Экологическое значение почвенных режимов
Почвенные режимы – это закономерное изменение свойств почв и процессов во времени и в пространстве (по горизонтали и по вертикали). Выделяют водный, воздушный, тепловой, кислотно-основной, окислительно-восстановительный, солевой, питательный и т.д. режимы почв. Так как в режимы составной частью входят свойства и процессы почв, то они в наибольшей степени и определяют экологические функции почв. Для прогноза опасности деградации почв необходимо учитывать протекающие в почвах режимы. Наиболее часто учитывают водный режим почв (таблица).
Относительная опасность загрязнения почв биологически активными,
подвижными элементами (Рэуце К., 1986)
Отношение осадков к : Гранулометрический состав почв
(коэффициент); : песчаный : глинистый : илистый :различный, с наличием
тип режима : : : :мерзлотного слоя
> 2 сильно промывной 1 2 3 3
2-1 преимущественно 2 3 4 4
1-0,5 непромывной 3 4 5 5
*) опасность загрязнения: 1 – очень слабая, 2 – слабая, 3 – средняя, 4 – сильная, 5 – очень сильная.
По Высоцкому Г.Н. и Роде А.А. выделяются следующие типы водного режима:
1. Мерзлотный, характерный для областей вечной мерзлоты. Почва оттаивает на метры и десятки сантиметров. Ниже идет мерзлый водоупорный слой. В случае затруднения оттока влаги по мерзлотному слою идет заболачивание почвы.
2. Промывной – годовая сумма осадков выше испаряемости. Почвенно-грунтовая толща ежегодно подвергается сквозному промачиванию до грунтовых вод. Часть атмосферной влаги стекает с внутрипочвенным стоком.
3. Периодически промывной – атмосферная влага лишь в отдельные годы промачивает профиль почв до грунтовых вод.
4. Непромывной – атмосферные осадки промачивают почву до определенной глубины и не доходят до грунтовых вод в виде жидкости. Заметно преобладание испаряемости над суммой атмосферных осадков.
5. Деструктивно-выпотной – формируется в условиях близкого уровня грунтовых вод (верховодки), когда капиллярный подъем воды достигает почвенных горизонтов.
Выделяют также ирригационный тип водного режима, искусственно формируемый человеком при орошении и подтоплении территории, связанном с созданием водохранилищ.
Более экологичным является подход к характеристике водного режима на основании динамики влажности отдельных горизонтов (Карпачевский Л.О., 1993).
Модели плодородия почв
Влияние почв на другие компоненты экосистемы обусловлено, в значительной степени, свойствами почв, а при ведении сельскохозяйственного производства свойствами создаваемых человеком почв. Эти свойства для разных почвенно-климатических зон различны и характеризуются моделями плодородия почв. Модель плодородия почв – это оптимальное сочетание свойств процессов и режимов почв для получения максимального экономически оправданного урожая и наибольшего КПД использования в агрофитоценозе солнечной и антропогенно затраченной энергии при соблюдении экологической безопасности принятой системы земледелия и технологий. Модель плодородия предполагает максимальную устойчивость почв в данных условиях к деградации, надежность и долговечность функционирования при принятых потоках вещества и энергии.
При этом под свойствами почв понимаются статические показатели (рН, содержание подвижных форм фосфатов, калия и т.д.), характеризующие состояние почв. Процессы подразделяются на почвенные и почвообразовательные. Под ними понимаются изменения свойств почв под влиянием антропогенных и естественных воздействий. Почвенные процессы — это превращение в почвах вносимых в них азота, фосфора, калия, органических остатков, трансформация микроэлементов и тяжелых металлов и т.д. К почвообразовательным процессам относятся оподзоливание, оглеение, засоление, осолонцовывание, гумусонакопление, торфонакопление и т.д. Режимы почв – это закономерное изменение свойств и процессов во времени и в пространстве – весной, летом, осенью, с глубиной почвенного профиля, в пределах поля или структуры почвенного покрова. Выделяют водный, воздушный, тепловой, фосфатный, калийный, азотный, кислотно-основной, окислительно-восстановительный и т.д. режимы.
