Почва — биокосное вещество
Почва — это особое природное образование в самом наружном слое земной коры, которое представляет собой биокосное вещество. Она является продуктом жизнедеятельности организмов, включая и микроорганизмы, как современных, так и принадлежащих «былым биосферам». Почва — важнейший компонент любой экологической системы суши, на базе которого происходит развитие растительных сообществ, в свою очередь составляющих основу пищевых цепей всех остальных организмов, образующих экологические системы Земли, ее биосферу. Люди не составляют здесь исключения: благополучие любого человеческого общества определяется наличием и состоянием земельных ресурсов, плодородием почв.
Между тем, за историческое время на нашей планете было утрачено до 20 млн. км 2 земель сельскохозяйственного назначения. На каждого жителя Земли нынче приходится в среднем всего 0,35-0,37 га, тогда как в 70-х годах эта величина составляла 0,45-0,50 га. Если современная ситуация не изменится, то чеpез столетие, пpи таких темпах потеpь, общая площадь угодий, пригодных для земледелия сократится с 3,2 до 1 млрд. га.
Почвообразование начинается с первичной сукцессии, проявляющейся в физическом и химическом выветривании, ведущем к разрыхлению с поверхности материнских горных пород, таких как базальты, гнейсы, граниты, известняки, песчаники, сланцы. Этот слой выветривания постепенно заселяется микроорганизмами и лишайниками, которые преобразуют субстрат и обогащают его органическими веществами. В результате деятельности лишайников в первичной почве накапливаются важнейшие элементы питания растений, такие как фосфор, кальций, калий и другие. На этой первичной почве теперь могут поселиться растения и сформировать растительные сообщества, определяютщие лицо биогеоценоза.
Постепенно в процесс почвообразования вовлекаются более глубокие слои земли. Поэтому большинство почв имеет более или менее выраженный слоистый профиль, разделяемый на почвенные горизонты. В почве поселяется комплекс почвенных организмов — эдафон: бактерии, грибы, насекомые, черви и роющие животные. Эдафон и растения участвуют в образовании почвенного детрита, который через свой организм пропускают детритофаги — черви и личинки насекомых. Например, дождевые черви на гектаре земли за год перерабатывают около 50 т почвы. При разложении растительного детрита образуются гуминовые вещества — слабые органические гуминовые и фульвокислоты — основа почвенного гумуса. Его содержание обеспечивает структурность почвы и доступность растениям минеральных элементов питания. Мощность богатого гумусом слоя определяет плодородие почвы.
Основными свойствами почвы как экологической среды являются ее физическая структура, механический и химический состав, кислотность, окислительно-восстановительные условия, содержание органических веществ, аэрация, влагоемкость и увлажненность. Различные сочетания этих свойств образуют множество разновидностей почв. На Земле по распространенности ведущее положение занимают пять типологических групп почв:
- почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы, характеризующиеся богатством минерального состава и большой подвижностью органики;
- плодородные почвы саванн и степей — черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем;
- скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к различным климатическим зонам;
- относительно бедные почвы лесов умеренного пояса — подзолистые, бурые и серые лесные почвы;
- мерзлотные почвы, обычно маломощные, подзолистые, глеевые, обедненные минеральными солями со слабо развитым гумусовым слоем.
На территории Российской федерации в пользовании сельскохозяйственных предприятий и граждан, занимающихся сельским хозяйством, по данным Государственного итогового доклада за 1997 год находилось 607 млн.га; часть этих земель – 3,5 млн.га была занята населенными пунктами и разного рода постройками. Сельскохозяйственные угодья России в 1966 г. составляли 221,6 млн. га или 13% от всего земельного фонда России. Из них пашня — чуть более 120 млн. га, оленьи и конские пастбища чуть более 253 млн. га. В период с 1985 по 1990 г. выбыло из оборота более 7 млн. га. сельхозугодий, из них 2 млн. га пашни. К этому следует добавить, что 82 млн.га пашни России подвержены ветровой эрозии, площадь эродированных земель ежегодно возрастает на 0,4-0,5 млн.га, а потери массы плодородной почвы достигают 1,5 млрд.т. Более 7% площади сельхозугодий в той или иной степени засолонены, около 0,5% представлены солончаками.
