Разрушение структуры почвы это

Деградация земель: причины и последствия

Деградация земель – это процесс, в результате которого ухудшается качество почвы, происходящий из-за таких аспектов, как неправильное землепользование, сельское хозяйство и пастбище, городские или промышленные цели. Процесс связан с ухудшением физического, биологического и химического состояния покрова планеты.

Причины деградации земель

Формы деградации земель: снижение плодородия почвы, неблагоприятные изменения щелочности, кислотности или солености, экстремальное затопление, использование токсичных загрязнителей почвы, эрозия и ухудшение ее структурного состояния. Эти элементы ежегодно способствуют значительному снижению качества земли. Чрезмерная ее деградация, таким образом, приводит к немедленным и долгосрочным воздействиям, которые приводят к серьезным глобальным экологическим проблемам.

В то время как деградация почвы может происходить естественным путем, она сильно подвержена антропогенной деятельности. Кроме того, изменение климата в сочетании с деятельностью человека продолжает усугублять деградацию почвы.

Факторы, вызывающие деградацию земель

Причины деградации земель:

1. Физические факторы, которые изменяют естественный состав и структуру почвы. Дожди, поверхностный сток, наводнения, ветровая эрозия, обработка земли и массовые перемещения приводят к потере плодородного верхнего слоя, что ухудшает качество почвы.
2. Биологические факторы, которые непосредственно зависят от деятельности людей и растений, из-за чего снижается качество земли. Определенные вилы бактерий и грибков оказывают сильное влияние на микробную активность почвы через биохимические реакции. По этой причине снижается урожайность и продуктивная пригодность почвы. Человеческая деятельность, например, плохие методы ведения сельского хозяйства, может также истощать питательные вещества в земле, тем самым снижая ее плодородие. Биологические факторы влияют в основном на снижение ее микробной активности;
3. Химические факторы. По причине чрезмерной щелочности, кислотности или заболачивания воды происходит сокращение питательных веществ в почве. Из-за этого меняются ее химические свойства, которые определяют наличие питательных веществ. Вызвано накоплением соли и вымыванием питательных веществ, которые ухудшают качество почвы, вызывая нежелательные изменения в основных химических компонентах почвы. Эти химические факторы обычно приводят к необратимой потере почвенных питательных веществ и производительности, такой как упрочнение глинистых почв, богатых железом и алюминием, в жесткие лотки.

Все указанные выше физические факторы приводят к различным типам эрозии почвы (главным образом, водной и ветровой эрозии) и действиям по отслоению почвы, и их физические силы в конечном итоге изменяют состав и структуру почвы, изнашивая верхний слой почвы, а также органическое вещество. В долгосрочной перспективе физические силы и процессы выветривания приводят к снижению плодородия почвы и неблагоприятным изменениям в составе / структуре почвы.

Кроме того, деградация земель сельскохозяйственного назначения непосредственно связано с чрезмерным и неправильным использованием пестицидов и химических удобрений убивают организмы, которые способствуют связыванию почвы. Большинство методов ведения сельского хозяйства непосредственно касаются применения удобрений и пестицидов. Нередко это сопровождается их неправильным или чрезмерным применением. Результат – уничтожение полезных бактерий и других микроорганизмов, которые помогают в формировании почвы.

Причины деградации земель по вине человека

Другие причины деградации земель:

1. Вырубка лесов – из-за воздействия на почву минералов путем удаления деревьев и растительного покрова, которые поддерживают наличие слоев гумуса и подстилки на поверхности почвы;
2. Промышленная и горнодобывающая деятельность – за счет загрязнения, уничтожения растительного покрова и выпуска в почву множество токсичных химикатов, таких как ртуть, отравляя и делая земли непродуктивными для любых других целей;
3. Неправильная практика выращивания – разбивает почву на более мелкие частицы, которые увеличивают скорость эрозии;
4. Урбанизация – денудирует (сносит, переносит) растительный покров почвы, уплотняет почву во время строительства и изменяет схему дренажа, покрывает почву непроницаемым слоем бетона, который усиливает поверхностный сток, что приводит к большей эрозии верхнего слоя почвы;
5. Перевыпас – разрушает поверхностный растительный покров и частицы почвы, увеличивая темпы ее эрозии.

