называются горизонтами. Они варьируются от богатых органических верхних слоев (гумус и верхний слой почвы) до нижележащих скальных слоев (подпочва, реголит и коренные породы).

O Horizon — Верхний органический слой почвы, состоящий в основном из опавших листьев и перегноя (разложившегося органического вещества).
A Horizon — слой, называемый верхним слоем почвы; он находится ниже горизонта O и выше горизонта E. В этом темном слое прорастают семена и прорастают корни растений. Он состоит из гумуса (разложившегося органического вещества), смешанного с минеральными частицами.
E Horizon — Этот элювирующий (выщелачивающий) слой имеет светлый цвет; этот слой находится ниже горизонта A и выше горизонта B. Он состоит в основном из песка и ила, потеряв большую часть своих минералов и глины по мере того, как вода капает через почву (в процессе элювиации).
Горизонт B — Также называется подпочвой — этот слой находится ниже горизонта E и выше горизонта C. Он содержит глинистые и минеральные отложения (такие как железо, оксиды алюминия и карбонат кальция), которые он получает из слоев над ним, когда минерализованная вода капает из почвы выше.
Горизонт C — Также называется реголитом: слой ниже горизонта B и выше горизонта R. Он состоит из слегка раздробленной коренной породы. В этот слой не проникают корни растений; в этом слое обнаружено очень мало органического материала.
R Horizon — Слой неответренной породы (коренная порода), который находится под всеми другими слоями.

5.4 Выветривание и формирование почвы — физическая геология

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 рис. 5.14. 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.

Рисунок 5.14 Диаграмма текстуры почвы Министерства сельского хозяйства США. Эта диаграмма применима только к минеральной составляющей почв, а названия являются текстурными описаниями, а не классами почв.[http://en.wikipedia.org/wiki/ Soil # media viewer / Файл: SoilTexture_USDA.png]

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

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 5.15).

Рис. 5.15 Слабо развитая почва на переносимом ветром иле (лёсс) в засушливой части северо-востока штата Вашингтон [ЮВ]

Материнский материал почвы может включать в себя 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. Но термин «перемещенная почва» вводит в заблуждение, поскольку подразумевает, что сама почва была перемещена, а это не так.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 обеспечивают важные питательные вещества для остаточных почв. Например, второстепенным компонентом гранитных пород является кальций-фосфатный минерал апатит, который является источником важного для почвы питательного фосфора.Исходный базальтовый материал имеет тенденцию создавать очень плодородные почвы, поскольку 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.

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 почвообразования меньше скорости эрозии, поэтому на крутых склонах обычно мало почвы или нет почвы.

Даже в идеальных условиях почва развивается за тысячи лет. Практически вся южная часть Канады была покрыта оледенением до 14 тыс. Лет назад, а большая часть центральной и северной частей до нашей эры, прерий, Онтарио и Квебека все еще была покрыта ледником 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 недостаточно 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.

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 5.16, составляют:

O — слой органического вещества

А — слой частично разложившегося органического вещества в смеси с минеральным материалом

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 накопления 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.

Рис. 5.16. Почвенные горизонты в подзоле с участка на северо-востоке Шотландии. O: органическое вещество A: органическое вещество и минеральный материал E: выщелоченный слой B: скопление глины, железа и т. Д. C: неполное выветривание исходного материала [SE после http: // commons.wikimedia.org/wiki/File:Podzol_-_geograph.org.uk_-_218892.jpg]

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, связанная с лесным и сельским хозяйством, значительно нарушила этот баланс.

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, обладает большей эрозионной способностью, чем стоячая вода (рис. 5.17). Капли дождя могут дезагрегировать открытые частицы почвы, превращая более мелкий материал (например, глину) во взвесь в воде. Sheetwash , неканалированный поток по поверхности уносит взвешенный материал, а каналы размываются прямо через слой почвы, удаляя как мелкий, так и крупный материал.

Рис. 5.17 Эрозия почвы дождем и канализационным стоком на поле в Альберте. [из Альберты по сельскому хозяйству и развитию сельских районов, http://www1.agric.gov.ab.ca/$department/deptdocs.nsf/all/agdex9313, используется с разрешения]

Ветровая эрозия усугубляется вырубкой деревьев, которые действуют как ветрозащитные полосы, и сельскохозяйственными методами, при которых обнажается обнаженная почва (рис. 5.18).

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.

Рисунок 5.18 Ветровая эрозия почвы в Альберте. [из Альберты по сельскому хозяйству и развитию сельских районов, http://www1.agric.gov.ab.ca/$department/deptdocs.nsf/all/agdex9313, используется с разрешения]

почва | Определение, значение, профиль, состав и факты

Почвы сильно различаются по своим свойствам из-за геологических и климатических изменений на расстоянии и во времени. Даже простое свойство, такое как толщина почвы, может варьироваться от нескольких сантиметров до многих метров, в зависимости от интенсивности и продолжительности выветривания, эпизодов осаждения и эрозии почвы и закономерностей эволюции ландшафта.Тем не менее, несмотря на эту изменчивость, почвы обладают уникальной структурной характеристикой, которая отличает их от простых земных материалов и служит основой для их классификации: вертикальная последовательность слоев, образованная совместным действием просачивающихся вод и живых организмов.

Профиль подзолистой почвы

Профиль подзолистой почвы из Ирландии, демонстрирующий обесцвеченный слой, из которого были выщелочены гумус и оксиды металлов и впоследствии отложились в обычно красноватом горизонте ниже.

© ISRIC, www.isric.nl Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Эти слои называются горизонтами, и полная вертикальная последовательность горизонтов составляет почвенный профиль (см. Рисунок). Почвенные горизонты определяются признаками, отражающими почвообразовательные процессы. Например, самый верхний слой почвы (не включая поверхностную подстилку) называется горизонтом А. Это выветренный слой, который содержит скопление гумуса (разложившееся, темноокрашенное, богатое углеродом вещество) и микробную биомассу, которая смешивается с мелкозернистыми минералами с образованием агрегатных структур.

