Экология почв

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние почвы на энергетический режим атмосферы

Атмосфера - газообразная оболочка Земли, состав которой в приземных слоях: азот 78,1%, кислород 21%, аргон 1%, углекислый газ 0,035%. На все другие газы приходится 0,01%.

В большинстве случаев учитывалось влияние атмосферных процессов на почвообразование и долгое время игнорировалась обратная связь - воздействие самой почвы на воздушную оболочку.

Воздействие почвенного покрова на энергетический режим атмосферы определяется прежде всего поглощением и отражением почвой солнечной радиации, отчего зависит в значительной мере динамика тепла и влаги в нижних слоях атмосферы. В количественном отношении процессы поглощения - отражения солнечной радиации почвами и материнскими породами могут заметно различаться. Обращает на себя внимание то, что почвообразование изменяет отражательную способность породы. Исходные бурые суглинки отражают около 18--19% солнечной радиации, распаханные черноземы на тех же породах -- 5--7%, подзолы -- до 30%, солончаки -- до 35%.

Отражательная способность почвенного покрова сказывается на динамике энергетических показателей атмосферы в связи с широкой распашкой земель.

Трансформация почвой солнечной энергии зависит от доли солнечной радиации, непосредственно достигающей почвенно-растительного покрова. Из 100% солнечной энергии, попадающей в систему земля -- атмосфера, приходится на облака -- 52%, рассеивается в атмосфере -- 15, поглощается аэрозолями, CО2 и др. -- 9, сразу достигает земной поверхности -- 24%. Причем из 52% энергии, приходящейся на облака, после взаимодействия с ними поглощается облаками -- 10, отражается 25, направляется к земной поверхности и достигает ее -- 17%.

Почвенно-растительные экосистемы противостоят энтропии, удерживая на сотни, тысячи и миллионы лет накопленную солнечную энергию в гумусе, торфе, сапропеле, углях. Таким образом, органическое вещество современных и ископаемых почв играет роль мирового аккумулятора и распределителя энергии. Почвы, содержащие среднее количество органического вещества (4-6 %), накапливают на 1 га столько энергии, сколько дают 20-30 т антрацита.

Энергия гумуса и органических остатков в почвах служит базой существования и деятельности высших и низших животных, микроорганизмов, основой почвенного плодородия.

Сравнение понятий почва - «момент» и почва - «память»

Морфологическое строение почвы и ее морфологические признаки и особенности -- это результат длительного исторического процесса почвообразования.

Морфология почвы -- это её консервативный признак, медленно меняющийся во времени (в отсутствии деструктивных процессов и коренных мелиораций) и фиксирующий историю развития почвы во времени.

У почвы стали выделять фундаментальную информационную функцию -- функцию “памяти”. Её следует рассматривать как память, в которой зафиксирована программа возможностей функционирования связанных с почвой биоценозов, так как процессы и свойства почвы представляют, механизм, возникший в результате адаптации биоценозов к окружающей среде.

В концепции В.О. Таргульяна и И.А. Соколова о двуединой природе почвы, почвенное тело состоит из почвы-памяти -- комплекса устойчивых свойств и признаков, возникающих в ходе всей истории ее развития, и почвы-момента -- совокупности наиболее изменчивых процессов и свойств почвы в момент наблюдения. Синонимом понятия «почва - момент» является понятие «почва - жизнь».

Из всех компонентов ландшафта (биогеоценоза, экосистемы) почва обладает наиболее выраженной способностью к отражению факторов географической среды и записывает, хранит в своем генетическом профиле наибольшее количество информации. Эта способность связана прежде всего с двуединой природой почвы. Благодаря почве-памяти происходит накопление и хранение информации о длительных отрезках в развитии географической среды. С помощью же почвы-момента происходит быстрое отражение сиюминутных изменений этой среды. “Почвенная память” ландшафта существенно отличается от биологической (“генной памяти”) биоценоза. Это прежде всего связано с тем, что почва полностью зависит от условий среды и в отличие от живых организмов не может мигрировать вслед за факторами среды.

В концепции почвы-памяти и почвы-момента важное место занимают вопросы скорости, полноты отражения профилем изменений ландшафтов. Их анализ показал, что различные свойства и компоненты почвы отражают факторы и процессы почвообразования с разной скоростью. Поэтому удобно пользоваться понятием “характерное время”. Под характерным временем какого-либо природного объекта или его отдельных компонентов понимается время, которое необходимо для того, чтобы данный объект и его составляющие, развивающиеся под влиянием определенных факторов среды, пришли в равновесие с этими факторами.

