Агропочвоведение

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное бюджетное образовательное 

учреждение высшего образования

«Волгоградский государственный аграрный университет»

Кафедра «Почвоведение и общая биология»

А.П. Тибирьков
А.А. Околелова

АГРОПОЧВОВЕДЕНИЕ

Учебное пособие

Волгоград

Волгоградский ГАУ 

2018

УДК 631.4(07)
ББК 40.3
Т-39

Рецензенты:

академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук, лауреат премии 
Правительства РФ в области науки и техники, заместитель директора 
по науке ФГБНУ ФНЦ агроэкологии РАН А. С. Рулёв; доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры «Земледелие и агрохимия» ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ А. В. Зеленев

Тибирьков, Александр Павлович

Т-39
Агропочвоведение: учебное пособие / А.П. Тибирьков, 

А.А. Околелова. – Волгоград: ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 
2018. – 84 с.

В учебном пособии изложены теоретические и практические ос
новы полевых и лабораторных методов определения основных 
свойств почв. В первом разделе приведены основные характеристики 
минералогического, химического, структурно-агрегатного, гранулометрического составов почв и методики их лабораторного определения; органолептические методы определения основных морфологических признаков почвенного профиля; теоретические и практические 
основы изучения водных свойств почв. 

Во втором разделе отмечаются теоретические и расчетные мате
риалы для практических целей по сохранению и восстановлению плодородия почв. Учебное пособие также включает бонитет почв. В конце пособия приведены контрольные задания, а в конце каждой работы 
– вопросы для самоконтроля.

Для студентов направления подготовки 35.03.03 «Агрохимия и 

агропочвоведение»‚ изучающих дисциплину «Агропочвоведение».

УДК 631.4(07)
ББК 40.3

© ФГБОУ ВО Волгоградский государст
венный аграрный университет, 2018

© Тибирьков А. П., Околелова А. А., 2018

РАЗДЕЛ 1 

СВОЙСТВА ПОЧВ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

РАБОТА 1

МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ

Первые почвы появились тогда, когда возникла жизнь на Земле. 

Почвообразование неоднократно прерывалось геологическими процессами, совершавшимися в земной коре, а также под влиянием деятельности ветра, моря, рек, ледников и ледниковых вод.

Глубокие изменения пород под влиянием живых организмов 

(растительных и животных), климата и других природных факторов 
привели к образованию современных почв, обладающих комплексом 
специфических свойств. Этот комплекс свойств обеспечивает получение урожая растений и называется плодородием. Разное сочетание 
природных факторов на той или иной поверхности суши приводило к 
изменению направления процессов почвообразования и формированию разных почв, различающихся по плодородию.

Планета Земля состоит из минералов и горных пород. Они яв
ляются основой почв и определяют многие их свойства. Поэтому для 
почвоведения чрезвычайно важны знания о распространении, образовании минералов и горных пород, их свойствах и изменениях во времени. Наиболее распространенные минералы и горные породы, составляющие твердую фазу почв, изучают на практических занятиях.

Минералы и горные породы

Минерал – это природное химическое соединение, реже – са
мородный элемент. Минералы могут быть твердыми, жидкими и газообразными, например кварц (SiO2), оливин [(Мg, Fе)2(SiO4)], микролин [(К, Nа) (А1Si3О8)], доломит [Са, Мg(СО3)2], гипс (СаSО4·2Н2О); 
вода (Н2О), ртуть (Hg); диоксид углерода (СО2)‚ метан (СH4) и др.

Горная порода – геологическое тело, состоящее из нескольких 

или одного минерала, занимающего значительное пространство. 
Например, гранит состоит в основном из кварца, полевого шпата и 
слюды; рыхлые горные породы – суглинки – представлены обломками 
≤ 1 мм большого количества минералов; пласты минерала галита многометровой мощности.

Минералогия изучает состав, химические и физические свой
ства минералов, их происхождение, процессы изменений и превращений в другие минералы, а также взаимоотношения одних минералов с 
другими в минеральных месторождениях или горных породах. Задачей петрографии (от греческого слова «петра» — камень) является 
изучение минерального состава пород, их строения, сложения, условий залегания, распространения, происхождения и образования различных полезных ископаемых.

В настоящее время известно более 2800 минералов, но распрос
транены они неодинаково. Минералы, наиболее часто встречающиеся 
и образующие основу многих горных пород, называют породообразующими.

Процессы образования минералов и горных пород

Выделяют три группы процессов образования минералов и гор
ных пород.