Профиль почвы

Профиль почвы, показывающий основные слои от горизонта O (органический материал) до горизонта R (уплотненная порода). Педон — это наименьшая единица земной поверхности, которую можно использовать для изучения характерного почвенного профиля ландшафта.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Ниже A находится горизонт B. В зрелых почвах этот слой характеризуется скоплением глины (мелкие частицы диаметром менее 0,002 мм [0,00008 дюйма]), которые либо отложились из просачивающихся вод, либо выпали в результате химических процессов с участием растворенных продуктов выветривания.Глина наделяет горизонты B множеством разнообразных структурных особенностей (блоков, столбцов и призм), образованных из мелких частиц глины, которые могут быть связаны друг с другом в различных конфигурациях по мере развития горизонта.

Ниже горизонтов A и B находится горизонт C, зона небольшого накопления гумуса или развития структуры почвы или его отсутствия. Горизонт C часто состоит из рыхлого материнского материала, из которого сформировались горизонты A и B. Он лишен характерных черт горизонтов А и В и может быть либо относительно невыветренным, либо глубоко выветренным.На некоторой глубине ниже горизонтов A, B и C залегает консолидированная порода, составляющая горизонт R.

Эти простые буквенные обозначения дополняются двумя способами (см. Таблицу буквенных обозначений почвенного горизонта). Сначала определяются два дополнительных горизонта. Подстилка и разложившееся органическое вещество (например, останки растений и животных), которые обычно лежат на поверхности земли над горизонтом A, обозначаются как горизонт O, тогда как слой непосредственно под горизонтом A, который подвергался интенсивному выщелачиванию (т. Е. медленно вымывается от определенного содержимого под действием просачивающейся воды) получает отдельное обозначение E горизонт, или зона элювиации (от латинского ex , «из» и lavere , «промывать»).Развитию горизонтов E способствуют обильные осадки и песчаный материнский материал — два фактора, которые помогают обеспечить интенсивное просачивание воды. Твердые частицы, потерянные в результате выщелачивания, откладываются в горизонте В, который в таком случае можно рассматривать как зону иллювиации (от латинского il , «in» и lavere ).

Буквенные обозначения горизонта почвы
Базовые обозначения для поверхностных горизонтов
O органический горизонт, содержащий подстилку и разложившееся органическое вещество
А Минеральный горизонт, затемненный гумусонакоплением
Базовые обозначения геологических горизонтов
E минеральный горизонт светлее горизонта A или O и обедненный глинистыми минералами
AB или EB переходный горизонт больше похож на A или E, чем на B
BA или BE переходный горизонт больше похож на B, чем на A или E
B Накопленная глина и гумус ниже горизонта А или Е
BC или CB переходный горизонт от Б до С
С Рыхлый грунтовый материал ниже горизонта А или В
R уплотненная порода
Добавлены суффиксы к особенностям горизонтов
a сильно разложившееся органическое вещество
б погребенный горизонт
с конкреции или твердые узелки (железо, алюминий, марганец или титан)
e органическое вещество промежуточного разложения
ф мерзлый грунт
г серый цвет с сильными пятнами и плохим дренажем
ч накопление органических веществ
i органическое вещество слаборазложенное
к скопление карбоната
метр цементация или уплотнение
n накопление натрия
или накопление оксидов железа и алюминия
п. вспашка или другое антропогенное нарушение
q скопление кремнезема
r выветренная или мягкая коренная порода
с накопление оксидов металлов и органических веществ
т скопление глины
v плинтит (материал недр, обогащенный твердым железом)
w проявление цвета или структуры
x характер фрагипана (высокоплотный, хрупкий)
y накопление гипса
z накопление солей

Комбинированная последовательность горизонтов A, E, B называется солумом (лат. «Пол»).Солум является истинным очагом почвообразовательных процессов и основной средой обитания почвенных организмов. (Переходные слои, имеющие промежуточные свойства, обозначаются двумя буквами соседних горизонтов.)

Второе усовершенствование номенклатуры почвенных горизонтов (также показанное в таблице) — это использование суффиксов в нижнем регистре для обозначения особенностей, которые важны для развитие почвы. Наиболее распространенные из этих суффиксов применяются к горизонту B: g для обозначения пятнистости, вызванной переувлажнением, h для обозначения иллювиального накопления гумуса, k для обозначения карбонатных минеральных осадков, o для обозначения остаточных оксидов металлов , s для обозначения иллювиального скопления оксидов металлов и гумуса и t для обозначения скопления глины.

Педоны и полипедоны

Почвы — естественные элементы выветренных ландшафтов, свойства которых могут варьироваться в пространстве. Однако для научных исследований полезно рассматривать почвы как объединения модулей, известных как педоны. Педон — это мельчайший элемент ландшафта, который можно назвать почвой. Его предел глубины — это несколько произвольная граница между почвой и «не почвой» (например, коренной породой). Его поперечные размеры должны быть достаточно большими, чтобы можно было изучать любые присутствующие горизонты — как правило, площадь от 1 до 10 квадратных метров (от 10 до 100 квадратных футов), с учетом того, что горизонт может иметь переменную толщину или даже прерывистый.Если горизонты цикличны и повторяются с интервалом от 2 до 7 метров (от 7 до 23 футов), педон включает половину цикла. Таким образом, каждый педон включает в себя диапазон изменчивости горизонта, возникающий на небольших площадях. Если цикл меньше 2 метров или все горизонты непрерывны и имеют одинаковую толщину, площадь педона составляет 1 квадратный метр.

Почвы встречаются на ландшафте в виде групп одинаковых педонов, называемых полипедонами, которые имеют достаточную площадь, чтобы считаться таксономической единицей.Полипедоны ограничены снизу «непочвой», а сбоку — педонами разных характеристик.

