Роль почвы в биосферных процессах. Условия почвообразования. Деградация почв. Проблемы от применения ядохимикатов в сельском хозяйстве при борьбе с вредителями

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

Нижегородский государственный технический университет

им. Р.А. Алексеева

Дзержинский Политехнический Институт (филиал)

Реферат По дисциплине: «Экология»

По теме: «Роль почвы в биосферных процессах. Условия почвообразования. Деградация почв. Проблемы от применения ядохимикатов в сельском хозяйстве при борьбе с вредителями»



Содержание

Введение

Роль почвы в биосферных процессах

Условия почвообразования

Деградация почв

Экологическая проблема, вызванная применением ядохимикатов для борьбы с вредителями и загрязнение окружающей среды

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере. Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений, а так же почве отведена важнейшая роль в жизни общества, так как она представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97 % продовольственных ресурсов для населения планеты. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.



Роль почвы в биосферных процессах

На поверхности коры выветривания формируется почвенный покров - основа земельного фонда биосферы. Он представляет собой самостоятельную земную оболочку - педосферу.

Почва - особое естественно-историческое природное тело, возникшее на поверхности суши земного шара в результате совокупного воздействия факторов почвообразования: климата, горных пород, растений, животных, микроорганизмов и времени.

Исходя из этого определения, можно охарактеризовать основные функции почвы. В первую очередь это функция почвы в качестве основной среды обитания организмов земной суши, обеспечивающая аккумуляцию в ней биофильных веществ и атмосферной влаги. Ведь с почвой связно 99% всей биомассы Земли и более 92% известных генетически разных видов живых существ. Из этой функции почвы проистекает много важных выводов.

Если человечество желает сохранить все разнообразие живых существ Земли, оно должно в первую очередь озаботиться сохранением почвы. Почвоведы называют почву пленкой жизни, а В. И. Вернадский считал ее « областью сгущения жизни». В настоящее время изза хищнического или безграмотного отношения к почве идет процесс деградации - «тихий кризис планеты».

Толщина почв в среднем составляет 18 - 20 см, но в некоторых районах суши может колебаться от нескольких сантиметров до 1,5 - 3 метров. Плодородный слой почвы формировался на протяжении тысячелетий вследствие взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов (прежде всего микроорганизмов) с почвообразующей горной породой.

Минеральный состав почвы включает в себя кремнезем (около 50%), глинозем (до 25%), оксиды железа, магния, калия, фосфора, кальция (до 10%). Органические вещества, поступающие в почву с растительным опадом, содержат углеводы, белки, жиры, а также конечные продукты обмена - смолы, воск, дубильные вещества. Под действием различных факторов эти вещества в почве минерализуются, т. е. превращаются в относительно простые неорганические вещества (диоксид углерода, аммиак и др.), а частично трансформируются в более сложные соединения - перегной или гумус.

Почва - связующее звено биологического и геологического круговорота веществ. Почва - это экран, через который происходит обмен веществом и энергией между земной корой, атмосферой и гидросферой суши. Через почву осуществляются циклические процессы круговорота воды на земной суши, процессы трансформации органических и минеральных веществ, поступающих в почву и вновь вовлекаемых в жизненные циклы.

Важнейшим свойством почвы является плодородие - способность обеспечивать растения в период их жизнедеятельности водой, питательными веществами и воздухом. Способствуют этому живые организмы (растения, животные и микробы), связанные с почвой и составляющие вместе с ней сложные экологические системы - биогеоценозы.

В свою очередь педосфера состоит из множества биогеоценозов (экосистем) - ландшафтов, основными взаимосвязанными компонентами которых являются горные породы, растения, животные и микроорганизмы.

Почвы представляют собой не просто твердое тело, как большинство пород литосферы, а сложную трехфазную систему, в которой твердые частицы окружены воздухом и водой. Она пронизана полостями, заполненными смесью газов и водными растворами, и поэтому в ней складываются самые разнообразные условия, благоприятные для жизни множества микро и макроорганизмов. В почве сглажены температурные колебания по сравнению с приземным слоем воздуха, а наличие грунтовых вод и поступление осадков создают запасы влаги и обеспечивают режим влажности, промежуточный между водной и наземновоздушной средой.

Одно из важнейших свойств почвы - ее структура, которая обусловлена совокупным действием органических и минеральных почвенных коллоидов, склеивающих элементарные частички почвы и способствующих образованию комочков структурных агрегатов различной формы и величины.

