Экологическая роль почв

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПОЧВ. ПОЧВА - ГЛАВНЫЙ РЕСУРС АГРОЭКОСИСТЕМ Возникновением и гибелью народов управляет один и тот же закон - закон природы. Отнятие у стран условий, определяющих плодородие, приводит к краху, поддержание же этих усло­вий обеспечивает странам длительное сущест­вование, богатство и могущество. Ю. Либих Постановка проблемы Почва - основной источник плодородия. Пло­щадь почвенных ресурсов составляет 129 млн км2, или 86,5 % площади суши. Однако каждый год на Земле теряется около 0,7 % потенциальной пашни. На 1/3 пахотных территорий планеты почвы разрушаются быстрее, чем восстанавливаются, ведь для восстанов­ления всего 1 см слоя почвы требуется 250-300 лет. В реки, озера, океаны смывается ежегодно столько почвы, что если бы ею загрузить вагоны товарного поезда, то он опоясал бы земной шар 150 раз. Глоссарий: почва, биогеохимические циклы, гумус, гумификация, почвенный го­ризонт, земельные ресурсы, эрозия почвы (ветровая, водная, механическая, строитель­ная), плодородие, агроэкосистема, земледелие, опустынивание, деградация почвы, удобрение, пестицид, микроорганизмы, сельскохозяйственное загрязнение, зеленые ре­волюции (первая, вторая). Почва - это рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате совме­стного действия на горные породы воды, воздуха и различных организмов (живых или мертвых). Почва отличается от других похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием. Почва состоит из хорошо выраженных слоев, называемых почвенными горизонтами (рис. 8.1). Верхний, гумусовый горизонт А населен растениями, животными, микроорганизмами (живыми и мертвыми). Мертвые органические остатки подвергаются гумификации - благодаря микроорганиз­мам (бактериям, грибам, простейшим) превращаются в высокомолекулярные гуминовые соедине­ния - мелкодисперсный органический материал. Подслои горизонта А: А0 - подстилка, Ах - собст­венно гумусовый, А2 - выщелоченная светлоокрашенная почва. В следующем горизонте В содержат­ся, в основном, минеральные вещества, а органические переработаны редуцентами и перемешаны с мелкозернистой материнской породой. Материнская порода образует горизонт С. Почвенный про­филь - последовательность почвенных горизонтов. Параметры горизонтов и профиля варьируются в зависимости от многих факторов. Экологическая чистая почва густо населена живыми организмами - микробами, насекомыми, червями, грызунами-землероями и т. д. В средней полосе России на 1 га поверхности почвы прихо­дится 12,5-2000 млн разных беспозвоночных животных, а в 1 г почвы живет до 10 млрд микроор­ганизмов. Роль в процессе почвообразова­ния следующих факторов: 1) климат (температура, ветер, количество влаги); 2) рельеф, 3) обилие органических остатков, 4) разнообра­зие и количество живых организмов, обитающих в почве (эдафобион- тов); 5) свойства материнской породы; 6) время; в) агротехнические мероприятия (вспашка, внесение пестицидов и т. д.). Почвоведение как наука зародилось в России. Выдающиеся русские почвоведы: П.А. Костычев, К.Д. Глинка, Н.М. Сибир­цев, П.С. Коссович, К.К. Гедройц, В.Р. Вильямс, Б.Б. Полынов и многие, многие другие. Почвоведение, созданное Василием Васильевичем Докучаевым, стало первой наукой, изу­чавшей не организмы сами по себе, а всю область взаимодействия между живой и неживой приро­дой. До работ Докучаева не существовало отдельной самостоятельной науки «почвоведение», не было и научного определения «почва». Агрономы считали почвой пахотный слой культурных по­лей; геологи - измененные выветриванием коренные породы, наносы и осадки, даже осадки мор­ских солей в озерах. Почва состоит из частиц различной величины и хими­ческой природы, которые называются «механическими эле­ментами». Различают три типа механических элементов: • минеральные (песок, глина, мрамор, гранит и т. д., образуются за счет выветривания горных пород и их разрыхления водой и льдом); • органические - это гумус и негуминовая часть. Гумус - комплекс темно-окрашенных высо­комолекулярных органических соединений почвы, содержащий гуминовые кислоты и фульвокисло- ты. Образуется при разложении и гумификации органических остатков растений, животных и микро­организмов. Количество его невелико, обычно на штык лопаты. Гумус служит источником азота, фосфора, серы, микроэлементов для растений, повышает фильтруемость, обменную емкость, водо- и воздухопроницаемость; • органо-минеральные - смесь механических элементов. Химический состав почв: кислород (49 %), кремний (33 %), железо (около 4 %), алюминий (около 7 %), углерод (около 2 %), азот (около 0,7 %), щелочные и щелочноземель­ные металлы: кальций, магний, натрий, калий. В природе происходит зако­номерный круговорот химических элементов: Почва - растения (животные - микро­организмы) - почва. Этот круговорот называют малым или биологическим. Окраска почвы - доступный для наблюдения морфологический признак, широко используемый