Ф Е Д Е РАЛ Ь Н О Е АГ Е Н Т С Т В О П О О БРАЗО В АН И Ю В О РО Н Е Ж С КИ Й Г О С У Д АРС Т В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РС И...
13 downloads
241 Views
209KB Size
Report
This content was uploaded by our users and we assume good faith they have the permission to share this book. If you own the copyright to this book and it is wrongfully on our website, we offer a simple DMCA procedure to remove your content from our site. Start by pressing the button below!
Report copyright / DMCA form
Ф Е Д Е РАЛ Ь Н О Е АГ Е Н Т С Т В О П О О БРАЗО В АН И Ю В О РО Н Е Ж С КИ Й Г О С У Д АРС Т В Е Н Н Ы Й У Н И В Е РС И Т Е Т
Э К О ЛО ГИ Я П О Ч В У чебно-м етоди чес кое пос оби е П оспециа льности 020804 (013600) - Г еоэкология
В О РО Н Е Ж 2005
2
У твержденона уч но-м етодич еским советом ф а культета геогра ф ии и геоэкологии от8.06.2005 г., протокол№ 6.
С оста витель: Реш етов Н .Г .
У ч еб но-м етодич еское пособ ие подготовленона ка ф едре геоэкологии и м ониторинга окружа ю щ ей среды В оронежскогогосуда рственногоуниверситета . Реком ендуется для студентов 3 курса дневногооб уч ения.
3
В В Е ДЕ Н И Е П оч ва , ка к природное об ра зова ние, предста вляет соб ой поверх ностны е горизонты горны х пород, естественноизм ененны е под воздействием ф а кторов поч вооб ра зова ния или поч венно-экологич еских ф а кторов. Д лительное воздей ствие ф а кторов окружа ю щ ей среды на горны е породы (клим а т, ра стительность, живы е орга низм ы , рельеф м естности, поч вооб ра зую щ ие породы ) приводит к ф орм ирова нию поч в, ф ункционирова ние которы х на х одится в дина м ич еском ра вновесии с другим и природны м и об ра зова ниям и. В за висим ости от сложного соч ета ния поч венно-экологич еских ф а кторов соста в и свойства поч в в ра злич ны х поч венно-клим а тич еских зона х зем ной поверх ности за м етнора злич а ю тся м ежду соб ой. Я вляясь одним из ва жнейш их экологич еских ф а кторов, поч ва одноврем енно предста вляет соб ой продукт ф ункционирова ния других экосистем . П оч венны е процессы ока зы ва ю т за м етное влияние не толькона состояние ра злич ны х экосистем тогоили иного уровня орга низа ции, нои б иосф еры в целом . О дним из ва жней ш их свойств поч вы является способ ность ее удовлетворять потреб ности ра стений в элем ента х пита ния, воде, тепле, б иотич еской и ф изико-х им ич еской среде и на этой основе об еспеч ива ть урожа й сельскох озяйственны х (лесны х ) культур и б иологич ескую продуктивность естественны х ра стительны х сооб щ еств. Д а нное свойство поч вы получ ило на зва ние плодородие. П ри этом ра злич а ю т естественное, искусственное и эф ф ективное плодородие. Реа лиза ция да нного свойства поч вы в результа те сельскох озяйственногои других видов на роднох озяйственногоиспользова ния ее приводит к зна ч ительны м изм енениям соста ва и свойств поч в. С пособ ы и прием ы повы ш ения плодородия поч в, ка к пра вило, не всегда да ю т положительны е результа ты . В несение орга нич еских и м инера льны х удоб рений, орош ение, осуш ение, х им ич еска я м елиора ция, использование пестицидов и другогорода воздей ствий на поч венны й покров приводят к сущ ественны м изм енениям природны х экологич еских ф а кторов. И зуч ение изм енения поч в, в предела х территорий зем ель сельскох озяй ственногона зна ч ения (а грола ндш а ф ты ), под воздействием ра злич ны х агротех нич еских и м елиора тивны х прием ов является предм етом а гроэкологии. С оврем енное состояние на уки и тех ники позволяет в ш ироком м а сш та б е и б ольш ом об ъ ем е вести ра б оты , связа нны е с на руш ениям и поч венногопокрова . О твод б ольш их площ а дей для целей гра жда нского, пром ы ш ленного строительства , прокла дка линейны х ком м уника ций, доб ы ч а полезны х ископа ем ы х откры ты м способ ом , за топление пойм енны х уч а стков при строительстве водох ра нилищ и других искусственны х водоем ов приводит к б езвозвра тной потере плодородны х поч в. Д оста точ ноостро, с экологич еской точ ки зрения, стоит проб лем а за грязнения поч в пром ы ш ленны м и и б ы товы м и отх ода м и. И зуч ение влияния на руш енны х и за грязненны х зем ель на сф еру окружа ю щ ей