Для создания моделей плодородия почв необходимо оптимальное сочетание их свойств, процессов и режимов. В почве может быть достаточное количество усвояемых фосфатов весной, но недостаток их летом. Это приведет к плохому развитию растений. В почве может быть оптимальное значение рН в верхнем горизонте, но очень неблагоприятное для растений в слое 30-50 см, что не позволит получить планируемый урожай. В почвах должны идти благоприятные процессы превращения удобрений. Например, при внесении в кислые подзолистые почвы фосфатов кальция они превращаются в фосфаты железа и алюминия, доступность которых для растений очень мала. При внесении соединений железа в карбонатные почвы устранить хлороз, связанный с недостатком железа для растений, не удается, т.к. вносимое в почву железо выпадает в трудно растворимые осадки соединений железа и т.д.
Модели плодородия почв отличаются для разных типов почв, групп почв по гранулометрическому составу, гумусированности, эродированности, оглеенности и т.д., для отдельных групп растений, для различных регионов и определенного уровня ведения сельскохозяйственного производства. Создавая почву для получения планируемого урожая, необходимо предусматривать, во-первых, получение урожая приемлемого количества, во-вторых, экологическую целесообразность получения планируемого урожая и, в-третьих, соблюдение условия повышения плодородия почв и сохранения экологического равновесия. Очевидно неприемлемо внесение таких доз удобрений и средств защиты растений, которое приведет к получению продукции в избыточном количестве, загрязненной нитратами, кадмием, медью, цинком и т.д. В то же время неоправданно внесение удобрений и мелиорантов в таких дозах, которые приводят к значительному ухудшению свойств почв, падению их плодородия (например, при подкислении почв за счет внесения физиологически кислых удобрений типа (NH4)2SO4, при создании в ППК доли обменного калия более 5%, приводящей к диспергированию почв и резкому уменьшению водопроницаемости). При оценке стоимости земель, с учетом их плодородия, внесение таких доз будет неоправданно и с экономической точки зрения. Недопустимо внесение в почву таких доз удобрений и средств защиты растений, которые вызовут загрязнение вод нитратами, фосфатами, калием, ядохимикатами, в концентрациях выше установленных пределов допустимых. При использовании природоохранными организациями штрафных санкций внесение таких доз будет невыгодно и с экономической точки зрения.
Создание свойств о определенными свойствами должно быть выгодно экономически, должно оправдываться прибавкой сельскохозяйственной продукции. Например, на огородах в Московской области 4-8% гумуса, однако, создание такой степени гумусированности на полях не приведет к адекватному повышению урожайности, и поэтому даже не планируется.
Модели плодородия отличаются для почв различных генетических типов и почв с резко отличающимися свойствами. Экономически и экологически нецелесообразно создавать на сероземах такую же почву, как и чернозем. Для каждого почвенного типа оптимальны определенные свойства, процессы и режимы. В то же время для почв легкого и тяжелого гранулометрического состава (песка и глины) оптимумы всех других показателей свойств почв свои. То есть и модели плодородия для них будут отличаться. В развитых странах оптимум содержания подвижных форм элементов питания отличается не только для почв определенного гранулометрического состава, но и почв в различных интервалах рН, степени гумусированности, емкости катионного обмена. Аналогичная тенденция и других параметров моделей плодородия.
Оптимальные свойства почв существенно зависят от гидротермических условий. Например, оптимум содержания подвижных фосфатов под пшеницу для условий Московской области 15 мг/100 г; для Урала – 25 мг/100; для Магаданской области, Сибири – до 40 мг на 100 г. Оптимум содержания легкогидролизуемого азота в Московской области 6 мг/100 г, в Сибири – до 15. Это обусловлено тем, что растения значительно хуже усваивают фосфор и азот при температурах ниже 10 0 . Аналогично от влажности и температуры зависят оптимумы и других свойств почв. Таким образом, модели плодородия, например, дерново-подзолистых почв в Германии, в Московской области и в Красноярском крае будут существенно отличаться.