Эндогенные. Они связаны с магматическими очагами, в основ
ном приуроченными к базальтовому слою земной коры. Здесь господствуют высокие температуры и давление.

Экзогенные, или гипергенные. Совершаются в гидросфере и в 

зоне осадочных пород, особенно активно в слоях, выходящих на поверхность и близко к ней залегающих. Для зоны экзогенных процессов характерны низкие температуры и низкое давление.

Метаморфические. Происходят главным образом в гранитном 

слое земной коры и ниже - в твердой массе глубинных пород под влиянием высокого давления и высоких температур, но недостаточных 
для перевода минеральной массы в расплавленное состояние.

Минералы, образовавшиеся из компонентов магмы (эндогенный 

процесс), называют первичными. В результате тектонических движений земной коры отдельные ее области в течение геологического времени поднимаются и происходит горообразование. Первичные минералы, оказавшись на дневной поверхности, подвергаются воздействию 
воды, кислорода, диоксида углерода, живых организмов (экзогенный 
процесс). Совершающиеся сложные химические процессы приводят к 
образованию новых минералов, называемых вторичными. Образование вторичных минералов происходит также в рыхлых приповерхностных слоях земной коры, в гидросфере и атмосфере.

Образование минералов

Процессы минералообразования в результате выветривания.

Прежде всего необходимо дать определение выветриванию. Под выветриванием понимают процессы изменения физического состояния и 
химического состава минералов и горных пород под влиянием Н2О, О2, 
СО2, температурных колебаний, живых организмов (растительных и 
животных), делювиальных потоков (талых и дождевых вод), разрушительной деятельности моря, рек, ветра, ледников и ледниковых вод. 
Различают виды выветривания: химическое, биологическое и физическое (механическое), которые часто совершаются одновременно.

При химическом выветривании (наиболее массовом и значимом) 

первичных минералов образуются вторичные минералы в виде простых 
солей, гидроксидов, оксидов и глинных минералов. В процессе химического выветривания изменяется первоначальная окраска минералов. 
Кварц наиболее стоек к химическому выветриванию, поэтому широко 
распространен в осадочных обломочных породах и в почвах.

Большое значение для плодородия почв имеет наличие в них 

глинных минералов (монтмориллонитовая группа – монтмориллонит‚ бейделлит‚ нонтронит‚ сапонит‚ волконскоит и пр.; каолинитовая группа – каолинит‚ галлаузит‚ диккит‚ накрит и др.; аморфная 
группа глинных минералов – алофан; группа гидрослюд – гидромусковит‚ гидробиотит‚ иллит‚ вермикулит‚ глауконит и пр.) , с которыми 
связано очень важное агрономическое свойство почв — поглотительная способность, а также водные, общие физические и другие свойства.

Верхнюю часть рыхлых осадочных пород земной коры, от по
верхности до грунтовых вод, принято называть корой выветривания. 
Различают два основных типа коры химического выветривания: сиаллитную и аллитную. Для сиаллитной коры выветривания, распространенной на территориях с умеренно влажным климатом, наиболее характерно содержание в валовом составе пород SiO2 (65 – 75 %) и 
А12О3 (10 – 15 %), а в составе глинных минералов преобладают минералы группы монтмориллонита и гидрослюд. Для аллитной коры выветривания, распространенной в субтропических областях, характерно 
повышенное содержание валового алюминия в породах (А12O3 до 35 
%) при снижении до 50 % валового содержания SiO2. 

Минералы обладают рядом физических свойств: блеском (спо
собность минералов отражать свет)‚ цветом (зависит от структуры‚ 
химического состава и механических примесей)‚ спайностью (способ

ность некоторых минералов раскалываться на части с образованием 
ровных поверхностей – плоскостей спайности)‚ прозрачностью (способность минералов пропускать свет)‚ изломом (форма поверхности 
минералов при расколе – характерна для минералов не имеющих 
спайности)‚ твердостью (сравниваются минералы с минераламиэталонами‚ входящими в шкалу Мооса: 

1 – тальк‚ 
2 – гипс‚ 
3 – кальцит‚ 
4 – флюорит‚ 
5 – апатит‚ 
6 – полевой шпат‚ 
7 – кварц‚ 
8 – топаз‚ 
9 – корунд‚ 
10 – алмаз) и пр. свойствами (плотность‚ магнитность‚ вкус‚ за
пах и др.).

