авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |

«ПРОГРАММЫ СПЕЦКУРСОВ ПО СПЕЦИАЛИЗАЦИИ 013001 – «ГЕНЕЗИС И ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ» «ПРОБЛЕМЫ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ПОЧВОВЕДЕНИЯ» I. О р г а н и з а ц и о н н о- ...»

-- [ Страница 4 ] --

6. Внутригодовые изменения составляющих теплообмена почвы с атмосферой в естественных условиях. Теплообмен земной поверхности с приземным слоем атмосферы. Зональность его составляющих. Примеры. Теплобалансовые условия формирования процессов промерзания-протаивания почвы. Тепловой баланс се зоннопромерзающих почв (Подмосковье). Тепловой баланс сезоннопротаиваю щих почв в районах с неустойчивой криолитозоной. Тепловой баланс сезонно протаивающих почв в районах с устойчивой.

7. Температурный режим почв криогенных территорий. Энергетика почвооб разования. Теплопотери при криогенезе и их зональность. Глубина проникнове ния годовой температурной волны для различных типов почв. Отепляющее влия ние снежного покрова. «Консервирующая» роль снега весной. Влияние снежного покрова на водный режим почвы. Температурный режим сезоннопромерзающих и сезоннопротаивающих почв (Подмосковье, Енисейский Север, Ц. Якутия).

8. Особенности формирования гидротермического режима почв в области распространения вечной мерзлоты. Мерзлотные почвы. Холодные почвы. Крио гидроморфные и криоаридные почвы – почвы затрудненного и свободного дре нажа. Роль экспозиции склонов. Примеры: Северо-Восточное Забайкалье. Тем пературный режим мерзлотных подзолистых иллювиально-железистых почв (склоны северной экспозиции). Температурный режим холодных дерново таежных почв (склоны южной экспозиции). Температурный режим мерзлотно таежных торфянисто-глеевых почв (нижние части склонов, предгорные терра сы). Связь генетических особенностей почв с их температурным режимом.

9. Физико-химические процессы почвенного криогенеза. Микроуровень поч венного криогенеза – формирование гранулометрического спектра минеральных компонентов почвы. Морозное выветривание. Криогидратационное выветрива ние. Коэффициент криогенной контрастности. Криогенное агрегирование. Типы криогенных текстур: массивная, слоистая, сетчатая, базально-призматическая.

Микроморфология криогенных почв.

10. Передвижение и осаждение растворенных и примесных веществ в промер зающих почвах. Мезоуровень почвенного криогенеза – формирование почвен ных горизонтов и непрофильных почвенных тел. Надмерзлотный латеральный перенос и осаждение веществ в почвенном покрове мерзлотных территорий.

Трансформация продуктов почвообразования при промораживании, перевод в малоподвижные формы и закрепление в профиле почвы. Надмерзлотная ретини зация гумуса. Процессы солепереноса в криогенных почвах. Формирование со лончакового профиля распределения солей в почвах Прибайкалья. Сегрегация нефти при промерзании загрязненных почв.

11. Криогенные явления в почвенном покрове. Макроуровень почвенного криогенеза – рельефообразующие процессы. Изменение объема почвы при про мерзании. Теория морозобойного растрескивания. Формирование полигонально блочного рельефа криогенных территорий. Палеорельеф. Эрозионно гидрологические процессы в период снеготаяния. Солифлюкция. Роль мерзлого водоупора. Надмерзлотные, межмерзлотные, подмерзлотные воды в области вечной мерзлоты. Морозное пучение грунтов в условиях нестационарного тем пературного поля. Термокарст. Тиксотропность криогенных грунтов.

I I I. Р а с п р е д е л е н и е ч а с о в к у р с а п о т е м а м и в и д а м р аб о т Лекционный курс 24 часа I V. Ф о рм а и т о г о в о г о к о н т р о л я – з а ч е т V. У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е об е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература:

1. Димо В.Н. Тепловой режим почв СССР. М., Колос, 1972. 360 с.

2. Ершов Э.Д. Общая геокриология. М., 1990. 558 с.

3. Комаров И.А. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых по родах. М., Научный Мир, 2003. 608 с.

4. Конищев В.Н., Рогов В.В. Методы криолитологических исследований. М., Изд во МГУ, 1994. 136 с.

5. Павлов А.В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы. Новоси бирск, 1980. 238 с.

6. Попов А.И., Розенбаум Г.Э., Тумель Н.В. Криолитология. М., Изд-во МГУ, 1985. 239 с.

7. Сумгин М.И., Качурин С.П., Толстихин Н.И., Тумель В.Ф. Общее мерзлотове дение. М., 1940. 338 с.

8. Фельдман Г.М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах. Ново сибирск, 1988. 257 с.

9. Худяков О.И. Криогенез и почвообразование. Пущино, ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1984. 195 с.

10.Шульгин А.М. Климат почв и его регулирование. Л., Гидрометеоиздат, 1967.

2-е изд.: 1972;

341 с.

Автор программы: к.б. н. Т.А. Архангельская Рецензенты: зав. кафедрой криолитологии и гляциологии географического ф та МГУ, д.г.н., профессор В.Н. Конищев и д.г.н., профессор В.В. Рогов.

«ЭЛЕКТРОФИЗИКА ПОЧВ»

1. О рг а н и з а ц и о н н о м е т о д и ч е с к и й р а з д е л Цель курс. Курс «Электрофизика почв» предусматривает системное изложе ние многообразия электрических полей (естественных и искусственных) в поч вах, их электрических характеристик и методов изучения.

Задачи курса: ознакомление студентов с различными видами электрических полей в почвах, методах их изучения и областях применении в почвоведении и мелиорации.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника: данный спецкурс представляет способы, методы и возможности передовых технологий электрофи зических методов в почвоведении, физике и мелиорации, добавляет мощный ин струмент к арсеналу методического оснащения выпускника университета и рас ширяет представления о почвах как естественно-исторических телах.

Требования к уровню освоения содержания курса. Из прослушанного курс студент должен четко представлять, что в почвах и на макроуровне организации почвенного покрова существуют электрические поля, которые участвуют в раз ных природных процессах, в том числе в почвообразовании, а их методы широко применять в почвоведении и мелиорации II. Содержание курса 1. Понятия о полевой электрофизике почв. Историческая справка о зарожде нии электрофизики почв и ее методах. Разновидности электрических (естествен ных и искусственных) полей. Понятия о стационарных электрических полях (СЭП) и о параметрах СЭП 2. Естественные электрические поля и их разновидности в почвах, аналогич ных средах или их составляющих. Диффузионные ЭДС. Особенности проявле ния. Формулы Гендерсона (конвенция), Планка (диффузия) Мембранные ЭДС – контакт дисперсной породы (почвы) и растворов. Свойства - зависимости от дисперсности, концентраций почвенных растворов. Формулы для выражения ЭДС. Диффузионно-адсорбционные потенциалы (ЭДС) – контакт водонасыщен ных сред. Свойства и формулы. Электродные потенциалы. Потенциалы фильт рации, протекания – эффект Квинке. Свойства, формулы, выводы. Понятие двойного электрического поля. (ДЭС). Причины возникновения. Модельные представления. Гельмгольца, Гуи-Чепмена, Штерна-Гельмгольца + Гуи-Чепмена.

Дзета-потенциал. ЭДС фильтрации через трехслойную среду. Методы определе ния дзета-потенциала электроосмотическим путем. Эффект Дорна. Потенциалы фильтрации в реальной природной обстановке.

3. Понятие стационарных электрических полей (СЭП) почв. Понятие о пара метрах СЭП. Некоторые фундаментальные свойства СЭП и особенности их про явления в почвах. Основные уравнения стационарных электрических полей и их использование для почв. 1. Уравнение Пуассона. 2. Уравнение Лапласа. 3. Закон Больцмана. Понятие объемной плотности электрических зарядов и связь ее со свойствами почв. Гипотетические модели распределения СЭП в профиле почв основных генетических типов. Гипотетическая модель распределения СЭП при морфонной, горизонтной и профильной организации почв. Гипотетическая мо дель распределения СЭП на катенном и зональном уровнях организации почвен ного покрова.

4. Методы изучения электрических полей почв. Общие положения о методах изучения СЭП почв. Наиболее благоприятные условия измерений параметров СЭП почв с целью изучения их генетических аспектов. Метод изучения естест венных СЭП почв. Требования к электродам и приборам при измерении естест венных СЭП почв. Неполяризующиеся электроды. Измерительные приборы.

Выбор места заземления электрода сравнения и его подготовка. Краткая методи ка измерений естественных СЭП. Методы изучения искусственных СЭП. Спосо бы создания и измерения различных видов искусственных СЭП в почвах. Плос копараллельное стационарное электрическое поле. Стационарное электрическое поле единичного источника. Поля Шлюмберже. Стационарное электрическое поле двух разнополярных источников. Различные виды удельных электрических сопротивлений и способы их измерений. Некоторые методические особенности измерения сопротивления, как параметра искусственных СЭП. Методика и про цедура измерений электрического сопротивления. Лабораторные измерения удельного электрического сопротивления. Полевые измерения. Горизонтальное и площадное профилирование. Вертикальное электрическое зондирование. По слойное электрическое зондирование.

5.Электрические характеристики почв разных типов Общие представления о влиянии элементарных почвообразовательных процессов (ЭПП) и типов почво образования на параметры СЭП почв. Влияние элементарных почвообразова тельных процессов на СЭП почв. Триада Герасимова: факторы почвообразовательные процессы-свойства и параметры СЭП почв. Параметры СЭП и профильная организация почв. Параметры СЭП почв подзолистого типа почвообразования. Параметры СЭП в профиле автоморфных дерновоподзоли стых почв автономных ландшафтов. Основные закономерности изменения элек трических параметров искусственных СЭП в профиле целинных дерново подзолистых почв. Изменение параметра в профиле целинных дерново подзолистых суглинистых и песчаных почв. Закономерности профильного изме нения параметров естественных СЭП автоморфных и гидроморфных дерново подзолистых почв. Влияние процесса окультуривания на параметры СЭП дерно во-подзолистых автоморфных почв. Влияние процессов гидроморфизма на па раметры СЭП в почвах автономных ландшафтов. Параметры СЭП в почвах со пряженных ландшафтов гумидной зоны. Закономерности изменения СЭП в ка тенном ряду почв сопряженных ландшафтов. Параметры СЭП серых лесных почв. Параметры СЭП почв черноземного типа почвообразования. Параметры СЭП почв каштанового и солонцово-солончакового типов почвообразования.