Модели плодородия почв составляются для определенных культур или групп культур. Например, для чая необходимо значение рН около 4, а для картофеля, льна 5,0-5,5; для пшеницы – 6-7 и т.д. Оптимальные значения содержания подвижных форм элементов питания для овощных культур в два раза выше, чем для зерновых. Модели плодородия почв зависят от уровня интенсификации сельскохозяйственного производства. В парниковых хозяйствах оптимальное содержание гумуса и элементов питания в десятки раз выше, чем для почв окружающих полей. Сорта зерновых интенсивного типа могут давать урожай до 100-120 ц/га, но растут только на очень плодородных почвах, на бедных почвах они вообще расти не будут. Сорта зерновых культур экстенсивного типа могут дать на плохих почвах урожай 5-15 ц/га, но и на хороших почвах не дадут больше 25 ц/га. Очевидно, что и модели плодородия для сортов экстенсивного и интенсивного типов будут отличаться. Отдельные сорта растений также в различной степени требовательны к элементам питания, обладают различной адаптационной возможностью к загрязнению. В связи с этим, почва, плодородная для одного сорта, может оказаться недостаточно плодородной для другого сорта. Система удобрений, разработанная для одного сорта, к сожалению, в ряде случаев, не дает должного результата для другого сорта.
Модели плодородия зависят от характера сельскохозяйственного использования почв. Для дачного и, частично, фермерского хозяйства возможно различное использование склонов разной крутизны и экспозиции, повышенных и пониженных элементов рельефа, отдельных компонентов структуры почвенного покрова. Для больших хозяйств это нереально.
Все вышеизложенное свидетельствует о значительном влиянии на экологическое состояние агрофитоценозов выбранных и достигнутых в производстве моделей плодородия почв. Необходимо рассмотрение экологических ограничений при разработке моделей плодородия почв.
Источник
Экологические особенности почвы
Вы будете перенаправлены на Автор24
Что такое почва?
Почва — необычное природное органоминеральное формирование, которое возникло под влиянием на минеральный субстрат оживленных организмов и гниения безжизненных организмов, воздействия атмосферного воздуха и природных вод на лежащие у поверхности горизонты горных пород в разнообразных условиях окружающей среды.
Плодородие – характерная черта почвы. Плодородный слой земли – 2–3 метра. Почва является существенным природным ресурсом. Окультуренная почва – такая, в которой химический состав и механическая структура модифицированы в полезную для человека сторону.
Экологические особенности почвы
Главная экологическая особенность почвы заключается в том, что она представлена областью скопления живого (концентрационная, аккумулирующая функция). Собственно в почве приживаются наземные растения, в ней водятся небольшие животные, гигантское число микроорганизмов.
В 1 гр почвы находятся сотни тысяч одноклеточных животных, миллиарды бактерий; жители почвы привносят основную лепту в многообразие живых организмов на Земле.
Нужные для организмов элементы минерального питания и вода, в доступной форме, скапливаются в почве в результате процессов почвообразования. Основание биомассы растений, которые покрывают Землю, обуславливается трофической функцией почвы.
Еще одна экологическая особенность почвы — биоэнергетическая функция, которая выражается в том, что в почве запасается энергия. Почва — главное условие фотосинтетической деятельности растений. Почву также называют «энергетическим банком» Земли. В почве планеты находится столько солнечной энергии, как во всей надземной массе растительности.
Почва поддерживает стабильное взаимодействие малого биологического и большого геологического круговорота веществ. Трансформация и перенос продуктов вследствие выветривания горных пород согласованы с процессами биогенной миграции химических веществ. Биогеохимические циклы главных биофильных элементов (азота, кислорода, углерода) реализовываются через почву. Почва работает как аккумулятор данных элементов.
