Разнообразие почв его причины

§ 15. Образование почв и их разнообразие

Образование почв. Слово «земля» часто употребляется как синоним почвы — удивительного продукта природы, обладающего таким важным свойством, как плодородие.

Впервые отличил почвенный слой от остальных частей земной коры как «особое естественно-историческое тело» замечательный русский ученый Василий Васильевич Докучаев (1846— 1903). Почва — это рыхлый поверхностный слой суши, образование которого происходило в течение длительного времени в процессе взаимодействия материнской породы, растений, животных, микроорганизмов, климата и рельефа.

Рис. 51. Условия почвообразования

В. В. Докучаев справедливо назвал почвы «зеркалом ландшафта», поскольку почвы являются выразителем самых главных особенностей природы данной территории. Почва определяет растительный покров и сама зависит от него, а взаимодействие этих двух компонентов в условиях данного рельефа и климата создает облик ландшафта.

Образование почвы — сложный процесс. Ведущим условием почвообразования является взаимодействие совокупности живых организмов. Благодаря их воздействию на горную породу вместе с такими факторами, как режим увлажнения, температура воздуха, особенности рельефа, стало возможным возникновение почв. Живые организмы способствуют накоплению органического вещества, влияют на химический и минеральный состав почв, их физические свойства, тепловой и водный режимы.

Рис. 52. Основные типы почв

Биологические остатки перегнивают под воздействием живущих в земле микроорганизмов — бактерий и грибков. В результате образуется особое вещество — перегной. Ни песок, ни глина не являются почвами до тех пор, пока в них не будет перегноя.

Климат также является одним из условий почвообразования и географического распространения почв. От него, в частности, зависит процесс выветривания и его интенсивность. В процессе выветривания твердые горные породы постепенно разрушаются до обломков разной величины — от камней и щебня до тончайшей пыли, — что способствует лучшему проникновению в них почво-образующих микроорганизмов и их жизнедеятельности.

В зависимости от того, на какой горной породе образовалась почва, они могут быть глинистыми, суглинистыми, супесчаными или песчаными. На песчаных и супесчаных грунтах образуются легкие, то есть легко промываемые, почвы. На водоупорных глинах — тяжелые, плохо промываемые, заболачиваемые и засоляемые почвы.

На известняках образуются темноцветные, черноземовидные почвы, так как известняки обладают свойством удерживать перегной.

Выходит, что и горные породы, на которых образуются почвы (их называют материнскими породами), влияют на свойства почвы и входят в число важных почвоооразователей.

Взаимодействие климата с материнскими породами — одно из основных условий почвообразования. Так, например, сухость климата и большое скопление солей в материнских породах являются главной причиной образования солончаков в Северном Прикаспии.

Рис. 53. Соотношение глины и песка в почвах различного механического состава

Своеобразны условия образования почв в поймах крупных рек. Тут каждое новое половодье перекрывает ранее образовавшуюся почву наносами ила или песка, так что в разрезе получается «слоеный пирог» из чередования различных речных наносов.

На многолетней мерзлоте в тайге Восточной Сибири формируются особые таежно-мерзлотные почвы. Питательные вещества этих почв не проникают далеко вглубь, так как мерзлота мешает промыванию грунта.

А в самых южных районах страны — предгорья Западного Кавказа и дальневосточное Приморье — на вулканических горных породах под лесами в условиях повышенных влажности и тепла образуются буро-желтые и красноземные почвы.

Как вы думаете, сколько времени понадобилось людям, чтобы создать слой пахотной земли? Триста, пятьсот, а то и тысячи лет уходили на создание пригодной для возделывания сельскохозяйственных культур почвы.

Основные свойства почвы. Плодородие почвы, то есть ее способность обеспечить растения необходимым набором и количеством питательных веществ, водой, воздухом, является одним из самых основных свойств почвы. Исключительно важное значение для плодородия имеет перегной, в котором накапливаются необходимые для питания растений химические элементы: азот, фосфор, калий и др. Плодородие почвы зависит не только от содержания в ней питательных веществ, но и от многих других ее свойств.

Важное значение имеют механический состав почвы: песчаная она или глинистая (почему?), а также ее структура. Благодаря рыхлой структуре почва легко впитывает атмосферные осадки и обогащается кислородом. Наиболее благоприятна для развития сельскохозяйственных растений зернистая или комковатая структура (рис. 53).

Почвенная толща неоднородна. В процессе образования почвы возникают почвенные горизонты. Каждый почвенный горизонт примерно однороден по составу, свойствам, структуре, окраске. Совокупность почвенных горизонтов образует почвенный профиль — вертикальный разрез почвы от поверхности до материнской породы. Мощность почвенного профиля меняется от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров (рис. 55).