В почве выделяют три основных горизонта, различающихся по морфологическим и химическим свойствам: 1) верхний перегнойноаккумулятивный горизонт, в котором накапливается и преобразуется органическое вещество и из которого промывными водами часть соединений выносится вниз; 2) горизонт вымывания, или иллювиальный, где оседают и преобразуются вымытые сверху вещества, и материнскую породу, или горизонт, материал которого преобразуется в почву.

Структурные горизонты почв благодаря их рыхлому сложению хорошо осваиваются корневыми системами растений. Эти горизонты обеспечивают их также водой, воздухом и элементами питания.

В почве концентрируются запасы органических и минеральных веществ, поставляемых отмирающей растительностью и остатками животных. Поэтому в ней постоянно обитает огромное количество организмов различных групп. На 1 м2 почвы встречается несколько десятков тысяч червей и мелких членистоногих. Кроме них в почве живут разные млекопитающие мышевидные грызуны, кроты, суслики и т. д. В таком малом количестве почвы, как 1 г ее, содержится сотни миллионов бактерий, многие тысячи простейших.

Обитатели почвы в результате своей жизнедеятельности производят большую почвообразовательную работу. В частности, они смешивают различные ее слои между собой, переносят в глубину почвы органические вещества, разлагают и минерализуют листовой опад, отмершие организмы и т. д. почвенная фауна перерабатывает около 25% вещества лесного опада. В саду на 1 м2 находится в среднем 400 дождевых червей общей массой около 80 г, способных отложить за сезон на поверхности почвы до 1 см органических остатков и грунта.

Среди бактерий особо важную роль выполняют нитрифицирующие, к которым относятся нитросомонас, нитробактер и др. в аэробной (кислородосодержащей) среде они окисляют аммиак до солей азотистой (нитриты) и азотной (нитраты) кислот. Напротив, в анаэробных условиях протекает обратный процесс - денитрификация, который связан с восстановлением солей азотной кислоты.

В верхних слоях почвы обитает основное количество организмов, каждый из которых выполняет определенную функцию: дождевые черви, личинки насекомых, клещи разрыхляют почву, способствуют ее аэроции, удобряют ее своими выделениями; бактерии минерализуют органические вещества, выполняя роль санитаров; простейшие уничтожают избыточное количество бактерий.

По целому ряду экологических особенностей почва является средой, промежуточной между водной и наземновоздушной. С водной средой почву сближают ее температурный режим, пониженное содержание кислорода в почвенном воздухе, насыщенность последнего водяными парами и наличие воды в других формах, присутствие солей и органических веществ в почвенных растворах, а также возможность для обитателей почвы передвигаться в трех измерениях. С воздушной средой почву объединяют прежде всего наличие почвенного воздуха, а также довольно резкие изменения температурного режима поверхностных слоев и угроза иссушения в верхних горизонтах.

Вышеизложенное позволяет сделать вывод, что, несмотря на существенную неоднородность экологических условий в почве, она является достаточно стабильной средой, по крайне мере для относительно подвижных организмов. Последние путем незначительных перемещений способны обеспечивать себе приемлемую экологическую обстановку.

Вся совокупность физических и химических свойств почвы, способных оказывать экологическое воздействие на живые организмы, относится к эдафическим факторам. Они имеют важное значение для тех организмов, жизнь которых тесно связана с почвой. Это относится в первую очередь к животным - постоянным или временным обитателям почвенного покрова. Для растений важность почвы определяется тем, что она является опорой для большинства наземных и водных видов, растительные организмы получают необходимые для жизни минеральные вещества и воду.

Почвенный покров Земли не только питает растения, но и выполняет ряд функций, которые связаны с естественным биогеохимическим круговоротом веществ: минерализация остатков организмов, органических веществ; аккумуляция и распределение энергии, прошедшей через фотосинтез растений; формирование стока речной воды и химического состава суши. Экологическое значение почвы состоит и в том, что она является связующим звеном, своего рода посредником между живой и неживой природой, атмосферным воздухом, водой и недрами. Для человека почва - средство производства, предмет и орудие труда. Возделываемая (пахотная) почва также в определенной степени продукт труда. В сельском хозяйстве почва выступает в качестве основного (главного) средства производства.

Особо следует отметить уникальную особенность почв - способность к самоочищению, т. е. процесс естественного разрушения загрязнителя в почве в результате природных физических, химических и биологических процессов. При этом загрязнитель разлагается до форм, усваиваемых живыми организмами и вовлекаемых далее в биотический круговорот веществ. Оно основано на поглощении и разложении загрязнителей главным образом микроорганизмами и зависит от их количества и физиологических активности. Длительность процесса самоочищения резко меняется в зависимости от географического места, например, на севере оно идет медленно. Способность почвы к самоочищению имеет огромное значение для проживающих в ней организмов и связанных с ними других компонентов биосферы.

Таким образом, почва - гигантская экологическая система, оказывающая наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю биосферу. Она активно участвует в круговороте веществ. И переносе энергии в природе, поддерживает газовый состав атмосферы Земли и выполняет другие функции планетарного масштаба.

Условия почвообразования

Формирование и развитие почвенного покрова, тесно связано с конкретным сочетанием природных факторов почвообразования и влиянием хозяйственной деятельности человека.

В.В. Докучаев выделял пять факторов почвообразования: материнская (почвообразующая) порода; климат; растения; животные организмы; рельеф и время. В настоящее время они пополнились еще двумя: водами (почвенными и грунтовыми) и хозяйственной деятельностью человека.

Почвообразующие породы (или материнские) - это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горных пород.

Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.

Значение рельефа в формировании почв и развитии почвенного покрова велико и разнообразно. Рельеф выступает как главный фактор перераспределения солнечной радиации и осадков в зависимости от экспозиции и крутизны склонов и оказывает влияние на водный, тепловой, питательный, окислительно-восстановительный и солевой режимы почв.

Так, в горах возникает вертикальная зональность климата, растительности и почв вследствие понижения температуры воздуха с высотой и изменения в увлажнении. Воздушные массы, приближаясь к горам, медленно поднимаются, и постепенно охлаждаются, что способствует достижению точки росы и выпадению осадков. Перевалив через горы, те же воздушные массы, опускаясь, нагреваются и становятся сухими. Различия в увлажнении вызывают изменения питательного, окислительно-восстановительного и солевого режимов.

Поверхности разного наклона и экспозиции получают в течение гола неодинаковое количество солнечной радиации, что отражается на условиях температурного и водного режима.

Все это приводит к возникновению различных растительных формаций, и следовательно неодинаковым условиям гумусонакопления и разложения органического вещества, изменению почвенных минералов и, в конечном счете, к образованию разных почв в различных условиях рельефа.

В настоящее время в зависимости от положения в рельефе и особенностям увлажнения выделяют следующие группы почв, которые называются рядами увлажнения.

Автоморфные почвы - формируются на ровных поверхностях и склонах в условиях свободного стока поверхностных вод, при глубоком залегании грунтовых вод (глубже 6 м).

Полугидроморфные почвы - формируются при кратковременном застое поверхностных вод или при залегании грунтовых вод на глубине 3-6 м (капиллярная кайма может достигать корней растений).

Гидроморфные почвы - формируются в условиях длительного поверхностного застоя вод или при залегании грунтовых вод на глубине менее 3 м (капиллярная кайма может достигать поверхности почвы).

Рельеф оказывает большое влияние на развитие эрозионных процессов (особенно на склонах с крутизной более 3 ⁰. В условиях склоновых форм рельефа возможно проявление водной эрозии, т.е. смыва и размыва почвы. На выровненных территориях в условиях засушливого климата большее значение имеет ветровая эрозия.

Рельеф выступает и как фактор эволюции растительности и почв при его изменении. Например, при постепенном врезе русла реки, пойменная терраса превращается в надпойменную. Это приводит к изменению режима увлажнения (прекращению пойменных и аллювиальных процессов, понижению грунтовых вод) и, как следствие, к развитию почв не в гидроморфных или полугидроморфных условиях, а в автоморфных.

Биологический фактор в образовании каждой почвы является ведущим. Почва могла возникнуть лишь после появления живых организмов. Почвообразование происходит благодаря глубокому и сложному взаимодействию между растительными, животными организмами и внешними факторами. При этом происходит значительное преобразование материнской породы. Главным условием, обеспечивающим непрерывность этого процесса, является приток лучистой солнечной энергии на поверхность Земли.

В формировании почв принимает участие растительность, животные и микроорганизмы, перерабатывающие минералы горных пород и атмосферные газы. Энергетической основой почвообразовательного процесса является солнечная радиация. На земной поверхности мертвая минеральная природа переходит в органическую и живую, а последняя, отмирая и разлагаясь, снова переходит в мертвую минеральную материю. В процессе постоянного взаимодействия между мертвой и живой природой, а также при их переходе друг в друга в поверхностном слое литосферы происходит формирование разнообразных почв и развивается основное и специфическое свойство каждой почвы - ее плодородие.

Роль растительности. Зеленые растения служат основным поставщиком почв свежими органическими веществами. Вместе с биомассой в почвах аккумулируется солнечная энергия, количество которой может равняться 9,33 ккал на 1 г углерода, что при средней величине накопления растительных остатков 10 т/га составляет 9,33.107 ккал солнечного тепла. Такие огромные ресурсы энергии включаются в естественные процессы почвообразования, а также могут использоваться людьми.

Растительные сообщества извлекают из материнских пород (а в дельнейшем из почв) элементы питания, синтезируют биомассу и тем самым переводят эти легкоподвижные химические элементы в состав сложных органических соединений (гумус), а также возвращают в формирующуюся почву эти соединения в виде отмирающего наземного опада и корней.

Леса характеризуются наибольшей биомассой по сравнению с остальными фитоценозами. Но в лесах (за исключением субтропиков) ежегодный прирост ее меньше, чем в луговых степях, причем в травянистых сообществах до 85 % биомассы составляют корни, органические вещества здесь почти целиком возвращаются в почву. Поэтому под луговыми травянистыми ассоциациями почвы бывают более плодородные, чем под лесами и сухими степями.

В лесных фитоценозах происходит глубокое промачивание почвенной толщи, в результате чего из почвы элювируются (вымываются) растворимые формы органических и минеральных соединений. В травянистых фитоценозах обильные ежегодные растительные остатки концентрируются в верхней части почвенного профиля, образуя перегнойно-аккумулятивный горизонт. Под моховым покровом накапливаются растительные остатки в виде торфа (из-за переувлажнения и медленного разложения их).

Процесс разложения органических остатков зависит также от химического состава: в хвойных лесах зольность опада составляет 1-2 %, в лиственных - увеличивается до 4 %, в степях и полупустынях - 2-4 %, а в опаде галофитной растительности солончаковых пустынь она достигает 14 %.

Растения обладают избирательной поглотительной способностью, которая выражается в том, что их корни извлекают из минерального субстрата химические элементы в нужных соотношениях. Например, в золе растений (особенно в злаках, осоках, хвощах, диатомовых) скапливается очень много кремнезема, в то время как почвенный раствор содержит его ничтожно малое количество. В растениях пустынь накапливается большое количество минеральных солей.

Роль животных в почвообразовании неотделима от существенного влияния растительности и микроорганизмов. Почва является жизненной средой для огромного числа позвоночных и беспозвоночных животных организмов. В процессе питания они измельчают растительную массу и перемещают ее в нижележащие горизонты, перемешивая органические вещества с минеральной частью.

Позвоночные животные (суслики, хомяки, сурки, кроты, слепыши, мыши, тушканчики, ящерицы, змеи, ужи и др.) создают в почвах свои норы и гнезда. Землерои перемещают минеральную массу из глубины почвенного профиля и выносят ее на поверхность. Например, в степной полосе в местах поселения этих животных образовались перерытые черноземы, каштановые и другие почвы.

Особенно большую работу по преобразованию органических остатков в почве производят дождевые черви, а также отчасти личинки многочисленных насекомых. Они осуществляют механическую и химическую переработку органо-минеральной части почвы.

Распространение животных в природе подчиняется закону зональности и имеет тесную связь с характером растительного покрова, климатом, почвообразующими породами.

Все организмы растительного и животного происхождения активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ, и, находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью, они способствуют развитию почвенного плодородия.

Климат является одним из важнейших факторов почвообразования и географического распространения почв. От угла наклона солнечных лучей к земной поверхности зависит поступление на нее солнечного тепла. На экваторе такой приток максимальный, а на полюсах Земли - минимальный. В связи с этим совокупность погодных условий на различных географических широтах подчиняется закону климатической зональности.

На почвообразование климат влияет как прямо (определяя энергетический уровень и гидротермический режим почвы), так и косвенно, воздействуя на изменение почв через растительность, жизнедеятельность животных и микроорганизмов.

Многолетний режим погоды (климат) зависит от высоты над уровнем моря и форм рельефа.

Различают две формы проявления климата - макроклимат и микроклимат. Из элементов климата на образование почв наибольшее влияние оказывают температура, атмосферные осадки, ветер. Различные соотношения между элементами климата и другими рассмотренными факторами почвообразования способствуют формированию пестрого почвенного покрова.

С климатом тесно связаны водные, воздушные и тепловые свойства почв. Именно тепловой режим почв определяет общую широтно-зональную закономерность распространения их на равнинных территориях. В горных условиях вертикальная зональность почв зависит от высоты местности и экспозиции склонов. С притоком на земную поверхность солнечного излучения тесно связан тепловой режим почв и энергетика почвообразования.

Совершенно особый фактор почвообразования - время. Длительность процессов почвообразования накладывает определенный отпечаток на свойства и облик каждой почвы, развивающейся из конкретной горной породы. В связи с этим почвы могут различаться по абсолютному и относительному возрасту.

Абсолютный возраст почв связан с геологическим прошлым в каждом регионе. С тех пор, когда любая конкретная территория стала сушей и на ней поселились растения и животные, началось наземное почвообразование. Однако в определении понятия абсолютного почвенного возраста следует также учитывать подводный период почвообразования, который связан с возрастом материнских пород.

Относительный почвенный возраст характеризуется разновременностью и различными скоростями протекания биологических, физико-химических и других процессов в сравниваемых почвах. Относительный возраст почв тесно связан с сельскохозяйственной деятельностью человека. Учет почвенного возраста важен для оценки результатов мелиорации земель, а также перспективных возможностей в деле повышения почвенного плодородия.

Хозяйственная деятельность человека - один из факторов почвообразования. В настоящее время почти не осталось девственных почв в зоне деятельности человека. Механическая обработка (вспашка), удобрение, осушение, орошение, сенокошение, выпас скота, вырубка лесов и другие приемы резко изменяют как направление и скорость естественного почвообразования, так и качество почвы. Человек теперь может сознательно управлять естественными процессами почвообразования, улучшая почвенное плодородие в антропогенном ландшафте. С развитием научно-технического прогресса и общественных отношений усиливается использование почв и их преобразование.

Т.о., сложная взаимосвязь всех перечисленных факторов почвообразования обусловливает формирование пестрого почвенного покрова. Взаимодействие живых организмов и продуктов их жизнедеятельности с материнской породой обычно проявляется по-разному. Но во всех случаях почвообразование является следствием биологического круговорота веществ в природе.

Деградация почв

Деградация почв - в широком смысле - процессы, ухудшающие плодородие почв. В более узком смысле - процессы разрушения структуры, потери гумуса и обменных оснований, а иногда - и вымывание ила в черноземах.

ДЕГРАДАЦИЯ- (от лат. Gradus - ступень; фр. Dйgrader - ухудшаться, вырождаться)

Постепенное ухудшение, упадок, утрата ранее накопленных свойств.

Несмотря на очевидность понятия «деградация почв», связанного в первую очередь со значительной (по времени) историей развития земледелия и использования почвенных ресурсов (наиболее ранние упоминания о процессах потери почвенного плодородия относятся к ранним цивилизациям, упомянуты в Библии и Коране), впервые научное обоснование деградации почв и влияния на них деятельности человека дали российские ученые В.В. Докучаев (1877) и А.А. Измаильский (1879), развив его в дальнейшем в ставших классическими трудах "Наши степи прежде и теперь" ( Докучаев В.В., 1892) и "Как высохла наша степь" ( Измаильский А.А., 1893). Именно исследования В.В. Докучаевым причин потери урожайности в степных областях России легли в основу созданной им на рубеже 19-20 веков новой науки о почве как особом естественноисторическом теле природы - почвоведения. Докучаеву же впервые принадлежит введение понятия "деградация" применительно к почвам, а также обоснование необходимости учета антропогенного фактора при анализе становления и развития почв.

Сущность понятия

Хотя развитие почвоведения в качестве самостоятельной науки имеет более чем вековую историю, деградация почв до настоящего времени не имеет четкого определения из-за многосторонности понятия, связанной как с природными, так и антропогенными обстоятельствами, включая экономическую деятельность человека. Вместе с тем, обобщая многочисленные определения деградации почв, содержащиеся в современной литературе, можно отметить близость их смыслового содержания и выделить следующие базовые элементы:

1. понятие деградации почв преимущественно раскрывается через совокупность процессов почвообразования, приводящих к изменениям в почвах и почвенном покрове по сравнению с эталонными (как природными эталонами, так и эталонами по продуктивности)

2. деградация почв ведет к снижению плодородия почв, продуктивности или качества продукции;

3. деградация почв ведет к повышению затрат на восстановление средств и уровня производства. В последнее время в связи с глобальными потерями почвенных ресурсов как в абсолютном так и относительном выражении в расчете на душу населения Земли (академик РАН Г.В. Добровольский образно называет этот глобальный процесс-проблему "тихим кризисом планеты") в определении понятия деградация почв зазвучал новый аспект - экологический:

4. деградация почв приводит к изменения функций почв как элемента экологической системы, отклонениям от экологических норм и ухудшению параметров, важных для функционирования биоты и человека.

