Экосистемные функции почвы это

Экосистемные функции почвы

ВОПРОС 3. Методология охраны почв

Система знаний, объединяемых под эгидой понятия «Охрана почв», базируется на главных методологических принципах генетического почвоведения, включающих следующие концепции (Почвоведение, 1988. Т. 1, с. 14-15):

— ведущей роли живых организмов в формировании почвы как самостоятельного естественно-исторического тела природы;

— понятия о почве как неразрывной совокупности генетических почвенных горизонтов (концепция почвенного профиля);

— факторов почвообразования – комплекса взаимосвязанных и взаимозависимых природных и антропогенных явлений, под одновременным и интегрированным воздействием которых формируются, развиваются, эволюционируют и преобразуются почвы;

— почвообразовательного процесса – сложного комплекса почвенных процессов, являющихся результатом взаимодействия трансформации (синтеза и разложения) и миграции (вертикальной и горизонтальной) органических и минеральных веществ;

— историзма почвообразования, последовательных его стадий и эволюции почв;

— типов почв и типов почвообразования как стадий на длинном пути развития почвообразовательного процесса;

— современного почвенного покрова как стадии в истории развития земной поверхности;

— типа почв как главной формы существования почвенных тел;

— почвенных режимов как главной формы динамики почвообразовательного процесса и функционирования почв;

— почвенных зон и зональных типов почв как основной формы организации ПП Земли, отражающей структуру и историю эволюции земной поверхности при постоянном взаимодействии геосфер (лито-, гидро-, атмо- и биосферы);

— систематики и классификации почв как отражения реально существующих в природе генетических и географических связей и различий между реальными почвами;

— непрерывности почвенного покрова, в котором нет резких границ между отдельными почвенными образованиями;

— плодородия почвы как её исторически формирующейся главной функции, обеспечивающей жизнь на Земле и являющейся результатом жизни;

Почвы выполняют многочисленные экосистемные и глобальные функции (таблицы 1 и 2 по Добровольскому, 2006).

Почва как природное тело входит в экосистемы в качестве особой подсистемы, связанной с другими подсистемами данной экосистемы и окружающих экосистем прямыми и обратными функциональными связями.

Основными экологическими функциями почв в системе биосферы являются следующие:

1 и главная глобальная функция (ГФ) почвы – это обеспечение существования жизни на Земле. Почва – это следствие жизни и одновременно условие её существования.

2 важнейшая ГФ – это обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) веществ на земной поверхности.

3 ГФ – регулирование химического состава атмосферы и гидросферы.

4 ГФ – регулирование биосферных процессов.

5 ГФ – аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности.

Нарушения глобальных функций педосферы чреваты существенными изменениями в биосферных процессах, так как состояние почвенного покрова в значительной мере определяет глобальные изменения климата, биоразнообразие и устойчивое развитие биосферы.

ВОПРОС 4.Методы исследований состояния почв и ПП

В мониторинговых исследованиях, связанных с решением задач по охране почв, используется широкий комплекс методов, принятых в почвоведении. Суть основных методов излагается ниже.

Профильный метод заключается в изучении почвы с поверхности на всю глубину её толщи последовательно по генетическим горизонтам вплоть до материнской породы и сопоставлении изучаемых свойств, что позволяет судить о почвенных режимах и развитии почвообразовательного процесса.

Морфологический метод – визуальное изучение почвенного профиля невооруженным глазом (макроморфологический) или с помощью лупы и бинокуляра (мезоморфологический), или посредством микроскопов (микроморфологический). Морфологический анализ почвы является начальным этапом всех почвенных исследований. Профильный и морфологический методы разработаны В.В. Докучаевым.

Сравнительно-географический метод реализуется путем сопоставления почв и соответствующих факторов почвообразования в их историческом развитии и пространственном распространении, что позволяет делать заключения о генезисе почв и закономерностях их географии.

Методы почвенных монолитов и лизиметров основаны на принципах физического моделирования процессов на почвенных колонках (монолитах) с ненарушенным сложением и стоковых площадках. На монолитах изучают передвижение почвенных растворов, обмен ионов и т. п., а на стоковых площадках – поверхностный и внутрипочвенный сток, эрозию почв.