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, и они обмениваются газами с атмосферой. Они поддерживают сельское хозяйство и естественные экосистемы, а также обеспечивают травяное покрытие для 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 скалы, — 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 район 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 смеси 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 ( Рис. 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 разных 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 со 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 органического материала и количество воды, которую он обычно удерживает. 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 области 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, которые подвержены частой эрозии, обычно очень молодые почвы, так как им не нужно много времени на развитие, 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 будут давать 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, получены 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, органическое вещество влияет на водоудерживающую способность почвы, плодородие почвы и проникновение корней.

  5. Необходимо время, чтобы почвы развивались, пока четыре элемента, упомянутые выше, взаимодействуют. Более старые почвы имеют более глубокие и толстые подпочвы, чем молодые почвы, но только в том случае, если другие факторы почвообразования остаются неизменными.Например, в западно-центральном Канзасе 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 уничтожить 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 истощения основных минералов почвы 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 потерян в результате эрозии, нижележащая минеральная почва может оказаться бесплодной и неспособной к быстрому восстановлению.

Почвенные заказы

Так же, как породы классифицируются на разные 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, причем наиболее важным свойством является влажность почвы в течение года. Подотряды, в свою очередь, разделены на большие группы (300+) и подгруппы (2400+). Схожие 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.

Рис. 8.4: Преобладающие почвенные порядки США.

12 заказов на почву

Название Описание Факторы контроля Процент глобальной свободной ото льда поверхности суши Процент свободной ото льда суши в США
Альфизолы Высокоплодородные и продуктивные сельскохозяйственные почвы, в которых глины часто накапливаются под поверхностью.Встречается во влажном и субгумидном климате. климат и организмы ~ 10% ~ 14%
Andisols Эти высокопродуктивные почвы, часто образующиеся в вулканических материалах, обладают очень высокой способностью удерживать воду и питательные вещества. Обычно встречается в прохладных районах с умеренным и высоким уровнем осадков. исходный материал ~ 1% ~ 2%
Аридизоли Почвы, сформированные в очень сухом (засушливом) климате.Недостаток влаги ограничивает выветривание и выщелачивание, что приводит как к накоплению солей, так и к ограниченному развитию недр. Обычно встречается в пустынях. климат ~ 12% ~ 8%
Entisols Почвы относительно недавнего происхождения с незначительным развитием горизонта или без него. Обычно встречается в районах, где скорость эрозии или осаждения опережает темпы развития почвы, таких как поймы, горы и бесплодные земли. время и топография ˜16% ˜12%
Гелисоли Слабо выветрившиеся почвы, образующиеся на участках с вечной мерзлотой в почвенном профиле. климат ~ 9% ~ 9%
Histosols Богатые органическими веществами почвы, обнаруженные на прибрежных территориях озер, где плохой дренаж создает условия для медленного разложения и накопления торфа (или ила). топография ~ 1% ~ 2%
Inceptisols Почвы с умеренным выветриванием и развитием. Часто встречается на крутом (относительно молодом) рельефе и на вышележащих стойких к эрозии коренных породах. время и климат ~ 17% ~ 10%
Mollisols Сельскохозяйственные почвы стали высокопродуктивными благодаря очень плодородному поверхностному слою, богатому органическими веществами. климат и организмы ~ 7% ~ 22%
Oxisols Очень старые, сильно выщелоченные и выветрившиеся почвы с подповерхностным накоплением оксидов железа и алюминия. Обычно встречается во влажной тропической среде. климат и время ˜8% ˜.02%
Spodosols Кислые почвы, в которых оксиды алюминия и железа накапливаются под поверхностью. Обычно они образуются под сосновой растительностью и песчаным материнским материалом. исходный материал, климат и организмы ~ 4% ~ 4%
Ultisols Почвы с подповерхностными скоплениями глины, которые обладают низким самородным плодородием и часто имеют красный оттенок (из-за присутствия оксидов железа).Встречается во влажном тропическом и субтропическом климате. климат, время и организмы ~ 8% ~ 9%
Vertisols Глинистые почвы с высокой способностью к усадке / набуханию. В засушливые периоды эти почвы сжимаются и образуют широкие трещины; во влажные периоды они набухают от влаги. исходный материал ~ 2% ~ 2%

Доминирующие почвы Южного Центра

Восемь порядков почв находятся в Южно-Центральной части, 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, более заросшей лесом 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 вообще отсутствует в течение большей части 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 материалы, которые создают почвы, богатые сельскохозяйственным производством.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, встречающихся 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.

Почвы

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.Почвы являются основной средой для роста растений, и они обеспечивают среду обитания для множества организмов, особенно для разлагателей. Почвы накапливают и очищают воду, и они обмениваются газами с атмосферой. Почвы поддерживают сельское хозяйство и естественные экосистемы, обеспечивают травянистую поверхность для 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 скалы, — где растет растительность.Слово происходит (через старофранцузское) от латинского solum, что означает «пол» или «земля». Это самый основной ресурс, от которого зависит вся земная жизнь, а почва — один из самых важных ресурсов, которыми мы располагаем. На Западе много разнообразных почв, и у каждого типа почвы есть своя история 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 смеси 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 (рис. 8.1) и консистенцию почвы, а также на минералы, доступные для потребления растениями.

Все почвы могут казаться похожими, но даже на небольших территориях могут быть большие различия в свойствах почв. 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 имеют определенные имена, как показано на Рисунке 8.1.

Как правило, лучшие сельскохозяйственные почвы — это почвы с примерно равным количеством глины, ила и песка. Почву такого типа можно было бы назвать суглинком. Почвы, состоящие в основном из песка, плохо удерживают воду и быстро сохнут. Почвы с слишком большим количеством глины могут никогда не высохнуть.

Рисунок 8.1: Треугольник текстуры почвы.

