Биологический и геологический круговорот элементов питания в природе
Во всех горных породах, покрывающих поверхность земного шара, с момента их образования возникают и непрерывно развиваются процессы физического и химического выветривания.
Под воздействием воды, колебаний температуры, а также углекислого газа и кислорода, проникающих вместе с осадками внутрь горных пород, идет их разрушение и изменение. В результате выветривания горные породы переходят из состояния массивного (скала, камни) в раздробленное (дресва, песок, глина). При этом они приобретают ряд новых свойств и особенностей: становятся более проницаемыми для воды и воздуха, в них увеличивается общая поверхность частиц, усиливающая химическое выветривание, образуются новые, в том числе и легко растворимые в воде соединения, и в результате горная порода приобретает способность удерживать в себе влагу (влагоемкость), имеющую большое значение для растений.
Таковы те существенные особенности, которые возникают в горных породах при их превращении в почву. Но как бы далеко ни зашли в своем развитии физические и химические процессы выветривания, они одни не могут привести к накоплению в горной породе элементов пищи для растений, составляющих одно из важнейших условий плодородия, а следовательно, и не могут превратить горную породу в почву. Образующиеся в результате физического и химического выветривания легко растворимые соединения могут только вымываться из горных пород под влиянием атмосферных осадков; кроме того, такой биологически важный элемент, как азот, потребляемый в большом количестве растениями, совершенно не содержится в изверженных горных породах.
Накопление элементов зольной и азотной пищи в поверхностных горизонтах почвообразующей породы происходит в результате жизнедеятельности зеленых растений и микроорганизмов.
Началом процесса почвообразования необходимо считать тот момент, когда на продуктах выветривания горных пород поселяются растения и микроорганизмы. С этого момента материнская порода становится почвой — новым природным телом, обладающим рядом присущих ему определенных качеств и свойств, самым существенным из которых является плодородие. В этом отношении все существующие почвы на земном шаре представляют собой естественноисторическое тело, образование и развитие которого тесно связано с развитием всей органической жизни на земной поверхности. Раз зародившись, почвообразовательный процесс никогда не прекращается, он является одним из проявлений эволюции жизни на Земле.
Из сказанного можно дать следующее определение понятия «почва»: почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры, который видоизменен и продолжает видоизменяться под воздействием биологических и атмосферных факторов и который в отличие от горной породы обладает существенным качеством — плодородием.
Чрезвычайно велико и многообразно значение растительности в почвообразовании. Пронизывая корнями почвообразующую породу, растения извлекают из нижних ее горизонтов питательные вещества и закрепляют их в синтезированном органическом веществе.
Растительные остяки концентрируются в верхних слоях почвообразующей породы и служат пищей для микроорганизмов. В процессе жизнедеятельности микробов растительные остатки частично минерализуются с освобождением элементов зольного и азотного питания. После минерализации отмерших частей растений заключенные в них зольные элементы отлагаются в верхних горизонтах почвообразующей породы, создавая тем самым благоприятные условия питания для последующих поколений растительных организмов.
Так, в результате постоянного синтеза и разрушения органического вещества в верхних горизонтах почвы осуществляется накопление элементов зольной и азотной пищи для растений. Такого рода явление, свойственное почве и связанное с развитием растительности и микроорганизмов, называется биологической избирательной поглотительной способностью почвы.
Наряду с этим в процессе превращения растительных остатков в почве всегда образуется то или иное количество перегноя, придающего почве ряд благоприятных физических свойств. Постепенно в верхней части породы формируется окрашенный гумусом перегнойный горизонт, обогащенный элементами зольного и азотного питания растений.
В процессе распада органического вещества почвы неизбежно выделяются органические кислоты, которые, воздействуя на материнскую горную породу, усиливают ее выветривание. Наконец, корни растений в процессе жизнедеятельности выделяют различные кислоты, под влиянием которых трудно растворимые минеральные соединения частично переходят в растворимую, а следовательно, и усвояемую для растений форму.
Таковы те главнейшие факторы, которые характеризуют возникновение и развитие почвообразовательного процесса в природе.
Однако приведенный выше процесс почвообразования представляет собой лишь самую общую, самую широкую схему.
В природе же при образовании почвы имеет место весьма сложный комплекс процессов, развертывающихся на общем фоне этой схемы.