Закономерности профильного изменения параметров естественных СЭП почв каштанового и солонцово-солончакового типов почвообразования. Закономерно сти в изменении параметров искусственных СЭП солонцово-солончакового ти пов почвообразования. Параметры искусственных СЭП некоторых коричневых почв горного Крыма. Электрическое сопротивление ВЭЗ некоторых коричневых почв горного Крыма.

6. Электрические характеристики и свойства почв Анализ существующих за висимостей между СЭП и свойствами почв. Общие представления о зависимо стях параметров СЭП от свойств различных почв. Взаимосвязь параметров есте ственных СЭП со свойствами почв гумидной зоны. Взаимосвязь параметров ис кусственных СЭП почв подзолистого, болотного и черноземного типов почвооб разования. Взаимосвязь параметров естественных СЭП почв солонцового и со лончакового типов почвообразования. Взаимосвязь параметров искусственных СЭП со свойствами почв солонцово-солончакового типов почвообразования.

7. Стационарные электрические поля и энергетика почвообразования Термо динамические представления о СЭП почв. Модельные представления о генери ровании стационарных электрических полей естественной природы в почвах.

Модельные представления о распределении стационарных электрических полей искусственной природы в почвах. Стационарные электрические поля и органи зация почвенных профилей основных зональных типов почв. Модели почвенно электрических профилей основных генетических типов почв. Модели почвенно электрических профилей почв подзолистого, болотного и черноземного типов почвообразования. Почвенно-электрические профили почв солонцового и солон чакового типов почвообразования. Общие закономерности в поведении СЭП на катенно-ландшафтном и зональном уровне организации почвенного покрова.

Модельные представления о СЭП на катенно-ландшафтном уровне организации почвенного покрова. Модельные представления о СЭП на зональном уровне ор ганизации почвенного покрова.

8. Применение методов электрофизики для решения задач почвоведения и мелиорации. Общие положения о применении методов СЭП с практическими целями. Изучение направленности, интенсивности протекания процессов почво образования, их идентификация, диагностика и оценка энергетики почвообразо вания методами СЭП. Применение методов СЭП для полевого обследования почв с целью изучения СПП. Использование параметров СЭП для комплексного, детального обследования почв и их крупномасштабного картирования. Общие положения о использовании параметров СЭП для комплексного мелиоративного обследования почв. Опыт картирования торфяных пойменных почв гумидной зоны методами СЭП. Опыт использования етодов СЭП для идентификации гид рологической обстановки при мелиоративных обследованиях в гумидной зоне.

Установление трассы и мест разгрузки потоков методами естественного элек трического поля. Применение методов СЭП для почвенно-мелиоративных ис следований в аридной зоне. Определение уровней залегания грунтовых вод и процессов подтопления методами СЭП в аридной зоне. Оценка степени засоле ния почв методом ВЭЗ. Использование методов СЭП для наблюдения за дина микой свойств почв. Определение мощности иссушения на торфяных почвах ме тодом ВЭЗ. Наблюдение за картиной распределения влажности почвы в зоне действия дрены с помощью метода ВЭЗ. Наблюдения за динамикой промерзания торфяных почв методом ВЭЗ. Решение некоторых других прикладных задач ме тодами СЭП. Использование метода ВЭЗ для оценки скелетности почв. Приме нение электрических методов для оценки загрязнения почв при нефте и газодо быче.

9. Влияние электрических полей в почвах на рост и развитие растений 10. Состояние полевой электрофизики почв за рубежом 11. Практические занятия.

Примерный перечень экзаменационных вопросов. Контактные ЭДС. При рода и виды естественного электрического поля в почвах Праметры СЭП в поч вах гумидной зоны на разных уровнях организации почвенного покрова. Приме нение методов СЭП для решения практических задач в почвоведении. Фунда ментальные свойства СЭП почв. Методы сопротивления. Параметры СЭП в поч вах гумидной зоны. Уравнения электромагнетизма и их проявления и реализация в почвах. Параметры СЭП почв аридной зоны. Интерпретации данных СЭП. По нятие о стационарных электрических полях почв. Параметры СЭП почв основ ных генетических типов. Зависимости параметров СЭП от свойств почв гумид ной зоны. Модельные представления о СЭП почв основных генетических типов.

Взаимосвязь параметров СЭП со свойствами почв различных типов почвообра зования. Почвообразование и стационарные электрические поля почв. Примене ние методов СЭП в почвоведении. Основные положения теории СЭП и законо мерности их распределения в почвах. Методики измерения СЭП. Применение методов СЭП в почвоведении. иФундаментальные свойства СЭП почв. Почвооб разование и стационарные электрические поля почв. Применение методов СЭП в почвоведении. Уравнения электромагнетизма и их проявления и реализация в ипочвах. Параметры СЭП почв аридной зоны. Методы сопротивления. Контакт ные ЭДС. Природа и виды естественного электрического поля в почвах. Прамет ры СЭП в почвах гумидной зоны на разных уровнях организации почвенного покрова. Применение методов СЭП в почвоведении. Почвообразование и ста ционарные электрические поля почв. иФундаментальные свойства СЭП почв.

Методы сопротивления.

Литература 1. Гордеев А.М., Шешнев В.Б.

2. «Электричество в жизни растений» М.: Наука, 1991, 160 с 3. Поздняков А.И., Позднякова Л.А., Позднякова А.Д. «Стационарные электри ческие поля в почвах» М.: КМК SIENTIFIC PRESS, 1996, 358 c.

4. Поздняков А.И. «Полевая электрофизика почв» МАИК «НАУКА\ИНТЕРПЕРИОДИКА Автор программы – д.б.н. Поздняков А.И.

«РЕОЛОГИЯ ПОЧВ»

Программа специального курса лекций для студентов 5 курса кафедры физи ки и мелиорации почв I. О р г а н и з а ц и о н н о- м е т о д и ч е с к и й р а з д е л Цель курса: – дать основы знаний о современных подходах и методах иссле дования в реологии почв.

Задачи курса включают: определение реологии почв как науки и. знакомство студентов с основными методами и проблемами реологии почв: течения вещест ва, напряжения и деформации, реологической кинематики и динамики, механи ческой памяти и эффектов реологической нелинейности.

Место курса в профессиональной подготовке студентов. Информация, изло женная в курсе лекций дает представление о том, что реология почв находится на стыке родственных направлений механики, таких как гидроаэродинамика, гидравлика, теория упругости и пластичности. Методы реологии применимы и в почвоведении Реологические исследования позволяют получить деформацион ные характеристики почв, что очень важно при их мелиорации.

Требования к уровню освоения содержания курса. Студент должен иметь представление о положении науки реологии среди других почвенных дисциплин, об основных реологических характеристиках почв II. Содержание курса 1. Предмет науки реологии, история развития и место реологии в ряду других наук. Понятия деформации и напряжения. Виды деформации. Основные законы и константы, характеризующие деформационно-прочностное состояние сред.

Процессы энергопереноса при деформировании. Основные реологические свойства идеальных сред. Реограммы упругости, вязкости, пластичности. Проч ность среды. Размерность основных реологических констант. Поведение реаль ных тел (горных пород) под нагрузкой. Ползучесть (ледников, битуумов), ее от личие от пластической деформации.

3. Понятия реологической кинематики. Тензоры напряжения и деформации.

Разложение тензоров. Уравнения поведения под нагрузкой некоторых реологи чески простых тел: паскалевской жидкости и эвклидова тела, ньютоновской жидкости и максвеловской жидкостей, кельвинова и бингамова тел.

4. Понятие релаксации напряжения. Период релаксации как показатель нали чия пространственной структуры в исследуемой среде. Упругое последействие и вязкое затухание движения частиц среды. Вязкопластические среды. Предел те кучести и пластическая вязкость. Кажущаяся или эффективная вязкость. Псев допластичность глин. Структурная вязкость.

5. Реологические уравнения нелинейных обобщенных сред. Константа струк турной устойчивости неньютоновских жидкостей (коллоидных систем). Упруго вязкость высокомолекулярных веществ.

6. Время запаздывания упругой деформации в твердом теле. Период релакса ции напряжения в жидкости. Реологические модели сложных тел (битуумов, во донасыщенного и сухого суглинка).

7. Упругие несовершенства сред. Свойства наследственности и внутреннее трения материала. Природа и механизмы явлений неупругости. Реологические кривые как средство графического представления сложных сред под нагрузкой.

Расчеты количественных показателей в реологии (предельного напряжения сдвига, пределов прочности, модулей упругости, вязкости). Уравнение сохране ния энергии в реологии.

8. Механическая память реальных тел. Эффекты реологической нелинейно сти. Разжижающиеся при деформации жидкости. Тиксотропия. Реопексия. Эф фекты нелинейной вязкости. Эффект снижения гидродинамического трения жидкостей. Эффект Томпса и профильное сопротивление твердых частиц в по токе жидкости. Значение указанных эффектов для почвоведения.

9. Состав строение и превращения почвенных минералов как основа проявле ния деформационно-прочностных свойств почв. Роль в определении прочност ных свойств почв минералов класса первичных силикатов, простых солей, гли нистых минералов, органического вещества и органо-минеральных комплексов.