Метод почвенных ключей основан на детальном генетико-географическом анализе небольших репрезентативных участков – ключей и интерполяции получаемых таким путем заключений на большие территории с однотипной структурой почвенного покрова (СПП), что позволяет изучать их с экономией средств и времени.

Метод почвенно-режимных наблюдений заключается в измерении величины каких либо параметров (температуры, влажности, содержания гумуса, химических элементов и т. п.) в одной и той же почве в течение длительного времени (сезон, год, несколько лет) через заданные промежутки. Этот метод является основным при любом мониторинге, в том числе – биосферном.

Балансовый метод, как и предыдущий, служит для изучения кинетики почвообразования. Он основан на учёте изменения запаса какого-то вещества (воды, соли, гумуса и т. п.) или энергии в единице объёма почвы за определённый период времени.

Полевые исследования почв осуществляются экспедиционными и стационарными методами. Сюда относятся рекогносцировочные маршруты, картографирование почвенного покрова в заданном масштабе, многолетние режимные наблюдения на специальных стационарах в заповедниках и опытных станциях, многофакторные полевые эксперименты по изучению плодородия и мелиорации с использованием лизиметров и стоковых площадок.

Перспективны, но пока мало используются аэрокосмические методы (инструментальное и визуальное изучение фотографий земной поверхности, полученных в разных диапазонах спектра с разной высоты, а также прямое исследование с самолетов и космических аппаратов спектральной отражательной или поглотительной способности почвы). Эти методы позволяют исследовать не только географию почв, но и динамику величин ряда важных параметров – влажности, плотности, содержания солей и гумуса.

Метод почвенных вытяжек (водных, солевых, кислотных, щелочных, спиртовых и др.) основан на гипотезе об экстракции из почвы при контролируемых условиях взаимодействия какого-то определенного соединения (или их группы). Метод особенно широко используется при изучении миграции химических элементов и солей.

Весь современный набор аналитических методов – физических, физико-химических, химических и биологических – довольно широко используется в почвоведении для определения вещественного состава почв. Эти методы, а также микроморфологический, физического и математического моделирования почвенных процессов, инструментальная обработка фактических материалов и данных исследований применяются в лабораторных условиях.

Радиоизотопные методы применяются для изучения процессов миграции тех или иных элементов и их соединений в почвах и экосистемах с использованием меченых атомов (радиоактивных изотопов).

При выборе аналитических методов исследования по проблеме охраны почв руководствуются действующими ГОСТами.

Таким образом, мы сегодня познакомились с основными понятиями. составляющими суть предмета «Охрана почвы». В дальнейшем, на следующих лекциях и лабораторных занятиях мы познакомимся с ними более детально.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Экосистемные функции почвы

Экологические функции почвы рассматриваются в контексте функций биосферы в целом.

Функция биосферы состоит в обеспечении жизни на Земле.

Фундаментальная функция почвы — создание в биосфере режима, обеспечивающего существование и воспроизводство живого вещества, т.

Фундаментальная функция почвы реализуется через обеспечение участия почвы в регулировании конкретных механизмов биосферных процессов, с которыми связано выполнение почвой ее основной глобальной функции. Фун­кции почвенного покрова в биосфере уникальны, незаме­нимы. Все они взаимосвязаны, группировки их условны.

Многочисленные функции можно подразделить на две группы — глобальные и экосистемные. (Доброволь­ский, Никитин, 1990). Глобальные функции отражают биокосную природу почвы, взаимосвязь почвы с другими природными средами планеты, с космическими процес- сами, отражают ведущую роль почв в формировании устойчивости функционирования биосферы. Среди экосистемных (биогеоценологических) функций почвы выделяют физические, химические, биологические и информационные.

Рассмотрим некоторые из экологических функций почвы и подчеркнем утилитарное значение отдельных из них.