Последний аспект усиливает антропоцентрические позиции в трактовке термина деградация почв современным почвоведением в дополнение к доминировавшим ранее экономическим аспектам, связанным со снижением биологической продуктивности на деградированных почвах. Такое понимание деградации почв с позиций "удобства" и "благополучия" для человека и окружающей его среды является в настоящее время наиболее распространенным, хотя и относительно упрощенным по сравнению с общесистемным подходом к деградации почв, в рамках которого деградацию почв как сложных биокосных систем следует рассматривать как процесс постепенной утраты элементов и упрощения структуры этих систем. Очевидно, что системное понятие деградации отвечает понятию деградации почв в случае таких разрушающих почву воздействий и процессов как эрозия и дефляция, но не вполне соотносится с ним в случае, например, формирования солонцеватых черноземов при орошении. Возможно, в будущем почвоведы станут различать эти разные стороны понятия деградации почв, но на сегодняшний день абсолютно доминирующей является энвайроменталистская точка зрения (энвайроменталистика - от слова environment - учение об окружающей среде).

С "двуцентричностью" современных энвайроменталистских (в т.ч. геоэкологических) представлений, выражающейся во взглядах на человека, население, человечество не только как на источник разрушения природы, но жертву воздействия как неизмененной (стихийные природные процессы), так и в особенности измененной им же самим природы, связана и неустоялость терминов, близких по смысловому содержанию к деградации почв, но обычно рассматриваемых в таком разделе теоретического почвоведения как эволюция почв и почвенного покрова. Так, например, в последние десятилетия, когда стало ясно, что антропогенные воздействия на природу Земли приводят уже к изменениям факторов почвообразования в глобальном и геологическом масштабах (например, глобальные изменения климата, изменения состава поверхностных пород и изменения рельефа на больших территориях), все чаще можно встретить в публикациях почвоведов термины «антропогенная эволюция» или «деградация почв под влиянием природных факторов», хотя в целом на текущий момент антропогенной деградации почв обычно называют их вторичные изменения, обусловленные именно деятельностью человека, которые сопровождаются частичной или полной утратой плодородия почвенного покрова или оказываются причиной их уничтожения. Почва представляет собой возобновимый ресурс, который при эксплуатации не убавляется, а сохраняется и улучшается (в антропоцентрическом понимании). Частичная утрата плодородия может быть восстановлена, тогда как полное исчезновение почв оказывается необратимым явлением, приводящим, в конечном итоге, к утрате устойчивости или к гибели или глубокой деградации ландшафта, что особенно актуально для индустриальных и агроландшафтов. Важнейшей причиной реальных деградационных изменений почв является несоответствие (неадекватность) антропогенных мероприятий их генетическим особенностям, свойствам и режимам, условиям естественного формирования ландшафтов. Этот постулат лежит в основе современных подходов и концепции так называемого "адаптивно-ландшафтного" земледелия. экологический почва деградация ядохимикат

Категории деградации почв

В большинстве случаев различить природные и антропогенные факторы (причины) деградации почв крайне сложно, поскольку как правило, антропогенное влияние создает предпосылки для резкого изменения скорости уже идущих в почвах природных процессов или активизирует новые. Гораздо реже в почвах отмечаются сугубо антропогенные (не свойственные естественным почвам) процессы, вызванные деятельностью человека.

Различают три основные категории (группы видов) деградации почв:

Физическая деградация почв - ухудшение физических и водно-физических свойств почвы, нарушение почвенного профиля. Физическая деградация почв фиксируется как по уменьшению мощности органогенных и(или) гумусоаккумулятивных горизонтов почв или уничтожению других почвенных горизонтов и всего профиля (механическая деградация почв), так и по изменению конкретных физических свойств механически ненарушенного почвенного профиля (собственно физическая деградация почв). Нарушение почвы (и почвенного покрова) может быть связано и с поступлением на ее поверхность постороннего абиотического наноса, ухудшающего продукционную функцию почвы.

Химическая деградация почв - ухудшение химических свойств почв: истощение или избыток запасов питательных элементов, потеря гумуса, вторичное засоление и осолонцевание, загрязнение токсикантами (кислотные дожди, тяжелые металлы, нефтепродукты, радионуклиды и др.). Химическая деградация почв включает изменение многих почвенных свойств вследствие различных причин природного и антропогенного происхождения. Среди последних обычно различают две группы: вызванные сельскохозяйственной деятельностью и вызванные химическим загрязнением почв в результате развития промышленных производств, транспорта или поселений человека.

