Экологические функции почв
Экологические функции почв в биосфере базируются на следующих основополагающих ее качествах. Во-первых, почва служит средой обитания и физической опорой для огромного числа организмов; во-вторых, почва является необходимым, незаменимым звеном и регулятором биогеохимических циклов, практически круговороты всех биогенов осуществляются через почву.
Главная функция почвы — это обеспечение жизни на Земле. Это определяется тем, что именно в почве концентрируются необходимые организмам биогенные элементы в доступных им формах химических соединений. Кроме того, почва обладает способностью аккумулировать необходимый для жизнедеятельности продуцентов биогеоценозов запасы воды, также в доступной им форме, равномерно обеспечивая их водой в течение всего периода вегетации. Наконец, почва служит оптимальной средой для укоренения наземных растений, обитания многочисленных беспозвоночных и позвоночных животных, разнообразных микроорганизмов. Собственно эта функция и определяет понятие «плодородие почв».
Вторая функция почв заключается в регулировании всех потоков вещества в биосфере. Все биогеохимические циклы элементов, включая циклы таких важнейших биогенов, как углерод, азот, кислород, фосфор, а также циклы воды осуществляются именно через почвы при ее регулирующем участии в качестве аккумулятора биогенных элементов. Почва — это связующее звено и регулирующий механизм в системах биологической и геологической циркуляции элементов.
Третья функция почвы — регулирование состава атмосферы и гидросферы. Атмосферная функция почвы осуществляется вследствие ее высокой пористости (40-60%) и плотной заселенности организмами, благодаря чему идет постоянный газообмен между почвой и атмосферой. Почва постоянно поставляет в атмосферу различные газы, в том числе и «парниковые» — СО2, СН4, а также множество так называемых «микрогазов». Одновременно почва поглощает кислород из атмосферы. Таким образом, в системе «почва — атмосфера» именно почва является генератором одних газов и «стоком» для других.
В сухопутной ветви глобального круговорота воды почва избирательно отдает в поверхностный и подземный сток растворимые в воде химические вещества, определяя тем самым гидрохимическую обстановку в водах и прибрежной части океана.
Четвертой важнейшей функцией почвы является накопление в поверхностной части коры выветривания, в почвенных горизонтах описанного выше специфического органического вещества — гумуса и связанной с ним химической энергии.
Пятая функция заключается в ее защитной роли по отношению к литосфере. Почва защищает литосферу от воздействия экзогенных факторов, регулируя процессы денудации суши.
Наконец, еще одна, шестая функция почвы — это генерирование и сохранение биологического разнообразия. Почва, являясь средой обитания для огромного числа организмов, ограничивает жизнедеятельность одних и стимулирует активность других. Чрезвычайно большое разнообразие почвенных свойств по кислотности, щелочности, засоленности или отсутствию солей; окислительная или восстановительная обстановка-все это создает огромные возможности жизнедеятельности различных организмов. По отношению к человеку почва имеет еще одну специфическую функцию, являясь главным средством сельскохозяйственного производства и местом поселения людей.
Источник
5. Глобальные и экологические функции почв. Понятие о почвоутомлении. Экологические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв.
Почва является средой обитания и фюической опорой для огромного числа организмов, так же регулирует круговороты всех элементов в биосфере, осуществляет глобальные и экологические функции.
Обеспечение жизни на Земле (служит сферой обитания растений, животных, микроорганизмов);
Почва упорядочивает все потоки веществ в биосфере, т. е. «замыкает» все биогеохимические циклы;
Регулирует состав атмосферы и гидросферы; накопление гумуса;
Космическая функция — процессы биогенного накопления, трансформации и перераспределения энергии, поступающей от Солнца на Землю, протекает в почве непрерывно; защищает литосферу от влияния экзогенных факторов;
Сохранение биологического разнообразия.