Готовые работы на аналогичную тему
Почвы способна осуществлять регулирующую функцию. Она связана с процессами распределения между всеми компонентами биосферы химических веществ. Газообмен между атмосферой и почвой поддерживает состав воздуха в атмосфере. В преобразовании состава воздуха прямое участие почвы во многом играют микроорганизмы.
Почвенный покров энергично участвует в гидрологических циклах на Земле. Циклы содержат ряд процессов. Почвы конденсирует парообразную влагу, обретают влагу атмосферных осадков. Водные резервы заключаются в транспирации и испарении. Данные процессы обуславливают влажность приземного атмосферного воздуха.
Влага — растворитель многих компонентов почвенного слоя. Химический состав грунтовых и речных вод – это смесь подвижных веществ выветривания и почвообразования/
По ряду экологических особенностей почва — среда, переходная между наземной и наземной. С водной средой почву роднят изменчивость её температурного режима, малое содержание О2 в почвенном воздухе, наполняемость его водяными парами, наличие органических веществ и солёй в растворах почвы, часто в большой концентрации, вероятность двигаться в 3-х измерениях. С воздушной средой почву роднят присутствие почвенного воздуха, малое доля влаги в случае сильного солнечного излучения и существенные колебания температуры в приповерхностном слое.
По промежуточный характеру экологических свойств почвы как среды обитания, можно допустить, что почва обладала особым значением в эволюции органического мира. Для многих групп почва являлась средой, через промежуточные адаптации к которой, стало возможным перейти к типично наземному образу жизни и в дальнейшем выработать эффективные адаптации к ещё более сложным природным условиям суши.
Источник
7. Понятие о почвах и факторы почвообразования. Классификация и география почв. Экологические функции почв. Охрана и рациональное использование почв.
Первое научное определение почвы дал В.В. Докучаев.
Почва — это обладающая плодородием, сложная полифункциональная, многофазная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.
Почва, по выражению ак. Вернадского, явл. биокостным телом природы. Это особое положение почвы определяется тем, что в ее составе присутствуют как минеральные, так и органические вещ-ва, также неотъемлемую часть почвы, а точнее ее живую фазу, составляют живые организмы.
Природная почва состоит из последовательно сменяющих друг друга вниз от поверхности слоев, генетических горизонтов, которые образовались в результате изменения исходной горной породы в процессе горообразования.
Под факторами почвообразования понимаются внешние по отношению к почве компоненты природной среды, под воздействием и при участии которых формируется почвенный покров земной поверхности. Основы учения о факторах почвообразования заложены В.В.Докучаевым, который установил, что почва как особое природное тело формируется в результате тесного взаимодействия следующих факторов — климата, растительности (биологический фактор), почвообразующих пород, рельефа местности и возраста страны (времени). Сочетание факторов почвообразования — это комбинации экологических условий развития почвообразовательного процесса и почв.
Наряду с указанными пятью природными факторами почвообразования выделяется еще шестой -— производственная деятельность человека, оказывающая как прямое, так и косвенное влияние на почвообразование и почвенный покров.
Почвенным институтом имени В. В. Докучаева был разработан ряд схем классификации почв СССР.
Каждая зонально-экологическая группа характеризуется типом растительности (таежно-лесные, лесостепные, степные и т. д.), суммой температур почвы на глубине 20 см от поверхности, длительностью замерзания почвы на той же глубине в месяцах и коэффициентом увлажнения.
Внутри зонально-экологических групп почвы разделяются по биофизикохимическим свойствам (состав гумуса, реакция почв, карбонатность, солонцеватость, засоление, осолодение и т. д.), а также по условиям увлажнения (автоморфные, полугидроморфные, гидроморфные).
Основной таксономической единицей современной классификации почв является генетический почвенный тип, установленный еще В. В. Докучаевым.