Структура почвы — это то, как почва образует комки. Эти комки известны как педы. Пешеходы идентифицируются по форме комьев почвы, которые имеют форму шаров, блоков, колонн 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 органического материала и количество воды, которую он обычно удерживает. Цвета определяются по стандартной таблице цветов почвы, называемой диаграммой Манселла.

Пять основных переменных влияют на характеристики почвы во всем мире:

  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 повлияет 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, которые подвержены частой эрозии, обычно очень молодые почвы, так как им не нужно много времени на развитие, прежде чем будут переставлены ингредиенты и часы будут сброшены. Другие области, которые более засушливы и имеют более плоский рельеф, такие как пустыни в районе бассейна и хребта Невады, могут иметь больше времени для развития, но в них значительно меньше растительности и они будут давать совершенно другую почву, чем более влажные. окружающая среда как леса в регионе Каскад-Сьерра.
  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, получены 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, органическое вещество влияет на водоудерживающую способность почвы, плодородие почвы и проникновение корней.
  5. Необходимо время, чтобы почвы развивались, пока четыре элемента, упомянутые выше, взаимодействуют.Влияние времени можно увидеть при сравнении почв на ледниковой территории либо с почвами, образовавшимися на недавних пойменных отложениях, либо с почвами на неоледниковой территории на той же широте.

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 в почвенной воде может поступать из атмосферы, где он растворяется в дождевой воде.Еще больше CO 2 обычно поступает из самой почвы, где его производят дышащие организмы. 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 истощения основных минералов почвы 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.

Второй важный тип реакции выветривания — окисление. Например, на Гавайях базальты в основном содержат двухвалентное железо (Fe 2+ ), которое обычно придает минералам цвет от зеленого до черного. Когда это железо вступает в реакцию с насыщенной кислородом почвой и водой, оно превращается в трехвалентное железо (Fe 3+ ), которое дает ярко-красно-оранжевый цвет.Трехвалентное железо не очень растворимо (как знает любой, кто когда-либо пытался «смыть» ржавчину), и оно имеет тенденцию накапливаться в профилях выветривания почвы. Поразительные «красные грязи» почвы на Гавайях являются прекрасным примером окисления, действующего на базальт, богатый двухвалентным железом (рис. 8.2).

Рис. 8.2: сильно выветрившийся Оксисол, западный Кауаи. Химически эта почва состоит в основном из оксидов и гидроксидов алюминия, железа и титана. Эрозия, вероятно, вызванная чрезмерным выпасом пастбищ, привела к потере органического вещества на поверхности.Эта почва имеет низкую водоудерживающую способность, очень кислая и имеет очень низкое содержание питательных веществ. Эти суровые условия предотвратили повторное заселение растений.

В условиях сильного выветривания минеральная почва потеряла большую часть своих питательных веществ, а запасы питательных веществ, которые остались, в основном находятся в органическом веществе. 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 потерян в результате эрозии, нижележащая минеральная почва может оказаться бесплодной и неспособной к быстрому восстановлению.

Почвенные заказы

Так же, как породы классифицируются на разные 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 (рис. 8.3).

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 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, что позволяет легче понять, как и почему в разных регионах появились уникальные почвы.

Рис. 8.3: Типичный профиль почвы показывает переход от материнского материала (горизонт C и коренная порода под ним) к сильно развитым или измененным горизонтам (от O до B).Не в каждом почвенном профиле присутствуют все горизонты.

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, причем 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 группируются в еще меньшие семейства (7500+), а похожие почвы внутри семейств группируются вместе в самую маленькую категорию из всех: серию (рис. 8.4). В Соединенных Штатах описано более 19 000 рядов почв, и каждый год определяется еще больше.

Рисунок 8.4: Таксономия почв.

12 заказов на почву

Название Описание Факторы контроля Процент глобальной свободной ото льда поверхности суши Процент свободной ото льда суши в США
Альфизолы Высокоплодородные и продуктивные сельскохозяйственные почвы, в которых глины часто накапливаются под поверхностью.Встречается во влажном и субгумидном климате. климат и организмы ~ 10% ~ 14%
Andisols Эти высокопродуктивные почвы, часто образующиеся в вулканических материалах, обладают очень высокой способностью удерживать воду и питательные вещества. Обычно встречается в прохладных районах с умеренным и высоким уровнем осадков. исходный материал ~ 1% ~ 2%
Аридизоли Почвы, сформированные в очень сухом (засушливом) климате.Недостаток влаги ограничивает выветривание и выщелачивание, что приводит как к накоплению солей, так и к ограниченному развитию недр. Обычно встречается в пустынях. климат ~ 12% ~ 8%
Entisols Почвы относительно недавнего происхождения с незначительным развитием горизонта или без него. Обычно встречается в районах, где скорость эрозии или осаждения опережает темпы развития почвы, таких как поймы, горы и бесплодные земли. время и топография ˜16% ˜12%
Гелисоли Слабо выветрившиеся почвы, образующиеся на участках с вечной мерзлотой в почвенном профиле. климат ~ 9% ~ 9%
Histosols Богатые органическими веществами почвы, обнаруженные на прибрежных территориях озер, где плохой дренаж создает условия для медленного разложения и накопления торфа (или ила). топография ~ 1% ~ 2%
Inceptisols Почвы с умеренным выветриванием и развитием. Часто встречается на крутом (относительно молодом) рельефе и на вышележащих стойких к эрозии коренных породах. время и климат ~ 17% ~ 10%
Mollisols Сельскохозяйственные почвы стали высокопродуктивными благодаря очень плодородному поверхностному слою, богатому органическими веществами. климат и организмы ~ 7% ~ 22%
Oxisols Очень старые, сильно выщелоченные и выветрившиеся почвы с подповерхностным накоплением оксидов железа и алюминия. Обычно встречается во влажной тропической среде. климат и время ˜8% ˜.02%
Spodosols Кислые почвы, в которых оксиды алюминия и железа накапливаются под поверхностью. Обычно они образуются под сосновой растительностью и песчаным материнским материалом. исходный материал, климат и организмы ~ 4% ~ 4%
Ultisols Почвы с подповерхностными скоплениями глины, которые обладают низким самородным плодородием и часто имеют красный оттенок (из-за присутствия оксидов железа).Встречается во влажном тропическом и субтропическом климате. климат, время и организмы ~ 8% ~ 9%
Vertisols Глинистые почвы с высокой способностью к усадке / набуханию. В засушливые периоды эти почвы сжимаются и образуют широкие трещины; во влажные периоды они набухают от влаги. исходный материал ~ 2% ~ 2%