10. Структура и взаимодействие воды с почвенными минералами как основа формирования деформационно-прочностных свойств почв. «Аномальные свой ства воды и факторы, их вызывающие. Физико-механические свойства тонких пленок воды. Структура прочносвязной воды и качество поверхности почвенных частиц. Влияние состава поглощенных катионов на взаимодействие водных про слоек с поверхностью почвенных частиц. Пленочная рыхлосвязанная вода коа гуляционной структуры водонасыщенных глин.

11. Структурные связи почво-грунтов. Природные свободно-дисперсные бес структурные системы. Структурированные системы в природе. Коагуляционные процессы в почвах и состав почвенного поглощенного комплекса. Влияние кри сталлизационных процессов на образование структурированных систем в поч вах. Старение структурированных природных систем. Факторы, влияющие на синерезис почво-грунтов. Стабилизационные, коагуляционные, пластификаци онно-коагуляционные, смешанные коагуляционно-цементационные и чисто це ментационные связи в почвах.

12. Консистенция почвы и ее деформационно-прочностные свойства. Конси стенция почвы и ее влажность. Значение консистенции почвы в с/х практике.

Спелость почвы и ее обработка. Факторы, влияющие на физическую спелость почвы. Сцепление глинистых частиц и прочность почв. Восстанавливающиеся и остаточные деформации в почвах (структурные, структурно-адсорбционные и упругие). Псевдопластические деформации почв. Релаксация напряжений в поч ве. Напряженное состояние почвенных частиц и пористость почв. Показатель подвижности почв. Зона структурных деформаций в почвах.

13. Липкость почвы, ее значение при с/х обработке. Физическая природа лип кости. Факторы, влияющие на липкость почвы. Трение скольжения «почва сталь». Коэффициент трения для разных почв. Удельное давление почвы на ра бочей поверхности с/х машин и залипание плугов. Сопротивление почвы сдвигу.

Оценочная шкала крошения и распыления почвы. Удельное сопротивление почв при пахоте. Работы академика Б.П.Горячкина и их развитие современными авто рами. Абразивные свойства почв.

14. Оптимальная для различных с/х культур и равновесная плотность почв.

Факторы, влияющие на деформационно-прочностные свойства почв. Влияние ходовых систем с/х машин на водно-воздушный режим почв. Оценка динамики плотности почв. Меры борьбы с переуплотнением почвы. Влияние отрицатель ной динамики деформационно-прочностных свойств почвы на урожай с/х куль тур. Меры по снижению удельного давления с/х машин на почву.

III. Распределение часов по темам.

Всего 18 лекций. Каждая лекция отдается студенту на дом. В течение 18 часов в семестре студенты в присутствии преподавателя отвечают на вопросы, состав ленные по каждой лекции. Сводные контрольные вопросы по нескольким лекци ям (лекции 1-6;

7-12;

13-15) студенты получают от преподавателя и работают над ними самостоятельно. Ответы приносят преподавателю. Сводные контрольные вопросы по заключительным лекциям 16-18 студенты составляют самостоятель но и приносят преподавателю.

I V. Ф о рм а и т о г о в о г о к о н т р о л я – з а ч е т V. У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е о б е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература Воронин А.Д. Основы физики почв. М. Изд-во Московск. Университета. 1986.

1.

243 с.

Манучаров А.С. Основы реологии в почвоведении. М. Изд-во Московск. уеивер 2.

ситета. 1983. 90 с.

Манучаров А.С., Абрукова В.В., Черноморченко Н.И. Методы и основыреоло 3.

гии в почвоведении. М.Изд-во Московск. университета. 1990. 98 с.

Дополнительная литература Буданцев К.Л. Прикладное почвоведение. Гидрофизика почвенной влаги. Уч.

4.

Пособие С.-Петербургю гос. Техн. Университет. 2000.75 с.

Гамаюнов Н.И. Термрвлагопроводность в набухающих почвах. Почвоведение.

5.

1996. № 11. С. 1330- Горькова И.М. Физики-химические исследования дисперсных осадочных пород 6.

в строительных целях. М. Стройиздат. 1975.149.

Григорьев В.Я., Флесс А.Д. Методика расчета сил сцепления почв при оценке 7.

их противоэрозионной стойкости и ее обоснование. Вестник Московск. уни верситета. Сер.17. 1993. №4.С.52-57.

Гумматов И.Г., Пачепский Я.А. Современные представления о структуре 8.

почв и структурообразованиию Пущино. Пущинский научню центр АН СССР.

1991. 33 с.

Золотаревская Д.И. Математическое моделирование вязкоупругих свойств 9.

почв и его использование при решении проблемы снижения уплотняющего воздействия тракторов на землю. Докл. ТСХА / Моск. с-х.акад. им.

К.А.Тимирязева. 1997. В.268. С.185- 10.Полубесова Т.А., Ширшова Л.Т., Лефевр М., Романенков В.А. Влияние процес сов промораживания-прогревания на химические свойства поверхностей почв и глин. Почвоведение. 1994.№ 7. С. 72- 11.Солдатова Е.Ф. О слитизации глинистых почв сухостепной зоны на древних красноцветных и пестроцветных корах выветривания. Почвоведение. 1994.

№ 1. С. 24- 12.Шаманина Л.В. Реологические свойства суспензий минеральныхудобрений, стабилизированных торфом. Торф. Пром-сть. 1991 Т. 5. С. 345- 13.Бондарев А.Г. Проблема деградации физических свойств почв России и пути ее решения. Почвоведение. 1999.№9.С.1126-1131.

Автор программы доцент кафедры физики и мелиорации почв А.С.Манучаров Рецензент программы Е.В.Шеин «ГАЗОВАЯ ФАЗА ПОЧВ»

1. О рг а н и з а ц и о н н о - м е т о д и ч е с к и й р а з д е л Цель курса: – Подготовка специалистов в области количественной оценки и описания состояния и динамики газообразных веществ в почвах и сопредельных средах.

Задачи курса – Обучение современным принципам и методам количественно го описания биофизических систем и их газообразных компонентов. Формиро вание представлений о роли газовой фазы почв как фактора плодородия и о газо вой функции почв в связи с глобальными экологическими проблемами. Освое ние математического моделирования динамики газов и паров в почвах. Знаком ство с современными инструментальными методами исследования газов и паров в почвах и сопредельных средах.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Спецкурс читается на 4 курсе кафедры физики и мелиорации почв после прослушивания основных курсов: Физика, Высшая математика, Почвоведение, Физика почв, Биология почв.

Требования к уровню освоения содержания курса. Слушатели должны иметь достаточный уровень подготовки по высшей математике (теория функций, диф ференциальное и интегральное исчисление), общей физики, физической химии, почвоведения и экологии, что достигается усвоением материала предшествую щих базовых курсов.

II. Содержание курса Введение 1.1 Принципы количественного описания физических систем. Выделение сис темы, границы, число компонентов и фаз. Показатели состояния, экстенсивные и интенсивные свойства, равновесный (термодинамический) и макрокинетический подходы. Динамика состояний: транспорт и локальные процессы (трансформа ция) веществ и энергии, граничные условия. Равновесные (стационарные) со стояния, их устойчивость. Базовая модель динамической системы. Аналитиче ские, приближенные и численные методы решения начально-краевых задач.

Состав и состояния газовой фазы почв 2.1 Качественный и количественный состав почвенного воздуха. Газы и пары в атмосфере и почве. Макро и микрокомпоненты. Макрогазы и пары (N2, O2, Ar, CO2, H2О). Содержание макрогазов и паров в почвенном и атмосферном воздухе, закономерности пространственного распределения. Дыхание почвы, эмиссия СО2 (количественные придержки, контролирующие факторы, суточная и сезон ная изменчивость, зональность). Оценка глобального вклада почвы в производ ство СО2. Микрокомпоненты: парниковые газы и загрязняющие вещества, со держание, интенсивности производства и поглощения почвами. Метан, газооб разные соединения азота и серы в почве, основные механизмы продукции и по глощения, интенсивности процессов, концентрации. Водород, органические газы и пары. Оценка глобальной роли почвенного покрова в регуляции состава и со стояния атмосферы, почва как резервуар, источник и сток газообразных веществ, современные экологические проблемы.

2.2. Физическое состояние газовой фазы почв. Оценка собственно газовой фа зы. Показатели состояния: объемные проценты, ppm, концентрации, связь между ними. Уравнение состояния идеального газа. З-н Дальтона, термодинамический потенциал компонента газовой фазы. Распределение в поле силы тяжести (баро метрическая формула). Двухфазная система (газ (пар)- жидкость). Относитель ная влажность, потенциал пара, зависимость давления насыщенных паров от температуры. З-н Рауля. Равновесие «жидкость-газ», растворение, эффективная растворимость, зависимость от температуры и кислотности среды. Кинетика рас творения (десольвации), моделирование этого процесса. Оценка кинетических констант по экспериментальным данным. Трехфазная система. Взаимодействие газов и паров с поверхностями (адсорбция). Изотермы сорбции. Поглощение га зов почвами (количественные придержки). Линейная (Генри) и мономолекуляр ная (Ленгмюр) сорбция. Оценка параметров равновесия по экспериментальным данным. Кинетическая модель сорбции газов, определение кинетических кон стант. Полимолекулярная сорбция (модель БЭТ). Сорбция летучих органических веществ. Процессы капиллярной конденсации, уравнение Кельвина. Гистерезис изотерм поглощения паров почвами. Кинетика взаимодействия водяного пара с твердой фазой почв, модель Грисмера.

Динамика состояний газовой фазы почв 3.1 Движение газов и паров в почвах. Основные механизмы массопереноса (диффузия, конвекция, понятие о диперсии потока). Конвективные потоки, вы нужденная и свободная (естественная) конвекция. Перенос газообразных ве ществ по градиенту пневматического давления, воздухопроницаемость, связь с пористостью аэрации. Перенос в жидкой фазе. Пузырьковый транспорт и движе ние аэрозолей. Влияние растительных и животных организмов на транспорт га зообразных веществ, преимущественный (локальный транспорт). Сравнительная оценка роли диффузионных и конвективных механизмов массопереноса. Диффу зия и термодиффузия газов и паров. Уравнения диффузии, механизмы переноса в макро, мезо и микропорах, поверхностная диффузия. Эффективный коэффици ент диффузии газов и паров в почве, связь с пористостью аэрации. Уравнение Пенмена для макропористых сред, нелинейные эмпирические модели зависимо сти эффективного коэффициента диффузии газов и паров от пористости аэрации.

