Основы земельной экологии

Для ветровой эрозии, как и для водной, характерными являются не только процесс отрыва частиц, но и процессы их переноса и аккумуляции. В каждом явлении ветровой эрозии почв всегда обнаруживается четыре стадии: дефляции, трансформации, аккумуляции и стабилизации, которые закономерно сменяют друг друга в пространстве и во времени. Каждой из стадий соответствует особый тип нарушения почвенного покрова.

Интенсивность ветровой эрозии определяют по выносу и аккумуляции почвы. Необходимым условием ветровой эрозии почв является ветер, скорость которого достаточна для перемещения частиц почвы. По таким внешним признакам, как интенсивность, продолжительность и масштабы явления, а также размер ущерба, различают повседневную ветровую эрозию и пыльные бури. Различие это достаточно условно. Отличительными признаками повседневной ветровой эрозии можно считать относительно низкую скорость ветра, лишь незначительно превышающую критическую для почв, и связанную с этим пространственную ограниченность явления - повседневная эрозия чаще всего ограничена масштабами одного или нескольких соседних полей на территории которых развиваются все стадии процесса - от выдувания почвы до отложения наносов. Практически все пахотные почвы в той или иной степени подвержены повседневной ветровой эрозии, в особенности при обработке.

Защита почв от водной и ветровой эрозии включает организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические мероприятия.

17. Роль гумуса в земледелии. Органические удобрения и их роль в балансе гумуса в почвах

Роль гумуса в повышении плодородия почвы трудно переоценить. Он является источником многих питательных элементов для растений, улучшает физические и химические свойства почвы, характеризуясь большей емкостью поглощения, чем глинистые минералы почвы.

Удерживает от миграции по профилю почвы многие катионы, что важно в предотвращении загрязнения ими грунтовых вод. Гумус усиливает биологическую активность почвы. Он может поглощать токсические вещества и тяжелые металлы, попадающие в почву, и тем самым затруднять их поступление в грунтовые воды и в растения. Это имеет важное значение с точки зрения качества сельскохозяйственной продукции и кормов, а также охраны окружающей среды. В данном случае гумус почвы выполняет санитарно-гигиеническую роль.

О важной роли гумуса как фактора плодородия почвы свидетельствуют многие данные. Увеличение содержания гумуса на 0,1% способствует увеличению суммы поглощенных кальция и магния на почвах, связанных по гранулометрическому составу, на 0,10--0,18 мэкв, а на легких -- до 0,31--0,37 мэкв на 100 г почвы. Емкость поглощения соответственно возрастает на 0,6 мэкв на суглинках и 0,3 0,4 мэкв на 100 г почвы на супесях и песках.

Интенсивное земледелие должно предусматривать не только бездефицитный баланс гумуса, но и расширенное его воспроизводство в почве. А это возможно при рациональном сочетании органических и минеральных удобрений с учетом специализации севооборота и конкретных почвенных и климатических условий.

В зависимости от степени интенсификации земледелия (удельный вес пропашных, зерновых, бобовых трав в севообороте, наличие чистого пара, применения минеральных удобрений, орошения и т. д.) и типа почвы содержание гумуса в почве может ежегодно уменьшаться в среднем на 0,5--1 т/га. Вот почему важно постоянно заботиться о внесении в почву органического удобрения, которое при правильных дозах часто существенно увеличивает содержание гумуса в почве, компенсируя его неизбежные потери при минерализации органического вещества почвы. Для положительного баланса гумуса соответствующими агротехническими приемами важно обеспечить в почве новообразование гумусовых веществ в количестве не меньше его ежегодной минерализации или превышающем последнюю.

Если минеральные удобрения улучшают круговорот и баланс биогенных элементов, то органические удобрения являются не только важным источником питательных элементов для растений, но и пополняют запас гумуса в почве -- этого важного показателя ее потенциального плодородия. Гумус как источник питательных элементов содержит почти весь связанный углерод почвы, 80--90% азота и серы и около 50% фосфора в органической форме. Он является источником CO₂ для фотосинтеза, а также основным фактором биогенности почвы.

Реутилизация органических отходов в сельском и лесном хозяйстве позволяет выправить нарушения в биогеохимическом круговороте углерода, азота, фосфора, других биофилов, улучшить санитарное состояние окружающей среды, ослабить явления эвтрофикации гидросферы и локальный дефицит кислорода в водах. Внесение органического углерода улучшит азотный баланс почв, поскольку каждый грамм углерода помогает фиксировать от 15--20 до 20--40 мг атмосферного азота. Значительно облегчится и положение с фосфором, сырьевые запасы которого в мире ограниченны. Отходы животноводства в Англии в настоящее время могут обеспечить всю пахотную площадь страны азотом в размере примерно 75 кг/га, фосфором -- 25 кг/га и калием -- 75 кг/га.

18. Среды жизни, их параметры и характеристика

Неживая и живая природа, окружающая растения, животных и человека, носит название среды обитания (жизненная среда, внешняя среда). Среда - все, что окружает организмы и прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение. Из среды обитания организмы получают все необходимое для жизни и в нее же выделяют продукты своего обмена веществ.

Первой средой жизни на Земле стала вода. В последствии, в процессе исторического развития, организмы (растения, животные, грибы и др.) начали заселять наземно-воздушную среду. Поселенцы суши в ходе своей жизнедеятельности приняли участие в создании следующей жизненной среды - почвы. Ее, так же как и наземно-воздушную среду жизни, активно заселяли живые организмы. Параллельно, с формированием разнообразия организмов в водной, наземно-воздушной и почвенной средах, формировались паразитические и симбиотические виды организмов, средой жизни которым служили другие организмы - хозяева.

Организмы могут вести свое существование в одной или нескольких средах жизни. Например, человек, большинство птиц, млекопитающих, семенных растений, лишайников являются обитателями только наземно-воздушной среды; большинство рыб обитают только в водной среде; стрекозы одну фазу проводят в водной, а другую - в воздушной среде.

