Почва как компонент земельных ресурсов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Под земельными ресурсами обычно принято понимать площади поверхности суши с различными ландшафтами, климатическими условиями, почвами, используемыми в сельском хозяйстве.

Площадь суши - 15 млрд га, т.е. около трети поверхности земного шара. Плотность населения на этой площади-427 чел./тыс. га. Освоенные земли составляют 37%. Из всей площади суши леса занимают пустыни, ледники, населенные пункты и другие участки со слабо выраженным почвенным покровом, пастбища, обрабатываемые земли - 10% (таким образом, питание людей обеспечивает в основном 1450 млн га возделываемых почв), примерно столько же земли пригодно для обработки, но использование ее в земледелии экономически невыгодно.

Важнейшим компонентом земельных ресурсов является почва. Она служит связующим звеном между всеми сферами Земли и с главной из них биосферой. Почва - основной источник получения продуктов питания для человека, среда произрастания растений и обитания животных, база социально-экономического развития любого государства, его национальное достояние и стратегический природный ресурс. Она заслуживает бережного использования и тщательной охраны.

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту. Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанци,, сохранение чистоты и продуктивности природных сред.

Строение почвенных экосистем

Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение такой ее части, как почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера становится целостной завершенной системой, все части которой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, -- основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Почва -- это особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва -- это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Горизонт A l -- темноокрашенный, содержащий гумус, обогащен минеральными веществами и имеет для биогенных процессов наибольшее значение.

Горизонт А 2 -- элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светлосерый или желтоватосерый цвет.

Горизонт В -- элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоиднодисперсными минералами.

Горизонт С -- измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт В -- исходная порода.

Поверхностный горизонт состоит из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы.

Гумус -- органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и поэтому сохраняющееся после того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру. Обогащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой -- подпахотным. Основные функции гумуса' сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В твердой фазе преобладают минеральные образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный раствор, составляет вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую фазу почвы составляет "почвенный воздух", включающий газы, заполняющие свободные от воды поры.

Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физикохимических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих.

Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов:

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т. д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

Растительность -- зеленые растения (основные создатели первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из почвы воду и минеральные вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные условия для действия почвенной фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные организмы, выполняющие функцию преобразования органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и Др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие -- азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов обмена высших растений, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физикохимические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования -- рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы -- плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

Аридизация суши -- комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия -- смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 12°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни -- на 2,3 млн. га, сенокосов -- на 10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв изза уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 2530%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит, множество живых организмов, т. е. почва -- это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы -- это медленно возобновляемый ресурс. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см -- в западных черноземах. Одна из особенностей почвы -- естественное плодородие --формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5--10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия.

Последовательность почвенных горизонтов называют почвенным профилем. Почвенный профиль и толщина горизонтов варьируются в зависимости от каждой природно-климатической зоны и определенного рельефа местности. Так, равнинные степные почвы умеренного климата содержат в среднем 12 тыс. т/га гумуса, лесные - около 100 т/га.

Свойства почвы зависят от состава и особенностей твердой, жидкой, газообразной и живой ее частей. Так как почва является продуктом жизнедеятельности многих организмов: растений, животных, микроорганизмов, то их обилие, соотношение групп определяют свойства почвы. Самым важным из них является ее плодородие - способность обеспечить урожай растений. Почва сохраняет плодородие до тех пор, пока населена многочисленными живыми организмами, участвующими в сложных процессах гумификации.

Основу почвенной биоты составляют микроорганизмы. Они представлены сине-зелеными и зелеными водорослями, бактериями, грибами и простейшими.

Важную роль в почвообразовательных процессах играют организмы, разлагающие органические вещества. Они относятся к следующим таксономическим группам: 1) спорообразующие и не спорообразующие гетеротрофные бактерии; 2) актиномицеты; 3) различные грибы, в том числе плесени; 4) почвенные простейшие, в том числе амебы, инфузории, жгутиковые. Они встречаются в наземных биоценозах повсюду, но особенно их много в самых верхних слоях почвы. Численность микроорганизмов в луговых почвах умеренного климата составляет 1012-- 1015 особей, а биомасса -10-100 г/м2. От обилия органических веществ, их разрушения микроорганизмами с образованием гумусовых соединений зависят структура и плодородие почвы.

К мезофауне почвы относятся нематоды, энхитреиды, микроартроподы (клещи и ногохвостки). Микроартроподы и энхитреиды исчисляются тысячами на 1 , нематоды - миллионами.

К макрофауне принадлежат крупные насекомые и их личинки, дождевые черви. Плотность населения дождевых червей на известково-глинистых почвах умеренного климата достигает 300 особей/м2. Наибольшими по биомассе компонентами почвы являются корни растений. Сухая масса корней в степных почвах достигает 1000 г/м2, в лесу - 3000 г/м2 и более. К макрофауне относятся также роющие позвоночные: кроты, суслики, слепушонки, мыши, полевки и др.