Относительная диффузивность, критические значения для роста растений. Со пряженный перенос газообразных веществ и влаги, диффузивность пара, зави симость от влажности (потенциала). Неизотермический перенос (термодиффу зия). Проблема конденсации почвенной влаги, роль диффузии и конвекции.

3.2 Локальные процессы трансформации газов и паров в почве. Абиогенные источники и стоки, межфазные взаимодействия, равновесные, линейные и нели нейные кинетические модели. Биогенные источники и стоки газообразных ве ществ в почвах. Динамика органического вещества почвы и эмиссия газов. Мо дели биогенных процессов выделения-поглощения газообразных веществ (СО2, О2, СН4, Н2, соединения азота). Расчет интенсивности выделения СО2 почвой, роль процессов иммобилизации и конвективного транспорта газа. Вертикальная анизотропия распределения интенсивностей продуцирования (поглощения) газо образных веществ в профиле почвы. Зависимость поглощения и продуцирования газообразных веществ от термодинамических условий (W, T) и других факторов внешней среды. Двойственная роль почвы как генератора и поглотителя газов и паров (на примере СО2, СН4, соединений азота). Необратимое связывание СО почвами, значение угольной кислоты в педогенезе.

3.3 Общая оценка динамики состояний газовой фазы почв (распределенные модели). Постановка задачи количественной оценки. Краевые и начальные усло вия, их формализация. Стационарные распределения концентраций газообраз ных веществ в почве. Определение параметров массопереноса и трансформации газов по стационарным газовым профилям. Аналитические и численные методы решения начально-краевых задач, их реализация в системах VBA, MATLAB, MULTISOLVER. Стационарный профиль СО2, О2, значение биогенных процес сов, диффузии и конвекции в формировании стационарных распределений. Не стационарные (переходные) процессы, примеры решения моделей пространст венно-временной динамики макрогазов, микрогазов и ЛОВ. Решение обратных задач, расчет гросс-продукции углеродсодержащих газов по данным о динамике газовых профилей в автоморфных и гидроморфных почвах. Соотношение эмис сии и гросс-продукции газов в почвах. Влияние структурной организации почвы на транспорт загрязняющих газообразных веществ. Регулирование газового ре жима, стратегия оптимизации газовой функции почв.

Методы оценки состояния и динамики газовой фазы почв.

4.1. Определение концентраций (содержания) макро и микро компонентов почвенного воздуха методами газовой хроматографии и ИФК-спектроскопии.

Определение дыхания почв (классические и современные подходы). Статиче ские, динамические, расчетные методы оценки эмиссии. Дистанционные методы исследования эмиссии. Использование портативных универсальных газоанализа торов для определения содержания газообразных компонентов в почвах и их эмисии (поглощения) (на примере ПГА-7). Конструкции пробоотборников газо вой фазы почв. Анализ межфазных взаимодействий (лабораторные эксперимен ты). Статические и динамические методы изучения сорбционныз процессов. Ис пользование газовой хроматографии для определения физико-химических свойств пористых сред. Газохроматографический метод оценки изотерм сорбции и удельной поверхности в почвах. Лабораторные и полевые методы определения биогенной продукции и поглощения газов почвами, модификация метода инку бирования в закрытых флаконах с термодесорбцией для определения продуци рования СО2. Лабораторные и полевые методы исследования транспорта газооб разных веществ в почвах. Оценка градиентов концентрации и давления, возду хопроницаемости и эффективных коэффициентов диффузии как функций от по ристости аэрации. Оценка конвективных механизмов массопереноса и локально го (преимущественного) транспорта. Использование изотопного анализа и меток при анализе транспорта, сорбционных процессов и гросс-продукции (поглоще ния) газообразных веществ.

I V. Ф о рм а и т ог ов ог о к о н т р ол я – э к з а м е н V. У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е о б е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература:

1. Смагин А.В. Газовая фаза почв. М. МГУ, 1999.

2. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режи мов почв.

М.МГУ 2001.

Дополнительная литература:

Взаимодействие почвенного и атмосферного воздуха. М.: МГУ, 3.

Воронин А.Д. Основы физики почв. М.: МГУ, 4.

Дыхание почвы. Пущино, 1993.

5.

Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Смагина М.В., Глаголев М.В. и др. Моделиро 6.

вание динамики органического вещества почв М. МГУ 2001.

7. Смит У.Х. Лес и атмосфера. М.: Прогресс, 1985.

8. Современные физ. и хим. методы исследования почв. М.: МГУ, 1987.

9. Углекислый газ в атмосфере. М.: Мир, 1987.

10.Campbell G.S. Soil Physics with BASIC. Elsevler, 1985.

Автор программы – доцент Смагин А.В.

Рецензенты – профессора Судницын И.И и Поздняков А.И.

ПРОГРАММА СПЕЦПРАКТИКУМА ПО ФИЗИКЕ ПОЧВ (IV курс) к спецкурсам «Закономерности массопереноса в почвах», «Тепло физика с основами микроклиматологии», «Газовая фаза почв». Программа рас считана на 32 акад.часа.

I.Организационно-методический раздел.

Цель спецпрактикума состоит в обучении студентов современным экспери ментальным методам, используемых в физике почв.

Задачи курса: состоят в обучении студентов методам получения основных гидрофизических, гидрохимических и теплофизических функций и использова ния указанных функций в прогнозных математических моделях влаго-, соле-, теплопереноса.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Практический курс «Спецпрактикум» проводится в 7-ом семестре для студентов 4 курса кафедры физики и мелиорации почв параллельно с непосредственно связанным с ним теоретическим курсом «Закономерности массопереноса в почвах». Основные гидрофизические, гидрохимические и теплофизические функций, полученные на «Спецпрактикуме» используются в прогнозных математических моделях в спец курсе «Моделирование почвенных процессов в физике и мелиорации почв», ко торый читается в следующем - 8-ом семестре.

Требования к уровню освоения содержания курса. Студент должен знать об ласти и возможности использования каждого метода, знать основы почвенной интерпретации данных, предоставляемых современными экспериментальными методами, уметь использовать полученные характеристики для решения про гнозных задач.

II. Содержание курса.

Разделы курса. Подготовка образцов почвы. Определение основных гидро физических характеристик почвы. Определение основных гидрохимических ха рактеристик почвы. Определение основных теплофизических характеристик поч вы. Методы исследования газовой фазы почв. Определение физико механических свойств почвы. Метод определения органического углерода почвы Темы и краткое содержание 1.1. Подготовка образцов почвы и лабораторной посуды.

1.2. Определения гигроскопической влажности.

2.1. Определение основной гидрофизической характеристики (ОГХ) в капил лярной области на тензиостате, в адсорбционной - в вакуумном шкафу над соля ми.

2.2. Определение ненасыщенной гидравлической проводимости почв методом стационарного потока.

3.1. Определение гидродинамической дисперсии и константы сорбции (фильтрационный эксперимент).

3.2. Определение содержания нерастворяющей влаги по величине отрица тельной адсорбции иона хлора.

4.1. Определение температуропроводности почв.

5.1.Определение эффективного коэффициента диффузии газообразных ве ществ в почвах.

6.1.Определение механической устойчивости агрегатов по сопротивлению сдвигу 7.1.Определение содержания органического углерода в почвах автоматиче ским анализатором АН-7529).

Перечень примерных контрольных вопросов.

Теоретические предпосылки и сущность тензиостатического определения ОГХ. Какова величина давления барботирования песчаных, песчано-каолиновых и каолиновых мембран, используемых при определении ОГХ тензиостатическим методом? Каким образом осуществляется контроль за давлением влаги в тензио статах? Теоретические предпосылки и сущность метода десорбции паров воды над насыщенными растворами солей при определении зависимости давления почвенной влаги от влажности почвы (диапазон измеряемого давления влаги, влияние гранулометрического состава на массу почвенного образца, что служит контролем насыщенности растворов солей?). Сравните методы анализа стацио нарного и нестационарного потоков при определении ненасыщенной гидравли ческой проводимости. Что является движущей силой потока при использовании предложенного устройства для определения ненасыщенной гидравлической про водимости почв методом стационарного потока? Зависимость ненасыщенной гидравлической проводимости почвы от капиллярно-сорбционного давления почвенной влаги. Теоретические основы метода определения содержания нерас творяющей влаги в почве. Влияние структуры порового пространства на перенос веществ в почве. Гидродинамическая дисперсия. Виды выходных кривых, шаг смешения. Понятие эффективного коэффициента диффузии газов и паров в поч ве. Зависимость от порозности аэрации (влажности) и структуры почвы. Лабора торный метод определения эффективного коэффициента диффузии. Теория ме тода, уравнение диффузионного потока газа из замкнутого объема через монолит с почвой. Влияние сорбции и биологического поглощения газов на величину ко эффициента диффузии. Техника работы на газофом хроматографе (ЛХМ-80, 3700) и портативном газоанализаторе ПГА-7 при определении эффективного ко эффициентва диффузии. Чем определяются характерные структурно механические свойства почв? Почему влажность является важнейшим структу рообразующим фактором? От чего зависит прочность структурных связей почв?

Как температуропроводность почвы связана с ее плотностью и гранулометриче ским составом? Кривая зависимости температуропроводности почвы от влажно сти.

III. Распределение часов по темам Всего 10 занятий по 3 часа. 2 часа - зачет. После проведения эксперименталь ной задачи по определению физических функций преподаватель принимает ре зультаты по каждой задаче, после чего студент сдает коллоквиум по эксперимен тальному определению основных почвенно-физических функций и их использо ванию в прогнозных математических моделях I V. Ф о рм а и т о г ов ог о к о н т р ол я - з а ч е т Зачет состоит в сдаче зачетных задач и коллоквиума по экспе риментальной и расчетной частям.