Важнейшая функция почвы состоит в том, что она является областью концентрации живого вещества (кон­центрационная, аккумулирующая функция). Именно в почве укореняются наземные растения, в ней обитают мелкие животные, огромная масса микроорганизмов. В.И. Вернадский называл почву живой пленкой суши, а Б.Б. Полынов — оболочкой наибольшей плотности жизни. В грамме почвы содержатся миллиарды бактерий, сотни тысяч одноклеточных животных; обитатели почвы вно­сят основной вклад в разнообразие живых организмов на планете. Необходимые для живых организмов вода и элементы минерального питания, в доступной для них форме, концентрируются в почве в ходе процессов поч­вообразования. Создание биомассы растений, покрыва­ющих планету, обеспечивается трофической функцией почвы. Почва обусловливает существование не только организмов, обитающих в этой экологической нише, но и других живых организмов, связанных с ней.

Биоэнергетическая функция почвы состоит в способ­ности почвы запасать энергию. Почва является важней­шим условием фотосинтетической деятельности растений. Растения ежегодно фиксируют около п 10 17 — 10 19 ккал хи­мически активной энергии (Ковда, 1985). Живое вещество неустойчиво, после отмирания быстро разрушается, мине­рализуется. Один грамм сухой биомассы при окислении производит 2 — 3 ккал тепловой энергии. Только небольшая часть образующегося продукта превращается в гумус, сохраняется в почве и обеспечивает ее биологическую продуктивность. Запас энергии в 1 г гумуса составляет 4,5 — 5 ккал. Почва удерживает в виде органических ве­ществ (детрит, гумус) до п 10 19 — 10 20 ккал энергии. То есть почвенно-растительные экосистемы удерживают и будут удерживать длительное время накопленную за миллионы лет энергию. На этом основании почву называют «энер­гетическим банком» планеты (Добровольский, Никитин, 1986). В гумусе почв покрова Земли накоплено столько же солнечной энергии, сколько во всей надземной массе растительности.

Почва обеспечивает постоянное взаимодействие боль­шого геологического и малого биологического круговорота веществ. Выветривание горных пород, трансформация и перенос продуктов выветривания сопряжены с процессами биогенной миграции химических веществ. Биогеохимиче­ские циклы важнейших биофильных элементов (углерода, азота, кислорода) осуществляются через почву. Она дейст­вует как аккумулятор этих элементов. Почва проявляет себя как мембрана, способная избирательно отражать, поглощать либо пропускать и трансформировать энергетические и вещественные потоки.

Регулирующая функция почвы состоит в том, что почва регулирует состав атмосферы и гидросферы, состав произрастающих на ней растений. Способность почвы выполнять регулирующую функцию непосредственно свя­зана с процессами перераспределения химических веществ между всеми компонентами биосферы. Газообмен между почвой и атмосферой поддерживает состав атмосферного воздуха. Прямое участие почвы в преобразовании соста­ва воздуха во многом определяется микроорганизмами почвы. Почва влияет на динамику тепла и влаги в при­земных слоях воздуха. Из почвы в атмосферу идет поток различных газов, включая «парниковые» (СО₂, СН₄, N_xO). Одновременно идет поглощение почвой кислорода для поддержания окислительных процессов. Фотосинтез, свя­зывание углекислоты, фиксация азота, эмиссия кислорода, водорода, денитрификация, десульфирование, дыхание, окисление и возврат части углекислоты в атмосферу — все эти процессы, свойственные почвенно-растительным экосистемам, определяют локальные и глобальные циклы веществ в атмосфере.

Почвенный покров активно участвует в гидрологиче­ских циклах на планете. Они включают целый ряд процес- сов. Почвы принимают влагу атмосферных осадков, кон­денсирует парообразную влагу. Водные запасы включаются в испарение и транспирацию. Эти процессы обеспечивают увлажнение приземного воздуха.

Влага, фильтрующаяся в глубь почвы, является раство­рителем многих компонентов почвенной толщи. Химиче­ский состав речных и грунтовых вод — это смесь подвижных продуктов почвообразования и выветривания.

Почвенная толща сорбирует и удерживает физиологи­чески доступную растениям воду и растворенные вещест­ва. Питая ими произрастающие на Земле растения, почва определяет и регулирует состояние последних.

