Значение высших растений для почвы

Роль высших растений в почвообразовании.

Ежегодно растения синтезируют около 10 11 тонн органического вещества (в пересчете на сухую массу), количество ежегодно отмирающего органического вещества зависит от типа растительности.

1. От многолетних древесных пород каждый год в виде опада поступает в почву лишь незначительная часть их биомассы, причем в виде преимущественно наземной части.

2. Кустарничковая растительность ежегодно теряет большую часть биомассы.

3. наземная часть трав отмирает ежегодно почти полностью, а у однолетних растений ежегодно отмирает и подземная часть, т.е. их корневая система.

Для оценки динамики органического вещества в системе «растение – почва» применяются следующие показатели.

Биологическая масса (биомасса) – общее количество живого органического вещества растительных сообществ.

Мертвое органическое вещество – количество органического вещества, которое содержится в отмерших частях растений. Органическое вещество, накопившееся на почве в продуктах опада (лесная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт), также относится к мертвому органическому веществу.

Годовой прирост – масса органического вещества, нарастающая в подземных и надземных частях растений за год.

Опад — количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (как правило, центнер на гектар, ц/га).

Высшие растения являются не только генераторами органического вещества,

они обусловливают чрезвычайно важный процесс – биогенную миграцию химических элементов.

В отличие от углерода, кислорода, водорода и азота большая часть химических элементов, содержащихся в растениях, при сжигании остается в золе и поэтому называется зольными элементами. Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества.

Растения в процессе своей жизнедеятельности синтезируют органическое вещество и аккумулируют отдельные химические элементы из нижних горизонтов. после отмирания органическое вещество и химические элементы в виде опада возвращаются на поверхность почвы.

В процессе длительной эволюции у различных групп растений выработалась способность поглощать определенные химические элементы в большей степени, поэтому химический состав золы различных растений имеет существенные различия.

Известный почвовед В. А. Ковда рассчитал состав зольных элементов различных групп растений (табл. 5).

Источник

Роль высших растений в почвообразовании

Основную часть живого вещества суши образуют высшие растения, среди которых древесная растительность. Высшие растения как генератор органического вещества.Образование органического вещества в основном связано с фо­тосинтезом — процессом, осуществляющимся в зеленых частях растений при участии хлорофилла. Растения, поглощая углекис­лый газ из атмосферы и воду, синтезируют органическое вещест­во согласно схеме:

Свет, хлорофилл

Для осуществления этой сложной реакции используется энергия солнечных лучей. В клетках растений создаются разно­образные соединения—углеводы, жиры, белки и др. Ежегодно высшие растения суши синтезируют около 10 10 т сухого органи­ческого вещества. Величина годовой продуктивности раститель­ности сильно колеблется в зависимости от географических условий. При этом пространственная и генетическая связь меж­ду сообществами высших растений и определенными почвами давно обращала на себя внимание и была отмечена еще М. В. Ломоносовым.

От многолетних древесных пород каждый год поступает в почву лишь незначительная часть их биологической массы в виде опада отмирающих частей, преимущественно наземных. Кустарничковая растительность ежегодно теряет значительно большую часть своей биомассы, а травянистая отмирает почти полностью.

Для оценки динамики органического вещества в системе рас­тения — почва применяются следующие показатели:

Биологическая масса (биомасса) — общее количе­ство живого органического вещества растительных сообществ. Важное значение имеет структура биомассы — соотношение ор­ганического вещества в надземных частях и корнях растений.

Мертвое органическое вещество — количество органического вещества, содержащегося в отмерших частях рас­тений, а также в накопившихся на почве продуктах опада (лес­ная подстилка, степной войлок, торфяной горизонт).

Годовой прирост — масса органического вещества, на­растающая в подземных и надземных частях растений за год.

Опад—количество ежегодно отмирающего органического вещества на единицу площади (обычно в центнерах на гектар).

Отмирающее органическое вещество лес­ных сообществ представлено преимущественно надземными ча­стями (хвоя, сучья, кора), в то время как в составе опада тра­вянистых сообществ важное значение имеют корни.

Отношение опада к биомассе показывает, насколько прочно удерживается данным растительным сообществом органическое вещество. Расчеты показывают, что наиболее прочно удержива­ют органическое вещество леса умеренного пояса. Например, ельники северной тайги расходуют на опад 4% органиче­ского вещества биомассы, ельники южной тайги — около 2%, а дубравы—только 1,5%. Во влажных тропических лесах в опад уходит 5% биомассы, в саваннах— 17%, травянистая рас­тительность степей расходует на опад 43—46% всей биомассы.

Высшие растения как концентраторы зольных элементов иазота. Своей жизнедеятельностью растения обусловливают чрезвычайно важный процесс — биогенную миграцию химиче­ских элементов.