Биологическая деградация почв - сокращение численности видового разнообразия и оптимального соотношения различных видов микроорганизмов, загрязнение почвы патогенными микроорганизмами, ухудшение санитарно-эпидемиологических показателей. Почвенные организмы обеспечивают осуществление многих экологических функций почв в том числе определенные этапы круговорота биогенных элементов, они же поддерживают в почве гомеостаз по многим ее свойствам. При любых видах деградации почв первыми на них реагируют именно организмы. С одной стороны они стремятся благодаря изменению своей активности поддержать равновесие, с другой, они первыми страдают от нарушений. Комплекс почвенных организмов (почвенная биота) более устойчив функционально, чем структурно. Поэтому в первую очередь нарушается биоразнообразие, происходит его обеднение, идет перегруппировка популяций, изменяются доминирующие и часто встречающиеся виды, некоторые виды вообще исчезают, могут появляться и новые виды, часто вредные. Сохранение стабильности и нормального функционирования биоты обеспечивается огромным микробным пулом, отличающимся как поразительно большим общим запасом микрооорганизмов (микробной биомассой), так и огромным качественным разнообразием (микробным генофондом), оснащенным тысячами ферментов, т.е. способным проводить тысячи биохимических реакций, которые не могут проходить чисто химическим путем или идут крайне медленно. В составе пула большинство организмов находится в состоянии анабиоза и выходит их него в случае необходимости проведения коррекции в функционировании биоты.

Категории (группы видов) деградации почв подразделяются на конкретные формы ее проявления (виды деградации) в соответствии с основным деградационным процессом (направлением изменения свойств почв).

Почвенно-экологическое картографирование

Для контроля и мониторинга деградации почв создаются почвенно-экологические карты разного масштаба (локального (местного), регионального, крупнорегионального, обзорного). На картах получают отражение причины (факторы), виды (ответные реакции почв), степени, скорости деградационных изменений. На некоторых картах прогнозного характера показывают также не только актуальную (современную), но и потенциальную (риск) деградации почв, оценивают возможность обратимости (глубину) деградации почв. Отдельные почвенно-экологические карты последних лет демонстрируют также развитие проградационных (восстановительных) явлений в почвах и почвенном покрове на ранее заброшенных и/или мелиорированных землях.

Масштабы деградации почв в мире впечатляющи. По данным GLASOD установлено, что при общей площади пахотнопригодных земель земного шара около 2, 5 млрд га (из них пашня - 1,5 млрд га) процессы деградации почв распространены на площади около 2 млрд. гектаров. Из них на долю водной эрозии приходится 55,6% площади подверженных деградации почв, 27,9% - ветровой эрозии (дефляции), 12,2% на долю химических факторов деградации (засоление, загрязнение, истощение элементами питания), 4,2% - физического уплотнения и подтопления почв. К этим данным следует добавить, что за исторический период человечество уже потеряло около 2 млрд. га некогда плодородных почв, превратив их в бесплодные «бедленды» (дурные земли) и антропогенные пустыни.

Меры по предотвращению деградации почв

Меры по предотвращению деградации почв регламентируются международным и российским законодательством, включая федеральный, региональный и местный уровень.

Сознавая опасность разрушения, загрязнения и общей деградации почв, Первая Всемирная конференция Организации Объединенных наций по окружающей среде в 1972г обратила внимание на необходимость охраны почв, а Международная организация по продовольствию (ФАО) приняла в 1982 г «Всемирную хартию почв», в которой призвала правительства всех стран рассматривать почвенный покров как всемирное достояние человечества. В настоящее время необходимость охраны почв подтверждена такими международными документами как "Повестка дня на 21 век" (Рио-де-Жанейро, 1992), Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием (1994), Конвенция ООН по биоразнообразию (1993) и многими другими. В России необходимость охраны почв законодательно закреплена в Законе РФ "Об охране окружающей среды" (2002).

Экологическая проблема, вызванная применением ядохимикатов для борьбы с вредителями и загрязнение окружающей среды

С древних времен человек разрушал естественные экосистемы и заменял их искусственными сельскохозяйственными (агроценозами), но, стремясь получить наибольшую продукцию, часто не учитывал истощаемость и неустойчивость - этих систем. После богатых урожаев первых лет почва быстро деградировала, поля становились бесплодными.