Доминирующие почвы прилегающих западных штатов

Альфизоли: Эти почвы имеют тенденцию развиваться в более прохладной, более лесной среде, и они обычно образуют полосу, отделяющую более засушливые районы от влажных.Сьерра-Невада — прекрасный пример этого, поскольку они отделяют засушливый бассейн и хребет от более влажного побережья Калифорнии и, что неудивительно, преобладают альфисолы (рис. 8.5).

Рисунок 8.5: Альфизоли прилегающих западных штатов США.

Andisols: Они образуются почти исключительно в вулканических частях Тихоокеанского Северо-Запада. Это могут быть как слабовыветрелые, так и сильно выветрившиеся почвы, содержащие отложения вулканического происхождения. Присутствие вулканического стекла является диагностическим признаком этого класса почв (Рисунок 8.6).

Рисунок 8.6: Андисоли прилегающих западных штатов США.

Аридизолы: Очень сухие почвы, образующиеся в засушливых средах, таких как бассейны и хребты. Содержание воды очень низкое или вообще отсутствует в течение большей части года, и этот тип почвы не подходит для растений, которые не приспособлены для хранения воды или для выживания в условиях сильной засухи (рис. 8.7).

Рис. 8.7: Аридизоли континентальной западной части США.

Inceptisols: Почвы более прохладных и влажных районов, из которых в процессе развития были удалены кальций, магний, алюминий и железо.Разбросанные по всей территории США, они широко представлены на западном побережье, особенно в Орегоне и северной Калифорнии (рис. 8.8).

Рисунок 8.8: Инцептизолы прилегающих западных штатов США.

Mollisols: Поверхностный горизонт этих почв имеет тенденцию быть очень темным, а в некоторых случаях почти черным. Богатый основаниями верхний слой почвы широко используется в качестве возделываемых земель в США, особенно на плато Колумбия (рис. 8.9).

Рисунок 8.9: Моллисоли прилегающих западных штатов США.

Доминирующие почвы Аляски

Рис. 8.10: Преобладающие почвенные отряды Аляски.

Andisols: Эти кислые почвы связаны с отложениями вулканического пепла и обломков. Они особенно распространены на южных Алеутских островах, где они поддерживают низкую растительность, и на юго-востоке, где они поддерживают леса.

Entisols: Это почвы со слаборазвитыми горизонтами недавнего происхождения. На Аляске они обычны по берегам Юкона и других крупных рек, но они также являются относительно продуктивными сельскохозяйственными почвами в районе Матануска-Суситна, «житнице Аляски».”

Гелисоли: Это почвы холодного климата, содержащие вечную мерзлоту. Гелисоли встречаются по всей Аляске и, безусловно, являются наиболее распространенными почвами в штате. Разложение органического вещества в этих почвах происходит очень медленно.

Histosols: Эти почвы содержат высокие концентрации органических веществ из-за их развития в водно-болотных угодьях с плохим дренажем и медленной скоростью разложения. Они связаны с торфяными болотами и илами на юге Аляски и в районе Аляски, где вечная мерзлота встречается реже.

Inceptisols: Это почвы с плохо развитыми горизонтами, связанные как с внутренними высокогорьями Аляски, так и с частями западных прибрежных равнин.

Моллисоли: Обычно это преобладающие почвы пастбищ и, как таковые, очень редко встречаются на Аляске. Они поддерживают леса с большим количеством деревьев ели, березы и осины, которые растут вдоль Тихоокеанского побережья.

Spodosols: Это кислые почвы с накоплением железа и алюминия в гумусе.Эти почвы поддерживают прохладные влажные хвойные насаждения и связаны с бореальными лесами. Они встречаются в основном на южном побережье Аляски.

Доминирующие почвы Гавайев

Рис. 8.11: Преобладающие почвенные отряды Гавайев.

Andisols: Наиболее распространенный тип почвы на Гавайях. Эти почвы образовались из вулканических выбросов, таких как пепел и шлак, — материалов, которые при погодных условиях образуют глинистые минералы. Эти почвы чрезвычайно богаты органическим материалом в своих верхних горизонтах и ​​обладают большой водоудерживающей способностью.Это делает их высокопродуктивными почвами для сельского хозяйства, и их легко обрабатывать. Они действительно теряют часть плодородия в районах с большим количеством осадков (более 150 сантиметров [60 дюймов] в год), поскольку сильные дожди вымывают питательные вещества из почвы.

Aridisols: Эти пустынные почвы образуются в районах, где количество осадков настолько мало, что растительность почти полностью отсутствует, например, на подветренной стороне островов. Они неглубокие, без освоенных горизонтов, насыщаются солями, так как нет осадков, смывающих соли.Однако при орошении они могут стать полезными сельскохозяйственными почвами.

Entisols: Это слаборазвитые почвы с высоким содержанием минералов и без реально освоенных горизонтов. Они встречаются на песках, образованных коралловыми рифами, или на аллювии в более засушливых районах.

Histosols: Эти почвы образуются из скоплений органических материалов на поверхности потоков лавы. Они возникают в более прохладных влажных условиях, где анаэробная (с низким содержанием кислорода) среда является обычным явлением. В районах с большим количеством осадков они могут стать очень кислыми.Типичные типы растительности, встречающиеся на этом участке почвы, — деревья Охиа и папоротники.