(Основные химические элементы всех органических ве­ществ — углерод, кислород и водород, составляющие около 90% веса сухого вещества растений. Эти элементы растения по­лучают из атмосферы и воды. Но в составе растений имеются азот, фосфор, калий, кальций, натрий, магний, хлор, сера и мно­гие другие, т. е. почти все известные в настоящее время химиче­ские элементы. Они не являются случайными примесями и за­грязнениями, а имеют определенное физиологическое значение. Химические элементы, содержащиеся в растениях в довольно значительном количестве, входят в состав распространенных органических соединений. В отличие от углерода, кислорода, водорода и азота большая часть химических элементов, содержащихся в растениях, при сжигании остается в золе и поэтому называется зольными эле­ментами. Зольные элементы извлекаются растениями из почвы и входят в состав органического вещества. После отмирания ор­ганическое вещество поступает в почву, где под воздействием микроорганизмов подвергается глубокому преобразованию. При этом значительная часть зольных элементов переходит в формы, доступные для усвоения растениями, и частично вновь входит в состав нарастающего органического вещества, а часть задерживается в почве или удаляется с фильтрующимися вода­ми. В результате происходит закономерная миграция зольных химических элементов в системе почва — растительность — поч­ва, названная В. Р. Вильямсом биологическим (или ма­лым) круговоротом.

В процессе длительной эволюции у различных групп расте­ний выработалась способность поглощать определенные химиче­ские элементы. Поэтому химический состав золы различных рас­тений имеет существенные различия. Например, в золе зла­ков обнаружена повышенная аккумуляция кремния, в золе зон­тичных и бобовых — калия, в золе лебедовых — натрия и хлора. Известный советский почвовед-геохимик В. А. Ковда рассчитал состав зольных элементов различных групп растений..

Неодинаковый химический состав золы растений обусловли­вает различия в составе зольных элементов опада основных рас­тительных сообществ.

Как ни важно для почвообразования перераспределение хи­мических элементов в системе биологического круговорота, од­нако этим роль высших растений в формировании почв не ограничивается. Известно, какое важное значение имеет расти­тельность для регулирования стока, эрозии почв!хотя различные растительные группировки не в одинаковой мере предохраняют почву от водной и ветровой эрозии.

Участие животных в почвообразовании.Основной функцией почвенных животных является преобразо­вание органического вещества. Этот процесс осуществляется благодаря пищевым цепям. Травоядные животные синтезируют зоомассу, которую последовательно по­требляют хищники и животные, существующие за счет исполь­зования продуктов метаболизма и отмирания. Так как на каж­дом звене пищевой цепи теряется от 50 до 90% энергии, заклю­ченной в потребляемой биомассе, то образуются так называемые экологические пираЩ1ды. Поэтому количество зоомассы значи­тельно меньшеколичества фитомассы и составляет несколько миллиардов тонн.

Чем меньше размеры организмов, тем больше их количество в почве. Простейшие содержатся в количестве более миллиона экземпляров в 1 г почвы.

Роющая деятельность почвенных животных также имеет важ­ное значение для почвообразования.

Черви — одна из наиболее распространенных групп почвен­ных животных. Они содержатся в количестве многих тысяч и да­же до нескольких миллионов особей на 1 га. Большое значение деятельности червей придавал Ч. Дарвин. Согласно его подсче­там, почвенная масса в течение нескольких лет полностью про­ходит через организмы червей. Установлено, что черви на про­тяжении года могут переработать на 1 га до 50—380 т почвы, создавая мелко-комковатую структуру и определенным образом изменяя растительные остатки в количестве до 5 т/га.

В степных почвах значительную работу производят грызуны -землеройки. В некоторых случаях ходы землероек так многочис­ленны, что в литературе упоминаются «кротовинные черноземы».

Источник

Роль высших растений в почвообразовании

Для, почвы как определенного природного образования характерна высокая биогенность. Благодаря воздействию процессов жизни на продукты выветривания происходит возникновение почвы. В самом первом приближении можно выделить следующие 3 группы почвенных биологических процессов: 1) Деятельность почвенных микроорганизмов, осуществляющих глубокое преобразование органического и частично, минерального состава почвы; 2) Деятельность высших растений, обусловливающих круговорот химических элементов в системе почва- растение и накопление органического вещества почвы; 3) Деятельность почвенных животных, разрушающих органическое вещество и оказывающих важное влияние на химические и физические свойства почвы.

Растительные и животные организмы – ведущий фактор в почвообразовании. Только растения способны создавать органическое вещество, которое в дальнейшем служит источником энергии для почвообразовательных процессов. Количество и состав органического вещества, распределение его по поверхности и горизонтам почвы, интенсивность разложения не одинаковы, они зависят от состава растительности.

Наиболее интенсивно минеральная чисть почвы разрушается под хвойными таежными лесами, так как при разложении хвои, веток образуются особые кислоты. Такой тип почвообразования называют подзолистым. Разложение опада широколиственных лесов происходит не в кислой, а нейтральной среде. Нейтрализация образующихся кислот происходит солями кальция, которыми богат опад широколиственных лесов. Почвы, сформированные под пологом широколиственного леса, более плодородны, чем почвы, образованные под хвойным лесом.