Водная среда жизни характеризуется большим своеобразием физико-химических свойств благоприятных для жизни организмов. Среди них: прозрачность, высокая теплопроводность, высокая плотность (примерно в 800 раз превышает плотность воздуха) и вязкость, расширение при замерзании, способность растворять многие минеральные и органические соединения, большая подвижность (текучестью), отсутствие резких колебаний температур (как суточной, так и сезонной), способность одинаково легко поддерживать значительно отличающиеся по массе организмы. Неблагоприятными свойствами водной среды являются: сильные перепады давления, слабая аэрация (содержание кислорода в водной среде минимум в 20 раз ниже, чем в атмосфере), недостаток света (особенно мало его в глубине водоемов), недостаток нитратов и фосфатов (необходимы для синтеза живого вещества.

Наземно-воздушная среда жизни является самой сложной по экологическим условиям и обладает большим разнообразием областей обитания. Это обусловило величайшее многообразие сухопутных организмов. Абсолютное большинство животных в этой среде передвигаются по твердой поверхности - почве, а растения укореняются и ней. Организмы этой среды жизни называют аэробионтами.

Почвенная среда занимает промежуточное положение между водной и наземно-воздушной средами. Температурный режим, пониженное содержание кислорода, насыщенность влагой, присутствие значительного количества солей и органических веществ сближают почву с водной средой. А резкие изменения температурного режима, иссушение, насыщение воздухом, в том числе кислородом, сближают почву с наземно-воздушной средой жизни.

Как среда жизни организм для его обитателей характеризуется такими положительными особенностями как: легкоусвояемая пища; постоянство температурного, солевого и осмотического режимов; отсутствие угрозы высыхания; защищенность от врагов. Проблемы для обитателей организмов создают такие факторы как: нехватка кислорода и света; ограниченность жизненного пространства; необходимость преодоления защитных реакций хозяина; распространение от одной особи хозяев к другим особям. Кроме того, данная среда всегда ограничена во времени жизнью хозяина.

19. Черноземы: гипотезы образования, морфологическая и агрохимическая характеристика

Черноземные почвы занимают в России свыше 160 млн. га, 6,8% площади всех почв. По вопросу образования черноземов были высказаны различные точки зрения, которые можно объединить в 3 группы: гипотезы о морском происхождении черноземов; теории болотного образования черноземов; теории растительно-наземного их происхождения. Гипотезы о морском происхождении черноземов были высказаны первыми исследователями этих почв, рассматривавшими черноземы как морской ил, оставшийся после отступления Каспийского и Черного морей, или как продукт размыва ледниковыми водами черной юрской сланцевой глины. В настоящее время они имеют лишь исторический интерес. Сторонники теорий болотного образования чернозема считали, что в прошлом черноземная зона представляла собой тундровые сильно-заболоченные пространства. При последующем постепенном дренировании территории в условиях теплого климата шел процесс энергичного разложения болотной и тундровой растительности, болотного ила и поселения наземной растительности, что и обусловило формирование черноземных почв. Теории растительно-наземного происхождения черноземов связывают их образование с поселением и развитием лугово-степной и степной травянистой растительности. Наиболее полное и завершающее развитие теория растительно-наземного образования черноземов получила в работе В.В. Докучаева «Русский чернозем». Таким образом, черноземы образовались на карбонатных материнских породах под многолетней травянистой растительностью в условиях непромывного и периодически промывного водного режима.

Морфологическая характеристика: Типичные (мощные) черноземы имеют широкое распространение в северной, лесостепной, части Воронежской области. Они занимаю площадь, равную примерно половине территории всей области. В этой части области типичные черноземы являются зональными и преобладающими почвами. На почвенной карте они выделяются в самостоятельную подзону, вытянутую с запада на восток. Неодинаковые природные условия (климат, растительность, рельеф, материнские породы), определяемые большими пространствами подзоны типичных черноземов, отложили известный отпечаток и напочвенный покров. В пределах своей подзоны и в отельных ее районах типичные черноземы не имеют сплошного распространения. Они занимают наиболее выровненные места (водораздельные плато, слабо выраженные склоны водоразделов), характеризующиеся тяжелым механическим составов материнских пород и травянистой растительностью. Среди господствующих здесь типичных черноземов пятнами залегают почвы других типов.

Агрохимическая характеристика: Вносимые в почву удобрения подвергаются сложным превращениям. Взаимодействуя с почвенным растворам, почвенными коллоидами и другими высокодисперсными частицами почвы, воднорастворимые удобрения претерпевают химические и водно-химические изменения, сопровождаемые явлениями поглощения и фиксации их катионной и анионной части. Фиксируемые почвой удобрения не вымываются вниз по профилю при просачивании воды и в дальнейшем используются растениями. Происходит это благодаря тому, что рассматриваемые почвы обладают высокой поглотительной способностью в отношении катионов и анионов. Для насыщения пахотного 20-сантиметрового слоя типичных черноземов фосфорной кислотой потребуется 15-процентного суперфосфата от 23 000 до 40 000 кг/га. Фосфорная кислота, поглощенная типичными черноземами, очень прочно закрепляется в них и в большей своей массе становится труднодоступной растениям. Из всего изложенного следует, что воднорастворимые фосфорные удобрения в типичные черноземы целесообразно вносить малыми дозами во время посева и в качестве подкормки после посева.

20. Значение работ Ю.Либиха, Ж.Буссенго, Д.Прянишникова в развитии агрохимии

Немецкий химик Юстус Либих подробно рассмотрел круговорот химических элементов в живой и неживой природе и сделал вывод: в растениях обязательно содержатся десять химических элементов - углерод, водород, кислород, азот, фосфор, кальций, калий, сера, магний и железо. Идеи Либиха не отвергали значения гумуса для урожая, но уточняли, что гумус потому и хорош, что содержит много элементов питания растений. Возделывая землю из года в год и собирая урожай, земледелец должен удобрять почву. Либих утверждал, что "основным принципом земледелия следует считать требование, чтобы почве в полной мере было возвращено то, что у нее было взято. В какой форме будет осуществлен этот возврат - в виде навоза животных, в виде золы или костей - это более или менее безразлично. Либих выяснил, что удобрения должны содержать соединения калия, фосфора и азота в такой форме, чтобы они удерживались в почве как можно дольше, не вымываясь дождем и поливной водой, но вместе с тем, чтобы хорошо усваиваться растениями, они должны быть растворимыми. Агрономы прошлого века поверили, что корневая система растений "любит растворимые в воде минералы и выбирает их по своему вкусу".

Значительную роль в истории агрохимии сыграл Жан Батист Буссенго (1802 - 1887 гг.) - французский ученый, на основе результатов опытов в 1837 - 1838 гг. Ж.Б. Буссенго развил «азотную» теорию питания растений и применения удобрений, противопоставляя ее гумусовой теории Тэера. Он констатировал, что наиболее эффективны те удобрения, которые наиболее богаты азотом. Связывая азотную теорию удобрения с плодородием почвы, он писал, что «... культуры, берущие из почвы больше всего азота, ее наиболее истощают...», и далее «... для восстановления в почве той степени плодородия, которой она обладала до посева, следует ввести с навозом эквивалентное количество азота». При помощи опытов Буссенго установил различия между бобовыми и злаковыми культурами по отношению к азоту воздуха. Было подтверждено, что излишки азота в урожаях связаны с наличием в севообороте бобовых. Буссенго твердо установил тот факт, что дефицит азота в хозяйстве с избытком покрывается благодаря клеверу и люцерне.

Значительную роль в истории агрохимии сыграл Дмитрий Николаевич Прянишников разработал теорию питания растений и методов повышения плодородия почв, особенно путем широкого применения минеральных удобрений. Прянишниковым было доказано, что аммонийные соли являются равноценным источником азотного питания для растений, как и соли азотной кислоты. Этим было подготовлено решение вопроса о применении аммонийных солей в качестве азотных удобрений. Важное значение имели его работы и выводы о роли биологического азота. Второе место после азота в работах Прянишникова принадлежит исследованиям фосфатной проблемы, в частности усвоения растениями фосфора из фосфоритов и применения фосфоритной муки в качестве удобрения. В лаборатории Прянишникова создавалась не только теория фосфорного питания растений - там разрабатывалась и технология производства суперфосфата. Мысль, которую он проводил в своих очерках, статьях, выступлениях сводилась к следующему: применение минеральных удобрений, кроме повышения урожая, способствует получению большого количества навоза, которым постепенно можно улучшить физические свойства почвы, что, в свою очередь, поведет к дальнейшему повышению урожая. Прянишников всегда подчеркивал, что агрохимики не должны проявлять односторонность и ограниченность в своих исследованиях «узкими рамками техники применения удобрений», но обязательно следует изучать и жизнь почвы. Он писал: «… изучение взаимоотношений между растением, почвой и удобрениями всегда являлось главной задачей агрохимиков».

21. Биогеохимические циклы веществ в биосфере, их виды и структура

Биогеохимический цикл - биогеохимический круговорот веществ, обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий цикличный характер.

В каждом круговороте удобно различать две части, или два "фонда":

1) Резервный фонд - большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент, то есть та часть круговорота, которая физически или химически отделена от организмов;

2) Подвижный (или обменный фонд) - меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением.

Иногда резервный фонд называют "недоступным" фондом, а активный, циркулирующий фонд - доступным или обменным. Такие термины допустимы, если только не понимать их слишком буквально. Любой атом, находящийся в резервном фонде не обязательно все время недоступен для организмов, так как между доступным и недоступным фондами существует постоянный медленный обмен.

Экосистему удобно представить в виде ряда блоков, через которые проходят различные материалы и в которых эти материалы могут оставаться на протяжении различных периодов времени.

В круговоротах минеральных веществ в экосистеме в большинстве случаев участвуют три активных блока: живые организмы, мертвый органический детрит и доступные неорганические вещества. Два добавочных (резервных) блока - косвенно доступные неорганические вещества и осаждающиеся органические вещества - связаны с круговоротами биогенных элементов в каких-либо периферических участках, однако обмен между этими блоками и остальной экосистемой замедлен по сравнению с обменом, происходящим между активными блоками.

Ассимиляция и создание продукции сопровождаются переходом минеральных веществ из неорганического блока в органический: в круговороте углерода, кислорода, азота, фосфора и серы самым главным компонентом этого этапа является первичная продукция, создаваемая растениями; однако животным необходимы, кроме того, многие другие важные элементы, такие, как натрий, калий и кальций, и они ассимилируют эти элементы непосредственно из воды, которую пьют.

Некоторая часть углерода и кислорода возвращается в результате дыхания непосредственно в фонд доступных неорганических питательных веществ, возможно, после многократных круговоротов в пределах блока живой биомассы по хищным пищевым цепям.

Кальций, натрий и ионы других минеральных веществ выделяются или вымываются из листьев дождем или водой, окружающей водные организмы, и тоже быстро вновь вступают в круговорот. Большая часть углерода и азота, включившихся в процессе ассимиляции в живую биомассу, после гибели организмов, а также в результате экскреции переносится в детритный блок. Некоторые биогенные элементы, содержащиеся в детрите, могут быть возвращены в блок биомассы детритоядными организмами, но все они в конечном счете в результате вымывания и разложения вновь попадают в фонд доступных неорганических веществ. Обмен между фондами активно участвующих в круговороте минеральных веществ и огромными резервуарами косвенно доступных биогенных элементов, заключенных в атмосфере, известняках, каменном угле и в образующих земную кору горных породах, происходит медленно, главным образом, в результате геологических процессов.

22. Генезис, морфологическая и агрохимическая характеристика дерново-подзолистых почв

Дерново-подзолистые почвы преобладают в южнотаежной подзоне, отдельные их массивы заходят в северную часть лесостепи.

Состав и свойства дерново-подзолистых почв зависят от развития подзолистого и дернового процессов, гранулометрического состава, степени смытости и окультуренности.

В профиле суглинистых почв наиболее тяжелым по гранулометрическому составу является иллювиальный горизонт, самым легким -- подзолистый; гумусовый горизонт по этому признаку занимает промежуточное положение. По гранулометрическому составу генетические горизонты выделяются отчетливо. В результате применения в земледелии приемов глинования песчаных почв, пескования глинистых, внесения органических удобрений гранулометрический состав пахотных горизонтов может изменяться. Минералогический состав дерново-подзолистых почв зависит от состава материнских пород. Глинные минералы представлены в основном монтмориллонитом, гидрослюдами и их смешанно-слоистыми образованиями. Каолинита содержится мало.

Физические и водно-физические свойства. Структурное состояние дерново-подзолистых почв неблагоприятное. В пахотном слое содержится всего 20--З0 % водопрочных агрегатов крупнее 0,25 см; в связи с этим поверхность пахотного слоя во время дождей заплывает, а при высыхании образуется корка, нарушающая водно-воздушный режим почв и отрицательно влияющая на всходы культурных растений.

Химический состав. Валовой состав дерново-подзолистых почв отражает характерные для них изменения по профилю в содержании основных элементов, но обеднение подзолистого горизонта валовыми калием и натрием наблюдают не всегда. Валовое количество фосфора и серы невысокое. В верхних горизонтах дерново-подзолистых суглинистых почв Среднего Предуралья по сравнению с аналогичными почвами центральных областей России (Московская обл.) больше кальция и калия, а в иллювиальных горизонтах -- железа; магния в 2--З раза больше по всему профилю.

Основное количество гумуса сосредоточено в дерновом слое; ниже, в подзолистом горизонте, его содержание резко уменьшается. Качественный состав гумуса фульватный и гуматно-фульватньий. Дерново-подзолистые почвы бедны валовыми запасами и подвижными формами азота. В горизонте А₁ или А_пах количество подвижного фосфора и обменного калия низкое, в подзолистом слое оно уменьшается и резко возрастает в иллювиальном. Дерново-подзолистые почвы кислые; кислотность почв западных районов южно таежной подзоны европейской территории обусловливают катионы Н и Al³⁺ а восточных -- в основном Н⁺, в профиле наиболее кислыми являются иллювиальные горизонты.

Сумма обменных оснований дернового слоя суглинистых почв снижается от слабоподзолистых видов к сильноподзолистым (от 20--25 до 10 мг/экв и ниже). В подзолистом горизонте сумма обменных оснований наименьшая, а в иллювиальном -- более высокая, чем в дерновом слое. Степень насыщенности основаниями дерново-подзолистых почв в целом выше, чем у подтипов подзолистых почв; однако встречается немало дерново-сильноподзолистых слабогумусных почв, у которых степень насыщенности основаниями ниже 50 %.

В результате развития плоскостной водной эрозии значительно изменяются состав и все свойства пахотного горизонта в связи с припахиванием нижележащих горизонтов с характерными для них свойствами. При любой степени смытости пахотный слой представляет собой смесь горизонтов с преобладанием массы основного распахиваемого горизонта, который, как правило, и определяет свойства обрабатываемого слоя.

Состав и свойства дерново-подзолистых почв значительно изменяются при проведении окультуривающих приемов: почвы утрачивают неблагоприятные в агрономическом отношении свойства и приобретают новые ценные качества. При этом наиболее существенно изменяется пахотный горизонт.

23. Виды поглотительной способности почв и их роль в питании растений и применении удобрений

О способности почвы поглощать некоторые вещества из растворов известно давно. Еще Аристотель отмечал, что морская вода после прохождения ее через почву опресняется и может быть использована как питьевая.

Под поглотительной способностью понимают способность почвы поглощать различные вещества из раствора, проходящего через нее и удерживать их. Фундаментальные исследования по этому вопросу проведены русским ученым К.К.Гедройцем. Он различал пять видов поглотительной способности почв : механическую, физическую (адсорбцию), химическую, физико - химическую (обменную) и биологическую. Поглотительная способность играет большую роль в питании растений и превращении удобрений в почве.

Механическая поглотительная способность - это свойство почвы, как пористого тела, не пропускать через себя частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, если они больше, чем поры почвы. Наличие механического поглощения сохраняет от потерь наиболее ценную, коллоидную часть почвы. Чем тяжелее механический состав почвы, тем больше задерживается коллоидных частиц.

Физическая поглотительная способность - возникает на границе почвенных коллоидных частиц и почвенного раствора и зависит от суммарной поверхности твердых частиц. Чем больше в почве мелкодисперсных частиц, тем больше суммарная поверхность и тем сильнее физическое поглощение. Отмечается положительная и отрицательная адсорбция. Положительная молекулярная адсорбция отмечается, если молекулы растворенного вещества притягиваются частицами почвы сильнее, чем молекулы воды.

Химическая поглотительная способность связана с образованием труднорастворимых или нерастворимых в воде соединений при взаимодействии ионов растворенных веществ (в т.ч. удобрений) с ионами почвы. Эти соединения выпадают в осадок и примешиваются к твердой фазе почвы. Химическое поглощение характерно для Н₃РО₄, ионов СО₃иSО₄и катионов Са и Мg.

Обменная поглотительная способность почв (физико-химическое поглощение). Она имеет большое значение для поглощенных катионов, а анионы обменно практически не поглощаются. Обменное поглощение катионов - способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы, имеющих отрицательный заряд, поглощать различные катионы из раствора.

Биологическая поглотительная способность почв - это свойство почвы задерживать и накапливать питательные вещества в корнеобитаемом слое в результате биологической деятельности живых организмов и корневой системы растений. Отличительная особенность биологического поглощения - его избирательность. К биологическому поглощению относятся: 1)процессы переноса корнями ряда растений питательных элементов из нижних горизонтов почвы в верхний слой. Поэтому, в частности, в пахотном слое почвы содержится больше фосфора, чем в материнской породе. 2)Фиксация азота из воздуха свободноживущими и симбиотическими микроорганизмами. 3)Иммобилизация - закрепление питательных веществ в телах микроорганизмов в процессе их жизнедеятельности.

Необменное поглощение. Наряду с вышеуказанными видами поглотительной способности почв имеется так называемое необменное поглощение катионов, которое в значительной мере определяется механическим и минералогическим составом почвы и имеет место у минералов группы монтмориллонита и гидрослюд с трехслойной кристаллической решеткой.

24. Объекты экологической экспертизы

Экологическая экспертиза (ЭЭ) - оценка уровня возможных негативных воздействий намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную среду, природные ресурсы и здоровье людей. Оценка хозяйственных и иных проектов на предмет их соответствия требованиям экологической безопасности и системе рационального природопользования. В РФ работы по экологической экспертизе основываются на Федеральном законе «Об экологической экспертизе» (1995 г.).

В законодательстве обозначены лишь общие типы объектов, подлежащих экологической экспертизе: все предплановые, предпроектные и проектные материалы по объектам и мероприятиям, намечаемым к реализации на территории РФ, независимо от их сметной стоимости и принадлежности, а. также экологические обоснования лицензий и сертификатов. К предплановым материалам (работам) относятся документы информационно-методического характера, содержащие экономические, социальные, собственно экологические и иные характеристики объекта планирования. К предплановым работам обычно относят: прогнозы развития отраслей хозяйства, территориальные комплексные схемы охраны природы и состояния окружающей природной среды и т.д. К предплановой документации относятся: генеральные схемы расселения, схемы и планы развития городов и территорий, в том числе районной планировки (застройки) населенных пунктов, комплексные схемы охраны и использования отдельных природных ресурсов, схемы различных специальных зон и территорий (в т. ч. зон экологического бедствия, свободных экономических и эколого-экономических зон). К предпроектным материалам относятся: материалы выбора площадки строительства (трассы), технико-экономические обоснования (ТЭО), основные положения на строительное проектирование и соответствующие задания, специальные условия на строительное проектирование и т.д. К проектным материалам относятся типовые и индивидуальные рабочие проекты на строительство, реконструкцию, развитие, техническое перевооружение, ликвидацию предприятий, зданий, сооружений и др. объектов, а также иная рабочая и сметная документация. Объектами ЭЭ являются также материалы экологических обоснований лицензий. К объектам экологической экспертизы законом отнесены также экологические обоснования сертификатов. Наиболее полно и подробно в действующем российском законодательстве объекты государственной ЭЭ определены в Законе «Об экологической экспертизе» [4]. Кроме вышеуказанных типов объектов экспертизы и оценки закон закрепляет следующие (ст. 11): проекты правовых актов РФ и ее субъектов, нормативно-технических и инструктивно-методических документов, утверждаемых органами государственной власти РФ и ее субъектов; проекты материалов, подлежащих утверждению органами государственной власти РФ и ее субъектов; проекты материалов, предшествующих разработке прогнозов развития и размещения производительных сил на соответствующей территории и т.д. (всего около 20 типов материалов). Существенно новым с точки зрения объектов ЭЭ является то, что к ним относятся теперь и действующие объекты, требующие повторной государственной ЭЭ, хотя ранее уже имевшие её положительное заключение. Повторная государственная экологическая экспертиза проводится в случаях: необходимости доработки объекта (по замечаниям ГЭЭ); при изменении условий природопользования; реализации объекта экспертизы с отступлениями от документов, получивших ранее положительное заключение ГЭЭ или внесения изменений в эти документы; внесения в проектную документацию изменений после получения положительного заключения государственной ЭЭ; истечения срока действия положительного заключения ГЭЭ.

25. Гумус почвы. Современные представления об образовании гумуса в почвах. Основные составные части гумуса

В почвах лишь незначительная часть гумусовых веществ находится в свободном состоянии. Гуминовые кислоты и фульвокислоты, реагируя между собой, образуют сложные соединения, а также вступают в химическое и коллоидно-химическое взаимодействие с минеральной частью почвы, образуя различные органо-минеральные соединения. Кроме того, гумусовые вещества способны прочно поглощаться глинистыми минералами и в этом состоянии становятся менее доступными для микроорганизмов. Особенно прочная связь наблюдается при взаимодействии гумусовых веществ с минералами типа монтмориллонита; с каолинитом или полевыми шпатами связь менее прочная. Взаимодействие гумусовых веществ с минеральной частью почвы и образование различных форм органо-минеральных соединений играют важную роль в закреплении гумуса в почве. А. Ф. Тюлин высказал предположение, что преобладающая часть гумусовых веществ закреплена в виде органо-минеральных пленок на поверхности минеральных частиц почвы меньше 0,01 мм, причем эти вещества связываются более прочно, химически, при участии полуторных окислов и менее прочно, адсорбционно, при коагуляции гуминовых кислот катионами кальция.

В светлых тропических лесах и высокотравных саваннах в почву ежегодно поступает от 70 до 120 ц/га растительных остатков (И. А. Денисов, 1971). Благодаря сильному развитию трав, значительная часть отмершего органического вещества находится в почве, что способствует их быстрейшей гумификации. Общее содержание гумуса в почвах от 1 до 4% и более. Соотношение гуминовых и фульвокислот в почвах варьирует в зависимости от конкретных условий, но повсюду в нижней части профиля преобладают фульвокислоты. Реакция почв слабокислая, часто почти нейтральная.