Inceptisols: Эти молодые, плохо развитые почвы встречаются на активных склонах или в долинах рек, где материал постоянно откладывается. Чаще всего они встречаются на старых островах, а также встречаются в долинах рек на старых вулканах более молодых островов.

Mollisols: В других частях земного шара эти богатые темные почвы встречаются на лугах.На Гавайях, однако, моллисоли имеют красноватый цвет из-за высокого содержания железа, и они встречаются на прибрежных равнинах и пологих склонах на высоте около 300 метров (1500 футов) над уровнем моря в более засушливых районах (65 — 130 сантиметров [25-50 дюймов] дождя или меньше ежегодно). В прошлом эти районы широко использовались для выращивания сахарного тростника.

Oxisols: Это сильно выветрившиеся почвы с очень низким плодородием, развивающиеся в жарком тропическом климате. Они встречаются на низинных засушливых территориях или в некоторых очень влажных высокогорных районах.Они очень распространены на старых островах Кауаи и Оаху, но не встречаются на более молодых островах.

Spodosols: Эти почвы образуются в лесах на влажных или влажных территориях на некоторых возвышенностях в Кауаи и Молокаи. Они не используются ни в каком сельском хозяйстве.

Ultisols: Эти выветрившиеся почвы богаты глинистым минералом каолинитом и образуются в теплом влажном климате с характерными влажными и сухими сезонами. Когда количество осадков уменьшается, они превращаются в оксисолы на некоторых островах.Они кислые, но при правильном использовании удобрений превратились в высокопродуктивные сельскохозяйственные почвы на Гавайях.

Vertisols: Это 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.

Как формируются почвы | Окружающая среда, земля и вода

Распечатать

Почва — это тонкий слой материала, покрывающий поверхность земли, образующийся в результате выветривания горных пород.Он состоит в основном из минеральных частиц, органических материалов, воздуха, воды и живых организмов — все они взаимодействуют медленно, но постоянно.

Большинство растений получают питательные вещества из почвы и являются основным источником пищи для людей, животных и птиц. Следовательно, существование большинства живых существ на суше зависит от почвы.

Почва — ценный ресурс, с которым необходимо осторожно обращаться, поскольку она легко повреждается, смывается или уносится ветром. Если мы понимаем почву и правильно с ней обращаемся, мы избежим разрушения одного из важнейших строительных блоков нашей окружающей среды и нашей продовольственной безопасности.

Профиль почвы, показывающий различные слои или горизонты.

Почвенный профиль

По мере развития почвы со временем слои (или горизонты) образуют почвенный профиль.

Большинство профилей почвы покрывают землю двумя основными слоями — верхним слоем почвы и подпочвенным слоем.

Почвенные горизонты — это слои почвы при движении вниз по профилю почвы. Почвенный профиль может иметь почвенные горизонты, которые легко или трудно различить.

Большинство почв имеют 3 основных горизонта:

  • Горизонт — богатый гумусом верхний слой почвы, где наиболее высоки питательные вещества, органические вещества и биологическая активность (т.е. активны большинство корней растений, дождевых червей, насекомых и микроорганизмов). Горизонт А обычно темнее других горизонтов из-за органических материалов.
  • горизонт Б —глинистые недра. Этот горизонт часто менее плодороден, чем верхний слой почвы, но содержит больше влаги. Обычно он имеет более светлый цвет и меньшую биологическую активность, чем горизонт А. Текстура тоже может быть тяжелее горизонта А.
  • Горизонт C — нижележащая порода выветривания (из которой формируются горизонты A и B).

Некоторые почвы также имеют горизонт O , в основном состоящий из растительного опада, скопившегося на поверхности почвы.

Свойства горизонтов используются для различения почв и определения потенциала землепользования.

Факторы, влияющие на почвообразование

Почва формируется непрерывно, но медленно, в результате постепенного разрушения горных пород в результате выветривания. Выветривание может быть физическим, химическим или биологическим процессом:

  • физическое выветривание — разрушение горных пород в результате механического воздействия.Изменения температуры, истирание (когда камни сталкиваются друг с другом) или мороз могут вызвать разрушение камней.
  • химическое выветривание — разрушение горных пород в результате изменения их химического состава. Это может произойти, когда минералы в горных породах вступают в реакцию с водой, воздухом или другими химическими веществами.
  • биологическое выветривание — разрушение горных пород живыми существами. Роющие животные помогают воде и воздуху проникать в скалу, а корни растений могут врастать в трещины в скале, заставляя ее расколоться.

Накопление материала под действием воды, ветра и силы тяжести также способствует почвообразованию.Эти процессы могут быть очень медленными и занимать многие десятки тысяч лет. На формирование почвы влияют пять основных взаимодействующих факторов:

  • исходный материал — минералы, составляющие основу почвы
  • живые организмы — влияющие на формирование почвы
  • климат — влияющие на скорость выветривания и разложения органических веществ
  • топография — степень влияния уклона дренаж, эрозия и осадки
  • раз — влияющие на свойства почвы.

Взаимодействие между этими факторами приводит к возникновению бесконечного разнообразия почв на поверхности земли.

Основные материалы

Минералы почвы составляют основу почвы. Они образуются из горных пород (материнского материала) в результате процессов выветривания и естественной эрозии. Вода, ветер, изменение температуры, сила тяжести, химическое взаимодействие, живые организмы и перепады давления — все это помогает разрушить исходный материал.

Типы основных материалов и условия, в которых они разрушаются, будут влиять на свойства образующейся почвы. Например, почвы, образованные из гранита, часто бывают песчаными и неплодородными, тогда как базальт во влажных условиях разрушается, образуя плодородные глинистые почвы.

Организмы

На формирование почвы влияют организмы (например, растения), микроорганизмы (например, бактерии или грибы), роющие насекомые, животные и люди.