Ниже почвенного типа предусматриваются следующие таксономические единицы: подтипы, роды, виды, разновидности и разряды почв. Эту нисходящую ветвь почвенной классификации (ниже почвенного типа) часто называют систематикой почв.
Подтипы почв выделяют в пределах типа. Это группы почв, качественно отличающиеся по проявлению основного и налагающегося процессов почвообразования и являющиеся переходными ступенями между типами. При выделении подтипов учитывают процессы, связанные как с подзональной, так и с фациальной сменой природных условий.
Роды почв выделяют в пределах подтипа, качественные генетические особенности их определяются влиянием комплекса местных условий: составом почвообразующих пород, химизмом грунтовых вод и т. д., включая и свойства почвообразующего субстрата, приобретенные в процессе предшествующих фаз выветривания и почвообразования (реликтовые горизонты и признаки древних почвообразовании).
Виды почв выделяют в пределах рода, и отличаются они по степени ранний» почвообразовательных процессов (степени подзольности, глубине и степени гумусированности, степени засоленности и т. д.) и их взаимной сопряженности.
Разновидности почв определяются по механическому составу верхних почвенных горизонтов и почвообразующих пород.
Разряды почв обусловливаются генетическими свойствами почвообразующих пород (плотные породы, моренные, аллювиальные, покровные и т. д.).
Закономерности географ, распределения почв определяются распределением природных условий на земной поверхности. Это положение лежит в основе развития следующих важнейших разделов географии почв: учения о горизонтальной зональности, о вертикальной зональности, о почвенно-климатических фракциях и провинциях и о неоднородности и структурах почвенного покрова.
Учение о зональности почв Докучаев В.В. Он впервые изучил широтно-зональное распределение почв на Русской равнине, где при движении с севера на юг последовательно сменяют др. др. почвы тундр, подзолистые, серые лесные, черноземы, каштановые, бурые полупустынные почвы.
В почвенном покрове суши выделяют широтные почвенно-климатические пояса, обусловленные главным образом термическими особенностями климата (полярный, бореальный, суббореальный, субтропический, тропический). Почвенно-климатические пояса разделяют на почвенно-биоклиматические области, почвы которых характеризуются определенным режимом атмосферного увлажнения и типам растительного покрова. Различают следующие области: влажные (экстрагу-мидные и гумидные) с лесным, таежным или тундровым растительным покровом; переходные (субгумидные и субаридные) со степным, ксерофитно-лесным и саванным растительным покровом и сухие (аридные и экстрааридные) с полупустынным и пустынным растительным покровом. В каждой почвенно-биоклиматической области выделяют 2-3 почвенные зоны. Почвенная зона определяется как ареал одного или 2-х зональных почвенных типов и сопутствующих им интразональных и внутризональных почв. Внутри почвенных зон на переходах к соседним зонам выделяют почвенные подзоны (со своими подтипами почв), а по простиранию почвенных зон обособляются почвенные фации и провинции.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ПОЧВ:
1. Первичное преобразование верхних слоев литосферы. В результате хим. выветривания магматической и метаморфической породы преобразуются в рыхлые, ведущую роль в этом принадлежит живым организмам. Эти литофильные организмы используют малейшие неровности и трещины и совместно с гидротермическими факторами оказывают разрушающее действие. Такие физ. свойства рыхлых пород, как порозность, рыхлость, влагоемкость, водо- и воздухопроницаемость обеспечивают возможность поселения более высокоорганизованных растений.
2. Трансформация почвой атмосферных осадков, почвенные и грунтовые воды. В результате просачивания через почву влаги происходит её изменение: химического состава, газового.