В результате тектонических движений земной коры минералы 

(и горные породы), образовавшиеся в экзогенной и эндогенной зонах, 
могут оказаться в зоне метаморфизма и находиться под воздействием 
новых физических условий давления, температуры, а также новых 
химических условий, при которых они становятся неустойчивыми и 
превращаются в другие минералы. Например, опал, теряя воду, превращается в халцедон и кварц. Лимонит Fе2О3*Н2О, потеряв воду, переходит в гематит Fе2О3, а последний, лишаясь некоторого количества 
кислорода, превращается в магнетит. Под влиянием высокого давления графит переходит в алмаз и т. д.

Все минералы принято классифицировать по химическому составу: 
1) силикаты (островные – оливин; цепочные – авгит; ленточ
ные – роговая обманка; листовые – тальк‚ серпентин‚ асбест‚ каолинит‚ монтмориллонит‚ глауконит; каркасные – альбит‚ лабрадор‚ ортоклаз‚ микроклин‚ нефелин);

2) оксиды и гидрооксиды – кварц‚ опал‚ гематит‚ магнетит‚ 

лимонит‚ боксит‚ корунд;

3) соли кислородных кислот: 
а) карбонаты – кальцит‚ магнезит‚ доломит‚ малахит‚ сидерит; 
б) сульфаты – гипс‚ мирабилит; 
в) фосфаты – апатиты‚ фосфориты; 

г) нитраты – селитры (индийская‚ норвежская‚ чилийская);
4) сульфиды – пирит‚ халькопирит‚ галенит‚ сфалерит‚ киноварь;
5) галоиды – галит‚ сильвин‚ карналлит‚ флюорит;
6) самородные минералы: самородные металлы – золото‚ се
ребро‚ платина; самородные неметаллы – сера‚ графит‚ алмаз;

7) минералы органического происхождения – янтарь‚ озоке
рит‚ асфальт‚ жемчуг.

Образование горных пород 

Образование горных пород происходит в тех же зонах земной 

коры, в которых образуются минералы, так как горные породы состоят из минералов. В основу классификации горных пород положено их 
происхождение, а отличия проявляются в составе минералов, строении и сложении. В зависимости от зоны образования различают три 
генетических типа горных пород: магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы. Их подразделяют на глубинные 

(интрузивные), образовавшиеся при медленном остывании магмы в 
эндогенной зоне, состоящие из хорошо окристаллизованных минералов, и горные породы излившиеся (эффузивные), стекловатые, пористые, скрытокристаллической и порфировой структуры, что обусловливается быстрым охлаждением магмы на поверхности Земли.

Для классификационных целей большое удобство представляет 

также деление магматических пород (интрузивных и эффузивных) по 
кварцевой основе, т. е. по среднему валовому содержанию SiO2 как самой 
важной составной части. Различают пять групп магматических пород.

Магматические породы
Среднее валовое содержание SiO2‚ 

%

Ультракислые
> 75

Кислые
65 – 75

Средние
52 – 65

Оснóвные
45 – 52

Ультраоснóвные
< 45

Все магматические породы, так же как и минералы эндогенного 

происхождения, называют первичными.

Осадочные горные породы – породы, образовавшиеся в резуль
тате осаждения химических солевых минералов в водных бассейнах, 
или органического материала в виде остатков растений, или земли

стых масс из суспензии текучих вод и т. д. Все осадочные горные породы относятся к вторичным образованиям. Особенно большая группа 
осадочных пород, представленная землистыми массами, образовалась 
в результате физического выветривания плотных магматических и метаморфических горных пород, неоднократного физического разрушения (выветривания) и переотложения минеральной массы ветром, морем, реками, ледниками, ледниковыми, талыми и дождевыми водами.

В зависимости от состава, строения и сложения осадочных по
род, с учетом процессов образования выделяют три их группы: обломочные, химические и органогенные.

Осадочные обломочные смешанные породы имеют для почво
ведения особое значение. Так как на них сформировались почвы, они 
называются почвообразующими или материнскими. Большинство 
почвообразующих пород образовалось в последнее геологическое 
время – в четвертичный период, поэтому они называются четвертичными. Более древние породы, залегающие под четвертичными, в почвоведении относят к коренным породам, но при выходе их на поверхность они тоже становятся почвообразующими.