По мере формирования почвы в ней начинают расти растения. Растения созревают, погибают, и их место занимают новые. Их листья и корни добавляются в почву. Животные едят растения и их отходы, и в конечном итоге их тела добавляются в почву.

Это начинает изменять почву. Бактерии, грибки, черви и другие носители разрушают растительный мусор, отходы и остатки животных, превращаясь в конечном итоге в органическое вещество.Это может быть торф, перегной или древесный уголь.

Климат

Температура влияет на скорость выветривания и разложения органических веществ. В более холодном и сухом климате эти процессы могут быть медленными, но при высокой температуре и влажности они относительно быстры.

Осадки растворяют одни материалы почвы и удерживают другие во взвешенном состоянии. Вода переносит или вымывает эти материалы через почву. Со временем этот процесс может изменить почву, сделав ее менее плодородной.

Топография

Форма, длина и уклон откоса влияют на дренаж.Форма склона определяет тип растительности и указывает количество выпавших осадков. Эти факторы меняют способ формирования почвы.

Почвенные материалы постепенно перемещаются в пределах естественного ландшафта под действием воды, силы тяжести и ветра (например, сильные дожди вымывают почвы с холмов на более низкие участки, образуя глубокие почвы). Почвы, оставленные на крутых склонах, обычно более мелкие. Переносимые почвы:

  • аллювиальные (переносимые водой)
  • коллювиальные (переносимые самотеком)
  • эоловые (переносимые ветром) почвы.

Подробнее об эрозии почв.

Время

Свойства почвы могут варьироваться в зависимости от того, как долго она была выветрена.

Минералы горных пород подвергаются дальнейшему выветриванию с образованием таких материалов, как глины и оксиды железа и алюминия.

Квинсленд (и Австралия) — это очень старый, выветрившийся ландшафт с множеством древних почв.

Почва: факты (Science Trek: Общественное телевидение Айдахо)

См. 10 основных вопросов

Почва, на первый взгляд, может быть не вашей любимой темой.Но, может быть, так и должно быть. Почва — это важнейший природный ресурс, который во многих отношениях обеспечивает нашу окружающую среду. Почва — это отдельная полноценная экосистема. Почва — пища для одних существ и дом для многих других. Почва помогает очищать воду, перерабатывать питательные вещества, дает место для роста растений и обеспечивает газами нашу атмосферу. Почва влияет на нашу погоду и дает материалы для промышленности и строительства. Итак, что такое почва и тире; точно? Давайте копнемся и узнаем…

Что такое почва?

Почва находится на внешнем слое земли или «корке».«Это сложное сочетание разлагающихся растений и животных, горных пород, глины, песка, минералов, воды, кислорода, углерода и микроорганизмов. Этот рецепт для почвы различается в зависимости от местоположения и доступных сырых ингредиентов. Влага, погода и температура также влияют на продуктивность почвы.

Слои почвы

Фактически можно нанести на карту почву по разным характеристикам и качеству. Только в Соединенных Штатах существует более 25 000 почв с различными названиями. Несмотря на то, что у каждой почвы есть определенные условия, которые дают ей разные названия, у почвы есть некоторые постоянные свойства.Почва формируется слоями, и каждый слой содержит определенные ингредиенты. Слои не имеют определенных границ, но могут иметь градиентный характер из-за силы тяжести и потока воды. Отличить один слой от другого может быть очень сложно & dash; в некоторых случаях может быть идентифицировано только экспертами. Вот общий взгляд на обычные слои почвы.

Гумус — Гумус является самым верхним слоем. Это темный, богатый питательными веществами слой, который может быть очень толстым в некоторых геологических областях и от тонкого до отсутствующего в других.Этот слой состоит из разложившихся растений и животных, а также микроорганизмов. Микроорганизмы разлагают мертвые растения и животных на почву. Это вопрос вторичной переработки. В ходе этого разложения умирающие растения и животные выделяют углерод, который также является частью гумусового слоя.

(Не путайте перегной с хумусом и тире; перегной — это почва, хумус — это молотые бобы гарбанзо, которые вы едите.)

Верхний слой почвы — Верхний слой почвы содержит гумус и может иметь толщину около 6 дюймов.Он также может содержать дождевых червей, насекомых и других мелких существ, воду, мусор, части растений, кислород, химические вещества из нашей окружающей среды и даже может быть покрыт живыми растениями. В этом слое живут животные.

Подземный слой — Прямо под верхним слоем почвы находится подпочвенный слой, содержащий минералы и глину, выветриваемые из горных пород. Они смешаны с небольшим количеством разложившегося вещества. Вода и ветер измельчают камни на мелкие и мелкие кусочки.Дождь и гравитация могут помочь мелким частицам породы осесть в подпочвенном слое. Корни растений могут достигать подпочвенного слоя, поскольку они растут в поисках воды. Корни поглощают железо, кальций, магний и другие известные полезные минералы.

Основной материал — Этот слой находится чуть ниже подпочвенного слоя и известен как основной материал, но на самом деле это просто порода. Он состоит из мелких выветрившихся частиц, песка, глины, солей и минералов без каких-либо живых веществ.

Bedrock и тире; Ниже основного материала находится коренная порода. Коренная порода — это твердая порода. Он будет оставаться твердым до тех пор, пока некая сила природы не подвергнет его воздействию элементов, где он будет выветриваться, и процесс создания почвы не начнется снова

Слои различаются по глубине в зависимости от геологической области, в которой они существуют. Погода и температура также могут влиять на состав и толщину слоев.Вот еще одна иллюстрация слоев почвы.

Что делает почва

Почва для растений — Растения нуждаются в почве, чтобы обеспечить их минералами и другими питательными веществами. Почва также удерживает воду, пока она не понадобится растению. Корни растения также используют почву, чтобы придать растению основу и черты; они хватают почву и используют ее, чтобы держать себя в вертикальном положении и крепкими. Растения также возвращают почву, добавляя питательные вещества, когда они умирают. Их корни также могут предотвратить эрозию и помочь почве удерживать воду, защищая ее от солнца.