3. Участие почв в формировании речного стока. Почва оказывает существенное влияние на формирование речного стока, регулирует соотношение грунтового и поверхностного питания рек. Именно от этого зависит равномерность питания рек. Если почва достаточно водопроницаема, а в подстилающей толще имеются рыхлые и трещиноватые породы, в этом случае создаются благоприятные условия для равномерного питания рек. В противоположном случае увеличивается поверхностный сток, что приводит к длительному паводку весной и пересыхание рек в засушливый период.
4. Участие почвы в формировании водного баланса Земли. Почвы контролируют функциональные механизмы ЭС, способствуя образованию осадков. За счет местных вод суши эти осадки хотя и играют роль, но в критический период является единственным источником влаги для растений. Возрожденные воды — воды образовавшиеся в разных термодинамических зонах земной коры из гипергенных продуктов, обращенной связанной водой. При темп-ре 80-90°С гипс превращается в ангидрид и освобождается 250 т воды.
5. Почвенный покров и атмосф. Геохимически доказано, что существование в атмосфере О2 обязано деятельностью организмов, прежде всего растений, а атмосферный СО2 многократно прошел ч/з организмы и почву.
6. Обеспечение среды обитания живых существ. Все животные связанные своим существованием с почвой и делятся на группы:
1) геобионты, постоянные обитатели почв, дождевые черви;
2) геофилы — организмы живущие в почве лишь на протяжении части жизненного цикла, личинки;
3) геоксены, временно находящиеся, вредная черепашка.
7. Обеспечение растений влагой и поведение растений. Почва действует как абсорбент воды и затем служит ис-точником воды для растения в промежутках м/ду повторными увлажнениями.
8. Депонирование семян и др. зачатков. Известно, что почва в основном аридных районов может быть кладовой, в которой сохраняются семена долгие годы. Это объясняется тем, что семена содержат ингибиторы прорастания. Семена некоторых однолетних растений пустыни прорастают лишь после сильного дождя и не прорастают после слабого.
9. Сорбция микроорг-мов. Среди микроскопических геобионтов можно встретить представителей разных жизненных форм: гидробионтов, аэробионтов, обитателей твердой фазы. Наиболее характерная особенность жизни организмов в почве — это их абсорбция, т.е. они закреплены на поверхности почвенных частиц, на органических остатках, на корнях растений в виде небольших колоний.
Среди многих природоохранительных задач важнейшее значение имеет охрана земель, их рациональное и бережное использование. Основу охраны земель составляет борьба с эрозией почв.
Мероприятия при борьбе с эрозией:
1) противоэрозийная организация территории, предусматривающая различные противоэрозийные мероприятия в сочетании с правильным размещением севооборотов, защитных лесонасаждений и гидротехнических сооружений;
2) введение почвозащитных полевых и лугопастбищных севооборотов, в том числе многолетние травы, занятые пары, сокращение площади пропашных культур, черных паров и др.;
3) прекращение рядового посева и культивации паров вдоль склона;
4) создание на крутых склонах полос-буферов из многолетних трав;
5) укрепление, облесение оврагов, песков, сильно эродированных склонов, создание лесозащитных насаждений и лесов хозяйственного назначения;
6) заложение и закрепление ложбин, крутых склонов, заравнивание промоин;
7) регулирование выпаса в балках, на крутых склонах, на песчаных и супесчаных почвах;
8) защиту дорог от размыва;
9) создание применительно к конкретным условиям полезащитных лесных полос;
10) гидротехнические мероприятия.
Загрязнение почв чужеродными химическими веществами (пестициды) наносит им большой ущерб. Необходимо создавать такие препараты, которые сравнительно быстро разрушаются, а продукты их естественной переработки должны быть неядовитыми. Другая проблема — правильное использование химических удобрений. Важнейшими мерами борьбы против вторичного засоления являются строго дозированный расход воды в оросительных системах, дренирование почвы с целью удаления сильно минерализованной воды, полив растений дождевальными установками, промывка хорошо дренированных почв. Предупреждение и борьба с увлажнением осуществляются путем мелиорации избыточно увлажненных земель с целью регулирования их водного режима.
Источник