Рис. 54. Строение почвенного профиля дерново подзолистой почвы

На плодородие почвы большое влияние оказывает почвенная фауна — микроорганизмы, членистоногие (например, коловратки, дождевые черви, многоножки, клещи), а также млекопитающие — кроты, полевые мыши, сурки и др., заселяющие в основном верхние (до 20—40 см) горизонты почвы. В некоторых районах для улучшения плодородия проводят специальное обогащение почвенной фауной.

Рис. 55. Профили зональных почв

Разнообразие почв. Состав, структура, внешний вид, цвет почв зависят от взаимодействия многих компонентов природы: горных пород, рельефа, климата и т. д. Природные условия на территории нашей страны очень разнообразны. Поэтому разнообразны и связи между компонентами природы. Это разнообразие взаимосвязей определяет разнообразие почв. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть на почвенную карту — пестрота ее цветов свидетельствует о наличии в разных районах нашей страны различных почв.

Вопросы и задания

1. Назовите известные вам условия почвообразования. Попытайтесь выделить главные из них для почв вашего края.
2. Какие свойства почв вам известны? Вспомните, что вы знаете о свойствах иочв из ботаники.
3. Зная, от чего зависит плодородие почв, составьте характеристику климата, рельефа и растительности территории, где могли бы образоваться плодородные почвы.
4. Чем определяется разнообразие почв нашей страны?

Источник

ПРИРОДНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПОЧВ

ВВЕДЕНИЕ

Почвы занимают одно из центральных мест при формировании экологической ситуации в биогеоценозах. Современная химия почв объясняет свойства различных почв, их согласованность с природными условиями.

Почва является верхним слоем Земли, образуется на скальных родительских породах под совместным воздействием климата, растительности, почвенных организмов, времени. Почва- сложная система, в которой происходит все важнейшие биохимические процессы. Поэтому реферат посвящен изучению структуры, состава, изменения почвы.

На сегодняшний день на каждого жителя нашей планеты приходится менее одного гектара пахотной земли. В результате неправильной хозяйственной деятельности человека эти маленькие значения уменьшаются с каждым днем вместе с плодородностью почвы. По этой причине и определяется актуальность исследования.

Данное исследование проведено с целью выявить причины загрязнения почв и способы их предотвращения.

Для достижения этой цели мы изучили разнообразие почв на земном шаре; главные особенности физико-химических процессов, происходящих в почве; результат антропогенных факторов.

СТРУКТУРА И СОСТАВ ПОЧВ

ПРИРОДНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ПОЧВ

Существует великое множество природных почвенных образований различных типов. Они морфологически отличаются от друг друга.

Морфология почв: 1-тундровая глеевая почва

6-серая лесная почва

На сегодняшний день очень развито нанотехнологии, также накапливаются новые данные в почвоведении. Это привело к тому, что начали обращать внимание на наноструктурную организацию почв. Возникла необходимость проверки такой организации в почвах и понять принципы.

При помощи таких методов, как просвечивающая и растровая микроскопия, атомно- силовая микроскопия, рентгенолокальный анализ, выяснили, что молекулы органического вещества почв взаимодействуют между собой. Таким образом они образуют матрицу гумусового студня, а она включает в себя минеральные частицы различных размеров.

После проведенных исследований можно сделать вывод о том, что коллоидную структуру почв можно рассматривать как студень гумуса, армированный коллоидными частицами, который упрочнен за счет взаимо-действий между органическими молекулами. Если армированный гумусовый студень взаимодействует с водой, то он набухает (как полимеры), вбирает в себя воду и увеличивается в объеме. Если его высушит происходит усадка. Различные воздействия на почву изменяют состояние армированного гумусового студня, и это приводит к изменениям, которые мы наблюдаем.

Распространенность основных типов почв мира и степень их освоения

На земле по распространенности ведущее положение занимают четыре типологические группы почв:

1) почвы влажных тропиков и субтропиков, преимущественно красноземы и желтоземы, для которых характерны богатство минерального состава и большая подвижность органики (более 32 млн. Км2);

2) плодородные почвы саванн и степеней – черноземы, каштановые и коричневые почвы с мощным гумусовым слоем (более 32 млн. Км2);

3) скудные и крайне неустойчивые почвы пустынь и полупустынь, относящиеся к разным климатическим зонам (более 30 млн. Км2);

4) относительно бедные почвы лесов умеренного пояса – подзолистые, бурые и серые лесные почвы (более 20 млн. Км2).

Почему нам стоит изучить наноструктурную организацию почв?

