Природно экологические функции почвы

Экологические функции почвы

Почва (почвенный покров) выполняет многообразные экологические функции. Их можно объединить в три группы. Первая —экологические функции почвы как среды обитания высших растений, микроорганизмов и многочисленной почвенной фауны.

Почва для живых организмов является жилищем, источником элементов питания (для многих и воды) и энергии. Эти функции почвы обусловлены ее физическими, физико-химическими свойствами, химическим составом и определяются показателями и параметрами ее состава и свойств.

Уровень плодородия

Они подробно были рассмотрены во втором разделе учебника и конкретно охарактеризованы при описании природных зон.

Интегральным показателем оценки этой группы экологических функций почвы является уровень ее плодородия. В обобщенном виде данная группа экологических функций представлена в таблице 66.

Вторая группа экологических функций почвы связана с процессами миграции и аккумуляции веществ в сопряженных ландшафтах и отдельных их участках в соответствии с рельефом местности.

Эта группа функций, с одной стороны, определяется составом и свойствами конкретной почвы, т. е. первой группой ее экологических функций, а с другой — литолого-геоморфологичес-кими условиями, характеризующими ее как компонент сопряженных ландшафтов.

Для одних условий рельефа (водоразделы, холмы, бугры, увалы и т. п.) характерны элювиальные процессы, т. е. процессы выноса веществ под влиянием нисходящих токов воды.

Для других (склоновые формы рельефа) наряду с выносом веществ свойственны процессы транспортировки их в виде жидкого и твердого стока и для третьих (речные долины, приозерные котловины, водоемы и т. п.) характерна аккумуляция веществ, приносимых с водораздельных и склоновых территорий.

Эта общая закономерность миграции и аккумуляции веществ в ландшафтах определяет понятие геохимического ландшафта — территории, включающей в себя водораздельные участки, склоны и местные депрессии.

В пределах такого единого геохимического ландшафта выделяют элементарные геохимические ландшафты (ЭГЛ), т. е. участки с преобладанием определенной качественной направленности процессов миграции и аккумуляции веществ: преобладание выноса (элювиальных процессов), транспортировки (транзита) мигрирующих веществ и господства процессов их аккумуляции.

Основные элементарные геохимические ландшафты

1. Элювиальные ЭГЛ — участки, занимающие повышенное положение, занятые преимущественно зональными почвами; в условиях влажного климата преобладает промывной водный режим. Привнос веществ в почву возможен только за счет атмосферной пыли и осадков, биологического круговорота и антропогенного воздействия (внесение удобрений, мелиорантов, пестицидов и т.д.).
2. Транзитные ЭГЛ— склоновые формы рельефа, для которых характерен перенос (транзит) мигрирующих веществ вместе с внутрипочвенным и поверхностным стоками. Они могут подразделяться на трансэлювиальные ЭГЛ- верхние части склонов, где наряду с транзитом веществ еще отчетливо выражены элювиальные процессы, и трансаккумулятивные ЭГЛ— нижние части склонов, где наблюдается затухание поверхностного и внутрипочвен-ного переносов веществ и проявляется их аккумуляция.
3. Аккумулятивные ЭГЛ— поймы рек, приозерные котловины, долины, водоемы. Здесь аккумулируется большая часть веществ, мигрирующих с водораздельных и склоновых территорий.

Аккумулятивные ландшафты подразделяют на:

• субаквальные (гидроморфные) — поймы, долины, котловины и т. д.;
• акваль-ные — водоемы.

Принципиальная схема распределения ЭГЛ по мезорельефу представлена на рисунке 21.

На пути миграции вещества могут прекращать свое движение и накапливаться в профиле исходной почвы (почвообразующей породе) или другой почвы сопряженного ландшафта.

Такие изменения в превращении веществ при их миграции могут быть обусловлены различными причинами:

• поглощением живыми организмами,
• изменением физико-химических условий среды (реакции, ОВ-состояния, сорбционных свойств почвогрунтовой толщи),
• химического состава пород и растворов,
• физических условий миграции.

Аккумуляция веществ

Зоны почвенно-грунтовой толщи, в которых происходит резкое изменение интенсивности миграции веществ и, как следствие, их аккумуляция, называют геохимическими барьерами.

В зависимости от природы явлений, вызывающих аккумуляцию веществ на геохимических барьерах, различают три их типа (по Перельману).

Биологические барьеры

Биологические барьеры, обусловленные поглощением организмами и гумусовыми веществами различных элементов. Яркой формой проявления биогеохимических барьеров является избирательное поглощение биофильных элементов растениями.

Физико-химические барьеры

Физико-химические барьеры выявляются в зависимости отглавного фактора, обусловливающего аккумуляцию мигрирующихвеществ. Они подразделяются на следующие классы: окислительный, восстановительный, сульфидный и карбонатный, щелочной, кислотный, испарительный, адсорбционный и термодинамический.

Примером аккумуляции веществ на окислительном барьере является формирование железистых и железомарганцевых горизонтов на контактах глеевых вод с водами, обогащенными кислородом, или при их поступлении в хорошо аэрируемые горизонты.

В местах смены кислых вод щелочными (щелочной барьер) происходит накопление помимо Са и Mg многих тяжелых металлов (Ni, Pb, Cd, Zn, Cr и др.).

С испарительным барьером, возникающим на участках сильного испарения почвенно-грунтовых вод, связано осаждение солей многих элементов (Са, Na, Mg, CI, Sr, Zn, Pb и др.).

Адсорбционные барьеры обусловлены появлением на путях миграции участков (горизонтов, слоев), обогащенных веществами с повышенной сорбционной способностью (монтмориллонито-вые глины, торф, глинистые прослойки в песках и т. д.).

Термодинамические барьеры обусловлены возникновением на участках резкого изменения температуры или давления, с которыми тесно связан газовый режим вод. С действием этого барьера связано, в частности, широко распространенное накопление карбонатов кальция при перемещении растворов Са(НС0₃)2 из холодных слоев в теплые с выпадением при этом СаС0₃ в результате потери С0₂.

Механические барьеры

Механические барьеры — обусловлены изменением скорости движения вод (или воздуха), что, в свою очередь, связано с плотностью сложения, пористостью и факторами, их определяющими (гранулометрический состав, структура и др.).

В природных условиях выпадение веществ (элементов) очень часто связано с возникновением на пути движения растворов не одного, а нескольких геохимических барьеров.

В этом случае такие комплексные барьеры называют по совокупности совмещающихся барьеров (кислородно-термодинамический, сорбционно-окислительный и т. д.).

Третья группа экологических функций почвы (почвенного покрова) объединена в понятие «глобальные (общепланетарные) функции». Почвенный покров тесно взаимосвязан с основными сферами Земли — литосферой, атмосферой, гидросферой и биосферой.

При этом он оказывает огромное влияние на их состав, свойства и функционирование. Это влияние и определяет чрезвычайно важные общепланетарные функции почвенного покрова.

Они обобщены в таблице 67, из которой видно, как велика роль почвенного покрова в жизни нашей планеты, в поддержании сложившегося равновесия между сферами земного шара, столь необходимого для существования человека и вообще жизни во всех формах ее проявления.

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