Характерное время почвенного профиля в целом иное, чем у отдельных его компонентов. Так, на образование зрелого почвенного профиля требуются сотни, тысячи и десятки тысяч лет, в то время как характерное время у отдельных составляющих почвы оказывается намного меньше. С одной стороны, почва отражает среду, “записывая, запоминая, кодируя” в генетическом профиле информацию о факторах почвообразования; с другой стороны, почва, отражая среду, стремится превратиться в продукт равновесия с данной комбинацией факторов почвообразования. В ходе этого максимально полное отражение среды почвой наступает тогда, когда все почвенные свойства реализовали свои характерные времена; при этом под полнотой отражения среды почвой понимается степень приближения почвы к полному климаксному состоянию.

Приобретение почвой новой информации нередко сопровождается потерей уже имеющейся. Поэтому почва не является адекватным отражением факторов и процессов почвообразования, а расшифровка накопленной информации оказывается весьма сложной процедурой. (6)

Принимая концепции почвы-памяти и почвы-момента, необходимо в каждом конкретном случае исследования определить пределы их приложимости и рассматривать диалектически: в тех или иных конкретных условиях свойства почвы, характеризуемые как «память», могут перейти в категорию свойств почва-момент, с течением времени опять вернувшись в прежнюю категорию, но уже на новом качественном уровне.

Генетический анализ почвы без исторического анализа факторов почвообразования до крайней мере ошибочен.

Факторы дегумификации почв

В ненарушенных почвах процессы почвообразования неуклонно ведут к прогрессивному усложнению их состава, их свойств и повышению биологической активности. Это выражается в усложнении и в увеличении массы живой фазы почвы. В почвах увеличивается количество биомассы за счет развития растений, почвенной фауны, энтомофауны и микроорганизмов. Вместе с этим увеличивается их разнообразие, что приводит к усложнению биохимических процессов. Важнейшей особенностью функционирования живой фазы является усиление процессов гумусообразования, ведущих к увеличению содержания гумуса. Накопление гумуса приводит к увеличению мощности гумусо - аккумулятивных горизонтов. Одной из форм этого процесса может быть образование не гумусо - аккумулятивного, а органогенного горизонта. Мощность его может быть от нескольких сантиметров (лесные подстилки) до нескольких метров (торф). Функционирование живой фазы почв отражает всю совокупность взаимодействий почвы, как биокосного тела, с произрастающей на почве растительностью. Результат этих взаимодействий выражается в проявлении малого биологического круговорота веществ и энергии.

Об уровне биологической активности почв судят по величине интенсивности «дыхания». Эта величина выражается количеством углекислого газа, выделенного почвой в атмосферу. Выделяемый почвой углекислый газ является результатом жизнедеятельности живой фазы почв (корней растений, почвенной фауны, микроорганизмов), расходующих тепловую и химическую энергию. Аккумулятором и переносчиком химической энергии является продукт биохимических процессов - аденозинтрифосфат (АТФ). Уменьшение величины «дыхания» почв указывает на снижение их биологической активности, а уменьшение количества АТФ - на уменьшение энергетических затрат. Снижение уровня биологической активности и есть биологическая деградация почв. Выражается это в снижении интенсивности процессов гумусообразования, а, следовательно, в уменьшении в почвах запасов гумуса, что получило название как дегумификация почв.

Дегумификация - процесс уменьшения в почвах содержания и запасов гумуса. Мощность и запасы гумуса наиболее полно отражают внутреннюю жизнь почвы, их плодородие и одновременно являются выражением условий почвообразования.

К дегумификации приводят, в первую очередь, уничтожение естественной растительности и распашка целинных земель. Снижение гумусированности связано с невосполнимым выносом питательных веществ путем отчуждения с урожаем.

Процессы дегумификации в настоящее время приобрели глобальный характер. Сейчас распахано около 10 % территории суши планеты. Во всех почвах, используемых под пашню, отмечается снижение содержания гумуса и уменьшение мощности гумусо-аккумулятивного горизонта. В течение первых нескольких лет распашки почв, запас гумуса в них снижается на 25-50 % от исходного содержания. Обеднение почв гумусом снижает их противоэрозионную устойчивость, и, следовательно, способствует возникновению других форм деградации почв. За период земледельческой цивилизации, почвы педосферы потеряли в составе гумуса 15,8 % органического углерода.

