Заболоченные почвы органические вещества

Заболоченные почвы органические вещества

Глава 4. ОРГАНИЧЕСКОЕ ВЕЩЕСТВО ПОЧВЫ И ЕГО СОСТАВ

§1. Источники органического вещества и его состав

Важнейшей составляющей частью почвы является органическое вещество, которое представляет собой сложное сочетание растительных и животных остатков, находящихся на различных стадиях разложения, и специфических почвенных органических веществ, называемых гумусом.

Потенциальным источником органического вещества считают все компоненты биоценоза, которые попадают на или в почву (отмирающие микроорганизмы, мхи, лишайники, животные и т.д.), но основным источником накопления гумуса в почвах служат зеленые растения, которые ежегодно оставляют в почве и на ее поверхности большое количество органического вещества. Биологическая продуктивность растений широко варьирует и находится в пределах от 1– 2 т/год сухого органического вещества (тундра) до 30 – 35 т/год (влажные субтропики).

Растительный опад различается не только количественно, но и качественно (см. главу 2). Химический состав органических веществ, поступающих в почву, очень разнообразен и во многом зависит от типа отмерших растений. Большую часть их массы составляет вода (75 – 90 %). В состав сухого вещества входят углеводы, белки, жиры, воски, смолы, липиды, дубильные вещества и другие соединения. Подавляющее большинство этих соединений – высокомолекулярные вещества. Основная часть растительных остатков состоит главным образом из целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и дубильных веществ, при этом наиболее богаты ими древесные породы. Белка больше всего содержится в бактериях и бобовых растениях, наименьшее его количество обнаружено в древесине.

Кроме того, органические остатки всегда содержат некоторое количество зольных элементов. Основную массу золы составляют кальций, магний, кремний, калий, натрий, фосфор, сера, железо, алюминий, марганец, образующие в составе гумуса органоминеральные комплексонаты. Содержание кремнезема (SiO₂) колеблется от 10 до 70 %, фосфора – от 2 до 10 % массы золы. Название зольных элементов связано с тем, что при сжигании растений они остаются в золе, а не улетучиваются, как это происходит с углеродом, водородом, кислородом и азотом.

В весьма малом количестве в золе встречаются микроэлементы – бор, цинк, йод, фтор, молибден, кобальт, никель, медь и др. Наиболее высокой зольностью обладают водоросли, злаковые и бобовые растения, меньше всего золы содержится в древесине хвойных пород. Состав органического вещества можно представить следующим образом (рис.6).

§2. Трансформация органического вещества в почве

Превращение органических остатков в гумус – сложный биохимический процесс, совершающийся в почве при непосредственном участии микроорганизмов, животных, кислорода воздуха и воды. В этом процессе главная и решающая роль принадлежит микроорганизмам, которые участвуют во всех этапах образования гумуса, чему способствует огромная населенность почв микрофлорой. Животные, населяющие почву, тоже активно участвуют в превращении органических остатков в гумус. Насекомые и их личинки, дождевые черви измельчают и перетирают растительные остатки, перемешивают их с почвой, заглатывают, перерабатывают и выбрасывают неиспользованную часть в виде экскрементов в толщу почвы.

Отмирая, все растительные и животные организмы подвергаются процессам разложения до более простых соединений, конечной стадией которых является полная минерализация органического вещества. Образовавшиеся неорганические вещества используются растениями как элементы питания. Скорость процессов разложения и минерализации различных соединений неодинакова. Интенсивно минерализуются растворимые сахара, крахмал; достаточно хорошо разлагаются белки, гемицеллюлозы и целлюлоза; устойчивы – лигнин, смолы, воски. Другая часть продуктов разложения потребляется самими микроорганизмами (гетеротрофными) для синтеза вторичных белков, жиров, углеводов, образующих плазму новых поколений микроорганизмов, а после отмирания последних снова подвергается процессу разложения. Процесс временного удержания органического вещества в микробной клетке называется микробным синтезом. Часть продуктов разложения превращается в специфические сложные высокомолекулярные вещества – гумусовые вещества. Совокупность сложных биохимических и физико-химических процессов превращения органического вещества, в результате которых образуется специфическое органические вещество почвы – гумус, называется гумификацией. Все три процесса идут в почве одновременно и взаимосвязаны друг с другом. Трансформация органического вещества происходит при участии ферментов, выделяемых микроорганизмами, корнями растений, под влиянием которых осуществляются биохимические реакции гидролиза, окисления, восстановления, брожения и т.д. и образуется гумус.

Существует несколько теорий гумусообразования. Первой в 1952 году появилась конденсационная теория, разработанная М.М.Кононовой. В соответствии с этой теорией образование гумуса идет как постепенный процесс поликонденсации (полимеризации) промежуточных продуктов разложения органических веществ (сначала образуются фульвокислоты, а из них – гуминовые). Концепция биохимического окисления разработана Л.Н.Александровой в 70-е годы XX в. Согласно ей, ведущее значение в процессе гумификации имеют реакции медленного биохимического окисления продуктов разложения, в результате которых образуется система высокомолекулярных гумусовых кислот переменного элементного состава. Гумусовые кислоты вступают во взаимодействие с зольными элементами растительных остатков, освобождающимися в процессе минерализации последних, а также с минеральной частью почвы, образуя различные органо-минеральные производные гумусовых кислот. При этом происходит расщепление единой системы кислот на ряд фракций, различных по степени растворимости и строению молекулы. Менее дисперсная часть, образующая с кальцием и полуторными оксидами нерастворимые в воде соли, формируется как группа гуминовых кислот. Более дисперсная фракция, дающая преимущественно растворимые соли, образует группу фульвокислот. Биологические концепции гумусообразовапия предполагают, что гумусовые вещества – продукты синтеза различных микроорганизмов. Данная точка зрения была высказана В.Р.Вильямсом, она получила развитие в работах Ф.Ю.Гельцера, С.П.Ляха, Д.Г.Звягинцева и др.

В различных природных условиях характер и скорость гумусообразования неодинаковы и зависят от взаимосвязанных условий почвообразования: водно-воздушного и теплового режимов почвы, её гранулометрического состава и физико-химических свойств, состава и характера поступления растительных остатков, видового состава и интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов.

Трансформация остатков происходит в аэробных или анаэробных условиях в зависимости от водно-воздушного режима. В аэробных условиях при достаточном количестве влаги в почве, благоприятной температуре и свободном доступе О₂ процесс разложения органических остатков развивается интенсивно при участии аэробных микроорганизмов. Наиболее оптимальными условиями являются температура 25 – 30 °С и влажность – 60 % от полной влагоемкости почвы. Но в этих же условиях быстро идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ, поэтому в почве накапливается относительно мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений (в сероземах и других почвах субтропиков).

В анаэробных условиях (при постоянном избытке влаги, а также при низких температурах, недостатке О₂) процессы гумусообразования идут медленно при участии, главным образом, анаэробных микроорганизмов. При этом образуются много низкомолекулярных органических кислот и восстановленные газообразные продукты (СН₄, H₂S), угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процесс разложения постепенно затухает, и органические остатки превращаются в торф – массу слаборазложившихся и неразложившихся растительных остатков, частично сохранивших анатомическую структуру. Наиболее благоприятны для накопления гумуса сочетание в почве аэробных и анаэробных условий с чередованием периодов иссушение и увлажнения. Такой режим характерен для черноземов.

Видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности также влияют на образование гумуса. Северные подзолистые почвы в результате специфических гидротермических условий характеризуются наименьшим содержанием микроорганизмов с небольшим видовым разнообразием и низкой жизнедеятельностью. Следствием этого является медленное разложение растительных остатков и накопление слаборазложенного торфа. Во влажных субтропиках и тропиках отмечаются интенсивное развитие микробиологической деятельности и в связи с этим активная минерализация остатков. Сопоставление запасов гумуса в различных почвах с разным количеством микроорганизмов в них свидетельствует о том, что как очень слабая, так и высокая биогенность почвы не способствует накоплению гумуса. Наибольшее количество гумуса накапливается в почвах со средним содержанием микроорганизмов (черноземы).

Гранулометрический состав и физико-химические свойства почвы имеют не менее значительное влияние. В песчаных и супесчаных хорошо прогреваемых и аэрируемых почвах разложение органических остатков идет быстро, значительная часть их минерализуется, гумусовые веществ мало и они плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц. В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения органических остатков при равных условиях происходит медленнее (из-за недостатка О₂), гумусовых вещества закрепляются на поверхности минеральных частиц и накапливаются в почве.

Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию среды, в которой идет образование гумуса, и условия для закрепления гумусовых веществ в почве. Так, почвы, насыщенные кальцием, имеют нейтральную реакцию, которая благоприятна для развития бактерий и закрепления гуминовых кислот в виде нерастворимых в воде гуматов кальция, что обогащает ее гумусом. В кислой среде при насыщенности почв водородом и алюминием образуются растворимые фульвокислоты, которые имеют повышенную подвижность и ведут к большому накоплению гумуса. Закреплению гумуса в почве способствуют также глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.

В связи с различием в факторах, влияющих на образование гумуса, в разных почвах количество, качество и запасы гумуса неодинаковы. Так, в верхних горизонтах черноземов типичных содержится 10 – 14 % гумуса, серых темных лесных – 4 – 9 %, дерново-подзолистых – 2 – 3 %, темных каштановых, желтоземах – 4 – 5 %, бурых и серо-бурых полупустынных – 1 – 2 %. Запасы органического вещества в природных зонах также различны. Наибольшие запасы, по данным И.В.Тюрина, имеют различные подтипы черноземов, торфяники, серые лесные, средние – темно-каштановые, красноземы, низкие – подзолистые, дерново-подзолистые, сероземы типичные. В пахотных почвах Республики Беларусь содержится гумуса: в глинистых – 65 т/га, в суглинистых – 52 т/га, в супесчаных – 47 т/га, в песчаных – 35 т/га. Почвы Республики Беларусь в зависимости от содержания гумуса в пахотном слое делятся на 6 групп (табл. 3). В почвах других природных зон существуют свои градации в зависимости от содержания гумуса.

Группировка почв Республики Беларусь по содержанию гумуса

Источник

заболоченные почвы

Словарь по географии . 2015 .

Смотреть что такое «заболоченные почвы» в других словарях:

Почвы, растительность, животный мир Санкт-Петербурга — Ленинград и его окрестности расположены в южной подзоне тайги. В естественных условиях здесь господствовали хвойные леса на почвах подзолистого типа. В зависимости от состава поверхностных отложений и другие.нированности территории почвы и… … Энциклопедический справочник «Санкт-Петербург»

Почвы заболоченные и болотные — п. с избыточной влажностью большую часть вегетационного периода, вследствие чего в них наблюдаются восстановительные явления и накапливаются закисные соединения железа, марганца и слабо разложившееся органическое вещество в верхних горизонтах… … Толковый словарь по почвоведению

КИСЛЫЕ ПОЧВЫ — почвы, имеющие кислую реакцию почвенного раствора (см. Кислотность почвы). Таковы подзолистые и заболоченные почвы. На К. п. культурные раст. развиваются плохо. Улучшение их производится известкованием и правильной обработкой с предварительным… … Сельскохозяйственный словарь-справочник

СССР. Почвы — Общие особенности почвенного покрова Изменчивость в пространстве и во времени факторов почвообразования (климата, рельефа, материнской породы, растительности и др.), а вследствие этого различная история развития почвенного… … Большая советская энциклопедия

ЗАБОЛАЧИВАНИЕ ПОЧВЫ — почвообразоват. процесс, развивающийся в анаэробных условиях в результате действия застойных вод. Начинается с изменения водно воздушного режима. Приводит к избыточному увлажнению почвы, изменению состава микрофлоры, замедленному разложению… … Сельско-хозяйственный энциклопедический словарь

заболачивание почвы — заболачивание почвы, почвообразовательный процесс, развивающийся в анаэробных условиях в результате действия застойных вод. Начинается с изменения водно воздушного режима. Приводит к избыточному увлажнению почвы, изменению состава микрофлоры,… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь

КИСЛЫЕ ПОЧВЫ — имеющие кислую реакцию почвенного раствора. К ним относятся подзолистые и заболоченные почвы. На К. п. культурные растения развиваются очень слабо. Основными методами улучшения К. п. является их известкование (см. ) и правильная обработка… … Прудовое рыбоводство

ЗАБОЛАЧИВАНИЕ ПОЧВЫ — повышение влажности почвы, сопровождающееся изменением растительности, наземного животного мира, почвенной фауны, микрофлоры, водно воздушного режима, режима химических реакций и изменением самого характера почв, превращающихся в переувлажненные … Словарь ботанических терминов

Эстония — Республика Эстония, гос во в Вост. Европе, омывается Финским и Рижским заливами Балтийского моря. Название по древнему наименованию коренного населения эстии (предположительно балт. живущие у воды ), которое впервые упоминается Тацитом, I в. Уже… … Географическая энциклопедия