В почве цезий-137 находится в различных формах, содержание которых может значительно колебаться в зависимости от типа почв; отмечено, что от 5 до 30 % Cs-137 может присутствовать в обменной форме, от 2 до 25 % -- в кислотно-растворимой и от 50 до 90 % -- в фиксированной форме. Способность почв поглощать цезий-137 возрастает в ряду дерново-подзолистая < каштановая < чернозем. Особенно прочно он закрепляется минералами монтмориллонитовой группы, а также некоторыми слюдами и гидрослюдами. Тяжелыми по гранулометрическому составу почвами цезий-137 закрепляется прочнее, чем легкими, а в песчаных почвах -- практически весь содержащийся в почвенном профиле Cs-137 адсорбируется незначительной по своей массе коллоидной фракцией. Поглощение цезия-137 возрастает с увеличением содержания гумуса в почве. Отмечено, что в его распределении в лесных почвах большую роль играет растительность. Так, моховой покров удерживает радиоизотопы более прочно, чем травянистый. В северных зонах Европы и Северной Америки вследствие аккумуляции радиоактивного цезия во мхах и лишайниках его повышенное содержание наблюдается в мясе северных оленей; в организме лапландцев, питающихся олениной, содержание цезия-137 на порядок выше, чем у других народов этих регионов.

В. Киоп (1817--1891 гг.) предложил классификацию почв по химическому составу с разделением на три класса: силикатные (глиноземные, железистые, кремнеземные или песчаные), карбонатные (известковые, доломитные), сульфатные (гипсовые, ангидритовые). Более мелкие подразделения почв он устанавливал по процентному содержанию в них песка, различных силикатов, карбонатов и т. д. (Кпор, 1871 --1872). Конечно, такая классификация могла иметь ограниченное применение, и Кноп теперь более известен как автор метода определения гумуса в почве.

26. Предмет и методы агрохимии. Ее связь с другими науками

Агрономическая химия,или агрохимия - наука о взаимодействии растений, почвы и удобрений в процессе выращивания сельскохозяйственных (с-х) культур, о круговороте веществ в земледелии и использовании удобрений для увеличения урожая, улучшения его качества и повышения плодородия почвы. Современная агрохимия - теоретическая, биологическая и химическая дисциплина, имеющая прямую связь с практикой с/х производства.

В самом кратком определении агрохимия - это наука, изучающая питание растений и применение удобрений в целях повышения урожайности с-х культур. Предусматривает повышение плодородие почвы.

Агрохимия занимает центральное место среди агрономических дисциплин, т.к. применение удобрений - эффективное средство развития и совершенствования растениеводства.

Главная задача агрохимии- управление круговоротом и балансом химических элементов в системе почва - растение. Классик Отечественной агрохимии академик Прянишников считал задачами агрохимии изучение круговорота веществ в земледелии и выявление тех мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растении, которые могут повышать урожай или изменять его состав.

Цель агрономической химии- создание наилучших условий питания растений с учетом знания свойств различных видов и форм удобрений, особенностей их взаимодействия с почвой, определение наиболее эффективных форм, способов, сроков применения удобрений.

Развитие агрохимии в нашей стране неразрывно связано с деятельностью Д.Н.Прянишникова (1865-1948) окончил Петровскую академию. Практическое применение агрохимии, которая служит теоретической базой химизации земледелия, Прянишников рассматривал как мощное средство повышения производительности труда.

Д.Н.Прянишников отмечал,что «Россия должна избегнуть противоречия между улучшением питания населения и экспортом»,а для этого необходимо создать действительные избытки хлеба. Каким образом? Средствами обработки почвы, механизацией или химификацией, как в то время называли применение минеральных удобрений, или другими приемами. Не умоляя других средств повышения урожаев Прянишников выбрал химификацию.Он умел выбирать главное, в последствии выяснилось, что применение удобрений обеспечивает по крайней мере половину прибавки урожая от интенсивных приемов.

Научные интересы Прянишникова отличались широтой охватываемых вопросов. Под его руководством изучали фосфорное питание растений, в частности усвоение растениями фосфора из фосфоритов и применение фосфоритной муки в качестве удобрения. В связи с разработкой Соликамских калийных залежей Д.Н. Прянишников и его ученики выполнили ряд работ по использованию растениями калийных солей. Он всегда уделял большое внимание изучению роли биологического азота в земледелии, подчеркивал необходимость использования органических удобрений. Д.Н. Прянишников организовал работы по изучению действия микроэлементов на растения. Он доказал, что аммонийные соли являются равноценным источником азотного питания для растения, как и соли азотной кислоты. Прянишников доказал, что при распаде белков образуются аминокислоты, от которых в дальнейшем отщепляется аммиак. Много труда Прянишников затратил на изучение сроков, доз и способов внесения удобрений, размещения их в севооборотах, удобрения отдельных культур.

Как и большинство выдающихся ученых, Д.Н.Прянишников мог по праву гордиться огромной армией своих учеников, практически все отечественные специалисты агрономы, не говоря об агрохимиках в той или иной степени учились у него. Среди его учеников гордость отечественной науки академик Вавилов - великий агроном.

27. Понятие биосферы. Уровни организации живого вещества в биосфере

Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности. Живое вещество как совокупность всех организмов, живущих на Земле, состоит из нескольких царств (Прокариоты, Животные, Растения, Грибы), находящиеся в сложных взаимоотношениях. Живое вещество имеет сложное строение и разные уровни организации.

1. Молекулярно-генный (суборганизменный) -- особая форма организации живого, присущая всем без исключения организмам, представляющая собой совокупность различных органических и неорганических веществ, связанных между собой определенной структурой и системой биохимических процессов, позволяющих сохранять данную совокупность соединений как целостную систему, способную к росту, развитию, самосохранению и размножению в течение всего времени существования этого организма, т. е. до смерти.