Почва для животных — Многие живые существа строят свои дома в почве. Насекомые, бактерии, дождевые черви, улитки, грибы и другие помогают создавать почву из отходов, которые они создают, поедая мертвые растения и животных. Они также роют и прокладывают туннели в почве, создавая воздушные карманы и разрыхляя почву для воды и корней. Более крупные животные тоже живут в почве. Барсуки, кроты, суслики, змеи, черепахи и другие роющие существа могут рыть огромные системы туннелей под землей.

Почвенный фильтр для нашей воды — Вода может просачиваться сквозь слои почвы, песка и глины из-за ее способности помещаться между частицами. Почва имеет отрицательный заряд, в то время как загрязняющие вещества, как правило, заряжены положительно. Когда вода движется вниз, почва действует как магнит, притягивая загрязнения и удерживая их. Вода продолжает двигаться сквозь слои почвы, оставляя за собой примеси. Чистая вода попадает в грунтовые воды.Для получения дополнительной информации о грунтовых водах посетите водный сайт Science Trek.

Система переработки — Мусор, листья, мертвые растения, мертвые животные и другие отходы перерабатываются микроорганизмами, дождевыми червями и другими существами, которые фактически питаются этими предметами и превращают их в почву. Питательные вещества из мертвой жизни возвращаются червю, насекомому, улитке или, возможно, дубу, который забирает их из почвы. Взгляните на эту почвенную пищевую сеть.Это действительно отличная система. Без него мы были бы по колено в мертвых вещах повсюду, и у нас не было бы возможности избавиться от них. У нас вообще не было бы почвы и не было бы дома для жизни растений и мелких существ. Одно помогает другому.

Почва и погода — Почва нагревается, когда на нее светит солнце, создавая температуру, которая может влиять на испарение воды в почве и в близлежащих растениях, озерах или реках. Как часть круговорота воды, это испарение приводит к попаданию воды в атмосферу, которая позже становится дождем, снегом, мокрым снегом или градом.В районах с большим количеством нагреваемой почвы, таких как пустыня или пляж, температура почвы может создавать области с теплым воздухом. В этих областях теплого воздуха есть то, что называется низким давлением и стремительностью; Это означает, что воздух прижимается к земле с меньшей силой, чем над более прохладной областью. Когда прохладнее воздух и тире; который имеет высокое давление & тире; перемещается в эту теплую местность суши, создается ветер. Таким образом, температура почвы влияет на ветер. В экстремальных ситуациях эти теплые и прохладные области с давлением воздуха также могут создавать торнадо.Во время урагана почва может подняться в воздух, вызвав пыльную бурю. Эта пыль также может повлиять на погоду.

Почва также выделяет в нашу атмосферу ряд газов. Двуокись углерода, метан и другие газы изменяют температуру атмосферы и ее способность удерживать кислород. Это тоже влияет на нашу погоду в течение более длительных периодов времени.

Грунт и строительство & dash; Люди использовали землю в качестве строительного материала на протяжении тысячелетий.Кирпич, бетон, цемент, камень, мрамор и даже древесина зависят от почвы и слоев под ней, чтобы обеспечить эти строительные материалы. Даже стекло вылеплено из кремнезема, который является разновидностью песка. Посмотрите, как здесь делают стекло. Итак, хотя мы думаем, что почва является домом для маленьких существ, таких как дождевые черви и муравьи, мы видим, что почва также помогает людям жить в доме.

Эрозия и выветривание

Почва не стоит на одном месте. Ветер разносит почву вокруг, вода смывает почву с одного места на другое, люди кладут землю в кузов пикапа и уносят ее в другое место, или они постоянно ездят на мотоциклах по тропе.Это лишь некоторые из способов движения почвы. Когда почва вытесняется природой или человеком, это называется эрозией. Иногда эрозия бывает полезной. Когда богатая питательными веществами почва со дна реки выходит на землю после наводнения, она обеспечивает хорошую пищу для выращивания растений. Этот тип эрозии можно считать хорошим. Если только вы не построили дом прямо у этой реки. Тогда вы можете почувствовать то же самое.

Но эрозию можно считать плохой, если она переносит гумус и верхний слой почвы вниз по склону после сильного ливня и оставляет растения и животных без своих преимуществ.В этом случае растения могут вырваться с корнем, а животные лишатся крова. На склоне горы образуются борозды, и земля становится неустойчивой. Камни могут сползать с горы и стать опасными.

Выветривание происходит, когда камни разбиваются на более мелкие части. Повторяющиеся движения ветра или воды могут расколоть скалу и растворить ее на более мелкие камни или песок. Все мы видели каменные арки вдоль пляжа или в скальных каньонах. Это результат выветривания. Неоднократные удары ветра и камней по некогда сильной скальной структуре сказываются и постепенно удаляют части, пока все, что остается, — это арка.После того, как порода была уменьшена на более мелкие части, может возникнуть эрозия и переместить части
в новые места.

Химические вещества также могут способствовать выветриванию. Когда вода вступает в химическую реакцию с минералом или соединением и многократно капает на каменистую поверхность, она может растворять породу. Это происходит, например, в пещерах, где эта постоянная капля может растворить камень и вызвать его преобразование на дне пола пещеры. В результате получается сталагмит. Или, если он реформируется по мере того, как капает, он может цепляться за крышу пещеры и образовывать сталактит.

К другим формам выветривания относятся: растения, растущие в ямах или трещинах скал, вода, многократно замерзающая и тающая в скалах, животные, вулканы, землетрясения и даже люди. Сохранилось множество свидетельств перехода, совершенного первопроходцами через равнину. Канавки иногда делались колесами их многочисленных повозок, которые неоднократно катились по камням. Камень выветрился и стал частью почвы. Результатом стал обветренный шрам, который все еще можно увидеть в некоторых местах сегодня.

Следующая запись

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *