Почва как природная система

Почва как природная система

Статьи по теме
Искать по теме

Условия формирования почвы

В динамике влаги в черноземах Г.Н.Высоцкий выделил два периода:

1. – иссушение почвогрунта летом и первую половину осени, когда влага интенсивно расходуется растениями и испаряется в условиях восходящих токов над нисходящими;

2. – промачивание начинающиеся со второй половины осени, прерывающиеся зимой и продолжающиеся весной под влиянием талых вод и весенних осадков.

Эти периоды (их продолжительность) завися от количества осадков и их распределении во времени и температуры. у черноземов выщелоченных наблюдается большая глубина промывания.

Дополнительный приток влаги осуществляется за счет орошения, грунтовых вод (глубина 5-10 м)

Биомасса – ежегодные отчужденный опад органической массы

40-60 %

Опад растений – поступление в почву азота и зольных элементов

Растительность чернознмов

600-1400 кг/1 га

Сухие степи

200-250 кг/1 га

Хвойные леса

40-300 кг/1 га

Количество осадков – среднее поступление осадков за год

Водопроницаемость почв – способность почв впитывать и пропускать через себя воду

Впитывание

Фильтрация

Поглощение воды почвой и ее прохождение в ненасыщенной водой почве.

Передвижение воды в почве под влиянием сил тяжести и градиента напора.

Водоподъемная способность – свойство почвы вызывать восходящее передвижение содержащейся в ней воды за счет капиллярных сил.

Элементарные почвообразовательные процессы

Почвообразовательный процесс – зарождение, становление, эволюция почвы под влиянием природных факторов и хозяйственной деятельности человека, зарождение и эволюция почвы под влиянием факторов почвообразования (материнская порода, климат, растительный и животный мир, рельеф, геологический возраст территории, хозяйственная деятельность человека), изменчивость которых во времени и пространстве обусловила формирование разнообразных типов почв (напр., подзолистые, черноземы).

Таблица 1. Режимы почвообразования

Режимы

Черноземные почвы

Водный

Зона недостаточного увлажнения. Влага запасается весной и используется летом и началом осени.

Тепловой

Хорошо позлащают лучистую энергию, долго сохраняют тепло

Воздушный

Хорошая аэрация

Окислительно-вовсстановительный

Карбонатность, насыщенные Са, Mg

Морфология и свойства почвы

Таблица 2. Характеристика свойств почвы.

Тип почв и их механический состав

Глубина гумусового горизонта

%

Содержание гумуса

%

РН

Содержание питательных веществ мг/кг почвы

Р2 О5

К2 О

Чернозём выщелоченный среднесуглинистый

Чернозём выщелоченный легкосуглинистый

Чернозём типичный среднесуглинистый

Чернозём типичный легкосуглинистый

Чернозём обыкновенный тяжелосуглинистый

Чернозём обыкновенный среднесуглинистый

Чернозём обыкновенный легкосуглинистый

62

62

70

66

54

57

58

5,0

5,0

5,2

5,4

5,6

5,2

5,1

6,3

5,9

6,5

6,7

6,9

6,7

6,8

77

70

86

80

55

54

52

106

92

121

117

116

120

103

Чернозем выщелоченный, среднемощный малосуглинистый. Вскипает от HCl с 62 см.

Горизонт Апах (0-20) / 20 см

темно-серый, свежий, пылевато-комковатый, среднесуглинистый, пронизан корнями, переход постепенный.

Горизонт АВ (20-40)/14 см

Темно-бурый, неоднородный, свежий, уплотнен, комковатый, корни растений, среднесуглинистый, переход постепенный.

Горизонт В (34-62) / 28 см

Бурый, сухой, уплотнен, бесструктурный, легкосуглинистый, корни растений, переход к вскипанию.

Горизонт ВС (62-110)/48 см

Белесо-бурый, уплотнен, бесструктурный, сухой, карбонатный, вскипает от HCl, супесчаный, переход постепенный.

Горизонт С (110-150)/40 см

Белесо-бурый, увлажнен, вскипает от HCl, бесструктурный, супесчаный, уплотнен.

Черноземы слабовыщелоченные от выщелоченных черноземов отличаются меньшей степенью выщелоченности, т.е. глубиной скопления карбонатов, где разрыв между линией вскипания и гумусовым горизонтом меньше 20 см.

Механический состав выщелоченных черноземов.

Таблица 3. Чернозем выщелоченный среднемощный малогумусовый.