V. У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е о б е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература 1. Вадюнина А.Ф.,Корчагина З.А. «Методы исследования физических свойств почв и грунтов», М., 1973.

2. Шеин Е.В. и др. Лабораторные методы исследования физических свойств почв. ГЕОС., М., 2000.

3. Шеин Е.В. и др. Полевые и лабораторные методы исследования физических свойств и режимов почв. Изд-во Моск.ун-та, М., Авторы программы – проф. Е.В.Шеин, доц. М.А.Сидорова, доц.

А.Б.Умарова, науч. сотр. Т.А Архангельская, доц. А.В. Смагин, науч. сотр.

З.Н.Тюгай, с.н.с. Д.Д.Хайдапова «ПЕСЧАНЫЕ ЛАНДШАФТЫ, ИХ ГЕНЕЗИС, ЭКОЛОГИЯ И МЕЛИОРАЦИЯ»

I. Организационно - методический раздел Цель курса - рассмотреть свойства песков как почвообразующей породы и свойства и особенности сформированных на них песчаных и супесчаных почв;

основные проблемы, связанные с их использованием, защитой и мелиорацией.

Задачи курса включают: Изучение истории формирования песчаных ланд шафтов в плейстоцене и голоцене. Установление связи возраста почв с фазами дефляции. Эволюция почв. Показать разнообразие песчаных ландшафтов по формам рельефа, гидрологии, по почвенному и растительному покровам по при родным зонам. Дать характеристику генетических типов песков, особенностей их минералогического и гранулометрического составов, химических, физиче ских, водных свойств и водного режима. Рассмотреть особенности формирова ния песчаных почв, инверсию почвенных и растительных зон на песках, класси фикационную схему распределения песчаных почв по природным зонам. Пока зать экологические особенности песчаных ландшафтов;

возможности их хозяй ственного использования;

основные фитомелиоративные мероприятия по защите легких почв от дефляции и повышению их плодородия.

Место курса в профессиональной подготовке студентов. Программа специ ального курса лекций читается для студентов 4 курса кафедры физики и мелио рации почв. Материалы, изложенные в курсе лекций дают возможность студен там понять особенности и отличия легких почв в гумидных и аридных областях, по сравнению с зональным почвами на тяжелых породах. Их легкую подвержен ность ветровой эрозия, процессам деградации и опустынивания.

Требования к уровню освоения содержания курса. Студент должен знать осо бенности песчаных ландшафтов, возможности использования песчаных и супес чаных почв в разных климатических зонах. Знать основные мероприятия по за щите почв от ветровой эрозии и деградации: приемы почвозащитного земледе лия, структуры и параметры почвозащитных лесных полос, методы облесения бугристых песков и меры борьбы с подвижными песками.

II. Содержание курса Разделы курса. 1. Типы песчаных ландшафтов в гумидных и аридных облас тях России. 2. Ветровая эрозия, деградация и опустынивание песчаных и супес чаных почв. Задачи охраны мелиорации песчаных территорий. 3. Генетические типы песков. Минералогический состав и литологические особенности песчаных отложении. 4. Особенности рельефа песчаных ландшафтов, гидрологии, расти тельности (смещение – "инверсия" растительных зон на песках, динамика расти тельности, сукцессии)..5. Почвообразонание на песках. Особенности формиро вания песчаных почв в разных климатических зонах, связь с генетическими ти пами песков. Возраст почв и их эволюция. 6. Защита песчаных почв от ветровой эрозии, деградации и опустынивания. Фитомелиорация песков. Закрепление и облесение подвижных песков.

Темы и краткое содержание 1. Распространение песков.

2. Происхождение и генетические типы песков. Минералогический состав песков. Значение минералогического состава в плодородии почв.

3. Гранулометрический состав песков и песчаных почв.

4. Физические свойства песков. Плотность твердой фазы, плотность сложе ния, пористость, твердость. «Отрицательный геотропизм» корней растений в песках. Особенности воздушного режима песчаных почв. Тепловые свойства песков.

5. Водные свойства и водный режим песков.

6. Грунтовые воды песков. Микрозональность грунтовых вод в песках пус тынь. Химический состав грунтовых вод. Смещение типов минерализации грун товых вод в песках разных зон. Динамика грунтовых вод – многолетняя, сезон ная, суточная. Оптимальная и критическая глубина грунтовых вод для жизнедея тельности растений. Практические мероприятия при облесении и освоении пес ков с высоким уровнем грунтовых вод.

7. Рельеф песков. Эоловый рельеф песков как результат закономерностей в циркуляции атмосферы. Аэродинамика движения песков. Пороговая скорость ветра. Ветропесчаный поток, его структура. Лавинный эффект.

8. Растительность песков. Особенности песков как жизненной среды для рас тений. Происхождение флоры песков и ее источники. Динамика растительности.

Сукцессии - эндодинамические и экзодинамические. Смещение природных зон.

9. Почвообразование на песках. Современные представления о формировании почв на песках в разных природных зонах и о месте песчаных почв в генетиче ской классификации. Типы песков (типы территорий, ландшафтов) - коренные и производные. Полевые методы их изучения. Примеры топо-экологических рядов в степной зоне и пустынях.

10. Мелиорация песчаных почв и песков. Защита легких сельскохозяйствен ных почв от дефляции. Защитные лесные полосы. Закрепление и облесение пес ков. Лесорастительные условия, техника посадки. Закрепление подвижных пес ков.

Перечень контрольных вопросов. Генетические типы песков. Элювиальные пески, отличия от других типов песков. Делювиальные и пролювиальные пески, минералогический и гранулометрический состав. Отличия от других типов. Лед никовые и водноледниковые типы песков. Распространение и свойства. Аллюви альные пески. Особенности. Эоловые пески как вторичный тип песков. Свойства и различия. Минералогический состав песков. Кварцевые и полиминеральные пески. Гранулометрический состав песков. Плотность и пористость песков. Раз мерность пор в песках. Водные свойства песков. Движение воды в песках. Зави симость Кв от влажности песков. Теплоемкость и теплопроводность песков в за висимости от влажности. Пески – «накопители грунтовых вод». Химический со став грунтовых вод в песках. Микрозональность ГВ в песках пустынь. Опти мальная и критическая глубина ГВ в песках разного гранулометрического соста ва для растений. Географическая инверсия (смещение) растительных зон на пес ках. Динамика растительности на песках. Сукцессии: демутационные и дигрес сивные. Особенности почвообразования на песках. Инверсия почвенных зон на песках. Общие свойства песчаных почв. Al-Fe - гумусовые подзолистые и не оподзоленные песчаные почвы в таежной зоне. Использование в с.х., мероприя тия по повышению их плодородия. «Пристепные» боры. Условия и возможности произрастания сосновых лесов на юге лесостепной, степной зон. Почвы на пес ках в степной зоне. Мероприятия по защите пахотных земель от ветровой эро зии. Почво и ветрозащитные лесные полосы. Их конструкция, размещение. Ме тоды облесения песков. Фазы дефляции и возраст песчаных почв. Многоярусные почвы. Почвы на песках в полупустынной и пустынной зонах. Использование, защита и мелиорация. Методы закрепления подвижных песков. Охрана и защита пастбищных земель в аридных областях. Пастбищеобороты. Залужение. Закреп ление песков в аридных районах с помощью кустарниковых и древесных пород.

III. Распределение часов по темам. Лекции – 24 часа I V. Ф о рм а и т о г о в о г о к о н т р о л я – з а ч е т V. Учебно - методическое обеспечение курса Основная литература 1. Воронин А.Д. Структурно-функциональная гидрофизика почв. М.,1984.

2. Воронков Н.А. Влагооборот и влагообеспеченность сосновых насаждений.

М.,1973.

3. Воронков Н.А. роль леса в охране почв. Л.,1988.

4. Гаель А.Г., Смирнова Л.Ф. Пески и песчаные почвы. М.,1999.

5. Гунин П.Д., Дедков В.П. Экологические режимы пустынных биогеоценозов.

М.,1978.

6. Кулик Н.Ф. Водный режим песков аридной зоны. Л.,1979.

7. Молчанов А.А. Гидрологическая роль сосновых лесов на песчаных почвах. М., 1952.

8. Орлов А.Я., Кошельков С.П. Почвенная экология сосны. М., 1971.

9. Смирнова Л.Ф. Ветровая эрозия почв. М.,1985.

Автор программы – доцент кафедры Физики и мелиорации почв Л.Ф. Смирнова Рецензент программы - проф. Л.О. Карпачевский «КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА МЕЛИОРИРУЕМЫХ ПОЧВ»

1. О рг а н и з а ц и о н н о - м е т о д и ч е с к и й р а з д е л Цель курса: – дать основы знаний современных подходов и методов количе ственной диагностики мелиорируемых почв.

Задачи курса – знакомство с особенностями количественной диагностики пе реувлажненных и засоленных почв.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Спецкурс читается для магистров кафедры физики и мелиорации почв после прослушивания курсов «Почвоведение», «Мелиорация почв» и «Эколого-мелиоративное почвоведение»

Требования к уровню освоения содержания курса. При успешном освоении материала студенты должны знать основные количественные методы диагности ки почв на объектах мелиорации (диагностические критерии) и возможные из менения тех или иных показателей в результате мелиорации II. Содержание курса Темы и краткое содержание Тема 1.Состояние проблемы. Попытки диагностики оглеения по цвету поч венного профиля с использованием стандартных шкал. Диагностика избыточно го увлажнения по ОВП.


Тема 2. Диагностика избыточного увлажнения по биологическим показателям (коэффициент анаэробности - соотношение аэробной и анаэробной микрофлоры;

ферментативная активность почв;

высокочувствительные виды раковинных амеб как индикаторы гидрологического режима).