4
среды является одной из ва жнейш их за да ч поч венной экологии. Реш ение этих за да ч возм ожнона основе использова ния зна ний см ежны х на ук. ТЕ О РЕ ТИ Ч Е СК И Е О СН О В Ы О ХРАН Ы П О Ч В О х ра на поч в ка к неотъ ем лем а я ч а сть интегрирова нной ох ра ны природы предста вляет систем у м ероприятий (госуда рственны х , м еждуна родны х ) по ра циона льном уих использова нию , ох ра не, восста новлению и улуч ш ению . П оч вы на Зем ле появились в результа те сложного вза им одействия ра стительны х и животны х орга низм ов с поч вооб ра зую щ им и порода м и, а тм осф ерой и водой. П роцесс поч вооб ра зова ния в ра злич ны х геогра ф ич еских зона х пла неты протека л ра злич ны м об ра зом , нопри об яза тельном воздей ствии живого вещ ества на м инера льны е суб стра ты (горны е породы ). С ложное вза им одействие ф а кторов поч вооб ра зова ния и их ра знооб ра зие привело к об ра зова нию поч в, которы е зна ч ительно отлич а ю тся м ежду соб ой по своим х им ич еским , ф изич еским , ф изико-х им ич еским па рам етра м , а та кже постепени плодородия. П оч вы , ра спола га ясь на поверх ности суш и, вы полняю т исклю ч ительно ва жную роль в процессе вза им одей ствия литосф еры с а тм осф ерой и гидросф ерой, прям о (ра стения) или косвенно (животны е) об условлива ю т сущ ествова ние б иосф еры . Д ля ра злич ны х поч в, неза висим о от их генезиса (происх ождение), х а ра ктерно на лич ие определенны х свойств. И м присущ и определенны е пока за тели гра нулом етрич еского соста ва , ф изич еских свойств, х им ич еского соста ва , водно-ф изич еских пока за телей, на лич ие определенны х б иоценозов и продуктов жизнедеятельности орга низм ов. В поч ве непреры вно протека ю т процессы ра зруш ения ра злич ны х вещ еств и синтез новы х соединений в соответствие с природно-клим а тич еским и пока за телям и той или иной зоны . М ощ ность поч венного слоя в ра злич ны х ш иротны х пояса х зем ной поверх ности неодина кова и колеб лется отнескольких м иллим етров додесятков са нтим етров. Ра зруш енны е в х оде поч вооб ра зова тельного процесса поч вы способ ны восста на влива ться, но для этого необ х одим о доста точ но б ольш ой период врем ени. Д ля восста новления поч вы м ощ ностью в несколько са нтим етров треб ую тся десятилетия и столетия при условии на лич ия соответствую щ их условий поч вооб ра зова ния. М едленное ра зруш ение поч в в результа те эрозионны х процессов м ожет б ы ть ком пенсирова ноестественны м поч вооб ра зова нием . В отлич ие от водны х ресурсов и а тм осф еры поч венны е ресурсы м огут б ы ть довольно б ы стро исч ерпа ны в результа те их использова ния б ез соб лю дения поч воза щ итны х м ероприятий. С озда ние искусственны х поч в при соврем енном уровне ра звития на уки и тех ники невозм ожно, та к ка к это связа но с б ольш им их об ъ ем ом и треб ует зна ч ительны х энергетич еских за тра т. О сновны м условием сох ра нения поч в и их плодородия являю тся м ероприятия по их ох ра не. О х ра на поч в на пра влена на ох ра ну не только об ра б а ты ва ем ы х , нои необ ра б а ты ва ем ы х зем ель. П ри этом ох ра не подлежа т
5
площ ади и об ъ ем поч вы , х им ич еский соста в, а грега тны й соста в, орга нич еска я ч а сть поч вы .