Горизонт

Глубина

Фракции

0,25

0,25

- 0,05

0,05

- 0,01

0,01

- 0,005

0,005

- 0,001

0,001

Ап

0 – 20

14,43

45,47

9,03

4,97

11,53

14,57

АВ

20 – 30

15,47

40,93

10,88

4,34

6,38

22,0

В

48 – 55

11,05

62,29

6,03

1,96

3,04

15,63

ВС

80 – 90

9,7

70,0

4,4

0,7

3,4

11,8

С

110 – 120

15,3

64,1

5,1

1,1

0,8

13,6

Чернозем солонцеватый. Вскипает от HCl с 65 см.

Горизонт А (0-20)/20 см

Темно-серый, свежий, пронизан корнями, комковато-пылеватый, тетелосуглинистый, переход постепенный.

Горизонт АВ (20-32)/12 см

Темно-серый, неоднородный, свежий, пронизан корнями, уплотнен, тетелосуглинистый, переход ясный по структуре.

Горизонт В (32-65)/33 см

Серый с бурым оттенком, плотный, неоднородный, мелкоореховатый, темный глянец, переход по вскипанию.

Горизонт ВС (65-100)/35 см

Бурый, уплотнен, суглинистый, вскипает от HCl, с неясно выраженной ореховато-комковатой структурой, переход ясный по структуре.

Горизонт С (100-150)/50 см

Желто-бурый, бесструктурный, плотный, супесчаный, вскипает от HCl, обилие карбонатных пятятн.

По механическому составу солонцеватые черноземы тетелосуглинистые и среднесуглинистые, в основном песчано-иловатые и крупнопылевато-иловатые.

Таблица 4. Механический состав солонцеватыхчерноземов

Горизонт

Глубина

Фракции

0,25

- 0,05

0,05

- 0,01

0,01

- 0,005

0,005

- 0,001

Менее 0,001

Ап

0 – 20

5,58

26,21

17,31

7,59

30,4

АВ

35 – 45

4,35

16,85

21,2

7,1

37,0

В

50 – 60

4,23

25,95

20,48

5,64

38,22

ВС

65 – 75

5,2

17,4

22,7

8,5

35,6

ВС

80 – 90

11,5

44,5

4,8

6,3

27,2

С

100 – 110

14,0

62,3

6,1

3,4

13,6

Данные механического анализа показывают передвижение илистой фракции (частиц < 0,001 мм) вниз по профилю и накоплению их в Горизонте В.

Черноземы характеризуются благоприятными физическими свойствами: рыхлость, вложением гумусовых горизонтов, высокой влагоемкостью и хорошей водопроницаемостью.

Черноземы выщелоченные обладают хорошей оструктуренностью, благодаря чему имеют невысокую плотность гумусовых горизонтов ( 1 – 1,22 г/см3), которое возрастает лишь в подгумусовых горизонтах до 1,3 – 1,5 г/см3.

Оструктуренность определяет пористость черноземов.

Экологические функции почвы

Почва выполняет многообразные экологические функции. Их можно объединить в 3 группы.

I. Почва, как среда обитания высших растений, микроорганизмов и почвенной фауны.

Почва для всех них является жилищем, источником элементов питания и энергии.

Эти функции почвы обусловлены ее физическими, физико-химическими химическими свойствами и определяются показателями и параметрами ее состава и свойств.

II. Почва связана с процессами миграции и аккумуляции веществ в сопряженных ландшафтах и отдельных их участках, в соответствии с рельефом местности. Эта группа функций, с одной стороны определяется первой группой, а с другой литолого – геоморфологическими условиями.

Для одних условий рельефа характерны процессы выноса веществ, для других характерны аккумуляции веществ, приносимых со склоновых территорий. геохимические ландшафты – территории включающие в себя водораздельные участки, склоны и местные депрессии.

Различают следующие геохимические ландшафты:

Элювиальные ЭГЛ – участки, занимающие повышенное положение, занятые зональными почвами, преобладает промывной тип водного режима.

Транзитные ЭГЛ – склоновые формы рельефа, для которых характерен перенос мигрирующих веществ вместе с внутри почвенными и поверхностными стоками.

В зависимости от природы явлений вызывающих аккумуляцию веществ на геохимических барьерах различают 3 их типа:

Биологические.

Физико-химические.

Механические.