Тема 3. Диагностика переувлажнения по содержанию соединений железа, из влекаемых из почвы разными вытяжками (водные и сернокислые вытяжки;

вы тяжки Тамма, Баскомба, Мера-Джексона и др.). Диагностические критерии на основе соотношения различных "форм" железа в почве (критерий Швертманна;

отношение содержания "дитианитового" и "оксалатного" железа к содержанию илистой фракции и др.

Тема 4.Диагностическое значение почвенных новообразований. Классифика ция конкреционных и неконкреционных макроновообразований.

Тема 5. Марганцево-железистые конкреционные новообразования (ортштей ны) как индикаторы степени заболоченности почв.Связь интенсивности орт штейнообразования с режимом влажности поверхностных горизонтов почв. Ди агностика степени заболоченности по фракционному составу ортштейнов. Ко эффициент заболоченности почв (Fe:Mn,извлекаемых из ортштейнов 1n H2SO4), его значения для почв на разных почвообразующих породах. Изменения значе ний коэффициента заболоченности после осушения почв систематическим дре нажем.

Тема 6. Железистые конкреционные новообразования как индикаторы зболо ченности почв и коры, трубчатые конкреции).Железистые цементационные но вообразования (ортзанды) как показатели уровня грунтовых вод. Изменение свойств ортзандов послеосушения почв Тема 7. Известковые новообразования и их диагностическое значение. Способ определениястепени заболоченности минеральных почв лесостепи,заболоченных жесткимигрунтовыми водами по свойствам новообразований.

Тема 8. Глинистые натечные новообразования (кутаны). Диагностика степени гидроморфизма почв по химическому составу кутан.

Тема 9. Диагностика засоленных почв Оценка мелиоративного состояния со лончаков и солончаковых почв по распределению солей.

Тема 10. Диагностика солонцов и солонцеватых почв.

Примерная тематика рефератов и курсовых работ. Марганцево железистые конкреционные новообразования (ортштейны) как индикаторы сте пени заболоченности почв. Железистые конкреционные новообразования как индикаторы заболоченности почв и концентрации закисного железа в грунтовых водах. Известковые новообразования и их диагностическое значение. Глинистые натечные новообразования (кутаны). Диагностика степени гидроморфизма почв по химическому составу кутан. Диагностика засоленных почв.

III. Распределение часов по темам Лекции – 28 часов.

I V. Ф о рм а и т о г о в о г о к о н т р о л я – э к з а м е н V. У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е о б е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С., 2001.Генезис и диагностическое значение 1.

новообразований почв лесной и лесостепной зон. МГУ, 216 с.

Зайдельман Ф.Р., 1981. Мелиорация заболоченных почв Нечерноземной зоны 2.

РСФСР. М. Колос. 168 с.

Зайдельман Ф.Р.,1987. Рекомендации по диагностике степени заболоченно 3.

сти минеральных почв Нечерноземной зоны РСФСР и оценка целесообразно сти их осушения (пособие к ВСН -33-2.1-84), М. Изд. Главнечерноземводст рой ММВХ СССР, 95с.

Зайдельман Ф.Р., Смрнова Л.Ф., Шваров А.П., Никифорова А.С. 2002. Прак 4.

тикум по мелиорации почв.М., МГУ Пак К.П., 1975. Солонцы СССР и пути повышения их плодородия. М. Колос, 5.

384 с.

Панкова Е.И., Мазиков В.М., 1985. Методические рекомендации по использо 6.

ванию материалов аэрофотосъемки для оценки солевых съемок орошаемых территорий в крупных и средних масштабах. М.

Дополнительная литература 7. Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С., 1986. Диагностика степени гидромор физма дерново-подзолистых почв на среднемощных двучленных отложениях.

Почвоведение, N2, с. 5-14.

8. Зайдельман Ф.Р., Селищев А.А.,1980. Морфология новообразований поймен ных почв Европейской лесостепи и их диагностическое значение. Почвоведе ние, N 7, с. 12-33.

9. Бобров А.А., 1999 Эколого-географические закономерности распространения и структуры сообществ раковинных амеб (protozoa: testacea). Автореф.

докт. биол. наук, МГУ, 47с.

10.Ковда В.А., 1946. Происхождение и режим засоленных почв. М.-Л., т. 1, 568с.

11.Ковда В.А., 1947. Происхождение и режим засоленных почв. М.-Л., т. 2, 375с.

12.Кореневская В.Е., Дуда В.И. и др. 1976. Биологическая активность дерново подзолистых почв незатопленных и затопленных водами Можайского водо хранилища. Вестник МГУ, сер. 17., № 4.

13.Маргулис В.Ю. 1972. Орасчетных показателях засоления и солеотдачи почв.

Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева, вып. 5.

14.Минкин Е.Л., 1957. Некоторые вопросы прогноза солевого баланса террито рий нового орошения. Почвоведение, № 9.

Автор программы: д.бн. А.С. Никифорова Рецензент программы – доцент каф.общего почвоведения Л.Г.Богатырев ПРОГРАММЫ СПЕЦКУРСОВ ПО СПЕЦИАЛИЗАЦИИ 013005 – «ХИМИЯ ПОЧВ»

«БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ЭЛЕМЕНТОВ»

для студентов 5 курса кафедры химии почв I.Организационно-методический раздел Целью курса «Биогеохимические циклы элементов» является изучение теоре тических основ современной биогеохимии и ознакомление с особенностями био геохимических циклов отдельных химических элементов Задачи курса:

-ознакомление студентов с историческими этапами развития биогеохимии как науки и практическим значением биогеохимии;

-изучение био генных и абиотических глобальных циклах элементов, понятие о циклах массо обмена и распределение масс химических элементов в биосфере;

-овладение на выками определения общих закономерностей и особенностей отдельных биогео химических циклов элементов.

Требования к уровню освоения содержания курса. Спецкурс является одним из завершающих образование по специализации «химия почв». Он обобщает ра нее полученные профессиональные знания в базовых курсах, позволяет полнее использовать исторический и мировой опыт в изучении биогеохимии, способст вует лучшей адаптации будущего специалиста к продуктивному общению с кол легами и конструктивной передаче информации специалистам сопредельных на учных и практических дисциплин.

II. Содержание курса Тема 1. Определение биогеохимии как науки, изучающей жизнедеятельность организмов в качестве ведущего фактора миграции и распределения масс хими ческих элементов. Роль В.И.Вернадского (1863-1945) в развитии учения о био геохимических циклах элементов. Понятия о компонентах биосферы (живое ве щество, биогенное вещество, биокосное вещество), литосфере (земной коре), гидросфере, биогеохимических процессах, ноосфере. Историческая роль отече ственных и зарубежных ученых в создании науки о биокруговороте веществ как формы развития планеты Земля (А.И.Перельман, А.Е.Ферсман, Б.Б.Полынов, А.П.Виноградов, В.А.Ковда, В.В.Ковальский, Ф.Кларк, В.М.Гольдшмидт). Прак тическое значение биогеохимии.

Тема 2. Учение о биологическом круговороте (В.В.Докучаев, Н.П.Ремезов, Н.И.Базилевич, Л.Е.Родин, П.Дювиньо). Понятие о биокруговороте как совокуп ности процессов поступления химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, биохимического синтеза сложных соединений и возвращения элементов с ежегодным опадом части органического вещества. общепринятая терминология. Элементы и главные параметры биокруговорота веществ в при роде: биомасса, опад, истинный прирост, первичная и вторичная продукция.

Общие закономерности биогеохимического круговорота веществ. Биокруговорот и почвообразование. Роль почвы в круговороте веществ в природе.

Тема 3. Понятие о биогенных и абиотических глобальных циклах элементов.

Циклы массообмена и распределение масс химических элементов в биосфере.

Биогеохимическая трансформация органического вещества. Понятие о почвен ном гумусе, его роли в миграции и трансформации элементов,типах гумуса – мор, модер и мулль. Гуминовые кислоты и фульвокислоты. Биогеохимическая трансформация минеральных соединений в педосфере. Механические обломки минералов и горных пород, их влияние на валовой химический состав почвы.

Высокодисперсные минералы глин – гипергенные силикаты (каолинит, метага луазит, гидрослюды, монтмориллонит, оксиды и гидроксиды железа, алюминия, рентеноаморфные вещества. Минеральные новобразования в профиле почвы – пленки, землистые массы, корочки, кристаллы, конкреции. Понятие о рассеян ных элементах. Распределение рассеянных элементов в педосфере. Реликты эпох древнего почвообразования.

Тема 4. Биогеохимические циклы элементов, поступивших в биосферу в ре зультате дегазации. Общие закономерности биогеохимического круговорота ве ществ. Исследования А.П.Виноградова, Д.Н.Прянишникова, В.А.Ковды, Л.А.Гришиной, Д.С.Орлова. Биогеохимический цикл углерода. Биогеохимиче ский цикл кислорода. Биогеохимический цикл водорода. Влияние живого веще ства на биогеохимию кислорода и водорода в биосфере. Биогеохимический цикл азота. Биогеохимический цикл серы.

Тема 5. Биогеохимические циклы элементов, поступившие в биосферу из зем ной коры. Общие закономерности циклов. Биогеохимический цикл фосфора.

Биогеохимический цикл кремния. Биогеохимический цикл калия. Биогеохимиче ский цикл натрия. Биогеохимический цикл кальция. Биогеохимический цикл магния. Биогеохимический цикл хлора.

Тема 6. Особенности биогеохимического цикла железа, марганца и алюминия.

Понятие о сидерофильных элементах. Работы Б.Б.Полынова, К.К.Гедройца, К.Д.Глинки, А.А.Родэ, по миграции и аккумуляции железа, марганца и алюми ния. Роль органического вещества почв в судьбе соединений железа, марганца и алюминия. Исследования И.В.Тюрина, В.В.Пономаревой, Л.Н.Александровой, о решающей роли фульвокислот в мобилизации и миграции соединений железа, марганца и алюминия.