В любой почве наряду с биологическими процессами постоянно протекают физические, химические и физико-химические процессы, происходят разрушение и синтез минеральных веществ, миграция, или передвижение, веществ и их аккумуляция в почвенной толще, окислительно-восстановительные процессы, а также процессы взаимодействия продуктов разрушения и синтеза органических соединений с минеральной частью почвы. Но и в этом сложном комплексе взаимосвязанных и взаимообусловленных явлений ведущее, основное значение всегда имеет биологический процесс, без которого нет почвообразования, а следовательно, нет и почвы.
Из вышеизложенного становится очевидным, что почва представляет собой среду, где постоянно совершаются синтез и разрушение органического вещества, непрерывный круговорот элементов зольной и азотной пищи в системе почва — растение — почва. В результате органические и минеральные вещества, входящие в состав почвы, все время меняют свои свойства, переходя то в растворимое, то в не растворимое в воде состояние. Этот двусторонний процесс называется малым, или биологическим, круговоротом зольной и азотной пищи растений. Благодаря этому процессу в почве постоянно поддерживается плодородие.
Наряду с малым, или биологическим, круговоротом зольной и азотной пищи в природе имеет место и так называемый большой, или геологический, круговорот веществ, с которым связан процесс растворения и выноса питательных элементов из почвы в ручьи, реки, моря и океаны, где они откладываются в виде различного рода пород.
Развитие геологического круговорота веществ в природе сопровождается обеднением почв питательными веществами и снижением их производительности.
Очевидно, что биологический круговорот веществ между почвой и живыми организмами в естественных условиях не всегда и не всюду является вполне замкнутым или точно сбалансированным: некоторая часть питательных веществ из почвы может теряться безвозвратно.
Поэтому для поддержания почвенного плодородия на высоком уровне необходимо создавать такие условия, при которых процесс геологического круговорота элементов пищи получал бы наименьшую степень выражения.
Биологический круговорот зольной и азотной пищи растений лежит и в основе сельскохозяйственного производства. При этом чем выше культура земледелия и чем рациональнее используется земля, тем меньше элементов зольной и азотной пищи вырывается из биологического круговорота и вовлекается в геологический круговорот, тем выше будет производительность почв; При высокой культуре земледелия в биологический круговорот веществ между почвой и возделываемыми растениями можно вовлекать новые питательные элементы.
Мощным Средством в этом отношении являются органические и минеральные удобрения. При помощи удобрений в биологический круговорот веществ не только вовлекаются все новые и новые резервы элементов питания, но и прогрессивно улучшаются физические, химические и биологические свойства почв и создаются реальные возможности для неограниченного роста урожаев.
Гаркуша, И.Ф. Почвоведение/ И.Ф. Гаркуша.- Л.: Издательство сельскохозяйственной литературы, журналов и плакатов, 1962.- 448 с.
Источник
Естественные плодородные почвы постоянно поддерживается за счет биологического круговорота
Глава 10. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ
Значение почвы как основного средства сельскохозяйственного производства определяется ее основным свойством – плодородием. Плодородие – это способность почвы удовлетворять потребность растений во всех необходимых им условиях (элементах питания, воде, воздухе, тепле и др.) для нормального роста и развития.
Развитие учения о плодородии почв связано с именем русского почвоведа В.Р.Вильямса. Он изучил формирование и развитие плодородия в ходе процесса почвообразования, показал взаимосвязь со свойствами почв и пути его повышения при сельскохозяйственном использовании.
Плодородие – особое специфическое свойство почвы, являющееся главным качественным отличительным признаком ее от горной породы. Плодородия является результатом почвообразования, а при использовании в сельском хозяйстве — результатом окультуривания.
§1. Виды почвенного плодородия
Различают следующие виды плодородия: естественное (природное), искусственное, эффективное (экономическое) и потенциальное.
Естественное плодородие – то плодородие, которым обладает почва в природном состоянии без вмешательства человека. Естественное плодородие в одном случае может быть сравнительно высоким, в другом весьма низким, но всегда определяется сочетанием и совместным влиянием природных факторов и процессов почвообразования. Естественным плодородием в чистом виде практически обладают лишь целинные земли. Оно определяется биологической продуктивностью, т.е. количеством растительной массы, создаваемой за год на единицу площади.
Искусственное плодородие – плодородие, которым обладает почва в результате целенаправленного воздействия человека (обработки, удобрения, мелиорации и других приемов по окультуриванию). С момента, когда целинный участок вовлекается в оборот и почва становится средством производства и продуктом труда человека, она наряду с естественным приобретает искусственное плодородие. В чистом виде оно возникает при создании субстратов для выращивания растений в теплицах, парниках и т.п.