Сложные формы химических веществ удобрения также ответственны за денатурирование основных минералов почвы, вызывая потери питательных веществ из почвы. Следовательно, неправильное или чрезмерное использование удобрений увеличивает скорость деградации почвы, разрушая биологическую активность почвы и накапливая токсичность из-за неправильного использования удобрений.

Все это приводит в тому, что запускаются необратимые процессы деградации земель, снижение биоразнообразия стимулирует следующий виток деструктивных процессов.

Решение проблемы деградации земель

Снижение качества почвы является одной из основных причин деградации земель и считается причиной 84% постоянно уменьшающихся площадей. Год за годом огромные акры земли теряются из-за эрозии почвы и загрязнения. Около 40% сельскохозяйственных угодий в мире значительно ухудшается по качеству из-за эрозии и использования химических удобрений, которые препятствуют регенерации земли. Снижение качества почвы в результате чрезмерного применения сельскохозяйственных химических удобрений также приводит к загрязнению воды и земли.

Пути решения этой проблемы:

1. Сокращение вырубки леса;
2. Мелиорация земель;
3. Предотвращение их засоления;
4. Правильные механизмы обработки почвы являются одним из наиболее устойчивых способов избежать ухудшения ее качества.

Все эти меры требуют взвешенного и грамотного решения со стороны государственных властей разных государств. Они затронут не только сельское хозяйство, доля которого в развитых странах около 1%, но и строительный, промышленный комплекс, обеспечивающий в значительной степени благосостояние граждан. Поэтому такие решения не вызовут массового одобрения со стороны населения, особенно развитых стран. Но они необходимы, чтобы остановить деградацию земель в глобальном масштабе.

Источник

Утрата и восстановление структуры почвы

Причинами утраты структуры являются:

механическое разрушение, физико-химические явления и биологические процессы.

Механическое разрушение структуры происходит под влиянием обработки почвы, передвижения по ее поверхности машин и орудий, людей, животных, под ударами капель дождя.

Важнейшими путями уменьшения механического разрушения почвенной структуры является обработка почвы в состоянии ее спелости, а также минимализация обработки.

Физико-химические причины утраты структуры связаны с реакциями обмена двухвалентных катионов (кальция и магния) в ППК на одновалентные (натрий и аммоний).

При этом коллоиды (главным образом гумусовые вещества), прочно цементирующие механические элементы в агрегаты, пептизируются при увлажнении и структурные отдельности разрушаются. Поэтому приемы химической мелиорации почв (известкование, гипсование и др.), приводящие к обогащению ППК обменным кальцием, способствуют и улучшению структуры.

Биологические причины разрушения структуры связаны с процессами минерализации почвенного гумуса — главного клеящего вещества при образовании структуры.

Восстановление и сохранение структуры — непременное условие ведения земледелия. Существуют приемы, способствующие восстановлению почвенной структуры.

К химическим приемамотносят известкование кислых почв и гипсование солонцов. В результате известкования почва становится более структурной, в ней увеличивается водопроницаемость и уменьшается плотность.

Известкованные почвы отличаются более благоприятными физико-механическими свойствами.

Гипсование устраняет щелочную реакцию солонцовых почв, улучшает их физические свойства и структурное состояние. Однако применением известкования и гипсования нельзя полностью решить проблему улучшения физико-механических свойств и структуры почвы.

Биологические приемы направлены на повышение содержания органического вещества (гумуса) в почве. Эти приемы универсальны и долговечны. С увеличением содержания гумуса в почве улучшаются не только физико-механические и химические свойства, но и все почвенные режимы: пищевой, водный, воздушный.