Тема 7. Понятие о ноосфере, техногенезе и техногенных циклах элементов.

Техногенные аномалии и техногенные барьеры. Пути оптимизации перехода биосферы в ноосферу. Агроландшафты. Ксенобиотики и их роль в современном биокруговороте элементов. Циклы массообмена тяжелых металлов. Биогеохими ческие циклы меди, цинка, кадмия, свинца, ртути, хрома.

Тема 8. Современное состояние живого вещества в биосфере. Антропогенные изменения в биогеохимических циклах элементов. Локальные (импактные) ан тропогенные биогеохимические аномалии тяжелых металлов и химических эле ментов. Перспективы исследований биогеохимических циклов элементов/ Взаи модействие ксенобиотиков и различных компонентов почвы (реакции гумино вых веществ с синтетическими органическими поллютантами, сорбция на мине ралах). Исследование химизма ризосферных реакций и процессов, изучение на копления и оттока ионных форм элементов, сдвигах рН, изменениях окислитель но-восстановительных режимов, идентификация индивидуальных соединений химических элементов в водной среде и в твердых фазах, выделение органиче ских лигандов (комплексообразователей в водных растворах), которые могут способствовать растворению и биологическому поглощению элементов питания.

Темы рефератов: Минеральные новобразования в профиле почвы – пленки, землистые массы, корочки, кристаллы, конкреции. Понятие о рассеянных эле ментах и их распределение в педосфере. Реликты эпох древнего почвообразова ния. Биогеохимическая трансформация органического вещества. Биогеохимиче ская трансформация минеральных соединений. Ксенобиотики и их роль в совре менном биокруговороте элементов. Антропогенные изменения в биогеохимиче ских циклах элементов. Локальные антропогенные биогеохимические аномалии.

I I I. Р а с п р е д е л е н и е ч а с о в к у р с а п о т е м а м и в и д а м р аб о т № Наименование тем и разделов Все- Аудиторные Само п/ го занятия (час.), в стоя п (ча- том числе тельная сов) Работа Лек- Семи ции нары Биогеохимия как наука и ее прак 1. 2 2 - тическое значение.

Элементы и главные параметры 2. 2 2 - биокруговорота веществ.

Биогенные и абиотические гло 3. 2 1 1 бальные циклы элементов. Циклы массообмена.

Биогеохимические циклы элемен 4. 2 2 - тов, поступивших в биосферу в результате дегазации: (углерод, кислород, водород, азот, сера).

Биогеохимические циклы элемен 5. 2 2 - тов, поступившие в биосферу из земной коры (фосфор, кремний, калий, натрий, кальций, магний, хлор).

Биогеохимические циклы железа, 6. 2 1 - марганца и алюминия.

Биогеохимические циклы меди, 7. 2 - 2 цинка, кадмия, свинца, ртути, хрома Перспективы исследований био 8. 2 - 2 геохимических циклов элементов.

Вопросы к зачету:Биологический круговорот, его емкость, интенсивность, скорость, коэффициент аккумуляции. Что такое типоморфный элемент, пример.

Составляющие полного цикла биокруговорота элементов (по Л.Е.Родину и Н.И.Базилевич). Какие элементы поступили в биосферу в результате дегазации?

Биогеохимический круговорот веществ и его составляющие. Талассофильность, пример талассофильных элементов. Что такое ноосфера, кто впервые ввел это понятие. Коэффициент биологического поглощения. Биологические и абиоген ные (абиотические) циклы. Рассеянные элементы в педосфере. Два главных про цесса в биогеохимическом цикле углерода. Что такое металлометрия? Определе ние биогеохимии, ее методологические основы. Индекс водной миграции. При мер подвижных и пассивных мигрантов. Группы биогеохимических функций (по В.И.Вернадскому). Индекс биогеохимического круговорота. Понятие о педосфе ре, кто ввел его в науку? Какие элементы поступили в биосферу в результате мо билизации из земной коры? Их общие черты. Декады В.И.Вернадского. Какие элементы избирательно удерживаются в биомассе, в каких соотношениях? Био генное минералообразование. Компоненты биосферы. Главная форма нахожде ния углерода. Что такое эвтрофикация? Биомасса, ее структура, истинный при рост. Индекс интенсивности круговорота, пример и величина наименьшего ин декса. Органические соединения и их трансформация. Что такое кларк? Кто ввел термин «биосфера»? Понятие о диссипации.

I V. Ф о рм а и т о г о в о г о к о н т р о л я – з а ч е т V. У ч е б н о - м е т о д и ч е с к о е о б е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература 1. А.А.Беус, Л.И.Грабовская, Н.В.Тихонова.1976.Геохимия окружающей среды.

М., Недра, 248 с.

2. В.И.Вернадский. Проблемы биогеохимии. 1980. Тр.биогеохим.лаборатории, т.16,М.,Наука,78с.

3. В.В.Добровольский. Основы биогеохимии. 1998. М., Высшая школа, 413 с.

4. В.В.Ковальский. Геохимическая среда и жизнь. ХХ1 чтения им.

В.И.Вернадского. 1982., М., Наука, 78 с.

5. В.А.Ковда. Биогеохимия почвенного покрова. 1985. М., Наука, 263 с.

6. Д.С.Орлов, Л.К.Садовникова, И.Н.Лозановская.2002, М.:Высшая школа, 334 с.

7. Д.С.Орлов, О.С.Безуглова. Биогеохимия. 2000, Ростов-на-Дону, Феникс, 320 с.

Дополнительная рекомендуемая литература:

8..Г.А.Заварзин (ред.) Введение в химию окружающей среды. 2001, М.:Наука, 520 с.

9. В.В.Иванов. Экологическая геохимия элементов. Справочник. Главные d элементы. 1996. М.:, Экология, 416 с.

10..В.О.Таргульян (ред.) Возможности современных и будущих фундаменталь ных исследований в почвоведении 2000, М.:, ГЕОС, 138 с.

11..Д.С.Орлов (ред.). Гуминовые вещества в биосфере. 1993. М.:, Наука, 237 с.

Автор программы – кбн, старший научн.сотрудник Л.К.Садовникова Рецензент - кандидат биологических наук, доцент Л.Г.Богатырев «ИЗМЕНЕНИЕ ПОЧВ ПОД ВЛИЯНИЕМ КИСЛЫХ ОСАДКОВ»

I. Организационно-методический раздел Целью спецкурса является оценка буферной роли почв как компонента экоси стем к воздействию на них кислых осадков и выявление изменений в свойствах почв при разных кислотных нагрузках В задачи курса входит: знакомство студентов с экологическими функциями почвы при воздействии кислых осадков на различные компоненты экосистем;

рассмотрение различных методологических подходов к оценке изменения почв под влиянием кислых осадков;

рассмотрение изменения почвенных свойств под влиянием кислых осадков в условиях лабораторных и полевых модельных опы тов и в природных условиях;

ознакомление студентов с понятиями буферности почв к кислотам и с концепцией буферных зон Ульриха-Швертмана;

знакомство с принципами математического моделирования изменения почв под влиянием кислых осадков, расчет изменения свойств почв по модели Блюма и Григала;

оз накомление студентов с изменениями в геохимических потоках веществ в рай онах выпадения кислых осадков;

рассмотрение принципов мониторинга кислот но-основного состояния почв Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Знания, получен ные в рамках спецкурса, дают выпускникам методологическую основу для по нимания изменений, происходящих в почвах под влиянием кислых осадков и при организации мониторинга кислотно-основного состояния почв Требования к уровню освоения содержания курса. По окончанию спецкурса студент должен иметь представления о буферных свойствах почв по отношению к кислотам и о принципах организации мониторинга кислотно-основного со стояния почв II. Содержание спецкурса Тема 1. Экологические функции почв при воздействии кислых осадков на биосферу. Определение понятия кислые осадки, их химический состав, причи ны образования и распространение. Негативное влияние кислых осадков на био сферу. Экологические функции почв при воздействии кислых осадков на раз личные компоненты экосистем.

Тема 2. Изменение почв под действием кислых осадков в условиях модельных полевых и лабораторных экспериментов. Методологические подходы и методы проведения модельных опытов, их преимущества и ограничения. Лабораторные опыты в статических и динамических условиях. Изменение величины рН, соста ва обменных катионов, ЕКО, содержания водорастворимых оснований, органи ческого вещества, несиликатных соединений Fe и Al, минералогического состава илистой фракции, состава почвенного раствора, показателей биологической ак тивности в почвах разных типов при различных кислотных нагрузках.

Тема 3. Изменение почв под влиянием кислых осадков по данным наблюде ний в районах их выпадения. Методологические подходы к оценке изменения почв под влиянием кислых осадков в природных условиях. Изменение величины рН, состава почвенного раствора, значений кислот-нейтрализующей способности раствора, содержания органических С и N, обменных катионов, величин коэф фициентов селективности в катионно-обменных реакциях с участием Ca и Al, ЕКО, минералогического состава илистой фракции и баланса протонов в почвах различных типов при разных кислотных нагрузках. Интенсификация процесса выветривания минералов и выноса веществ в районах выпадения кислых осад ков.

Тема 4. Буферность почв по отношению к кислотам. Концепция буферных зон Ульриха-Швертмана. Представление о емкости каждой буферной зоны и о ско рости буферных реакций буферных реакций. Понятие о кислот-нейтрализующей способности твердой фазы почвы и почвенного раствора. Основные буферные реакции, протекающие при разных протонных нагрузках в органигенных и ми неральных горизонтах лесных подзолистых почв.

Тема 5. Некоторые вопросы математического моделирования изменения почв под влиянием кислых осадков. Возможность использования математических мо делей для прогноза изменения показателей кислотно-основного состояния почв во времени при заданной кислотной нагрузке. Различные подходы к созданию математических моделей, описывающих изменение почв под влиянием кислых осадков в связи с разнообразием почвенно-экологических ситуаций. Расчет из менения значений рН, насыщенности ППК и концентрации Al3+ при заданной протонной нагрузке через разные промежутки времени по модели Блюма и Гри гала.

