 |
Местообитaние и резервуaр генетической информaции
|
|
|
|
Общее учение о почве. Почва и ее свойства.
Почвоведение — наука о свойствах, динамике, происхождении почв, как естественноисторических образований, как объекта труда и средства сельскохозяйственного производства. Почвоведение в качестве самостоятельной области естествознания оформилось 100 лет назад (основоположник Докучаев). До этого почвоведение рассматривалось как часть агрономии или геологии. Толчком к развитию П. послужила практическая деятельность людей. Самый верхний слой земли, на котором человек жил, получал урожай, стал объектом труда и средством производства. Это произошло много тысяч лет назад. Накопление знаний началось в III веке до н.э. в древнем Китае и Египте. В древней Греции имели детальную классификацию земли. Юлий Цезарь ввёл обязательное известкование немецких земель для повышения плодородия. Позже церковь запретила изучать почву, но в 16-19 веке возникла агрономия — наука о приёмах обработки почв и выращивании культурных растений (начала развиваться в Германии как наука). Возглавил это в 19 веке Теер. Он выдвинул теорию органического питания растений, к нему присоединилось много крупных немецких химиков. Все они изучали органическое вещество гумуса (16-18% гумуса — почва хорошая). Почвенный гумус очень сложное по структуре органическое вещество, включает в себя несколько групп органических веществ. Но не только от гумуса зависит плодородие почв. N, P, K также очень важное звено. После выяснения этого начала развиваться минеральная теория. В этот период расширяются экспериментальные работы. Вся морфология почв является информационной. Это одна из функций почвы. Она показывает генезис почвы. Каждая почва прошла через этап развития в определённых условиях. Развитие почвоведения делится на додокучаевский и докучаевский периоды. Докучаев сумел объединить две теории в одну (гумусовую и минеральную). Также он установил 5 факторов почвообразования: рельеф, климат, растительность, геология, деятельность человека (он рассматривал почву как часть географической среды). Почвоведение — зеркало физической географии. Все факторы действуют взаимно. На основании этих факторов были предложены зоны земного шара: северная зона, тундра, лесотундра, тайга, лесостепь, степь, лапиритная зона (тропики, субтропики). Докучаевым было предложено изучение почв по их генезису. Основным показателем являлась морфология почв. Методы Докучаева сейчас повсеместны. С ним работали Северцев (картографирование и классификация почв), Костычёв (органомическое почвоведение), Кассович (физика и химия почв), Глинка (география и классификация почв), Гедройц (поглотительная способность почв), Высоцкий (гидрологический режим почв), Вильямс (развитие почвенного процесса (Полынов, Ковда, Тюрин, Глазовская)). Все они принимали участие в составлении мировой карты почв.
|
|
|
П. связано с физикой, химией, географией, биологией, математикой, геологией и др. П. опирается на разработанные ими фундаментальные законы и методы исследования. Сейчас выделяют: физику, химию, биологию почв, микробиологию, минералогию, микроморфологию, географию, картографию почв. От этого отталкиваются: мелиоративное П., лесное, санитарное, военное П.; грунтоведение (очень важный параметр при строительстве). Почва — верхний слой суши земного шара, видоизменённый и продолжающий изменятся под действием биологических и географических факторов.
Почва. Это природное образование, состоящее из почвенных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов.
|
|
|
Химические и физические свойства почв
Поглотительная способность почв
Поглотительной способностью почвы называется свойство задерживать или поглощать различные вещества, взаимодействующие и соприкасающиеся с ее твердой фазой. Почва способна задерживать или поглощать газы, различные соединения из растворов, минеральные или органические частицы, микроорганизмы и суспензии. Почвой энергично поглощаются и сохраняются главные элементы питания растений – K, N, Ca, Mg, P.
