Паталогия почв

Обеспечение жизни на Земле. Эта функция определяется тем, что именно в почве концентрируются на земной поверхности необходимые организмам биофильные элементы в доступных им формах химических соединений. Кроме того, почва обладает способностью аккумулировать необходимый для жизнедеятельности первичных продуцентов наземных экосистем запас воды, обеспечивая их водой весь период вегетации. И, наконец, почва служит оптимальной средой для укоренения наземных растений, обитания многочисленных позвоночных и беспозвоночных животных, многообразных микроорганизмов. Эта глобальная функция почвы характеризуется понятием – плодородие.

ГЛОБАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ ПОЧВЫ

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ПОЧВ.

ЛЕКЦИЯ 20

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЧВ.

В результате преобразовательного процесса из материнской породы формируется почва. Почва расчленяется на генетические горизонты и приобретает только ей присущие внешние, или морфологические, признаки. Таким образом, почва отличается от почвообразующей породы не только плодородием, но и морфологическими признаками, по которым можно отличить почву от породы, а также одну почву от другой.

Главные морфологические признаки почвы:

1) Строение почвы

2) Мощность почвы и отдельных ее горизонтов

3) Окраска

4) Механический состав

5) Структура

6) Сложение

7) Новообразования и включения.

Строение почвы – это ее внешний облик, обусловленный определенной сменой в вертикальном направлении ее слоев, или горизонтов. Горизонты отличаются один от другого цветом, структурой, сложением и другими морфологическими признаками. Они имеют различный химический и механический состав, в них по-разному протекают биологические процессы.

В почве различают несколько горизонтов, которые можно подразделить на подгоризонты. Каждый горизонт имеет свое название и буквенное обозначение.

Пахотный горизонт (А_п) – образуется за счет верхних слоев почвы.

Лесная подстилка (А_о) – на целинных и залежных почвах на поверхности залегает горизонт разлагающихся органических остатков с примесью минеральных частиц.

Дернина (А_д) – верхняя часть гумусированного слоя целинных и залежных почв под травянистой растительностью с переплетенными корнями.

Гумусовый горизон т (А₁) – формируется в верхней части почвенного профиля. В нем накапливается наибольшее количество гумуса и элементов питания. Его окраска более темная по сравнению с другими горизонтами.

Элювиальный горизонт (А₂) – из этого горизонта в процессе почвообразования выносится ряд веществ в нижележащие горизонты.

Иллювиальный горизонт (В) – в нем откладываются вещества, которые выносятся из вышерасположенных почвенных горизонтов, а иногда приносятся током почвенно-грунтовых вод с повышенных элементов рельефа.

Глеевый горизонт (G) образуется в гидроморфных почвах, где наблюдается длительное или постоянное избыточное увлажнение.

Материнская порода (С) – порода, слабо затронутая почвообразо-вательными процессами.

Подстилающая порода (Д) – расположена ниже материнской породы и обладает другими свойствами.

2.Обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности. Все биологические циклы элементов, включая циклы таких важнейших биофилов, как углерод, азот, кислород, а также потокообразующие циклы воды, осуществляются именно через почву, при ее регулирующем участии в качестве геомембраны, с одной стороны, и в качестве аккумулятора биофилов, с другой. Почва – это связующее звено и регулирующий механизм в системах геологической и биологической циркуляции элементов в биосфере на поверхности Земли.

3.Регулирование состава атмосферы и гидросферы. Газовая, или атмосферная, функция почвы осуществляется благодаря ее высокой пористости (40-60% объема) и плотной заселенности организмами (корни растений, животные, микроорганизмы), что способствует постоянному газообмену между почвой и приземной атмосферой. Из почвы в атмосферу идет поток различных газов, включая и «парниковые газы» – СО₂, СН₄, N₂O; выделяется и много микрогазов. Одновременно идет поглощение почвой кислорода из атмосферы, в том числе для поддержания интенсивных окислительных процессов. «Дыхание почвы» вместе с фотосинтезом и дыханием живых организмов поддерживает постоянство состава атмосферного воздуха. В системе почва-атмосфера почва является генератором одних газов и стоком для других.

В результате круговорота воды почва избирательно отдает в поверхностный и подземный сток растворимые в воде химические соединения, определяя в значительной степени гидрохимическую ситуацию суши и прибрежной акватории океана, что связано с гидрофизическими свойствами почвы и ее обменной физико-химической поглотительной способностью.