Тема 6. Проблемы организации мониторинга кислотно-основного состояния почв. Набор показателей кислотно-основного состояния почв, используемый в большинстве национальных и международных программ при организации мони торинга кислотно-основного состояния почвы. Достоинства и недостатки каждо го из показателей. Пространственное и сезонное варьирование значений рН, со става обменных катионов, состава почвенного раствора и величин кислот нейтрализующей способности почвенного раствора и возможные причины варь ирования этих показателей в пространстве и времени. Возможность использова ния смешанных образцов при мониторинге отдельных показателей кислотно основного состояния почв.

I I I. Р а с п р е д е л е н и е ч ас о в п о т е м а м и в и д а м р аб о т № Наименование тем и разделов Всего Лек (часов) ции Экологические функции почв при воздействии 1. 2 кислых осадков на биосферу Изменение почв под действием кислых осадков в 2. 6 условиях модельных полевых и лабораторных экс периментов Изменение почв под влиянием кислых осадков по 3. 4 данным наблюдений в районах их выпадения Буферность почв по отношению к кислотам.

4. 4 Некоторые вопросы математического моделирова 5. 4 ния изменения почв под влиянием кислых осадков Проблемы организации мониторинга кислотно 6. 4 основного состояния почв I V. Ф о рм а и т о г о в о г о к о н т р о л я – э к з а м е н V. У ч е б н о- м е т о д и ч е с к о е о б е с п е ч е н и е к у рс а Основная литература Воздействие кислотных осадков на почвы и экологические последствия изме 1.

нения почвенных свойств. В книге Почвенно-экологический мониторинг, Изд. МГУ, М., 1994 стр. 32- Гришина Л.А., Баранова Т.А. Влияние кислотных осадков на свойства почв 2.

лесных экосистем южной тайги. Почвоведение 1990 N 10 стр. 121- Кислотные осадки и лесные почвы. Под ред. Никонова В.В. и Копцик Г.Н.

3.

Апатиты 1999 -320 стр.

Копцик Г.Н.,Макаров М.И., Киселев В.В. Принципы и методы оценки устой 4.

чивости почв к кислотным выпадениям. Изд. МГУ, М., 1998, -90 стр.

Соколова Т.А., Дронова Т.Я. Изменение почв под влиянием кислотных выпаде 5.

ний Изд. МГУ, М.,1993 -64 стр.

Соколова Т.А., Дронова Т.Я., Толпешта И.И., Иванова С.Е. Изменение лесных 6.

суглинистых подзолистых почв под влиянием кислых осадков и кислотно основная буферность подзолистых почв. Изд МГУ, М., 2001, -208 стр.

Дополнительная литература 7. Reuss J.O., Johnson D.W. Acid Deposition and Acidification of Soils and Waters.

Ecological Studies v 59, Springer Verlag, New York 1986 -114 p.

8. Bain D.C., Duthie D.M.L. Thompson C.M. Rates and processes of mineral weather ing in soils developed on greywackes and shales in the southern uplands of Scot land. Water, Air, Soil Pollution 1995 v 85 p 1069- Автор программы: д.б.н. проф. Т.А.Соколова Рецензент: к.б.н. Г.Н.Копцык « В Ы С О К О Д И С П Е Р С Н Ы Е М И НЕ Р А Л Ы И И Х Р О Л Ь В П О Ч В Е Н Н О М П Л О Д О Р О Д И И»

I. О р г а н и з а ц и о н н о- м е т о д и ч е с к и й р а з д е л Целью спецкурса является изучение строения кристаллических решеток, свойств, генезиса и главных методов исследования основных групп глинистых минералов и закономерностей их профильного распределения в основных типах зонального ряда почв России.

В задачи курса входит: ознакомление студентов с некоторыми основными общими понятиями и терминами кристаллохимии;

изучение строения кристал лических решеток, свойств и происхождения наиболее широко распространен ных в почвах групп глинистых минералов;

детальное знакомство с рентгенов ским фазовым анализом, термическим анализом и некоторыми химическими оп ределениями, как основными приемами изучения глинистых минералов в соста ве тонкодисперсных фракций почв, овладение принципами расшифровки рент генограмм тонкодисперсных фракций;

ознакомление студентов с процессами образования, трансформационных изменений, разрушения и перемещения гли нистого материала в почвах в ходе почвообразования;

изучение состава и про фильного распределения глинистых минералов в основных типах зонального ря да почв России.

Место курса в профессиональной подготовке выпускника. Знания, получен ные в рамках спецкурса, дают выпускникам теоретическую основу для прогноза поведения большинства элементов питания и загрязняющих веществ в почвах с различным содержанием и составом глинистых минералов;

эти знания необхо димы при решении проблем повышения почвенного плодородия и охраны окру жающей среды от химического загрязнения.

Требования к уровню освоения содержания курса. По окончанию спецкурса студент должен иметь представления о строении кристаллических решетках, сорбционных свойствах, происхождении и методах определения основных групп глинистых минералов и о минералогическом составе тонкодисперсных фракций в наиболее распространенных типах почв России II. Содержание спецкурса Введение. Почва как полидисперсная и поликомпонентная система. Глини стые минералы - наиболее тонкодисперсная и химическим активная минераль ной фазы почвы. Причины высокой химической активности глинистых минера лов в почвах. Влияние содержания и состава глинистого материала на сорбцион ные свойства почв, на некоторые водно-физические характеристики и на процес сы гумификации в почвах. Изменение содержания и состава глинистых минера лов - один из ведущих процессов Тема 1. Строение кристаллических решеток, свойства и происхождение от дельных групп глинистых минералов и их роль в почвенном плодородии. Поня тие изовалентного и гетеровалентного изоморфизма. Координационное число и координационный многогранник. Основные структурные единицы кристалличе ских решеток глинистых минералов - тетраэдр и октаэдр. Сочленение тетрадров и октаэдров в гексагональные сетки. Пакеты как закономерное сочетания тетра эдрической и октаэдрической сеток. Ди- и триоктаэдрические структуры. Двух слойные силикаты (1:1). Каолинит и галлуазит - химический состав, строение кристаллической решетки, сорбционные свойства, происхождение, влияние на почвенное плодородие. Трехслойные силикаты (2:1). Минералы группы слюд и гидрослюд ( иллитов). Отличия между слюдами и иллитами. Ди- и триоктаэдри ческие слюды и иллиты. Химический состав, строение решеток, величина и по ложение заряда, сорбционные свойства, происхождение. Причины разной устой чивости ди- и триоктаэдрических слюд к выветриванию и разрушению. Слюди стые и иллитовые минералы - основной источник доступного для растений ка лия. Минералы группы монтморииллонита - химический состав, сорбционные свойства, строение кристаллических решеток, величина заряда, разделение на собственно монтмориллониты и бейделлиты по локализации заряда, происхож дение собственно монтмориллонитов и бейделлитов. Минералы группы верми кулита - химический состав, строение кристаллических решеток, величина и по ложение заряда, сорбционные свойства, роль вермикулита в фиксации почвами К и Cs. Четырехсслойные силикаты(хлориты) (2:1:1). Ди- и триоктаэдрические хлориты, строение кристаллической решетки, сорбционные свойства, происхож дение. Минералы группы почвенных хлоритов ( структуры, переходные от 2:1 к 2:1:1). Вопросы номенклатуры почвенных хлоритов. Строение кристаллических решеток, свойства, влияние на гидролитическую кислотность и зависимую от рН ЕКО. Три гипотезы происхождения почвенных хлоритов. Смешанослойные ми нералы, их деление на упорядоченные и неупорядоченные. Принципы классифи кации глинистых минералов. Минералы гидроксидов Fe и Al ( гетит, лепидокро кит, гиббсит) - химический состав, особенности строения, сорбционные свойст ва, происхождение. Аллофаны, имоголит, протоимоголитовый комплекс - строе ние, свойства, происхождение, условия Тема 2. Методы изучения глинистых минералов. Химические методы - вало вой химический анализ илистой фракции, использование селективных вытяжек для определения аллофанов и аллофаноидов, различных соединений Fe. Терми ческие методы. Сущность термического анализа. Схема аппарата для термиче ского анализа Дифференциальный термический и термовесовой анализ. Дерива тограф и получение кривых ДТВ. Факторы, влияющие на положение и форму термических эффектов. Кривые ДТА и ТВ для каолинита, галлуазита, монтмо риллонита, хлорита. Преимущества и ограничения термического метода иссле дования глинистых минералов. Применение термического анализа для количест венного определения гиббсита и кварца в почвах и отдельных гранулометриче ских фракциях. Использование термического анализа для диагностики и количе ственного определения карбонатов в почвах, метрология метода. Рентгеновский фазовый анализ. Рентгеновский фазовый анализ - основной метод исследования глинистых минералов в почвах. Преимущества и ограничения метода. Открытие, природа и получение рентгеновских лучей, волновая природа рентгеновского излучения. Принципиальная схема рентгеновского аппарата и рентгеновской трубки. Сплошной и линейчатый спектры рентгеновского излучения, причины их возникновения. Дифракция рентгеновских лучей кристаллом. Вывод форму лы Брэгга - Вульфа. Сущность рентгеновского фазового анализа. Индексы плос костей и дифракционные индексы. Особенности получения дифракционной кар тины от илистых фракций почв. Базальные плоскости и базальные отражения.

Принципы идентификации глинистых минералов по данным рентгеновского фа зового анализа. Рентгеновская диагностика каолинита разной степени окристал лизованности, галлуазита, ди- и триоктаэдрических слюд и иллитов, монтморил лонита, вермикулита, почвенных хлоритов, смешанослойных минералов. Работы Б.П.Градусова по рентгеновской диагностике смешанослойных минералов. Ме тоды количественного определения отдельных групп глинистых минера лов:Алексиадиса и Джексона, Б.П.Градусова и Н.П. Чижиковой, Э.А.Корнблюма.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.