Метаморфической горной породой может быть любая осадочная 

или магматическая порода, которая при погружении в зону метаморфических процессов земной коры претерпевает изменения состава и 
структуры и приобретает новые качества под влиянием высокого давления, температуры, циркулирующих растворов и газов (т. е. факторов 
метаморфизма). Например, из глин образуются глинистые сланцы, из 
песчаников – кварциты, из известняков – мраморы и т. д.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте характеристику минералам и горным породам. Чем они 

отличаются друг от друга? 

2. Чем отличаются первичные минералы и горные породы от 

вторичных? 

3. Что такое выветривание минералов и горных пород? Охарак
теризуйте виды выветривания и к каким изменениям минералов и 
горных пород они приводят. 

4. Какие типы коры химического выветривания вами изучены? 
5. Какие породы являются почвообразующими? Охарактеризуй
те эти породы.

РАБОТА 2

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВ И ПОРОД

Почва состоит из минеральных, органических и органо
минеральных веществ. По химическому составу она существенно отличается от исходных почвообразующих пород. Главные особенности 
химического состава почвы — присутствие органических веществ и в 
их составе специфической группы — гумусовых веществ, разнообразие 
форм соединений отдельных элементов и непостоянство (динамичность) состава во времени.

Неразложившиеся остатки растений и животных, которые вид
ны в образце почвы невооруженным глазом или под лупой, составляют 5 – 10 % общего содержания органического вещества неживой фазы большинства минеральных почв.

Гумус — основная часть органического вещества почвы, полно
стью утратившая черты анатомического строения организмов. Делится на 2 большие группы веществ:

неспецифические органические соединения, которые могут 

быть выделены из почвы, идентифицированы и количественно определены (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества, органические кислоты и т. п.). В большинстве минеральных почв составляют единицы процентов общего содержания 
органического вещества;

специфические гумусовые соединения — наиболее характерная 

специфическая часть, составляющая приблизительно 80 – 90 % общего 
содержания органического вещества в большинстве минеральных почв. 

Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по со
ставу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических 
соединений, объединенных общностью происхождения, некоторых 
свойств и чертами строения. Перечислим важнейшие из них: 

1) специфическая окраска, варьирующая от темно-бурой, почти 

черной, до красновато-бурой и оранжевой для различных групп и фракций гумусовых веществ; 

2) кислотный характер, обусловленный карбоксильными группами; 
3) содержание углерода от 36 до 62 % , азота от 2,5 до 5 % в раз
личных группах и фракциях; 

4) наличие во всех группах циклических фрагментов, содержащих 

3 – 6 % гетероциклического азота; 

5) наличие негидролизуемого азота в количестве 25 – 35 % от общего; 
6) большое разнообразие веществ по молекулярным массам, ле
жащим в пределах от 700 – 800 до сотен тысяч. Гумусовые вещества по 
растворимости и экстрагируемости делят на большие группы: фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин; иногда выделяют 
особую группу гиматомелановых кислот.

Химические элементы находятся в почвах и почвообразующих

породах в различных соединениях. Различают макро- и микроэлементы.

К важнейшим макроэлементам относят:

Кислород. Входит в большинство первичных и вторичных ми
нералов почв, является одним из основных элементов органических 
веществ и воды.

Кремний. Наиболее распространенное соединение кремния в 

почвах — кварц (SiO2). Кремний входит также в состав силикатов. 

Алюминий находится в почвах в составе первичных и вторичных ми
нералов в форме органо-минеральных комплексов и в поглощенном состоянии (кислые почвы).

Железо — элемент, необходимый для жизни растений, без него 

не образуется хлорофилла. В почвах оно встречается в составе первичных и вторичных минералов-силикатов, а также в составе органоминеральных комплексов.

Азот входит в состав всех белковых веществ, содержится в хло
рофилле, нуклеиновых кислотах и многих других органических веществах живой клетки. Основная масса азота почв сосредоточена в органическом веществе. Азот доступен растениям главным образом в форме 
аммония, нитратов, нитритов, которые образуются при разложении азотистых органических веществ.

Фосфор входит в состав многих органических соединений, без 

которых невозможна жизнедеятельность организмов. В почвах фосфор содержится в органических и минеральных соединениях. Органические представлены нуклеиновыми кислотами, нуклеопротеидами и 
др., минеральные — солями кальция, магния, железа и алюминия ортофосфорной кислоты. 

Калий. Валовое содержание калия (К2О) в почвах относительно вы
сокое. В почвах тяжелого гранулометрического состава оно составляет 2 
% и более. Основная часть калия в почве входит в состав кристаллической решетки первичных и вторичных минералов в малодоступной для 
растений форме.