Главное средство с/х. производства и основа агроэкосистем;
Среда обитания живых организмов;
Является механической опорой произрастающей на ней растительности;
Хранение семян в течение нескольких лет без потери всхожести;
Аккумулирует питательные вещества необходимые для жизнедеятельности населяющих её организмов;
Почва — склад ферментов; регулирует гидротермический режим; санитарная функция; информационная функция;
Выступает в качестве биохимического барьера.
Почвоутомление — нарушение процесса самоочищения почвы из-за производственной деятельности человека (бессменное возделывание с/х. культур одного рода).
Основные причины почвоутомления — накопление в почве токсичных веществ, выделяемых корнями растений и микроорганизмами, разложение специфических вредителей, возбудителей болезней и сорняков.
Предотвратить почвоутомление можно следующим образом: соблюдение севооборотов, оздоравливать почву путем внесения органических удобрений, сидератов, выращивать устойчивые сорта.
Для поддержания качественного состояния окружающей среды, целесообразно регулярно использовать минеральные и органические удобрения. Создание повышенного органического фона способствует активизации биологических процессов в почве, что улучшает обеспеченность растений питательными веществами и биологически активными соединениями, а также фитосанигарное состояние почв. Уровень почвенного плодородия зависит от состояния живых компонентов почвы. Знание законов функционирования почвенной биоты — выращивание экологически безопасной с/х. продукции и минимизации загрязнения окружающей среды.
8. Интенсификация сельскохозяйственного производства. Ее сущность и экологическая заданность. Факторы интенсификации, их оценка как факторов прогресса и факторов риска. Пути экологизации сельскохозяйственного производства.
Существует два пути развития экономики: экстенсивный и интенсивный.
Экстенсивное одноразовое использование ресурсов. При этом пути много отходов и высокая ресурсоемкость.
Интенсивное — применение науки и техники. При это пути высокая ресурсоотдача, меньше отходов.
В с/х.. экстенсивный путь характеризуется задействованием больших площадей, малый урожай.
Черты экстенсивного пути: нерациональное размещение культуры, несовершенство структуры посевных площадей, отсталость техники, низкие капиталло- и энерговложения.
Последствия целинных разработок:
Производство сместилось в засушливые районы: дефляция, засоление.
Искоренение естественных лугов
Социально-экономические: молодежь нечерноземной зоны переселились в степные районы, в Нечерноземье с/х.. заброшено.
Экологическая и экономическая заданность.
Экономическая заданность: рост населения планеты Земля;
— Чем больше территории занято, тем меньше устойчивость.
— Если страна не производит достаточного количества продуктов, то она расплачивается за продукты природными ресурсами.
Интенсификация — напряжение, усиление.
Существует 3 типа:
Частичная — касается одного фактора (энерговложения)
Комплексная — все факторы участвующие в производстве.
Полная — замкнутый цикл, нет отходов.
Цель интенсификации: повышение экономической эффективности, уменьшение ресурсоемкости. Черты интенсивного с/х..
— использование современных машин, высокая техническая оснащенность
— максимальная концентрация материально-технических ресурсов
— использование высококачественных семян
— используются высокоустойчивые сорта
— оптимальное обеспечивание элементами питания, влагообеспечение
— используется система защиты растений
— использование регуляторов роста
— характеризуется экономически обоснованными севооборотами
— своевременное и качественное выполнение технологических операций.
Интенсификация одновременно является прогрессивной, с другой стороны имеются факторы риска. При интенсификации возникают следующие противоречия:
обострение энергетического кризиса.
загрязнение среды в ходе с/х..
снижение почвенного плодородия.
— перепроизводство и нестабильность цен.
Плодородие экономическое = плодородие естественное + плодородие искусственное
Плодородие естественное — обусловлено содержанием гумуса
Плодородие искусственное — обусловлено внесением минеральных удобрений
При интенсификации производства разрушается гумус, естественное плодородие падает.
Существует три типа агроэкосистем:
Уменьшается естественное плодородие.
Воспроизводство естественного плодородия.
Улучшение естественного плодородия почвы.