Трансэлювиальные ЭГЛ

Верхние склоны

Трансаккумулятивные ЭГЛ

Нижние части склонов

Аккумулятивные ЭГЛ

Поймы рек, приозерные котловины, водоемы, долины.

Схема 1. Распределения ЭГА по мезорельефу.

Западно-Сибирская почвенная область

III. Глобальные функции почвы.

Общепланетарные функции почвенного покрова огромны и имеют очень важное значение.

Таблица 5. Экологические свойства почвы

Литосфера

Гидросфера

Атмосфера

Биосфера

Биохимическое преобразование верхних слоев.

Трансформация поверхностных вод в грунтовые.

Поглощение и отражение солнечной энергии

Среда обитания, аккумулятор и источник веществ для организмов.

Источник веществ для образования минералов.

-

Регулирование влагооборота атмосферы.

связующее звено биологического и геологического круговоротов веществ.

Передача аккумулированной солнечной энергии в глубокие слои атмосферы.

Участие в формировании речного стока.

Источник твердого вещества.

-

-

Фактор биопродуктивности водоемов за счет приносимых веществ.

Поглощение и удержание газов поступающих в атмосферу.

Защитный барьер и условие нормального фукционирования биосферы.

Защита литосферы от эрозии.

Сорбционный, защитный барьер от загрязнений.

Регулирование газового режима.

Фактор биологической эволюции.

Из этой таблицы видно, насколько огромно влияние почвенного покрова на оболочки земли.

Под воздействием хозяйственной деятельности человека изменяются состав, свойства и режимы, уровень плодородия почв, что существенно влияет на их экологические функции. Эти изменения могут быть отрицательными.

При отрицательном воздействии нарушаются процессы превращения веществ и энергии, воздухообмена, изменяются в худшую сторону функциональные свойства почвы.

Как следствие, разрушаются экологические функции почвы не только как среды обитания растений, но и как компонента ландшафта и биосферы в целом.

Плодородие почвы

Плодородием почвы называется способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания, Н2О, воздухе, тепле для нормальной деятельности (способность почвы производить урожай).

Плодородие зависит от:

Солнечного режима

Вводно-воздушного

Биохимического режима

Пищевого режима

Плодородие также зависит от свойств почв:

Гранулометрического состава

Структуры

Плотность и строение профиля

Количество гумуса

рН

Поглощенных оснований

Химического состава

Между всеми показателями существует тесная, сложная взаимосвязь.

Различают два вида плодородия почв: потенциальное и актуальное.

Потенциальное плодородие – способность конкретной почвы расположенной в определенной климатической зоне (условия) обеспечивать растения всеми необходимыми факторами.

Потенциальное плодородие создается в процессе исторического развития почвы. Данное плодородие имеет параметры:

Содержание гумуса и его качество. Этот показатель влияет на содержание питательных веществ, обогащает почву ростоактивными веществами, создает агрономически ценную структуру.

Содержание питательных веществ.

Гранулометрический состав.

Состав поглощенных оснований.

Микробиологическая и ферментативная активность почвы.

Общий химический и минералогический состав почв.

Структурное состояние корнеобитаемого слоя.

Мощность и строение почвенного профиля.

Реакция почвенного раствора, солевой состав.

Уровень залегания грунтовых вод и степень их минерализации.

Все эти показатели определяют при помощи анализов почв, и можно дать оценку почвенному потенциальному плодородию.

Необходимо отметить, что Са2+ является стражем плодородия почвы.

Актуальное или эффективное плодородие – способность конкретной почвы в конкретных климатических условиях обеспечивать растения необходимыми факторами. Уровень актуального плодородия зависит не только от почвы. Оно зависит от энерговооруженности данного хозяйства, от сортов, наличия и применения пестицидов, и, наверное самое главное, – от грамотности агронома.

Уровень актуального плодородия определяется следующими условиями:

Качеством и видами почв.

Погодными условиями.

Сорта растения, репродукции, качества семян.

Фитосанитарными условиями.

Сорными растениями, болезнями и вредителями.

Актрологенными воздействиями.

Черноземы несмотря на высокое потенциальное плодородие и богатство основными элементами питания хорошо отзываются на внесение удобрения. Получению высоких урожаев способствует внесение азотных и фосфорных удобрений.

Внесением органических удобрений в черноземных почвах необходимо поддерживать положительный баланс органического вещества для предотвращения снижения содержания гумуса, ухудшение водно-физических свойств и биохимических процессов.