Травянистая растительность лугов и степей включает различные однолетние и многолетние травы. Ежегодно отмирающая надземная масса трав накапливается на поверхности в виде войлока.

Таким образом, обогащение почвы органическим веществом под травянистой растительностью происходит не только с поверхности, но и в значительной почвенной толще. Со временем образуется богатая органическим веществом плодородная почва. Этот тип почвообразования получил название степного.

Пустынная растительность состоит из кустарников, имеющих глубокую корневую систему, полыней, многолетних и однолетних солянок и эфемероврастений с очень коротким вегетационным периодом.

2. Роль микроорганизмов в почвообразовании.Микроорганизмы почвы разнообразны по составу и биологической деятельности. Здесь распространены бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли и простейшие.

Среди почвенных микроорганизмов исключительно важное значение принадлежит грибам. Большая часть грибов состоит из ветвящихся нитей (гиф), образующих тело гриба (мицелий). Грибы разрушают клетчатку и участвуют в разложении белков. При этом образуются органические кислоты, увеличивающие почвенную кислотность и влияющие на преобразование минералов. Так же как актиномицеты, грибы преимущественно являются аэробами. Водоросли являются существенным биологическим компонентом почвы, количество их достигает многих сотен тыс. экз. в 1г почвенной массы. В почве в основном присутствуют сине-зеленые, желто-зеленые и диатомовые водоросли.

Роль микробиоты в процессах минерализации и гумификации органических веществ в почве является ведущей. Об интенсивности этих процессов судят по количественному соотношению определенных групп микроорганизмов.

В разложении и превращении органических остатков активную роль играют микроорганизмы. Одновременно с разложением и минерализацией органических остатков происходит их гумификация-образование новых сложных соединений — гумусовых кислот. Гумусовые кислоты — основная часть гумуса. Гумусом (перегноем), называют почвенные органические соединения, образуемые при разложении и гумификации органических остатков. Часть гумусовых кислот, имеющих бурый или черный цвет и нерастворимых в воде, называют гуминовыми. Гуминовые кислоты, соединяясь с кальцием и магнием почвы, образуют соли (гуматы), которые обладают клеящими свойствами.

Другая часть гумусовых кислот представлена фульвокислотами. Фульвокислоты имеют светло-желтую или оранжевую окраску и хорошо растворимы в воде. Растворы их имеют сильнокислую реакцию, в результате энергично взаимодействуют с минеральной частью почвы, а образуемые соли легко вымываются вниз. Если в составе гумуса преобладают фульвокислоты, то почвы бедны питательными, веществами. И наоборот, чем больше в составе гумуса гуминовых кислот, тем плодороднее почва.

Экологическое значение гумуса 3начение гумуса. В гумусе сосредоточены большие запасы питательных веществ, но в недоступной для растений форме. Минерализация их, перевод в доступное состояние происходит медленно, под действием микроорганизмов. Но не только в снабжении растений питательными веществами заключается значение гумуса. Более значительна его роль в улучшении физических свойств почвы и влиянии на биохимические процессы, происходящие в ней. Богатые гумусом почвы рыхлые, легко обрабатываются, хорошо и быстро прогреваются весной.

3. Влияние климата на почвообразование. Влияние климата на почвообразование Климат один из важнейших факторов почвообразования. С этим фактором связано обеспечение почвы теплом и влагой. Климатические условия определяют основную закономерность географии почв — их горизонтальную зональность. Климат оказывает влияние на почвообразование как непосредственно, так и косвенно, воздействуя на другие факторы почвообразования (почвообразующие породы, грунтовые воды, растительный и животный мир). Определяя такие условия жизни, как влага и тепло, климат регулирует биологические процессы, которые имеют важное значение для почвообразования. Основным источником энергии для продуцирования органического вещества на суше является солнечная радиация. Чем более теплым будет климат, тем большей может быть продуктивность растительности.

Значение рельефа в образовании и географии почв. Почвы положительных элементов рельефа формируются в независимых, автономных ландшафтно-геохимических условиях, их называют автоморфными. Почвы понижений формируются под воздействием поверхностных и грунтовых вод, обогащенных химическими элементами, извлеченными из почв вышерасположенных участков. Следовательно, почвы отрицательных элементов мезорельефа находятся в подчиненных ландшафтно-геохимических условиях и развиваются под влиянием почв положительных элементов рельефа. Эти почвы называются гидроморфными. Распределение почв по элементам мезорельефа в различных зонах Русской равнины впервые изучил Г.Н. Высоцкий. Подчеркивая важную роль определенных форм рельефа в образовании зональных автоморфных почв, он предложил их называть плакорными (плоскость, равнина).

Источник