вла жность,
структурно-
П О Ч В Е Н Н О -Э К О ЛО ГИ Ч Е СК И Е ФАК ТО РЫ П оч ва возника ет и ра звива ется в результа те поч вооб ра зова тельного процесса . Д лительны й и м ногооб ра зны й процесс поч вооб ра зова ния на ч ина ется с появлением на вы ветрива ем ы х горны х порода х простейш их живы х орга низм ов, возникновения непреры вногопроцесса об ра зова ния орга нич еских вещ еств из м инера льны х и, на об орот, превра щ ения орга ники в м инера льны е вещ ества при отм ира нии живы х орга низм ов. В результа те жизнедеятельности орга низм ов, ра зложения их отм ерш их оста тков поверх ностны е горизонты суш и об ога щ а ю тся орга нич еским вещ еством , содержа щ его элем енты питания для ра стений. Т а ким об ра зом об ра зуется особ ое природное орга но-м инера льное тело со свойственны м ем у строением , ф изич еским и, х им ич еским и и б иологич еским и свойства м и, процесса м и перем ещ ения вещ еств и энергии. У словия поч вооб ра зова ния определяю тся сложны м вза им одействием экологич еских ф а кторов. Клим а т. С реднем ноголетние пока за тели погодны х условий в виде а тм осф ерны х оса дков, тем пера туры и вла жности воздух а , скорости ветра , об ла ч ности, колич ества тепла поступа ю щ егов поч ву от солнеч ной ра диа ции относятся к клим атич еским ф а ктора м . Г еогра ф ич еска я зона льность тесно связа на с клим а тич еским и особ енностям и в ра злич ны х ш иротны х пояса х зем ной поверх ности. В а жны м поч вооб ра зую щ им ф а ктором являю тся а тм осф ерны е оса дки. П оч венна я вла га предста вляет соб ой неза м еним ы й ф а ктор жизни ра стений и м икроорга низм ов. П роцесс вы ветрива ния горны х пород и последую щ ее поч вооб ра зова ние на них на х одятся в тесной за висим ости от степени увла жненности территории. М игра ция орга нич еских и м инера льны х вещ еств в толщ е поч венногопроф иля и концентра ция поч венны х ра створов та кже в зна ч ительной степени определяю тся х а ра ктером поступления а тм осф ерны х осадков на поверх ность поч вы . О сновны м источ ником тепла , ф орм ирую щ им тепловой режим поч в является солнеч на я ра диа ция. О т тем пера туры поч вы и окружа ю щ ей среды за висят условия жизнедеятельности ра стений, животны х и м икроорга низм ов. С олнеч на я ра диа ция влияет на интенсивность ф изич еских , х им ич еских и б иологич еских процессов, происх одящ их в поч ве. Рельеф м естности. Рельеф м естности ока зы ва ет зна ч ительное влияние на за коном ерности ра спределения поч венного покрова на той или иной территории. В лияние ф орм зем ной поверх ности на поч вооб ра зова ние проявляется в перера спределении элем ентов природногоплодородия в связи с ра злич ны м и колич ества м и вла ги и тепла в ра злич ны х условиях рельеф а . В предела х водора здельны х простра нств ф орм ирую тся, ка к пра вило, поч вы х а ра ктерны е для да нной территории (зона льны е поч вы ). В пониженны х уч а стка х м естности поч вы х а ра ктеризую тся б ольш ей степенью увла жнения. За м етное влияние на х а ра ктер ра спределения поч венного покрова ока зы ва ет
6