Соответственно, почвы России на значительных площадях характеризуются невысоким плодородием, неудовлетворительным культуртехническим состоянием и мелиоративной обустроенностью. В большинстве основных сельскохозяйственных регионов России распаханность территории превышает экологически допустимые пределы, что усиливает процессы деградации почв и ухудшение гидрологического режима водосборных бассейнов, снижает способность природных комплексов к саморегуляции и продуктивность сельскохозяйственных угодий.
Наибольшее разрушительное воздействие на почвенный покров оказывают процессы водной и ветровой эрозии. В составе сельскохозяйственных угодий России эрозионно-опасные и подверженные водной и ветровой эрозии почвы занимают более 125 млн. га, в том числе эродированные — 54,1 млн. га. Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в защите от деградационных процессов. На землях сельскохозяйственного назначения сосредоточена основная доля оленьих пастбищ — 77,4% их общей площади, которая составляет 326,9 млн. га. По состоянию на 1 января 1997 г., общая площадь деградированных оленьих пастбищ составляет 230,6 млн. га, из которой 32% занимают пастбища сильной, 46,6% — средней и 21,4% — слабой степени деградации. В районах Крайнего Севера вследствие развития нефтегазового комплекса и сопутствующей ему инфраструктуры происходит ежегодная деградация оленьих пастбищ на площади более 1 млн. га. Пpиведенные данные свидетельствуют о существенной неблагополучии с состоянием почв и необходимости оpганизации специальных меpопpиятий, напpавленных в пеpвую очеpедь, к пpекpащению этих пpоцессов и, во втоpую — к восстановлению плодоpодия земель.
Дата добавления: 2019-02-07 ; просмотров: 918 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Почва (педосфера) – это биокосное образование биосферы, результат взаимодействия между атмосферой, гидросферой
Почва (педосфера) – это биокосное образование биосферы, результат взаимодействия между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами.
Роль почвы в биосфере заключается в следующем:
1) это источник информации о геохимических процессах в литосфере прошлого и настоящего;
2) почва является аккумулятором энергии, так как в ней происходят процессы гумусообразования и биогенной аккумуляции;
3) почва обеспечивает устойчивость функционирования биогеоценозов;
4) она является своеобразным протектором, связывая загрязнение и переводя загрязняющие вещества в недоступное и безопасное состояние;
5) почва – это фильтр, регулирующий состав природных вод.
В почве постоянно и одновременно протекают химические, физические и биологические процессы.
В экосистеме почвы сложным образом сочетаются следующие компоненты:
-минеральные частицы (песок, пыль, глина);
-детрит, т.е. мертвое органическое вещество растений и животных, включая отходы их жизнедеятельности, на разных стадиях разложения;
-множество живых организмов от редуцентов (грибов и бактерий) до более крупных детритофагов (дождевых червей, моллюсков и насекомых), формирующих сложную сеть, основанную на детрите.
Минеральный состав почв складывается в основном из кварца (SiO2) и алюмосиликатов – оксидов алюминия и кремния (SiO2 · Al2O3 · H2O) в различных соотношениях. В зависимости от размеров частиц различают песчаные, суглинистые и глинистые почвы. От механического состава почв зависит интенсивность переноса и накопления в почве органических и минеральных веществ.
Вода в почве представляет собой почвенный раствор, который содержит минеральные и органические соединения, участвует в процессах почвообразования, является источником минерального питания растений. Реакция почвенного раствора определяется значением рН, которое зависит от типа почвы. для песчаных оно составляет 5,5 – 6; для глинистой и суглинистой 6,5 – 7.