Пути экологизации с/х.. производства:
Стратегия адаптивной интенсификации с/х.. производства:
Основные принципы: максильное использование экологических законов
Лучше получать не чрезмерные урожаи, а стабильно умеренный урожай. Предлагаются идеи:
— Использовать закон «лимитирующих факторов»;
— Учет оптимальных условий для разных фаз развития организма.
Учет толерантности и возможности их адаптации.
Максимальная температура и влажность: продуктивная культура.
Засоленная территория: хлопок-люцерна-донник
Использование потенциала диких видов, задействование межвидовой гибридизации.
9. Экологические проблемы химизации сельскохозяйственного производства. Причины и особенности проявления возможных негативных последствий использования средств химизации. Целесообразные пути оптимизации использования минеральных удобрений и химических средств защиты растений. Биологизация агротехнологий, интегрированная система защиты растений.
1, Необходима компенсация выноса питательных элементов
2. При интенсивном хозяйствовании ослабляется саморегуляция.
Использование средств защиты растений.
Использование осадков сточных вод на удобрения.
Направление химических мелиорантов.
Использование регуляторов роста.
Экологическое значение минеральных удобрений.
При применении минеральных удобрений увеличивается количество продукции, улучшается качество.
С экологической точки зрения положительны следующие моменты:
Оптимальное питание дает растениям биомассу
Фиксация углекислого газа увеличивается
Увеличивается выделение кислорода
Большая защищенность поверхности почвы
Больше органических остатков
Повышение плодородия почв
Рост продуктивности отдельных культур и севооборота в целом
Улучшение качества продукции
Сохранение состояния ОС
Высокая рентабельность производства
Максимальный учет достижений науки.
Сочетание применения удобрений с высокими технологиями.
Правильное соотношение органических и минеральных удобрений.
Известкование при необходимости.
Правильный выбор доз, форм, средств, методов и сроков внесения.
Соблюдение законов оптимального и комплексного взаимодействия.
1. Потери в ОC, которые вызывают нарушение круговорота
A) Потери на вымывание.
Б) Потери в атмосферу.
разложение мочевины под действием уробактерий.
B) Потери с сорными растениями.
Г) Технологические потери.
В среднем 40% Азота усваивается растениями.
Объем потерь зависит:
от доз удобрений (чем больше доза, тем больше потери) — от ГСП.
от климатических условий.
от вида удобрений.
от формы удобрения.
от характера растительного покрова.
от способа внесения (дробность внесения уменьшает объем потерь).
от сроков внесения (нитратные удобрения вносят с осени).
от типа антропогенного преобразования земель (при осушении увеличивается объем потерь).
2. Проблемы связанные с недостатком химического состава:
Низкая концентрация действующего вещества.
Физиологическая реакция (подкисление почвы).
Товарная форма (не экологической является дисперсная форма).
Повторное внесение (уплотнение почвы, затраты на ГСМ).
Наличие балластовых элементов (на 1 т. уд. содержит 100 кг фтора и 40 кг стронция).
Химизация — широкое применение минеральных и органических удобрений, химических средств защиты, ретордантов использование которых направлено на повышение урожайности с/х. культур и повышения их качества. Отрицательное влияние азотных удобрений:
— азотные удобрения подкисляют почву (свойства почвы ухудшаются)
— азот теряется из системы «почва — растение» и попадает в атмосферу и гидросферу
азот вымывается грунтовыми водами
загрязнение атмосферы оксидами азота в процессе денитрификации (часть азота улетучивается из почвы).
Отрицательное влияние фосфорных удобрений:
теряется в результате водной эрозии.
содержит фтор и тяжелые металлы.
при неправильном применение может вызвать экологические проблемы.
Отрицательное влияние микроудобрений:
содержат тяжелые металлы.
при неправильном применение может вызвать экологические проблемы.
Разрабатываются способы и средства для рационального использования удобрений (сроки, дозы, способы внесения).
Доза определяется по таблице среднерекомендуемых доз, в зависимости от вида культур (овощные, зерновые, кормовые). Также дозы устанавливаются экспериментальным путем. При установлении дозы учитываются предшественники, удобрения вносимые ранее. По мере исследования дозы постоянно корректируются.