Искусственное плодородие свойственно всем в той или иной мере окультуренным почвам. Однако как бы ни была высоко окультурена почва, она наряду с искусственным всегда обладает и естественным плодородием, обусловленным природными свойствами почвы. Чем выше культура земледелия, тем больше изменились первоначальные качества почв и тем сильнее выражено в ней искусственное плодородие. Однако определить, какая часть плодородия окультуренной почвы относится к ее естественному плодородию, а какая к искусственному, невозможно. Эти два вида плодородия неразрывно связаны между собой и формируют эффективное (экономическое) плодородие.
Эффективное (экономическое) плодородие представляет собой ту часть плодородия почвы, которая реализуется в виде урожая растений. Оно является реальным выражением искусственного и природного плодородия, вместе взятых, и представляет собой результат воздействия человека на почву в определенных социально-экономических условиях. Следовательно, к основным факторам, от которых зависит эффективное плодородие, относятся не только уровень природного плодородия, но в большей степени условия использования почв в производстве, уровень развития науки, техники и реализации их достижений, и растет вместе с ростом последних. Является частью потенциального плодородия почв.
Потенциальное плодородие – это суммарное плодородие почвы, определяемое ее приобретенными в процессе почвообразования или созданными (измененными) человеком свойствами. Характеризуется запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств, определяющих способность почвы в благоприятных условиях обеспечения растений другими факторами – водой, воздухом, теплом (а это возможно при окультуривании) – длительное время мобилизовать в необходимых для растений количествах элементы питания и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия. Огромное потенциальное плодородие имеет, например, луговой торфяник, после осушения и освоения на нем получают очень высокие урожаи культурных растений за счет частичного расхода запасного фонда. Высоким потенциальным плодородием обладают черноземные почвы, низким – подзолистые.
Различные растения предъявляют неодинаковые требования к почвенным условиям. Поэтому говорят об относительном плодородии почв, т.е. по отношению к определенным видам растений или растительным формациям. Одна и та же почва может быть плодородной для одних и малопригодной для других растений. Например, болотные почвы высокоплодородны для болотной растительности и не подходят для степной, кислые подзолистые плодородны в отношении лесной растительности, на солончаках хорошо произрастает галофильная растительность.
§2. Факторы и условия плодородия почв. Воспроизводство плодородия
Различают факторы и условия почвенного плодородия. К первым относятся элементы азотного и зольного питания растений, лучистая энергия, вода, воздух и тепло – необходимые земные факторы жизни и роста растений, ко вторым – совокупность свойств и режимов, сложное взаимодействие которых определяет возможность обеспечения растений земными факторами (физические и физико-химические свойства, наличие токсических веществ и др.).
Главные показатели (условия), определяющие уровень почвенного плодородия, можно объединить в следующие группы:
1) комплекс физических свойств почвы – механический состав, структура, физико-механические свойства, воздушные, водные и тепловые свойства;
2) комплекс химических свойств – гумусовый состав, минералогический и химический состав, количество подвижных форм макро- и микроэлементов, наличие токсических веществ, отсутствие избытка легкорастворимых солей;
3) комплекс физико-химических свойств – реакция, емкость поглощения, состав обменных катионов, степень насыщенности основаниями, окислительно-восстановительный потенциал;
4) комплекс биологический свойств – количество микроорганизмов, преобладание бактерий (нитрифицирующих, целлюлозоразрушающих, наличие азотфиксирующих), ферментативная активность, «дыхание» почвы, фитосанитарное состояние;
5) комплекс режимов почвы – благоприятные водно-воздушный, пищевой и тепловой.
Необходимо подчеркнуть, что плодородие проявляется как результат сложного взаимодействия и взаимовлияния свойств и режимов почвы. Свойства почвы могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на уровень ее плодородия. В таблице 13 перечислены основные лимитирующие факторы почв и соответствующие приемы их мелиорации.
Лимитирующие факторы плодородия и прием их ликвидации
Источник
Тест с ответами по теме: “Почва”
1. Что будет происходить в условиях сухого климата?
а) окисление почвы
б) засоление почвы+
в) водная эрозия.
2. Укажите название зоны, где распространены самые плодородные почвы, чернозёмы:
а) степь+
б) тайга
в) тундра.