Искусственное оструктуривание почв осуществляется введением в них небольшого количества структурообразующих веществ, по преимуществу органических соединений (П. В. Вершинин).

Сложение почвы — физическое состояние почвенного материала (в профиле почвы в целом или в ее отдельном горизонте), обусловленное взаимным расположением и соотношением в пространстве твердых частиц и связанных с ними пор (геометрия пространства, занятого почвенным материалом).

По степени плотности различают:

слитное (очень плотное), плотное, рыхлое и рассыпчатое сложение почвы.

При слитном сложении почва не поддается копке лопатой;

при плотном сложении лопата входит в почву с большим трудом;

при рыхлом сложении она входит легко,

а при рассыпчатом — без всяких усилий.

По характеру пористости различают следующие типы сложения почвы:

тонкопористое — диаметр пор меньше 1 мм;

пористое — поперечник нор колеблется в пределах 1—3 мм;

губчатое — много пор диаметром 3—-5 мм;

ноздреватое — почва имеет полости от 5 до 10 мм;

ячеистое — характеризуется полостями крупнее 10 мм;

трубчатое — полости соединяются в канальцы.

Кроме различного рода пор и полостей, которые обычно пронизывают структурные отдельности, пористость почв характеризуется системой трещин, образующихся в сухое время года.

По этому признаку различают

тонкотрещиноватое сложение — ширина трещин но превышает 3 мм;

трещиноватое — трещины достигают 10 мм ширины;

Источник

Структура почвы, общие физические и механические свойства почв

1. Структура почвы

Совокупность агрегатов различной величины, формы, порозности, механической прочности и водопрочности называют почвенной структурой.

Способность почвы распадаться при обработке на комочки, или агрегаты, различной величины и формы называется структурностью.

Форма, размер и качественный состав структурных агрегатов в разных почвах, а также в одной почве, но в разных ее генетических горизонтах неодинаковы. По форме различают три основных типа структуры:

1. кубовидная – структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям;
2. призмовидная – отдельности развиты по вертикальной оси;
3. плитовидная – отдельности развиты по двум горизонтальным осям.

В свою очередь кубовидная структура делится на:

1. глыбистую – отдельности неправильной формы и имеют неровную поверхность;
2. комковатую – агрегаты неправильной округлой формы, грани не выражены;
3. ореховатую – агрегаты более или менее правильной формы, грани хорошо выражены, поверхность ровная, ребра острые;
4. зернистую – агрегаты более или менее правильной формы, иногда округлой, с выраженными гранями.

Призмовидная структура делится на:

1. столбовидную – отдельности слабо оформлены, с неровными гранями и округлыми ребрами;
2. столбчатую – агрегаты правильной формы с довольно хорошо выраженными гладкими боковыми и вертикальными гранями, с округлым верхним основанием и плоским нижним;
3. призматическую – грани хорошо выражены, с ровной глянцевой поверхностью и острыми ребрами.

Плитовидная структура делится на:

1. плитчатую – агрегаты с более или менее развитыми горизонтальными плоскостями спайности;
2. чешуйчатую – отдельности по форме напоминают чешую рыбы;
3. листоватую;
4. пластинчатую.

В зависимости от размера структурные агрегаты подразделяют на следующие группы:

1. макроагрегаты – >10 мм;
2. мезоагрегаты – 10–0,25 мм;
3. микроагрегаты – 45 %).

Устойчивость структуры к механическому воздействию и способность не разрушаться при увлажнении (водопрочность) определяют сохранение почвой благоприятного сложения при многократных обработках и увлажнении. При отсутствии этих качеств структурные агрегаты быстро разрушаются, и почва становится бесструктурной. Во влажном состоянии такие почвы заплывают, при подсыхании образуют корку.