Сейчас проблема в том, что ресурсы земель, пригодные для использования для сельскохозяйственного производства, ограничены. В результате деградации почвы теряют плодородие. Когда ухудшается почвенная структура, то уменьшается содержание агрономически ценных агрегатов размером 2-5мм. В следствии, почвы уплотняется- нарушается водно-воздушный режим коневых систем растений. Если увлажнить в бесструктурных почвах, то сначала наблюдается период дефицита воздуха, затем период дефицита влаги.

За последние 25 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 33 млн. Га, несмотря на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. Основными причинами уменьшения площади сельхозугодий являются проявления эрозии почв, недостаточно продуманный отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, заболачивание, зарастание лесом и кустарниками.

Для улучшения данного положения необходимо вести сельское хозяйство на строго научных принципах, также учитывать экологические последствия. Для этого:

-на каждом этапе земледельческого процесса должны учитываться законы взаимодействия растений с окружающей средой и почвой;

-законы кругооборота вещества и энергии;

Закон экологического земледелия формулируется так: антропогенное воздействие на почву, растение, на окружающую среду не должно превышать пределы, за которыми снижается производительность агроэкосистемы, нарушается устойчивость и стабильность ее функционирования. Повышение производительности агроэкосистемы может быть обеспечено только параллельным совершенствованием всех ее элементов. Следовательно, повышение производительности агроэкосистемы экономически и экологически целесообразно также при одновременном улучшении ее элементов. Всякая сельскохозяйственная культура должна возделываться в условиях, к которым она наиболее экологически приспособлена. Минимальная производительность усовершенствования агросистем всегда должна быть выше максимальной производительности до начала совершенствования: за эталон сравнения необходимо принимать оптимальный для данных условий и времени вариант агроэкосистемы.[5]

Источник

Изучение и сохранение почвенного разнообразия

Педоразнообразие

Термин «почвенное разнообразие» или «педоразнообразие» пока не имеет строгого и однозначного определения. Большинство почвоведов, используя этот термин, имеют в виду качественную характеристику состава почвенного покрова определенной территории. К этой обобщенной характеристике часто добавляется информация о присутствии редких, эндемичных и исчезающих почв, повышающих почвенное разнообразие территории.

Несмотря на отсутствие общепринятого определения этого понятия, как часто бывает в естественнонаучных исследованиях, на протяжении последних десятилетий работы в этой области развиваются в различных направлениях: развитие количественных методов оценки строения почвенного покрова конкретных регионов, рассмотрение связи почвенного разнообразия с биологическим разнообразием, выявление взаимозависимости педоразнообразия с изменением экологических факторов, разработка индексов почвенного разнообразия, пригодных для использования в геостатистике и др.

В работе П.В. Красильникова с соавторами рассмотрены методические основы исследований почвенного разнообразия с акцентом на его количественную оценку. Показано, что применение индексов и моделей почвенного разнообразия может быть использовано при решении трёх основных задач в почвоведении: для проведения сравнительно-географического анализа разных территорий, для проведения сравнительно-исторического анализа в процессе эволюции ландшафта, а также для выявления связи биологического и почвенного разнообразия. Упоминаются сходные географические концепции георазнообразия и ландшафтного разнообразия. Рассмотрены ограничения в использовании количественной оценки почвенного разнообразия, связанные с привязкой показателей разнообразия к системам классификации почв и исходным почвенным картам. Обсуждается интерпретация результатов оценки педоразнообразия, отмечена невозможность использования в почвенных исследованиях научного объяснения, разработанного для анализа биологического разнообразия. Выделены основные перспективные направления исследований почвенного разнообразия: это оценка функционального разнообразия почв по их свойствам, интеграция с методами оценки вариабельности почв на основе геостатистики и оценка педоразнообразия в разных масштабах.

Почвенное разнообразие на территории России

Неоднородность состава и свойств почв, их вида, рода, типа определяет характер почвенного покрова и как природное явление представляет огромный интерес и с научной, и с практической точек зрения.

Таксономическое педоразнообразие, или разнообразие почвенного покрова (разнообразие отдельных почв или групп почв на определённой территории) рассматривали в качестве меры реализации почвообразующего потенциала природных факторов, один из аспектов проявления которого заключается в способности формирования разнообразия генетических почвенных горизонтов в почвенном профиле и почвенных тел в почвенном покрове.

Для оценки степени дифференциации материалов исходных пород в почвенные тела и почвенные покровы введены индекс вертикальной дифференциации — Ivd и индекс пространственной латеральной дифференциации — Ild (red). Эти параметры рассчитаны в ГИС в соответствии со строением почвенного покрова, показанного на Почвенной карте Российской Федерации масштаба 1: 2 500 000, в рамках пространственной структуры Карты почвенно-экологического районирования Российской Федерации масштаба 1:2 500 000.