Прогноз изменения строения и свойств почвы при изменении факторов почвообразования

В зависимости от соотношения физической глины (частиц мельче 0,01 мм) и физического песка (крупнее 0,01 мм) почвы по гранулометрическому составу разделяют на группы (разновидности): песок рыхлый и связный, супесь, суглинок лёгкий и средний, глина лёгкая, средняя и тяжёлая. Более подробное деление проводят по преобладанию среди частиц гравия, песка, крупной пыли, пыли и ила.

Свойства почвы и характер почвообразования в значительной степени зависят от механического состава почвы и материнской породы. Под механическим составом почвы подразумевается содержание и соотношение в ней частиц различного размера. В зависимости от содержания и соотношения различных механических элементов, в частности от соотношения физического песка и физической глины, устанавливается и разновидность почвы по механическому составу.

Именно от механического состава зависит насыщенность и ненасыщенность почв. Механический состав почвы существенно влияет на её водные свойства и питательный режим. Например, песчаные частицы хорошо пропускают воду, но плохо удерживают её, а пылеватые частицы (физическая глина) хорошо удерживают влагу, но плохо пропускают берез себя избыток воды. Поэтому песчаные почвы обладают хорошей водопроницаемостью и плохой водоудерживающей способностью (влагоёмкостью), а глинистые почвы наоборот.

Экстенсивное (расширяющееся) природопользование характеризуется все возрастающей антропогенной нагрузкой на территорию, в результате чего в определенный момент времени степень антропогенной нагрузки превышает самовосстанавливающую способность территории. Экстенсивное природопользование ведет к разрушению природных комплексов.

Равновесное природопользование отличается сбалансированностью антропогенной нагрузки и экологической емкости среды.

Таким образом, планирование природопользования на той или иной территории должно начинаться с определения допустимой здесь экологической нагрузки.

Выводы

Структура почв, отражая характер почвообразовательного процесса, является одним из существенных факторов почвенного плодородия. Общеизвестно, что многие свойства почв, особенно физические, находятся в тесной коррелятивной зависимости от почвенной структуры.

К числу важнейших факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водяной режимы почвы, от которых зависят биологические и физико-химические почвенные процессы. Под тепловым режимом понимают совокупность процессов теплообмена в системе "приземный слой воздуха – почва – почвообразующая порода". Тепловой режим обуславливает процессы переноса и аккумуляции тепла в почве. Характер теплового режима определяется главным образом соотношением поглощения радиационной (лучистой) энергии солнца и теплового излучения почвы. Он зависит от окраски почвы, характера поверхности, теплоемкости, влажности и других факторов. Заметное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность.

Водный режим почвы в основном определяется количеством атмосферных осадков и испаряемостью, распределением осадков в течение года, их формой (при ливневых дождях вода не успевает проникнуть в почву, стекает в виде поверхностного стока).

Климатические условия оказывают косвенное влияние и на такие факторы почвообразования, как почвообразующие породы, растительный и животный мир и др. С климатом связано распространение основных типов почв.

Рельеф – один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С изменением высоты местности меняются водный и тепловой режимы почвы. Рельефом обусловлена поясность почвенного покрова в горах. С особенностями рельефа связан характер влияния на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция водорастворимых веществ.

Литература

1. Вронский В.А. Прикладная экология. – Ростов-на-Дону.: Феникс, 2004.

2. Герасимова М.Н.Генезис и герорафия почв. М.: Изд-во "Наука", 2001.-357с.

3. Зонн С.В. Генезис и география почв. М.: Изд-во "Наука", 2001.-378с.

4. Касьяненко А.А. Почвоведение. – М.: Инфра-М, 2004.

5. Качинский Н.А. Физика почв. М., Высшая школа, 2001.-568с.

6. Ковалева Р.В. Почвы НСО. – Новосибирск, 1962

7. Ковриго В.П., Кудреяев И.С., Бурлакова Л.М. Почвоведение с основами геологии. – М., Колос, 2000

8. Новиков Ю.В. Природа и человек. – М.: Дело, 2004.

9. Реймерс Н.Ф. Почвоведение: теория, законы, правила, принципы и гипотезы. – М.6 Дрофа, 2004.

10. Роде А.А. Почвоведение. М., 2003.-168с.

11. Сибирцев Н.М. Почвоведение. С.-Петербург: Дельта, 2003.- 459 с.

12. Химические процессы в экосистемах: Проблемы и перспективы. – Новосибирск.: СиьГУПК, 2004.