в почвоведении для присвоения почвам названий (чернозем, краснозем, желтозем, серозем и т. д.). Цвет почвы зависит от ее химического состава, условий почвообразования, влажности. Для окраски почв наиболее важны три группы веществ. Гумусовые вещества придают почве черную, темно-серую и серую окраску; соединения железа (III) - красную, оранжевую, желтую; соединения железа (II) - сизую и голубоватую. Кремнезем, карбонат кальция, каолинит, гипс и другие легкорастворимые со­ли - белую и белесую окраску. При разном сочетании этих групп веществ получается большое разно­образие почвенных цветов и оттенков (например, серо-бурая, красновато-коричневая и т. д.). Приблизительная оценка содержания перегноя в почве по окраске ВАЖНОСТЬ ОХРАНЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА Охрана почв от загрязнений - важнейшая задача, так как любые вредные соединения, находя­щиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека. Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд. Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам попада­ют в организм человека. В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность нака­пливаться в тканях и, прежде всего, в костях. По некоторым оценкам, в биосферу поступает ежегодно около 20-30 млрд т твёрдых отхо­дов, из них 50-60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозоль­ного характера - около 1 млрд т. По Б. Г. Розанову, опустынивание - это процесс не­обратимого изменения почвы и растительности и снижения биологиче­ской продуктивности, который в экстремальных случаях может привес­ти к полному разрушению биосферного потенциала и превращению тер­ритории в пустыню. Запомните выражение эколога Ли Талбота «Мы не унаследовали землю у своих родителей. Мы взяли ее взаймы у сво­их детей». Вопросы для самоконтроля 1. Из предложенного списка выпишите те экологические факторы, которые относятся к эдафи- ческим: влажность, освещенность, температура, давление, структура, активная реакция среды (рН), засооленность. 1.Что такое деградация почв и каковы ее причины? 2. Разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород вет­ром или потоками воды, называется... 3. Прочтите текст Приложения 8 «Загрязнение почв». Какие отходы представляют наибольшую опасность для почв? Почему? Дайте мотивированный ответ. 4. Какие мероприятия, служащие для борьбы с эрозией почв, относятся к: 1) агротехническим; 2) землеустроительным; 3) лесомелиоративным; 4) гидротехническим: а) организация севооборотов и системы обработки почв; б) борьба с засолением, заболачиванием; в) рекультивация нарушенного почвенного покрова; г) предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота; д) чередование прямолинейных контуров полей с лесными полосами; е) сооружение террас, водотоков, лотков; ж) облесение оврагов; з) бесплужные системы обработки почв (применение культиваторов, плоскорезов и т. п.); и) устройство валов, каналов, канав. 5. При каком показателе pH почва становится практически бесплодной? Варианты ответов: а) pH = 3; б) pH = 5,6; в) pH = 7; г) pH = 8,5. 6. Зимой в гололед дороги посыпают смесью соли с песком. Часть соли позднее впитывается в асфальт, попадает на газоны. Снег с дорог убирают и вывозят на специальные полигоны (снегоот- валы). Часть соли оказывается за городом. Предложите альтернативные, экологически чистые, вари­анты противогололедных мероприятий. 7. Утилизация отходов - важнейшая экологическая проблема. При ее решении и сырье можно сэкономить, и площади свалок, занимающих большие территории и являющихся источником загряз­нения, уменьшить. Предложите свои варианты утилизации: а) бумаги и картона; б) пластмассовых изделий (пластиковых бутылок, негодных авторучек, одноразовой посуды и т. п.); в) испорченных продуктов питания (гнилых овощей и фруктов, полуфабрикатов с истекшим сроком годности и т. п.). Приветствуются нестандартные решения. 8. Основоположник научного почвоведения В.В. Докучаев в 1892 г. в книге «Наши степи преж­де и теперь» писал: «Огромная часть (во многих местах вся) степи лишилась своего естественного покрова - степной, девственной, обыкновенно очень густой растительности и дерна, задерживавших массу снега и воды, и прикрывавших почву от морозов и ветров, а пашни, уничтожив свойственную чернозему наиболее благоприятную для удерживания почвенной влаги, зернистую структуру, сдела­ли его легким достоянием ветра и смывающей деятельности всевозможных вод. Эти обстоятельства повлекли усиленное испарение степных вод, уменьшение количества почвенной влаги и понижение уровня грунтовых вод, сокращение летнего запаса воды как в реках, так и на степных водоразделах, энергичный, все более усиливающийся смыв черноземов и загромождение речных русел, озер и запа­дин наносами, усиление вредного действия ветров в связи с общей деградацией почвенно­растительного покрова степи. Общим и неизбежным результатом этого явились суровые зимы и знойные сухие ветра на юге России