Источник

Функциональная роль почв в экосистемах (Курсовик)

1. Свойства и классификация почв

1.1. Понятие и морфологические свойства почв

1.2. Классификация почв

2. Функции почв в наземных экосистемах

2.1 Функции почвы, обусловленные ее физическими свойствами

2.2 Функции почвы, обусловленные ее физико-химическими и

2.3. Информационные функции почвы

2.4. Целостные функции почвы

Введение

Почва – один из важнейших элементов экологической системы Земли. Наряду с солнечным светом, водой, температурой окружающей среды она – компонент внешней среды жизнедеятельности человека. Будучи одним из элементов биосферы, почва во многом определяет гигиеническое состояние внешней среды, оказывая большое влияние на состояние здоровья людей и санитарно-гигиенические условия жизни.

Почва представляет собой совершенно особое природное образование , обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами.

Изучение почв необходимо не только для сельскохозяйственных целей, но также и для развития лесного хозяйства, инженерно-строительного дела. Знание свойств почв необходимо для решения ряда проблем здравоохранения, разведки и добычи полезных ископаемых, организации зеленых зон, парков и скверов в городском хозяйстве и т. д.

Однако ценность почвы определяется не только ее хозяйственной значимостью для сельского, лесного и других отраслей народного хозяйства; она определяется также незаменимой экологической ролью почвы как важнейшего компонента всех наземных биоценозов и биосферы Земли в целом. Через почвенный покров Земли идут многочисленные экологические связи всех живущих на земле и в земле организмов (в том числе и человека) с литосферой, гидросферой и атмосферой.

Как неотъемлемый компонент структуры наземных экосистем почва выполняет множество экологических функций, обеспечивающих жизнь обитающих в почве и на почве растительных и животных организмов. Это и дает право называть почву полифункциональной природной системой.

Экологические функции почвы в своем проявлении обусловлены наряду с морфологическими – физическими и химическими свойствами. Плотность почв, степень обводнения почвенных пор, доступность почвенной воды растениям и микроорганизмам, тепловой режим почв – определяют возможность существования на этой почве тех или иных растений, педофауны, микроорганизмов. Также в определенной степени влияют химический состав почв, концентрация растворимых солей, состав обменных катионов, кислотность почв, содержание и состав гумуса и т.п.

Из сказанного выше следует, что почва играет значительную роль в функционировании экосистем, поэтому рассматриваемая тема является достаточно актуальной.

Целью данной курсовой работы является определение функциональной роли почв в экосистемах Земли, для чего необходимо решить следующие задачи:

1) дать определение почве, рассмотреть ее основные морфологические свойства;

2) рассмотреть основы почвенной классификации;

3) изучить функции почв, обусловленные их физическими, физико-химическими и химическими свойствами;

4) изучить информационные, целостные функции почв.

1. Свойства и классификация почв

1.1. Понятие и морфологические свойства почв

Почвой называется самый поверхностный слой суши земного шара, возникший в результате изменения горных пород под воздействием живых и мертвых организмов (растительных, животных и микроорганизмов), солнечного тепла и атмосферных осадков.

Наука о происхождении и развитии почв, закономерностях их распространения, путях рационального использования и повышения плодородия называется почвоведением .

Основателем почвоведения является выдающийся русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846-1903). Он разработал генетическую классификацию почв и новые методы изучения и картографирования почв в поле. Докучаев открыл основные закономерности географического распространения почв и внес большой вклад в теорию и практику охраны и повышения их плодородия. В.В. Докучаев определил почву как «… поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее сильно окрашены гумусом и постоянно являются результатом взаимной деятельности следующих агентов: живых и отживающих организмов, материнской горной породы, климата и рельефа местности».

К морфологическим свойствам почвы относятся строение почвенного профиля, окраска (цвет) почвы, влажность, механический состав, ее структура и сложение, а также новообразования и включения.