Механическая поглотительная способность – свойство почвы механически задерживать взвешенные в воде вещества, обусловлена механическим составом, структурой, сложением, пористостью и капиллярностью почвы. Почва как фильтр, способна закреплять фильтрующиеся через нее частицы в зависимости от их размеров, диаметров капиллярных и расположения их
Химическая поглотительная способность – свойство почвы удерживать ионы в результате образования нерастворимых или труднорастворимых солей. Она заключается в выпадении из почвенных растворов осадков и закрепления их в почве.
Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность – свойство почвы обменивать некоторую часть катионов и в меньшей степени анионов из соприкасающихся растворов.
Биологическая поглотительная способность связана с жизнедеятельностью организмов почвы (главным образом микрофлоры), которые усваивают и закрепляют в своем теле различные вещества, а при отмирании обогащают ими почву. Благодаря такому поглощению в почве аккумулируются необходимые для растений элементы зольного и азотного питания.
Химические свойства
Химические свойства почвы определяются процессами, происходящими в основном между ее твердой и жидкой фазами. По закону действующих масс в почве образуются и поступают в раствор различные вещества, в ней устанавливается подвижное равновесие между твердой частью и почвенным раствором. При уменьшении концентрации такого раствора часть веществ поступает в него из твердой фазы почвы и, наоборот, при увеличении концентрации часть веществ выпадает из раствора, присоединяясь к твердой фазе почвы. Почвенный раствор. В почвенной воде растворимы различные соли и кислоты, которые представляют так называемый п о ч в е н н ы й р а с т в о р. Он образуется в процессе почвообразования в течение длительного времени в результате движения воды в почве и смачивания ее.
|
|
|
Физические свойства
Физические свойства почвы разделяются на основные (объемный и удельный вес, пористость, пластичность, липкость, связность, твердость, спелость) и функциональные (водные, воздушные и тепловые). К последним относят способность поглощать (впитывать) выпадающие осадки или оросительную воду, пропускать, сохранять или удерживать ее, подавать из глубоких горизонтов к поверхности, снабжать ею растения и т.д. Вода значительно изменяет физические, химические, тепловые и воздушные свойства почвы. Физические свойства почвы, тесно связанные с другими ее свойствами, изменяются в соответствии с ходом почвообразования, а с изменением свойств изменяется и почвообразование. Объемный и удельный вес. О б ъ е м н ы й в е с – вес единицы объема абсолютно сухой почвы в естественном сложении (с порами), или вес в граммах 1 см3 сухой почвы. Он определяется взвешиванием образца с ненарушенным строем, взятого в строго определенном объеме. У д е л ь н ы й в е с – вес в граммах 1 см3 твердой массы почвы без пор. Удельным весом почвы называют отношение веса твердой ее фазы определенного объема к весу воды при 40оС в том же объеме. Пористость (скважность). Суммарный объем пор между частицами твердой фазы (объем всех промежутков), выраженный отношением объема пор к объему почвы называется п о р и с т о с т ь ю,
Пластичностью почвы называется способность ее в определенном интервале влажности под воздействием внешних сил изменять свою форму с сохранением новой приданной формы (способность к формованию и лепке Липкость (клейкость) – способность почвы во влажном состоянии прилипать к вводимым в нее предметам или соприкасающимся с нею. Она зависит от влажности, механического и химического состава и других свойств почвы. Начинает проявляться в структурной почве при ее влажности 60 – 70% и в бесструктурной – при 40 – 60% полной влагоемкости. Затем липкость возрастает до степени влажности, соответствующей нижнему пределу текучести, а при последующем повышении влажности липкость уменьшается и при переходе почвы в текущее состояние исчезает. Липкость определяется количеством влаги, соответствующим моменту, когда почвенная масса при некоторой наименьшей влажности начинает прилипать. Связность – это свойство взаимного сцепления или притягивающего действия между почвенными частицами, которое измеряется силой, удерживающей частицы одну около другой. Твердость (плотность). Твердостью почвы называется способность ее оказывать сопротивление проникновению в нее твердых режущих тел род давлением. Твердость в поле обычно устанавливают визуально, различая следующие степени плотности почвы:
|
|
|
а) рыхлая –б) рыхловатая в) уплотненная г) твердая д) очень твердая
Почвенная корка и плужная подошва. На поверхности суглинистой и глинистой почвы после увлажнения очень часто образуется заплывший верхний слой пахотного горизонта, изрезанный вертикальными трещинами, называемый п о ч в е н н о й к о р к о й. Она, увеличивая потери влаги из пашни, снижает полевую всхожесть, ухудшает условия роста и развития растений и понижает урожай всех культур. Ниже границ пахотного горизонта суглинистой и глинистой почвы (Ап) нередко наблюдается уплотненный подпахотный горизонт, называемый п л у ж н о й, или п а х о т н о й п о д о ш в о й. Для ее уничтожения необходимо менять глубину вспашки и разрушать подошву почвоуглубителем, известкованием кислых и гипсованием щелочных почв и пр.