Сроки разрабатываются для большего экономического результата и меньших потерь питательных элементов.
Условия применения химических средств:
решение о целесообразности применения средств защиты должно быть обоснованно.
выбирать препараты обладающие низкой токсичностью для человека и теплокровных.
возможность чередования с другими препаратами, чтобы избежать резистентность.
должны быть предусмотрены отдаленные последствия.
в товарных формах должны преобладать вещества которые снижали бы подвижность пестицидов.
препаративная форма должна соответствовать экологическим задачам.
соблюдение и отслеживание экологических и санитарно-гигиенических нормативов.
Достоинства и недостатки применения ХСЗ:
+: высокая биологическая эффективность.
+: высокая экономическая эффективность.
+: широкий ассортимент препаратов.
: токсичность для человека.
: стойкость и циркуляция в биосфере.
: максимальность производства в 1980-1985 г.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Источник
Экологические функции почв
Почва является центральным звеном во взаимодействии геологического и биологического круговоротов вещества в биогеосфере, служит средой обитания живых организмов, обеспечивает преобразование и утилизацию отходов жизнедеятельности растений и животных. Биоразнообразие населения суши в значительной степени определяется разнообразием почв и их экологических функций. Использование в земледелии экологических функций почвы — основа благосостояния человека, основа его существования. Появление экологических функций — первый признак рождения почв. Экологическая роль почв в биосфере и жизни человека незаменима.
Современное почвоведение рассматривает почву не только как особое природное тело, обладающее плодородием, но и как полифункциональную природную систему, воздействующую на состав и режим атмосферного воздуха, грунтовых и поверхностных вод, на весь растительный и животный мир земной суши. Разнообразные функции почв подразделяются на экосистемные (биогеоценотические) и глобально-биосферные.
Среди многочисленных функций почв выделяются также функции физические, химические, биологические, физико-химические, информационные, целостные [76].
Глобальные функции почвенного покрова проявляются в его воздействии на атмосферу, гидросферу, литосферу и в целом на биосферу Земли.
Совокупность экосистемных и биосферных функций почв играет незаменимую экологическую роль в сохранении воспроизводства жизни на планете Земля.
Среди многочисленных экологических функций почв особо важное значение имеет функция почвы как уникальной среды обитания и эволюции огромного разнообразия форм жизни. По данным генетиков 92% всех известных видов животных и растений обитают в почве или на почве [74]. Это объясняется гетерогенностью строения и состава почвы — в ней одновременно находятся вода, воздух, твердые вещества, элементы минерального и органического питания животных, растений и микроорганизмов. В каждом грамме почвы могут одновременно жить миллиарды микроорганизмов, сотни тысяч мелких беспозвоночных животных, бесчисленное количество тончайших корешков и корневых волосков растений, общая длина которых достигает многих километров. Почва буквально пронизана жизнью и поэтому получила название «биокосного» природного тела (В.И. Вернадский).
Об уникальности почвы как среды обитания жизни говорит огромный суммарный объем сухой массы растительности земной суши. Он равен 2420 млрд т. А биомасса океана составляет всего 3,2 млрд т, т. е. около 0,1% всей биомассы Земли, несмотря на несоизмеримую величину водной массы океана по сравнению с тонкой почвенной оболочкой суши, вмещающей корневую систему растительности и доставляющей ей элементы питания.
С этими данными непосредственно связана вторая важнейшая функция почвы — ее биологическая продуктивность. Ежегодная биологическая продуктивность фитомассы зеленой суши оценивается в 171,54 млрд т и также во много раз превышает биологическую продуктивность океана [16]. Географические закономерности продуктивности фитомассы на почвах разных природных зон хорошо иллюстрируются данными на рисунке. Биологическая продуктивность почв, используемых в земледелии, обеспечивает около 77% всей массы продовольствия, получаемой человечеством, а с учетом продукции пастбищного животноводства — еще 16%, т.е. всего — 93% [24].