3. Какие почвы сформированы на ЮБК:
а) почвы коричневатые, лесные бурые+
б) чернозёмы и каштановые
в) и те, и другие.
4. На сколько увеличивается мощность почвы за 100 лет?
а) 0,5-2 см+
б) 5-20 см
в) 50-100 см.
5. Основоположником школы научного почвоведения и географии почв является:
а) В.В. Докучаев
б) В.А. Обручев+
в) М.В. Ломоносов.
6. К чему относят почву?
а) к живой природе
б) к неживой природе
в) неживая и живая природа в почве соединяются+
г) только к неживой природе.
7. Фракция, которой присущ размер почвенных частиц от 0,01 до 3 мм:
а) илу
б) песку +
в) хрящу
г) пыли
8. Грунты, где образуются легкие почвы:
а) на глинистых
б) на суглинистых
в) на супесчаных
г) на песчаных+
9. Фракция, которой присущ размер почвенных частиц от 0,01 до 0,001:
а) пыли +
б) илу
в) песку
г) хрящу
10. Что такое почва?
а) верхний рыхлый и плодородный слой земли, покрытый растительностью+
б) пучки трав, небольшие кусты
в) слой земли
г) полусгнившие остатки корешков и листьев растений.
11. Новообразование – укажите правильное определение:
а) совокупность агрегатов, образование которых связано с процессом почвообразования
б) совокупность агрегатов, образование которых не связано с процессом почвообразования+
в) внешнее выражение плотности и пористости почв
12. Под воздействием низких температур и избытка влаги, образуется почвенный слой:
а) подзолистые
б) каштановые
в) серые лесные
г) тундрово-глеевые+
13. Какие виды почв бывают по механическому составу?
а) песчаные+
б) торфяные
в) каменистые.
14. Основным фактором почвообразования является:
а) деятельность человека
б) климат+
в) рельеф.
15. Что применяют в борьбе с ветровой эрозией:
а) на полях высаживают лесополосы+
б) увеличивают площадь земель за счёт корчевания деревьев
в) интенсивно используют минеральные удобрения.
16. Какая зональность будет влиять на распространение почв в России:
а) широтная+
б) высотная поясность.
17. При анализе почвенной карты мы получаем следующие данные:
а) о составе почвенного покрова
б) распространение различных типов почв на территории+
в) о загрязнении грунта.
18. Выберите вариант ответа, в котором указано, чем является мелиорация:
а) совокупность мер по улучшению земель+
б) восстановление нарушенных земель
в) отведение площадей под застройки.
19. Выберите название слоя почвы, находящегося в непосредственной близости от материнской породы:
а) гумусовый
б) вымывания
в) вмывания+
20. Что способствует образованию белёсых, беловатых налётов на поверхности почв?
а) гумус; – соединения железа
б) кремнекислота, углекислая известь
в) гипс, легкорастворимые соли+
21. Как называется смесь мелких частиц меньше 0,01 мм?
а) физическая глина+
б) физический песок
в) ил
г) мелкозем
22. Фракция, которой присущ размер почвенных частиц менее 0,001 мм:
а) пыли
б) илу +
в) песку
г) хрящу
23. Укажите размер почвенных частиц камней(мм):
а) более 100 +
б) 10-100
в) 3-10
г) 0,01-3
24. Укажите размер почвенных частиц гравия(мм):
а) более 100
б) 10-100 +
в) 3-10
г) 0,01-3
25. Так можно повысить плодородие почв:
а) правильной, культурной обработкой почв+
б) созданием защитных лесополос
в) переменой выращиваемых культур
г) изъятием земель из севооборота
26. Причина водной эрозии:
а) неправильная вспашка склонов+
б) недостаточное количество осадков
в) сильная лесистость территории.
27. Данные почвы были образованы на склонах Главной гряды Крымских гор:
а) бурые горные лесные разной мощности+
б) серые лесные
в) дерново-подзолистые.
28. Укажите процент снижения урожайности в результате эрозии:
а) 5-8%
б) 10-15%
в) 20-40%+
г) 30-60%
29. Укажите размер почвенных частиц хрящей(мм):
а) 10-100
б) 3-10 +
в) 0,01-3
г) 0,01-0,001
30. Укажите размер почвенных частиц песка(мм):
а) 10-100
б) 3-10
в) 0,01- 3 +
г) 0,01-0,001
Источник