2. Клеточный -- все живое (кроме неклеточных форм жизни) образовано особыми структурами -- клетками, которые имеют строго определенное строение, присущее как организмам из царства Растения, так и организмам из царств Животные и Грибы; некоторые организмы состоят из одной клетки, поэтому такие организмы при клеточном уровне соответствуют и новому уровню организации -- организменному (см. пятый уровень организации).

3. Тканевый -- характерен для сложных многоклеточных организмов, у которых произошла специализация клеток по выполняемым функциям, что привело к образованию тканей -- совокупности клеток, имеющих одинаковое происхождение, близкое строение и выполняющих одинаковые или близкие по характеру функции; различают растительные и животные ткани так, у растений выделяют покровные, основные, механические, проводящие ткани и меристемы (ткани роста); у животных -- покровные, нервные, мышечные и соединительные ткани.

4. Органный -- у высокоорганизованных организмов ткани образуют структуры, предназначенные для выполнения определенных функций, которые называются органами, а органы объединяются в системы органов (например, желудок входит в состав пищеварительной системы).

5. Организменный -- системы органов объединены в единое целое -- организм, при функционировании которого реализуется жизнедеятельность конкретного живого существа; известно, что в природе существует большое число одноклеточных организмов.

6. Популяционно-видовой -- особи одного вида образуют особые группировки, живущие на данной конкретной территории и занимающие определенную экологическую нишу, которые называются популяциями, а популяции одинаковых организмов образуют подвиды и виды.

7. Биогеоценотический -- этот уровень организации живого вещества связан с тем, что на данной территории проживает определенное количество популяций различных видов (как животных, так и растений, грибов, прокариотов и неклеточных форм жизни), которые взаимосвязаны друг с другом различными связями, в том числе и пищевыми.

8. Биосферный -- это высший уровень организации живого на планете Земля, представляющий собой всю совокупность живых существ, живущих на ней, которые взаимосвязаны друг с другом планетарным круговоротом химических элементов и химических соединений; нарушение этого круговорота может привести к глобальной катастрофе и даже к гибели всего живого. Следовательно, 1-5 уровни организации характерны для отдельно взятого организма, а 6-8 -- для совокупности организмов.

28. Гуминовые кислоты: состав, свойства, роль в почвообразовании и плодородии почв

Гуминовые кислоты почвенного гумуса, их кислые соли щелочноземельных металлов и все соли щелочных металлов образуют растворы коллоидной степени дисперсности. С помощью электродиализа было установлено наличие таких частиц и для фульвокислот. Однако дисперсность их оказалась значительно выше, нежели у гуминовых кислот. Истинные растворы образуют щелочные соли гуминовых кислот и соли фульвокислот.

Гуминовые кислоты в почве выполняют аккумулирующие функции, т.е. накапливают важнейшие элементы питания растений и почвенной биоты, в том числе образуют малорастворимые или нерастворимые соединения с большинством катионов металлов; регуляторные функции, т. е. формируют структуру, водный, водно-воздушный и тепловой режимы почв; протекторные функции, т. е. предохраняют растения и почвенную микрофлору от воздействия неблагоприятных климатических и экологических факторов, а также физиологические функции, т. е. обеспечивают рост и развитие растений и микроорганизмов. Гуминовые кислоты являются также мощными геохимическими агентами, способствующими трансформации горных пород, минералов и органических веществ, а также концентрации, рассеянию и переотложению химических элементов.

Гуминовые кислоты для химии воды интересны в том отношении, что это вещества преимущественно природного происхождения, которые часто встречаются в поверхностных и подпочвенных водах в различных концентрациях. Гуминовые кислоты являются причиной желтоватой окраски вод, если она не вызывается присутствием красителей другого типа, попавшими в исследуемую воду с бытовыми и производственными стоками.

Гуминовые кислоты - группа темноокрашенных гумусовых кислот, растворимых в щелочах и не растворимых в кислотах. Гуминовые кислоты имеют следующий элементный состав: 50-60 % углерода; 2-6 % водорода, 31-40 % кислорода и 2-6 % азота.

Гуминовыми кислотами называют соединения, вымываемые из почвы щелочами, фосфорнокислым, щавелевокислым или фтористым натрием и другими растворителями и осаждаемые из полученных растворов минеральными кислотами в виде темно-коричневого осадка.

Гумусовые кислоты - класс высокомолекулярных азотсодержащих оксикислот с ароматическим ядром, входящим в состав гумуса. На основании различной растворимости в воде, кислотах, щелочах и спирте гумусовые кислоты подразделяют на гуминовые кислоты, гиматомелановые кислоты и фульвокислоты. Флокуляция гуминовых веществ представляет большой интерес при очистке сточных и загрязненных естественных вод от металлов, которые связаны с гуминовыми веществами в прочные комплексы. Стандартный метод удаления больших количеств гуминовых веществ из растворов - это флокуляция при pH 1-2, при этом достигается снижение цветности не более чем на 80-90 %.

Гуминовые и фульвокислоты действительно можно рассматривать как единую непрерывную цепь соединений, в которой фульвокислоты являются начальными формами гуминовых кислот или продуктами их деструкции.

Строение молекул гуминовых кислот вполне точно еще не выяснено. По современным представлениям, гуминовые кислоты-- это сложные высокомолекулярные соединения, имеющие ароматическую природу. Кислотная природа гуминовых и фульвокислот установлена на основании прямых определений pH, емкости связывания оснований и их поведения при электролизе. pH отди-ализированных гуминовых кислот равняется примерно 3,5. Гуминовые кислоты являются слабыми, многоосновными органическими кислотами с точкой эквивалентности при pH 8--9.

29. Известковые материалы, их классификация и условия эффективного применения

Для известкования почв нужно использовать в первую очередь мягкие породы: известковые туфы, озерную известь, доломитовую муку и отложения мергеля.