экспозиция склоновы х уч а стков м естности. Рельеф влияет та кже на глуб ину за лега ния и степень м инера лиза ции грунтовы х вод. Ф орм ирова ние поч венногопокрова тесносвяза носособ енностям и м икрорельеф а , м езорельеф а и м а крорельеф а .В условиях сильнора сч лененной м естности влияние рельеф а проявляется в степени эродирова нности поч венного покрова . Эрозионны е процессы на склоновы х уч а стка х м естности проявляю тся в за висим ости от крутизны , ф орм ы , длины и экспозиции склонов. П оч вооб ра зую щ ие породы . П оч вооб ра зую щ им и или м а теринским и горны м и порода м и являю тся те породы , на основе которы х ф орм ируется та или ина я поч ва . П оч вооб ра зую щ ие породы в ка ч естве экологич ескогоф а ктора по отнош ению к поч ва м ока зы ва ю т влияние на гра нулом етрич еский соста в, ф изич еские свойства , определяю т их х им ич еский соста в, а в конеч ном итоге степень их плодородия. Г орна я порода , постепенно вы ветрива ясь и ра здроб ляясь, превра щ а ется в ры х лую м а ссу(элю вий). Н а иб олее ра спростра ненны м и м а теринским и порода м и ч а щ е всего вы ступа ю т ры х лы е оса доч ны е породы . В ка ч естве поч вооб ра зущ их пород б ольш ое ра спростра нение им ею т континента льны е ч етвертич ны е отложения: ледниковы е (м орена ), водно-ледниковы е (ф лю виогляциа льны е), покровны е глины и суглинки, лессы и лессовидны е суглинки, а ллю виа льны е и делю виа льны е отложения, отложения элю вия. Л едниковы е и водно-ледниковы е отложения служа т поч вооб ра зую щ им и порода м и для подзолисты х и дерновоподзолисты х поч в; лессовидны е и покровны е суглинки для ч ернозем ны х и ка ш та новы х поч в; а ллю виа льны е отложения для пойм енны х поч в. Больш ое ра знооб ра зие поч в на зем ной поверх ности во м ногом об условлено ра знооб ра зием соста ва и свойств поч вооб ра зую щ их пород. Ж ивы е орга низм ы . О б ра зова ние поч вы и ее ф ункционирова ние во м ногом за виситотдеятельности живы х орга низм ов ра стительногои животного происх ождения. В процессе поч вооб ра зова ния приним а ю т уч а стие ра злич ны е группы живы х орга низм ов: вы сш ие зелены е ра стения, м икроорга низм ы , низш ие ра стения (гриб ы , водоросли, а ктином ицеты ), б еспозвоноч ны е (м оллю ски, ч ерви, на секом ы е) и вы сш ие позвоноч ны е животны е. Д еятельность вы ш еука за нны х групп живы х орга низм ов приводит к об ога щ ению поч вы орга нич еским вещ еством , х им ич еском у и ф изич еском у воздей ствию их на м инера льную и орга нич ескую ч а сти поч вы . В результа те их деятельности в поч ве а ккум улируется орга ника и орга но-м инера льны е соединения, диф ф еренцирую тся генетич еские горизонты , повы ш а ется плодородие поч вы . П оч ва является основны м м естооб ита нием корневы х систем вы сш их ра стений. Корневы е систем ы ра стений ока зы ва ю т влияние на ф изич еские и х им ич еские свойства поч вы . В результа те воздействия подзем ной ч а сти ра стений на корнеоб ита ем ы й слой поч вы изм еняется егоструктура , плотность сложения поч вы , увелич ива ется а эра ция, отм еч а ется концентра ция м икроорга низм ов. У ч а стие вы сш их ра стений в поч вооб ра зова тельном процессе ра злич но и определяется типом ра стительны х сооб щ еств, соста вом и свойства м и са м их поч в, а та кже интенсивностью и на пра вленностью б иологич еского круговорота вещ еств в систем е поч ва -ра стение. Результа том
7
да нного вза им одей ствия вещ ества в виде гум уса .