Органический компонент почв представлен гумусовыми веществами, образующимися в результате превращений детрита. Питаясь, почвенные организмы оставляют после себя некоторое количество неусвоенных отходов. Гумус – это остаток органического вещества после потребления детрита. Плодородие почв определяется содержанием в ней гумуса. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможности выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свойства. В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности.
К основным факторам и режимам почв, определяющим почвенное плодородие, относят:
1) химический состав, который определяет питательный режим и реакцию среды;
2) физические свойства (пористость, влажность);
3) тепловые условия, характеризующиеся суммой температур выше 10 0 С на глубине 0 – 20 см, длительностью вегетационного периода, глубиной промерзания почв;
4) биологические свойства, характеризующиеся уровнем активности микроорганизмов, участвующих в процессах гумификации.
Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие: 1) эрозия (ветровая и водная); 2) загрязнение; 3) вторичное засоление и заболачивание; 4) опустынивание; 5) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.
Эрозия почв – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивном выпасе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.
Ветровая эрозия представляет собой выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков.
Эрозия оказывает негативное влияние на состояние почвенного покрова и во многих случаях разрушает его полностью. Падают биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых и других культур.
Усиление природного засоления почв в процессе хозяйственной деятельности человека носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. В этом случае уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.
Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах (Западно-Сибирская низменность, зона вечной мерзлоты). Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.
Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который может привести к полному разрушению экосистемы и превращению территории в пустыню. На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность.
Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов; для прокладки дорог, трубопроводов, линий связи; при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель планеты.
Загрязнение почвы непосредственно связано с загрязнением воды и воздуха. Все те загрязнители, которые в них находятся, в конце концов попадают в почву. Главные источники загрязнения почвы – это промышленные предприятия, теплоэнергетика, сельское хозяйство и транспорт.
Существуют различные виды загрязнения почв:
– мусором, отходами и выбросами производства;
– засоление, которое происходит при бессистемном поливе растений, отсутствии дренажа с накоплением солей в орошаемых почвах;
–токсичными тяжелыми металлами, обладающими способностью к аккумуляции в живых организмах;
– радиоактивными веществами ( 90 Sr, 137 Cs, 144 Ce, 129 I, 131 I и др.);
– пестицидами, которые используются для борьбы с вредителями сельского хозяйства;
– минеральными и органическими удобрениями;
– нефтью и нефтепродуктами.
Высокие концентрации в почве различных химических соединений – экотоксикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от патогенных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа могут сохраняться до полутора лет, а в незагрязненных – в течение двух – трех суток.
Химический анализ почв основан на извлечении из нее исследуемых соединений с помощью различных вытяжек (водных, солевых, кислотных или щелочных).
Водная вытяжка дает представление о содержании в почве водорастворимых органических и минеральных веществ, состоящих преимущественно из простых солей. Соли, растворимые в воде, могут быть вредны. По степени вредности их располагают в следующем порядке Na2CO3 > NaHCO3 > NaCl > CaCl2 > Na2SO4 > MgCl2 > MgSO4. Содержание Na2CO3 (даже 0,005 об. %) вызывает гибель растений в засоленной почве. В кислых заболоченных и торфяно-болотных почвах вредным для растений является избыточное содержание водорастворимых соединений железа (II), марганца, алюминия. Анализ водных вытяжек при выявлении причины засоления почв дополняют анализом грунтовых вод. В таблице 1 дана классификация почв по содержанию токсичных солей.
Практически все из выше перечисленных солей (NaCl, MgCl2, CaCl2, Na2SO4, Na2CO3 и т.д.) могут встречаться в почвах на обочинах дорог либо в связи с применением противогололедных средств (NaCl, KCl), либо вследствие оседания пыли от эксплуатации дорог и особенно мощного потока автотранспорта, где присутствуют не только продукты сгорания бензина, но и продукты амортизации самих машин и дорог.
Источник