Взаимодействия внутри почвенной системы приводят к видимым изменениям в почвенной массе. В почвенных разрезах вскрывается вертикальная последовательность слоев, называемых почвенными горизонтами, различающимися по набору признаков (например, по цвету, мощности и др.). Каждый горизонт примерно повторяет неровности поверхности. Такая последовательность, включающая все почвенные горизонты, называется почвенным профилем. В пределах распространения почвы определенного типа строение профиля имеет сходные черты. Таким образом, почвенный профиль является главным отличительным признаком типа почвы.

Обычно почва подразделяется на два основных горизонта: верхний, деятельный, и нижний, «подпочвенный». Однако при внимательном изучении почвенного профиля во многих почвах обнаруживается большее число горизонтов, которые обычно обозначаются латинскими буквами А, В и С. Горизонты часто подразделяются на подгоризонты: А1, А2, А3, В1, В2, В3. Горизонты А формируются в верхней части почвенного профиля, а горизонты В — в «подпочвенных» слоях. Горизонт С сложен фрагментами горной породы, называемой материнской породой почвы. Иногда выделяют также горизонты О и R. Горизонт О (или А0) — лесная подстилка, перекрывающая минеральные горизонты многих лесных почв, состоит из опавших листьев. Горизонт R представляет собой породу, подстилающую почвы. Горизонты разных почв отличаются по содержанию органики и глинистых частиц, мощности, цвету и другим признакам.

Цвет почвы – одно из важных внешних свойств ее, наиболее доступных для наблюдения и широко используемых в почвоведении для присвоения названий почвам (чернозем, краснозем, желтозем, серозем и др.).

Окраска горизонта зависит от наличия в почве того или иного количества красящих веществ. Верхние горизонты окрашены гумусом в темные цвета (серые и коричневые). Чем большее количество гумуса содержит почва, тем темнее окрашен горизонт. Наличие железа и марганца придает почве бурые, красные тона. Белесые, белые тона предполагают наличие процессов оподзоливания (вымывания продуктов разложения минеральной части почв), осолодения, засоления, окарбоначивания , т. е. присутствие в почве кремнезема, каолина, углекислого кальция и магния, гипса и других солей.

Рис. 1. Почвенный профиль

Почвы редко бывают окрашены в какой-либо один чистый цвет. Обычно окраска почв довольно сложная и состоит из нескольких цветов (например, серо-бурая, белесовато-сизая, красновато-коричневая и т. д.), причем название преобладающего цвета ставится на последнем месте.

Окраска почв находится в прямой зависимости от ее химического состава, условий почвообразования, влажности .

Влажность не является устойчивым признаком какой-либо почвы или почвенного горизонта. Она зависит от многих факторов: метеорологических условий, уровня грунтовых вод, механического состава почвы, характера растительности и т. д.

Различают пять степеней влажности почв:

1) сухая почва пылит, присутствие влаги в ней на ощупь не ощущается, не холодит руку; влажность почвы близка к гигроскопической (влажность в воздушно-сухом состоянии); 2) влажноватая почва холодит руку, не пылит, при подсыхании немного светлеет; 3) влажная почва – на ощупь явно ощущается влага; почва увлажняет фильтровальную бумагу, при подсыхании значительно светлеет и сохраняет форму, приданную почве при сжатии рукой; 4) сырая почва при сжимании в руке превращается в тестообразную массу, а вода смачивает руку, но не сочится между пальцами; 5) мокрая почва – при сжимании в руке из почвы выделяется вода, которая сочится между пальцами; почвенная масса обнаруживает текучесть.

От влажности почвы значительно зависит степень плотности, пластичности, прочность структуры и т.д. Правильная оценка влажности почвы позволяет установить степень обеспеченности растений водой, а также составить представление о водно-воздушном режиме почвы.

В результате процессов выветривания плотные горные породы превращаются в массу, состоящую из частиц различного размера, которые называются механическими элементами . Механические элементы, близкие по размерам, объединяются во фракции . Совокупность механических фракций представляет механический состав почвы. Группировка механических элементов по размерам называется классификацией механических элементов . В нашей стране у почвоведов широко применяется классификация проф. Н. А. Качинского.

Таблица. Классификация механических элементов почв

Название
механических
элементов

Размер
механических
элементов в мм

Источник