Водные свойства почвы
Вода в почве является одним из основных факторов почвообразования и одним из главнейших условий плодородия. В мелиоративном отношении особенно важное значение вода приобретает как физическая система, находящаяся в сложных взаимоотношениях с твердой и газообразной фазой почвы и растением Недостаток воды в почве губительно отражается на урожае. Основной источник воды в почве – выпадающие осадкиСодержание воды в почве определяется климатическими условиями зоны и водоудерживающей способность почвы. Роль почвы во внешнем влагообороте и внутреннем влагообмене повышается в результате ее окультуривания, когда заметно увеличиваются влажность, водопроницаемость и влагоемкость, но сокращаются поверхностный сток и бесполезное испарение.
Влажность почвы
Содержание воды в почве колеблется в пределах от сильного иссушения (физиологической сухости) до полного насыщения и переувлажнения. Количество воды, находящейся в данный момент в почве и выраженное в весовых или объемных процентах по отношению к абсолютной сухой почве, называется в л а ж н о с т ь ю п о ч в ы.
|
|
|
Влагоемкость почв
В л а г о е м к о с т ь (влагоудержание) – свойство почвы поглощать и удерживать то максимальное количество воды, которое в данное время соответствует воздействию на нее сил и условиям внешней среды. Это свойство зависит от состояния увлажненности, пористости, температуры почвы, концентрации и состава почвенных растворов, а также от других факторов и условий почвообразования. Чем выше температура почвы и воздуха, тем меньше влагоемкость, за исключением почв, обогащенных перегноем.. Различаются следующие виды влагоемкости: а) полная (ПВ); б) максимальная адсорбционная (МАВ); в) капиллярная (КВ); г) наименьшая полевая (НВ) и предельная полевая влагоемкость (ППВ). Все виды влагоемкости меняются с развитием почвы в природе и еще более – в производственных условиях.
Т е п л о п р о в о д н о с т ь – способность почвы проводить тепло. Она выражается количеством тепла в калориях, проходящего в секунду через площадь поперечного сечения 1 см2 через слой 1 см при температурном градиенте между двумя поверхностями 1оС.
т е м п е р а т у р о п р о в о д н о с т ь – ход изменения температуры в почве. Температуропроводность характеризует изменен ие температуры на единице площади в единицу времени. Она равна теплопроводности, деленной на объемную теплоемкость почвы.
Плодородие почв
Плодородие – способность почв обеспечивать потребность растения в элементах питания, воде, воздухе, тепле, рыхлости для корней и прочих благоприятных условий произрастания. в то же время оно тесно связано с растениями. Плодородие – это результат почвообразовательного процесса. Почва и плодородие неотделимы одно от другого.