Известковые туфы встречаются в местах выхода ключей, по берегам рек и ручьев, на склонах коренных берегов и обрывов. Содержат около 80--90% углекислой извести, остальные 10--20% падают на примеси (глина, песок и др.). Действуют быстрее, чем молотый известняк, но медленнее жженой извести.

Известковый туф хорошо крошится, не требует помола. Плотные комья пропускают через грохот с отверстиями в 10--15 мм.

Озерную известь добывают обычно на месте бывших замкнутых водоемов и глубоких заторфованных впадин. Поэтому месторождения бывают сверху покрыты слоем торфа или ила, а снизу подстилаются сапропелем. Озерная известь не требует помола (перед употреблением ее лишь подсушивают), содержит от 50 до 100% углекислой извести, действует быстрее, чем известковые туфы.

Доломитовая мука, добываемая из природных залежей (доломитизированные известняки), содержит не только углекислую известь, но и много углекислого магния; имеет вид порошкообразной массы, но часто со значительными (включениями обломков и кусочков твердой породы (до 5--10%), которые отделяют просеиванием через грохот. Действует медленнее известковых туфов.

Мягкий мергель добывают из залежей, довольно широко распространенных в подзолистой зоне. Мергель -- известняк с большой (примесью глины и песка обычно не размалывают, а прямо вывозят на поле и оставляют в небольших кучах на зиму. Весной легко рассыпающуюся массу мергеля разбрасывают по полю.

Там, где на месте нет. мягких известковых пород, широко применяют привозные известковые удобрения: молотый известняк или известковую муку, жженую известь -- негашеную и гашеную (пушонку).

Известковая мука получается при специальном размоле чистых или доломитизированных (с содержанием до 10--15% магния) известняков. Чем мельче размол, тем выше качество известковой муки. В настоящее время для вновь строящихся механизированных заводов до производству молотого известняка Министерством сельского хозяйства СССР приняты такие требования к качеству размола: 100% молотого известняка должно проходить через сито с отверстиями 1 мм и 80% через сито с отверстиями 0,17 мм, содержание CaCO₃+MgCO₃ должно быть не меньше 85%, а влажность не больше 15%. Действие стандартной известковой муки мало отличается от высококачественных мягких известковых материалов.

Жженая известь получается путем обжига твердых известняков. В ней содержится до 90--100% окиси кальция (СаО). Если жженую известь выдерживают в течение 1--2 месяцев в кучах, покрытых сырой землей, или поливают водой, то получается гашеная известь, или пушонка, с содержанием 65--75% водной окиси кальция Са(ОН)₂. Жженая и гашеная известь -- быстро и сильно действующие известковые удобрения: 1 т жженой или 1,5 г гашеной извести заменяют 2 г известковой муки стандартного помола. В первые 1--2 года после внесения жженая известь действует сильнее известковой муки, а затем их эффективность выравнивается. Все виды известковых удобрений на кислых торфяных почвах вновь осваиваемых болот рекомендуется вносить одновременно с зяблевой обработкой.

При зяблевой вспашке известь рассеивают по пластам и сразу же заделывают дисковыми боронами на возможно большую глубину; при первичной фрезерной обработке известь вносят под второй проход фрезмашины.

30. Экосистема, ее состав и строение

Экосистема -- это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды. Термин «экосистема» ввел английский фитоценолог А. Тенсли в 1935 г. Экосистемами являются, например, участок леса, река, море, аквариум, кабина космического корабля, географический ландшафт или даже вся биосфера.

1. естественные, сохранившиеся в неприкосновенности;

2. модифицированные, изменившиеся от деятельности человека;

3. трансформированные, преобразованные человеком

Экосистема состоит из четырех основных элементов.

1.Неживая (абиотическая) среда-- это вода, минеральные вещества, газы, а также неживые органические вещества и гумус.

2. Продуценты (производители)-- живые существа, способные из неорганических материалов среды строить органические вещества. Такую работу выполняют главным образом зеленые растения, производящие с помощью солнечной энергии из углекислого газа, воды и минеральных веществ органические соединения. Этот процесс называют фотосинтезом. При нем высвобождается кислород. Органические вещества, производимые растениями, идут в пищу животным и человеку, кислород используется для дыхания.

3. Консументы-- потребители растительной продукции. Организмы, питающиеся только растениями, называют консументами первого порядка. Животных, питающихся только (или преимущественно) мясом, называют консументами второго порядка.

4.Редуценты (деструкторы, разлагатели)-- группа организмов, которые разлагают остатки отмерших существ, например, растительные остатки или трупы животных, превращая их снова в исходное сырье (вода, минеральные вещества и углекислый газ), пригодное для продуцентов, превращающих эти составные части снова в органические вещества. К редуцентам относятся многие черви, личинки насекомых и другие мелкие почвенные организмы. Бактерии, грибы и другие микроорганизмы, превращающие живое вещество в минеральное, называют минерализаторами.

9.Основные свойства экосистем. Понятие о «экологической пластичности», экологической нише, оптимальной продуктивности.

1) экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов

2) в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие;

3) экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.

31. Фульвокислоты: состав, свойства, роль в почвообразовании и плодородии

Фульвокислоты, как и гуминовые, представляют собой высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты. Они растворяются в воде, кислотах, слабых растворах щелочей, пирофосфата натрия и водном растворе аммиака, образуя водорастворимые соли -- фульваты. Кроме того, они растворяются во многих органических растворителях. Растворы фульвокислот в зависимости от концентрации имеют окраску от соломенно-желтой до оранжевой. Их водные растворы обладают сильнокислой реакцией (рН = 2,2...2,8). Фульвокислоты состоят из углерода, водорода, кислорода и азота, но углерода содержат меньше, чем гуминовые, а кислорода -- больше. В среднем в фульвокислотах содержится углерода 40...52 %, водорода 4...6 %, кислорода 40...48 % и азота 2...6 %.