4.Регулирование интенсивности биосферных процессов – (плотности и продуктивности организмов на поверхности суши и в мелководьях).

5.Накопление на земной поверхности специфического активного органического вещества – гумуса и связанной с ним химической энергии. В постоянно идущих на земной поверхности биологических циклах синтеза и разложения органического вещества почва играет заметную роль, являясь аккумулятором остаточных продуктов этих циклов, обеспечивающих в значительной степени их устойчивость черезфункцию почвенного плодородия.

6.Защитная роль почвы по отношению к литосфере (земной коре). Почва – это не только геомембрана, но и геодерма, «кожа» планеты, защищающая литосферу отр слишком интенсивного воздействия экзогенных факторов и, соответственно, от разрушения. Благодаря почве обеспечивается нормальное протекание геологической денудации суши, препятствующее слишком быстрому уходу продуктов выветривания горных пород с суши в океан.

7.По отношению к человеку почва имеет еще одну специфическую функцию, являясь важнейшим незаменимым природным ресурсом. Это главное средство сельскохозяйственного производства и место поселения людей.

Указанные функции почвы весьма динамичны и подвержены сильному изменению под воздействием хозяйственной деятельности человека, причем их изменения могут быть как позитивными, так и негативными, вплоть до полной утраты тех или иных функций при разрушении почвы или ее деградации. Имея в виду все расширяюш\щиеся масштабы воздействия человека на природные экосистемы, приходится весьма внимательно анализировать экологические последствия этих воздействий, в том числе и на почву.

Биологическая продуктивность почвенно-растительного покрова планеты, его биоэнергетические и биогеохимические процессы (фотосинтез, накопление и сохранение активной химической энергии, циклическая фиксация и эмиссия соединений углерода, кислорода, водорода, азота, фосфора и других биофильных элементов) является основным ведущим механизмом функционирования нормальной биосферы Земли и главнейшим условием существования человека и жизни на Земле.

В 19 и 20 столетиях, особенно в последние десятилетия ХХ века, происходит не только значительное усиление природных негативных процессов (эрозия, закисление, опустынивание, засоление почв). Возникают антропогенные формы деградации и полного разрушения почвенного покрова и его плодородия:

-уничтожение растительного покрова;

-образование песчаных барханов и дюн;

-смыв почвенного покрова;

-вторичное засоление, осолонцевание и закисление почв;цементация и переуплотнение почв;

-загрязнение почв радиоактивными и химическими соединениями.

Деградация почв, их разрушение, паталогическая утрата плодородия губительна для человечества не только в связи с трудностями производства продовольствия и биологического сырья. Разрушение и, что хуже, уничтожение почвенного покрова приводит к гибели экологических систем и разрушению биосферы как среды обитания человека, так как происходит утрата возобновляемых ресурсов биогенной энергии, нарушение баланса и циклов кислорода, озона, углерода, азота, чистой воды и др.

Важнейшие виды деградации почв следующие:

1.Девегетация почв – потери почвами лесного, кустарникового, травянистого растительного покрова, что ведет к постепенному омертвлению почв, снижению биопродуктивности и утрате экологических функций.

2.Дегумификация почв – потеря почвами гумуса. Наиболее широко эта форма деградации распространена на старопастбищных, старопахотных и горных обезлесенных почвах.интенсивность потерь углерода в результате дегумификации за последние 50 лет составила 7·10⁸ т/год. К этому добавляется недостача углерода погибших и уничтоженных лесов. Основная опасность дегумификации в том, что снижение мощности гумусового горизонта на 1 см снижает потенциальный урожай зерновых на 1 ц/га.

3.Почвоутомление и истощение почв, которое наблюдается при длительном бессменном возделывании одного и того же вида растений. Это происходит потому, что в почвах накапливается метаболиты и токсины, выделяемые конями при вегетации растений и при разложении остатков после сбора урожая.

4.Эрозия и дефляция почв. Эти процессы существовали и существуют в природе независимо от человека. Эрозия – это разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов почвы в результате действия воды и ветра. В зависимости от того, под влиянием каких природных факторов она происходит, различают водную и ветровую эрозию или дефляцию.