ДРЕНАЖ — ДРЕНАЖ, дренирование, осушение заболоченных площадей посредством подземных канав, заполненных камнем, фашинником или хворостом, наряду с осушением открытыми надземными канавами; был известен еще в глубокой древности и применялся с целью сделать… … Большая медицинская энциклопедия

Источник

Заболачивание почвы

Болота – естественные природные ландшафты, сформированные особыми климатическими, рельефными, гидрологическими условиями. Но заболачивание довольно активно происходит и на хозяйственных землях, подвергающихся орошению либо находящихся вблизи водохранилищ, в местах сплошных вырубок. Из-за значительного повышения уровня грунтовых вод верхний почвенный слой переувлажняется, в результате земля становится непригодной для хозяйственных целей.

Что такое заболачивание почвы

Заболачивание – это затопление верхнего почвенного слоя большим объемом воды. Процесс наблюдается при высоком уровне грунтовых вод, из-за чего поверхностная вода не может впитаться. Когда верхний слой грунта остается чрезмерно увлажненным длительное время, то начинается образование болота.

Появление болотистого участка на используемой в хозяйственных целях территории – большая проблема. Почва утрачивает сельскохозяйственную пригодность. На заболоченном участке грунт имеет кислую реакцию, в нем мало кислорода и питательных веществ, поэтому высаживание злаковых, овощных, кормовых культур невозможно.

Разросшиеся болота становятся опасным для человека местом. Вязкий грунт обладает засасывающим свойством, выбраться из трясины без посторонней помощи практически невозможно. А еще болото – огнеопасное место, пожар может возникнуть из-за особого газового состава воздуха, образующегося над водной поверхностью.

В России отмечается активный процесс заболачивания территорий умеренной климатической зоны, где из-за сочетания температурных условий и высокой влажности воздуха затруднено испарение почвенной воды.

К таким территориям относят:

• северные и средние регионы европейской части страны;
• Дальний Восток;
• таежные зоны Сибири.

Самый большой в мире массив болот носит название Васюганские болота. Он находится в Западной Сибири и занимает равнинное междуречье Иртыша и Оби.

Причины заболачивания

В естественных условиях заболачивание почв происходит на низменных участках и речных поймах, где высок уровень грунтовых вод. Но фактором нарушения водного состава грунта может быть и неправильно организованная хозяйственная деятельность человека.

Причинами заболачивания являются:

• естественно высокий уровень подземных вод на низменностях;
• выход водоема или водотока из берегов;
• недостаточное испарение почвенной влаги из-за климатических особенностей;
• обильное выпадение осадков;
• порча структуры верхнего почвенного слоя из-за активного применения сельскохозяйственной техники;
• конструктивно неправильное сооружение водохранилищ, оросительных систем.

Способы борьбы

Заболачивание – та проблема, которую проще предупредить, чем устранять.

Профилактических мер множество:

• организация хозяйственной деятельности с учетом влияния на окружающую среду;
• создание качественной и экологически грамотной оросительной системы;
• сооружение водохранилищ только там, где это имеет основание;
• ограничение сплошной вырубки на территориях с высокой влажностью воздуха и низкой степенью испаряемости почвенной влаги.

Если проблема уже существует, то самый действенный метод ее устранения – осушение. Посредством канав и дренажей из переувлажненного участка удаляется избыток влаги.

При переувлажнении грунта вымываются важные для растительности минералы. А осушение помогает остановить процесс потери питательных элементов. Накопление минералов восстанавливается, почва становится богаче, в ней нормализуется количество гумуса.

Но чтобы землю можно было использовать с хозяйственной целью, одного осушения недостаточно. Почву предстоит обогатить фосфором, азотом, калием, органическими веществами. На осушенной территории первые годы выращиваются менее требовательные к питанию травянистые многолетники и кормовые культуры. Спустя несколько лет при условии регулярной подкормки земля становится пригодной для разведения садов, выращивания огородных культур.

Осушение болот осуществляют для расширения сельскохозяйственных угодий, упрощения вырубки леса, удобства добычи полезных ископаемых. Однако слишком активное осушение наносит серьезный вред экосистемам. Болота – важные природные образования, являющиеся местом обитания уникальных видов животных и растительных организмов.

Источник