Наибольшее почвенное разнообразие на равнинах установлено для зон дерново-подзолистых почв южной тайги и серых лесных почв лиственных лесов. Эти зоны расположены на границе бореального и суббореального географических поясов и характеризуются широким распространением динамически зрелых почв. Также сложноорганизованные почвенные покровы и почвенные профили сформированы в горных провинциях Алтая и Кавказа.

Биологическое и почвенное разнообразие

Для человека биологическое разнообразие — не только основной ресурс, источник пищи, комфортности среды, но и фактор стабильности жизненных условий. Состояние атмосферы, гидросферы и климата Земли поддерживается деятельностью живых организмов. Однако, при общем понимании проблемы, значение некоторых важнейших факторов формирования биоразнообразия недооцениваются. Это касается, в частности, почвы и почвенного покрова Земли. Известно, что между почвами и населяющими их сообществами живых организмов существует теснейшая взаимозависимость, следовательно, проблему сохранения биоразнообразия невозможно решить, не сохраняя разнообразие почв. Создание условий для сохранения и восстановления биоразнообразия — это та сторона производственной деятельности человека, которая до настоящего времени, далеко не соответствует масштабам сельскохозяйственной деятельности. С проблемой сохранения биоразнообразия на Земле теснейшим образом связана задача сохранения разнообразия почв, структур почвенного покрова, сохранения естественных, в том числе редких и исчезающих почв.

Роль почвы в формировании и сохранении биологического разнообразия.

Почвы являются уникальной средой обитания и жизнедеятельности самых разнообразных форм земной жизни — от микроорганизмов до высших растений и позвоночных животных. По данным генетиков в почвах представлено 92% ныне известного генетического разнообразия животных и растений, а общая биомасса растений и животных, связанных с почвенным покровом Земли составляет 99,8% всей биомассы планеты Земля.

Выдающимися отечественными учеными показано, что между почвами и населяющими их сообществами живых организмов существует теснейшая связь и взаимозависимость, что каждому типу и виду почв свойственны только им присущие виды сообществ растений и микроорганизмов, животных. Отсюда следует, что проблему сохранения биоразнообразия невозможно решить, не сохраняя разнообразие естественных почв, в том числе редких и исчезающих.

Значение почвы для поддержания разнообразия жизни, прежде всего, связано с ее средообразующей ролью. Почва — важнейший фактор формирования условий для существования всего разнообразия жизни. В то же время, сами экосистемные функции почв определяются уровнем разнообразия экосистем.

Сохранение природного разнообразия почв России в пределах особо охраняемых природных территорий

Почвы нередко рассматриваются лишь как субстрат для существования экосистем, а не как их неотъемлемый компонент. В природоохранной практике поддержание исторически сложившихся круговоротов вещества и энергии в биосфере, сохранение природного разнообразия экосистем и генетического разнообразия организмов традиционно не связываются с сохранением разнообразия естественных почв.

Однако на разнообразие биоценозов, помимо общебиосферных закономерностей распределения живой природы (зональных и провинциальных), значительно влияют геоморфологические и геологические составляющие, такие как рельеф местности, уровень и состав грунтовых вод, химические и физические свойства почвообразующих пород. В большинстве случаев геоморфологические и геологические факторы влияют на состав и особенности функционирования биоценоза через почву, которая является звеном, связывающим воедино геосферные и биосферные составляющие единого круговорота вещества и энергии в биосфере.

Почвы представляют собой основную среду обитания генетически разнообразных видов растений, животных и микроорганизмов и являются наглядным отражением физико-географической и биоклиматической обстановки и истории развития территории. Поэтому сохранение разнообразия почв является непременным условием сохранения разнообразия природных комплексов в сети особо охраняемых природных территорий.

Оценка представленности разнообразия естественных почв России в системе государственных особо охраняемых природных территорий

На основе анализа картографической информации — векторной версии карты «Почвы» масштаба 1:15 000 000 оценена репрезентативность системы ООПТ. Проведенное исследование показало недостаточный охват почвенного разнообразия России заповедниками и национальными парками.

Выявилось, что в заповедниках и национальных парках России не представлено 16 почв и 8 почвенных комплексов из 76 выделов почвенной карты, т.е. треть почв страны (если рассматривать природное разнообразие почв на классификационном уровне). Общая площадь их ареалов составляет 11.36% от площади суши России. Из самых значительных по площади и характерных для определенных регионов почвенных выделов можно отметить следующие: наиболее плодородные почвы (мицеллярно-карбонатные чернозёмы и лугово-чернозёмные почвы), совершенно уникальные, характерные для единственного региона на Земле — мерзлотные палевые и палевые осолоделые и весьма интересные с естественно-научной точки зрения — почвы со вторым гумусовым горизонтом.

Источник