Водная эрозия бывает поверхностная, линейная или овражная. Поверхностная эрозия – наиболее распространенная. Дождевые и талые воды, стекая струйками, размывают поверхность почвы. Продукты разрушения и растворенные питательные вещества сносятся вниз по склону. Неглубокие водороины заравниваются гумусовым горизонтом, мощность которого после каждой заделки становится меньше. Когда образуются очень глубокие размывы, они препятствуют нормальной обработке почвы, – образуется линейная эрозия. Углубление размывов приводит к образованию оврагов.

Ветровая эрозия – дефляция, проявляется в виде пыльных бурь и местной дефляции. При этом происходит выдувание частиц почвы из верхних гумусовых горизонтов.

Главная причина развития эрозии – неправильное использование земельной территории, а также отсутствие растительного покрова, рельеф местности, климат.

5.Образование бесструктурных кор и переуплотненных горизонтов. Нормальные плодородные почвы обладают рыхлой комковато-зернистой структурой и объемным весом одного кубического сантиметра не более 1,2-1.3 грамма. Движение тяжелых машин и обработка полей при высокой влажности уплотняют почву и понижают ее плодородие.

При орошении черноземных почв и под влиянием тяжелых машин образуются вязкие малопроницаемые во влажном состоянии горизонты, которые медленно просыхают и затем цементируются, превращаясь в тяжелую прочную кору. Растения при этом сильно страдают и гибнут. Подпахотный переуплотненный горизонт формируется чаще всего на глубине 20-40 см, иногда до 80 см.

Среди процессов уплотнения почвы важную роль играет слитизация, особенно на орошаемых полях. Обычное переуплотнение почвы, произошедшее вследствие техногенной нагрузки, может быть устранено при соответствующей агротехнологии. При слитизации почва деградирует исключительно сильно, практически теряя свою структуру.

6.Антропогенное опустынивание. Влага является важнейшим фактором почвенного плодородия. В результате ошибочных действий человека 10-15% поверхности суши подверглось опустыниванию. Основные причины этого процесса: уничтожение лесов и кустарников, чрезмерно высокая численность поголовья животных, в результате чего происходит разрушение дернины, переуплотнение, образование корок и бесструктурной поверхности почв. Ежегодно опустыниванию в мире подвергается 5-7 млн га продуктивных земель.

7.Вторичное засоление почв. Существующая практика орошения почв, пустынь и сухих степей очень часто приводит к перемещению солей из подпочвенных горизонтов к поверхности и образованию втоично засоленных бесплодных почв и солончаков. В почвах при этом накапливаются токсичные для растений углекислые, сернокислые и хлористые соли натрия и магния в концентрации до 2-5%.

8.Природная и вторичная кислотность почв. Оптимальное значение рН почв находится в интервале 6,5-8,0. Кислотность болотных почв характеризуется рН 4-3. плодородие почв тем ниже, чем больше кислотность, то есть, чем ниже рН. В течение последних десятилетий наблюдается резкое возрастание кислотности атмосферных осадков, озерных вод, поверхностного стока и почв. Это связано с выпадением из атмосферы соединений угольно, серной, азотной и соляной кислот.

9.Миграция растворимых солей по почвенному профилю. В процессе орошения почв фильтрационный поток растворяет соли, уходит вглубь и вызывает новообразование и постепенный общий подъем уровня соленых грунтовых вод к поверхности. С приближением уровня соленых грунтовых вод к глубине 3-2-1,5 м наступает вторичное засоление почв – вначале вдоль канала или водохранилища, а затем на всей площади оросительных систем. Вторично засоленные почвы теряют биопродуктивность и выключаются из биосферы планеты.

10.Переосушение, затопление, разрушение и засоление по чв – широко распространенные виды физической деградации.

11.Загрязнение и химическое отравление почв. Современный расцвет мировой индустрии сопровождается ежегодным образованием многих млрд тонн твердых, жидких, газообразных продуктов. Чуждые биосфере и почвам техногенные соединения, индустриальная пыль и зола, сажа, газы (СО,СО₂, СН₄, CI, NO_x,, SO₂, H₂S, NH₃), ПАУ, различные формы тяжелых мталлов выпадают на поверхность почвы и образуют вокруг источников этих продуктов концентрические зоны загрязненных почв, растений, водоемов. Для борьбы с химическим загрязнением почв и биосферы нужны высокая культура и компетентность специалистов, безотходные технологии, дисциплина и понимание последствий, регулярный химический контроль и анализ.

Дата добавления: 2014-01-04