Необходимо знать, что не всякая водопрочная структура является агрономически ценной. Важно, чтобы водопрочные агрегаты имели рыхлую упаковку, были пористые и обладали способностью легко воспринимать воду, чтобы в их поры легко проникали корневые волоски и микроорганизмы. При плотной упаковке агрегатов пористость их низкая (30–40 %), поры тонкие, в них с трудом проникают микроорганизмы и корневые волоски. Такая структура в агрономическом отношении не является ценной.

Оптимальные размеры структурных агрегатов связаны с зональными особенностями почв и условиями земледелия. Во влажных зонах более крупные агрегаты обеспечивают лучшую водо- и воздухопроницаемость, в засушливых районах благоприятен более мелкий размер агрегатов.

Для оценки структурного состояния почвы пользуются градацией, приведенной в таблице 1.

Наилучшие агрономические свойства почв степной зоны складываются при размере агрегатов 0,25–3 мм, дерново-подзолистых – 0,5–5 мм. При оценке противодефляционной устойчивости почв учитывают содержание агрегатов более 1 мм в слое 0–5 см. Важнейшее условие агрономической ценности структуры – ее водопрочность и пористость.

Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое черноземов колеблется преимущественно в пределах 50–70 %, что определяет устойчивость сложения и оптимальные значения плотности почвы для многих культур. Уменьшение содержания водопрочных агрегатов в типичных черноземах ниже 40% отрицательно сказывается на ряде физических свойств и в первую очередь на водопроницаемости. При снижении количества водопрочных агрегатов с 45–55 до 30 % водопроницаемость снижается в 3 раза.

Таблица 1 – Оценка структурного состояния почвы

Плотность почвы связана с содержанием в ней пор различного размера, или порозностью.

Плотность почвы после обработки в течение вегетационного периода изменяется до равновесной. Чем лучше структурное состояние, тем меньше величина дрейфа. При близких значениях оптимальной и равновесной плотности расширяются возможности минимизации обработки почвы, вплоть до отказа от нее (таблица 3).

Таблица 3 – Оптимальная и равновесная плотность средне- и тяжелосуглинистых почв и ее изменение (дрейф) в течение вегетационного периода, г/см 3 (по А.Ф. Бондареву и В.В. Медведеву)

Пористость почвы. Это объем почвенных пор в почвенном образце по отношению к объему всего образца. Рассчитывается по данным плотности почвы и твердой фазы почвы.

Н.А. Качинский предложил выделять следующие диапазоны пористости почвы (в долях единицы):

• отличная (культурный пахотный слой) 0,65–0,55
• удовлетворительная для пахотного слоя 0,55–0,50
• неудовлетворительная для пахотного слоя 2. Деградация физических свойств почв

Физическая деградация почв, особенно суглинистого и глинистого гранулометрического состава, является следствием дегумификации, осолонцевания, переувлажнения, уплотняющего и разрушающего воздействия сельскохозяйственной техники (таблица 5).

Таблица 4 – Оценка плотности и пористости суглинистых и глинистых почв в вегетационный период по Н.А. Качинскому

К основным показателям деградации физического состояния почв относятся:

• ухудшение структурного состояния почв тяжелого гранулометрического состава, характеризуемое повышением содержания глыбистой фракции (агрегаты крупнее 10 мм при сухом просеивании) и снижением содержания агрономически ценных агрегатов (10– 0,25 мм);
• снижение пористости почвенных агрегатов размером 5–7 мм;
• увеличение равновесной плотности пахотного слоя;
• снижение водопроницаемости.

Эти показатели используют для оценки степени деградации пахотного слоя основных почв. При слабой степени деградации дерново-подзолистых и серых лесных почв урожайность зерновых культур снижается на 5–10 %, при средней – на 10–30 %. при сильной – на 30–40 %. При слабой степени деградации черноземов обыкновенных и южных урожайность зерновых культур снижается на 10–25 %, при средней – на 25–50 %, при сильной – на 50 % и более.

Таблица 5 – Оценка степени деградации пахотного слоя почв по физическим свойствам (Бондарев, Кузнецова, 1988)