В почве есть болезнетворные организмы, становящиеся причиной заболеваний и сельскохозяйственных животных и человека. Многие из них связаны с определенными типами почв. Так, гистоплазмоз вызывается паразитическим грибком Histoplasma capsulatum, поражающим соединительные ткани и эндотелий человека и некоторых млекопитающих. При этом заболевании увеличиваются печень, селезенка, лимфатические узлы, происходят кожные кровоизлияния, при легочном гистоплазмозе появляется кровохарканье. Распространение гистоплазмоза связано с красно-желтыми оподзоленными почвами субтропиков и тропиков. На других почвах эта болезнь практически отсутствует.

В почве могут находиться возбудители брюшного тифа, дизентерии, бруцеллеза, многих глистных заболеваний и т. д. Наибольшая смертность от холеры связана с заболоченными почвами пойм рек Западной Индии.

На состояние здоровья человека химический состав почвы оказывает влияние через воду, растения и животных. Недостаток или избыток определенных химических элементов в почве бывает столь велик, что приводит к нарушению обмена веществ, вызывает серьезные заболевания или способствует их развитию. Так, широко распространенное заболевание эндемический (местный) зоб связано с недостатком йода в почве. Малое количество кальция при избытке стронция служит причиной уровской болезни. Нехватка фтора приводит к кариесу зубов. При высоком содержании фтора (свыше 1,2 мг/л) нередко возникают заболевания костной системы (флюороз).

Почвенный слой является буферной зоной между атмосферой и недрами. По сути, он принимает на себя основную долю нагрузки от всех видов хозяйственной деятельности человека.

Продуктивность почвенных экосистем

Расмотрим продуктивность на более крупные членистоногих. Они питающиеся подстилкой потребляют подстилку и микроорганизмы, которые активируются в процессе пищеварения. Развитие микроорганизмов продолжается в фекалиях, 20% которые повторно случайно могут заглатываться беспозвоночными, что увеличивает микробиальную биомассу. Во-первых, хищные, а также паразитические и мутуалистические действия биологических регуляторов напрямую регулируют численность микробиальных сапрофагов и других биологических регуляторов, и тем более их активность. При низкой плотности хищники стимулируют скорость роста популяции их жертв (в т.ч. организмы, питающиеся бактериями, стимулируют рост бактерий), но при высокой плотности они снижают плотность популяции жертвы. Хищничество часто подавляет развитие микробиальной популяции в большей степени чем ресурсы. Это регулирование может оказать эффект на численность, биомассу или продуктивность на более низких трофических уровнях. Однако, регуляция хищничества высоко чувствительна. Эти эффекты могут существенно изменяться под воздействием нарушений, поскольку пищевые сети высоко динамичны и могут изменить взаимоотношения видов, состав и динамику. Паразиты и патогены влияют не только на регулирование численности видов, но и на регулирование биоразнообразия.

Во-вторых, биологические регуляторы косвенно влияют на химические процессы, которые осуществляются микробиальными сапрофагами. Например, простейшие и нематоды благодаря хищничеству на микробиальных сапрофагах, помогают распределять в почве органическое вещество и сапрофагов. Таким образом, они косвенно влияют на доступность питательных веществ, которые иначе будут отлагаться в микробиальной биомассе. Сложность трофических сетей может стимулировать минерализацию, которая в свою очередь, может стимулировать продуктивность.

Заключение

почвенный экосистема микроорганизм плодородие

Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных отраслей промышленности. Использование с этой целью продукции океана, гидропоники или искусственно синтезируемых веществ не может, по крайней мере в обозримом будущем, заменить продукцию наземных экосистем (продуктивность почв). Поэтому непрерывный контроль за состоянием почв и почвенного покрова - обязательное условие получения планируемой продукции сельского и лесного хозяйства.

Вместе с тем почвенный покров является естественной базой для поселения людей, служит основой для создания рекреационных зон. Он позволяет создать оптимальную экологическую обстановку для жизни, труда и отдыха людей. От характера почвенного покрова, свойств почвы, протекающих в почвах химических и биохимических процессов зависят чистота и состав атмосферы, наземных и подземных вод. Почвенный покров - один из наиболее мощных регуляторов химического состава атмосферы и гидросферы. Почва была и остается главным условием жизнеобеспечения наций и человечества в целом. Сохранение и улучшение почвенного покрова, а, следовательно, и основных жизненных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства, развития промышленности, бурного роста городов и транспорта возможно только при хорошо налаженном контроле за использованием всех видов почвенных и земельных ресурсов.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.

Список литературы

1. Природопользование. Учебник. Арустамов Э.А. Издательский дом "Дашков и Ко". М - 2000г.

2. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ. В.Д. Валова. Издательский дом "Дашков и Ко". М - 2001г.

3. «Экологические основы природопользования» В.М. Константинов Ю.Б. Челидзе - 2003г.

4. «Прикладная экология» В.А. Вронский - 2002г.

5. «Экология, природопользование, охрана окружающей среды» Т.А. Демина - 2004г.

6. «Ключи к экологии» Пьер Агесс - 1996г.

Размещено на Allbest.ru