Третьей важнейшей экологической функцией почв является их роль связующего звена между биологическим и геологическим круговоротом веществ на земной суше.
Аккумулируя в своем составе биофильные химические элементы (азот, фосфор, калий, микроэлементы) почвенный покров суши совместно с ее растительным покровом используют эти элементы в биологическом круговороте в системе почва-растение и удерживают их тем самым от выноса с поверхностным и речным стоком с территории суши в океан. По геохимическим данным суммарный мировой геохимический сток с суши в океан составляет 2,7 млрд т, а объем удерживаемых в биологическом круговороте веществ — 10–11 млрд т, т.е. в четыре раза больше. По словам А.Е. Ферсмана «кларки почв и кларки живого вещества очень близки… Мы должны признать, что средний состав живого вещества… ближе всего следует кларкам почвенного покрова» [257].
В условиях нарастающего антропогенного загрязнения почв и ландшафтов очень важное значение приобретает функция почв по устойчивости их к загрязнению и способности к самоочищению. М.А. Глазовская разработала схематическую карту районирования территории СССР по вероятной интенсивности самоочищения и устойчивости против техногенного загрязнения [49]. На картосхеме видно, например, что продукты нефтедобычи на севере Сибири могут сохраняться существенно дольше по сравнению с южными районами России.
Почвенный покров мира выполняет глобальные функции взаимодействия с гидросферой, атмосферой, литосферой и биосферой Земли, а значит, влияет и на условия жизни человека.
Несмотря на то, что на поверхность земной суши выпадает всего пятая часть мирового количества осадков, почвенный покров Земли играет существенную роль в водном балансе Земли, формировании состава грунтовых, озерных, речных и даже морских вод. Выпадающие на поверхность почв атмосферные осадки просачиваются вглубь толщи почвы, вступают в химические реакции с минеральными и органическими компонентами почвы, с почвообитающими животными, микроорганизмами и корневыми системами растений. В результате этих реакций часть поступившей в почвы атмосферной влаги преобразуется в почвенные растворы, обогащаясь минеральными и органическими веществами почвы, в грунтовые воды, стекает поверхностным стоком в речные системы и далее с суши в Мировой океан.
По словам В.И. Вернадского «мы обычно не учитываем и не представляем себе то огромное значение, которое имеет в жизни и химических реакциях океана почвенный покров нашей суши. Почва и морская вода химически и генетически связаны» [32]. Такова глобальная гидрологическая функция почв по преобразованию атмосферной влаги на ее пути с суши в океан.
Не менее существенное значение имеет и глобальная функция взаимодействия почвенного покрова Земли с ее атмосферой. По новейшим данным почвоведов и микробиологов, важнейшим источником содержания диоксида углерода в атмосфере является так называемое «дыхание» почвы, т.е. взаимообмен почвенным воздухом с приземными слоями атмосферы. Эмиссия CO2 из почвенного покрова России составляет 2,74 млрд т в год, что почти в пять раз больше индустриальных выбросов двуокиси углерода на её территории.
Не менее значима в экологическом плане эмиссия почвой закиси азота, метана из заболоченных почв, а также из оттаивающих толщ вечных мерзлых грунтов.
Все более очевидным становится влияние биогеохимических почвенных процессов на гипергенез верхних слоев литосферы. Древние континентальные коры выветривания все чаще рассматриваются как результат воздействия почвообразовательных процессов на поверхностные слои горных пород [70 175, 181].
Даже краткое рассмотренное разнообразие экологических функций почв и в целом почвенного покрова Земли позволяет утверждать, что сохранение и разумное использование этой тончайшей оболочки земной суши — её педосферы — является необходимым условием сложившегося функционирования биосферы и дальнейшего развития человеческой цивилизации.
Г. В. Добровольский
- Районирование по вероятной интенсивности самоочищения от твердых, жидких и газообразных продуктов техногенеза, масштаб 1:60 000 000
Источник