Дегумификация почв опасна как локальном масштабе (вследствие уменьшения запасов доступных для растений элементов питания, потери структуры и других отрицательных последствий), так и в глобальном: этот процесс неизбежно сопровождается увеличением содержания СО2 в атмосфере, что связано с увеличением парникового эффекта на планете.

Лесомелиорации

Направленное изменение отдельных природных комплексов главным образом для повышения урожайности сельскохозяйственных культур (агролесомелиорация), достигаемое лесоводческими мероприятиями (лесонасаждением, изменением породного и возрастного состава древесно-кустарниковых растений, оптимизацией соотношения облесенных площадей с безлесыми пространствами и т. п.). В зонах избыточного увлажнения лесомелиорация применяется для осушения почвы с помощью транспирирующих растений; в зонах орошения -- для понижения уровня грунтовых вод, во избежание засоления почвы и т. д. Лесомелиорацию ландшафтов осуществляют путем создания взаимосвязанной системы лесомелиоративных насаждений в виде лесных полос (полезащитных, стокорегулирующих, снегозадерживающих, пастбищезащитных и др.) и массивных насаждений. Осн. из этих мероприятий является система защитных насаждении, из к-рых главнейшими являются лесные полосы. Под защитой лесополос повышается урожай с.-х. культур. В систему лесомелиор. мероприятий входит также облесение водоразделов с целью снегозадержания, превращение поверхностного стока во внутренний, что увеличивает долю грунтового питания рек и делает их режим более равномерным, регулирует дебит вод в колодцах и источниках, предохраняет реки, каналы и водохранилища от заиления. Комплекс мероприятий рассчитывается на доведение лесистости малолесных областей до оптимального значения в зависимости от зоны и типа рельефа. (9)

Лесомелиоративные мероприятия по защите почвы от ветровой и водной эрозии и улучшению микроклимата полей предусматривают создание системы лесных насаждений, занимающих до 3% площади пашни в виде сети узких лесных полос и небольших массивов, целесообразно размещенных по территории землепользования. Эта система состоит из следующих видов лесных насаждений:

а) полезащитные лесные полосы шириной 10-15 м защищают поля от вредного действия суховеев, черных бурь и метелей; их размещают на равнинных территориях;

б) водорегулирующие лесные полосы шириной 15-20 м поглощают поверхностный сток воды, защищают почву от водной эрозии (смыва) и улучшают микроклимат полей; их размещают на склонах пашни, поперек направления поверхностного стока воды;

в) прибалочные лесные полосы шириной 20-30 м препятствуют образованию и росту вторичных оврагов (по балкам); их размещают вдоль берегов балки для поглощения воды, стекающей к балке с прилегающих склонов водосбора, и задержания смыва почвы. Кроме того, они улучшают микроклимат полей и распределение на них снега;

г) приовражные лесные полосы могут быть типа прибалочных при облесении вторичных оврагов, полностью обновивших балку; такие лесные полосы размещают вдоль бывших берегов балки, для поглощения поверхностной воды, стекающей с прилегающих склонов водосбора, и прекращения роста оврага или типа полезащитных при облесении первичных оврагов, растущих вдоль дорог и границ полей по искусственным ложбинам; такие полосы выполняют снегораспределительные функции и затеняют откосы оврага;

д) овражно-балочные лесные насаждения создают по откосам и дну закрепленных или прекративших рост оврагов, а также по размытым берегам и склонам балок для окончательного их закрепления и выращивания древесины;

е) лесные насаждения на пастбищах для укрытия животных от ветра и зноя;

ж) лесные насаждения на участках сыпучих песков создают в виде лесных полос и лесных массивов для закрепления песков или выращивания древесины.

Правильно созданная система лесомелиоративных насаждений представляет собой своеобразное автоматическое устройство по регулированию микроклимата полей и защите почвы от ветровой и водной эрозии. почвенный атмосфера дегумификация лесомелиоративный

Лесные мелиоративные насаждения, кроме прямого назначения, могут использоваться для получения древесины, плодов, ягод, грибов и пр. Кроме того, они имеют большое санитарно-гигиеническое и эстетическое значение, улучшая условия жизни и труда работников сельского хозяйства.

Лесомелиоративные насаждения по долговечности и затратам на их выращивание являются самым выгодным видом мелиорации

Размещено на Allbest.ru