Всякая почва всегда обладает также потенциальным (скрытым) плодородием, которое выражает максимальные возможности в повышении продуктивности на основе конкретного состава, строения и всех свойств ее, могущих проявиться в наиболее благоприятных условиях. Потенциальное плодородие почвы зависит от запаса в данное время и доступности питательных веществ в ней, а также от ее водно-физических, химических, биологических и прочих условий произрастания растений. Потенциальное плодородие развивается вместе с почвой и отражает состояние ее на данной стадии развития.
Функции почвы
Вaжнейшие функции почвы: онa фильтрует грунтовые воды, зaдерживaет питaтельные веществa и воду, необходимые для ростa рaстений, онa является жизненной средой для многих оргaнизмов (среди которых и те, которые делaют возможным рaспaд оргaнических веществ). Почвa поглощaет, aккумулирует и отрaжaет солнечную энергию.
Проблемы возникaют в том случaе, когдa рaзличные функции почвы вступaют в конфликт друг с другом. Нa протяжении столетий почвa «осуществлялa» все свои функции без зaтруднений. Проблемы нaчaлись в нaчaле ХХ в., когдa ускоренное рaзвитие человечествa нaрушило природный бaлaнс почвы.Рaзрaстaние поселений и инфрaструктуры, рaзвитие промышленности и трaнспортa, обрaзовaние свaлок, горнодобывaющaя промышленность и интенсивное рaзвитие земледелия окaзывaют влияние нa почву. Ухудшение почвенных хaрaктеристик обычно возникaет кaк следствие деятельности человекa и приводит к дегрaдaции одной или нескольких функций почвы. Обрaзовaние биомaссы Большaя чaсть производствa продуктов питaния и фурaжa связaнa с почвой. Онa предостaвляет питaтельные веществa, воздух и воду, создaвaя среду для рaзвития рaстений. Эрозия и переуплотнение — основные проблемы устойчивого земледелия. Кaждый год им подвергaется от 15 до 20% территории Европы. Фильтрaция, нейтрaлизaция и трaнсформaция
Почвa служит прегрaдой, не позволяющей вредным веществaм попaсть в грунтовые воды и водоемы.Веществa могут фильтровaться мехaническим путем, aдсорбировaться или выпaдaть в осaдок. Этa функция имеет ключевое знaчение для охрaны грунтовых вод, которые являются источником питьевой воды для 65% нaселения Европы. Выполняя роль буферa, почвa предохрaняет воды от попaдaния в них химических веществ и служит темперaтурным бaрьером. Почвенные кислоты нейтрaлизуют основные кaтионы нaтрия, кaльция, фосфорa, мaгния и др. Буфернaя способность почв небезгрaничнa. При нaличии оптимaльных условий более 99% пестицидов преврaщaются в нетоксические соединения. Почвенные микрооргaнизмы способствуют рaзложению оргaнических веществ, a тaкже обрaзовaнию других веществ, нaпример сульфaтов и нитрaтов. Экологические изменения могут знaчительно огрaничить способность почвы зaдерживaть вредные веществa. Следовaтельно, почвa является одним из основных основным индикaтором определения критической нaгрузки естественных систем.
Местообитaние и резервуaр генетической информaции
Почвa является местообитaнием многих оргaнизмов и микрооргaнизмов. Кроме того, онa тaкже — резервуaр генетической информaции. Ухудшение кaчествa почвы приводит к сокрaщению биорaзнообрaзия.
Сокрaщение биологической aктивности и видов животных может быть вызвaнa:
• устрaнением или сжигaнием рaстительности
• слишком большой дозой удобрений и aгрохимикaтов
• зaкислением вследствие зaгрязнения aтмосферы
Основa
Почвa — это физическaя средa для рaзвития инфрaструктуры (жилых и промышленных построек, дорог, мест для отдыхa) и для сборa мусорa и др. Источник сырья Земля является источником тaкого сырья, кaк глинa, щебень, песок и минерaлы, a тaкже топливa, нaпример, торфa.
Историческaя средa
Почвa — источник aрхеологических нaходок и пaлеонтологических мaтериaлов.
|
|
|