Известно, что для поддержания высокой продуктивности агроценозов приходится затрачивать много средств и энергии на обработку почв, удобрения, орошение, борьбу с вредителями и выполнение других условий современной агротехники. Подсчитано, что в современном сельском хозяйстве для увеличения урожайности зерновых культур в 2 раза необходимо увеличить в 10 раз внесение удобрений, ядохимикатов и мощности сельскохозяйственной техники. При этом неизбежно возрастет степень загрязнения среды.

В сельском хозяйстве возникла еще одна очень острая экологическая проблема, вызванная применением ядохимикатов для борьбы с вредителями. Без применения химических средств защиты современное сельское хозяйство обойтись не может. Но, как выяснилось, ядохимикаты отравляют не только вредителей, но и их врагов - полезных человеку насекомых, птиц и других животных, подавляют рост и фотосинтез растений, т, е. нарушают в большей или меньшей мере (в зависимости от масштабов и методов их использования) всю экосистему в целом. Кроме того, попадая с продуктами в пищу человека, медленно отравляют и его. Возникла проблема проведения борьбы с вредителями сельского хозяйства методами, безопасными для человека. Следует в первую очередь отказаться от использования стойких ядохимикатов

Вопрос усложняется еще и тем, что у вредителей благодаря их высокой численности очень быстро в процессе естественного отбора возникают ядоустойчивые расы, и нужно все начинать сначала: синтезировать новые яды, испытывать их, вводить в производство и т.д. И надо сказать, что в этом соревновании химиков и насекомых побеждают пока последние.

Решить эту проблему помогает экология. Речь идет о применении биологических методов борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства. Кроме давно известных методов привлечения на поля, в сады и парки птиц-энтомофагов, оказалось возможным включить в состав агроценозов насекомых-хищников или насекомых-паразитов, питающихся вредителями.

Уже существует довольно большой список их живых заменителей ядохимикатов, ведутся обширные исследования в этой области. Из отряда перепончатокрылых прекрасно оправдал себя афелинус - паразит кровяной тли - опасного врага садоводства. Другой представитель этого же отряда - маленькая трихограмма (длина ее тела менее 3 мм) - уничтожает лугового мотылька, капустную и хлопковую совку и других опасных вредителей. Ее личинки питаются яйцами этих насекомых. Для размножения трихограммы созданы специальные биофабрики, разработаны методы ее внесения в культуры. В странах СНГ трихограмму успешно применяли на площади свыше 10 млн. га.

Ряд экологических проблем сельскохозяйственного производства связан с загрязнением окружающей среды. Так, установлено, что около 60% вносимых в почву удобрений вымываются из нее и поступают в водоемы - реки, водохранилища. В них же поступают, часто без очистки или плохо очищенные, стоки животноводческих комплексов, птицефабрик и ферм. В результате происходит чрезмерное обогащение водоемов азотом и фосфором, которые вместо того, чтобы повышать урожай сельскохозяйственных культур, вызывают бурное развитие микроскопических водорослей, называемое "цветение воды", - процесс, характеризующийся отмиранием и разложением этой избыточной биомассы и ухудшением качества воды. Несмотря на интенсивно ведущиеся исследования, эффективных и надежных мер борьбы с цветением водоемов пока не разработано. Очевидно, основные меры здесь должны сводиться к предупреждению смыва удобрений и загрязнения водоемов.



Заключение

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.

Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров - самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы - все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.



Список использованной литературы

1. Баландин Р.К., Бондарев Л.Г. Природа и цивилизация. М, 1998. 391 с

2. Артюшин А.М., Державин Л.М. Краткий словарь по удобрениям. 2-е изд. Москва, 1984г.

3. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы и её окружение. М., 1989. 339 с.

4. Введение в экологию. М., 1992. 109 с.

5. Алексеев В.П. Очерки экологии человека. М., 1993. 191 с.

6. Толковый словарь по почвоведению. М., Наука. 1975. 288 с.

7. Добровольский Г.В. Тихий кризис планеты. 1997.

8. Зайдельман Ф.Р. Гидрологический фактор антропогенной деградации почвенного покрова России и меры ее предупреждения //"Аграрная деградация почвенного покрова России и меры ее предупреждения". Всесоюзн.конф. М. 1998.

9. Герасимова М.И., Караваева Н.А., Таргульян В.О. Деградация почв: методология и возможности картографирования // Почвоведение. 2000.

10. Пестициды в экосистемах: Проблемы и перспективы. Новосибирск, 1994. 143 с.

11. Штефан В.К. Жизнь растений и удобрений. Москва, 1981г.

Размещено на Allbest.ru

...