является на копление в поч ве орга нич еского
Э К О ЛО ГИ Ч Е СК И Е ФУ НК Ц И И П О Ч В П оч венны й покров, ф орм ируясь под воздей ствием ра злич ны х ф а кторов поч вооб ра зова ния, одноврем енноока зы ва етб ольш ое влияние на ф орм ирова ние и ф ункционирова ние других ком понентов ла ндш а ф та . С реди ва жнейш их свойств поч в, ока зы ва ю щ их а ктивное воздействие на ф орм ирова ние ра стительного покрова , тем пера турны й режим суб стра тов, б иох им ич еские особ енности корнеоб ита ем огослоя, об еспеч енность вла гой, следует отм етить х им ич еский соста в поч в, ф изич еские, водно-ф изич еские, ф изико-м ех а нич еские и другие свойства поч в, вы полняю щ их роль экологич еских ф а кторов. В результа те вы ветрива ния горны х пород и последую щ его поч вооб ра зова ния на них происх одит ра зры х ление и изм ельч ение их с об ра зова нием м ех а нич еских элем ентов, которы е в за висим ости от ра зм ера группирую тся в отдельны е ф ра кции. П роцентное содержа ние ра злич ны х ф ра кций в соста ве поч вы на зы ва ю т гра нулом етрич еским соста вом . П ри этом вы деляю т ф ра кции песка , пы ли, ила и коллоидную ф ра кции. С оотнош ение их м ежду соб ой в соста ве той или иной поч вы определяет м ногие свой ства поч в: водны й и тем пера турны й режим , поглотительную способ ность поч в по отнош ению к вла ге, га зооб ра зны м соединениям , х им ич еским соединениям и элем ента м пита ния для ра стений и других живы х орга низм ов. В за висим ости от соста ва и свой ств поч вооб ра зую щ их пород, условий вы ветрива ния и поч вооб ра зова ния гра нулом етрич еский соста в поч в м ожет изм еняться в ш ироком диа па зоне отпесч а ны х доглинисты х ра зновидностей. В соответствие с этим ф орм ируется водны й, тепловой, воздуш ны й и пита тельны й режим ы ра злич ны х типов поч в. П оч вы легкого гра нулом етрич еского соста ва (пески, супеси) им ею т вы сокую водопроницаем ость, б ла гоприятны й водны й и тепловой режим ы , но они х а ра ктеризую тся низкой вла гоем костью , сла б ой поглотительной способ ностью , б едны элем ента м и пита ния и гум усом . Г линисты е или тяжелосуглинисты е поч венны е ра зновидности способ ны а ккум улирова ть в своем соста ве б ольш ое колич ествоэлем ентов зольной пищ и, вла ги, орга нич ескоговещ ества в виде гум уса . Х им ич еский соста в поч в определяется в основном х им ич еским и м инера логич еким соста вом поч вооб ра зущ их пород. В процессе вы ветрива ния и поч вооб ра зова ния х им ич еский соста в поч в м ожет за м етно изм еняться. П ри этом на б лю да ется за м етна я диф ф еренциа ция поч венного проф иля по содержа нию тех или ины х х им ич еских элем ентов. В за висим ости отприродноклим а тич еских особ енностей территории одина ковы е горизонты ра злич ны х поч в м огут за м етно отлич а ться по х им ич еском у соста ву и свойства м . Д ля подзолисты х поч в та ежно-лесной зоны х а ра ктерно на копление крем незем а в верх них горизонта х поч венного проф иля, ч то об условлено на лич ием пром ы вного типа водного режим а . В иллю виа льны х горизонта х этих поч в, на об орот, содержа ние крем незем а ум еньш а ется, а увелич ива ется содержа ние
8
полуторны х оксидов. В ч ернозем ной зоне, в связи с другим и условиям и поч вооб ра зова ния, для поч венного проф иля х а ра ктерно ра вном ерное ра спределение пра ктич ески всех оксидов и крем незем а в предела х генетич еских горизонтов. О тлич ительной особ енностью горны х пород от поч в является на копление орга нич еского вещ ества в верх них горизонта х поч в и а ккум уляция в них б иоф ильны х элем ентов (углерода , а зота , водорода , серы , ф осф ора ). У ка за нны е элем енты являю тся источ ником питания ра стений, от содержа ния которы х за висит плодородие поч в. М ногие элем енты подвижны , легковы м ы ва ю тся. Н едоста ток а зота , ф осф ора и ка лия в поч ва х ком пенсирую т внесением орга нич еских и м инера льны х удоб рений. К ва жнейш им экологич еским ф ункциям поч вы относятся ее ф изич еские свойства. Ф изич еские свой ства х а ра ктеризую т ф изич еское состояние поч вы . К ним относятся плотность сложения ее в естественны х условиях и плотность твердой ф а зы , сква жность, водны е, воздуш ны е и тепловы е свойства . Ф изиком ех а нич еские свойства поч вы определяю т ее реа кцию на внеш ние и внутренние м ех а нич еские воздей ствия: твердость, пла стич ность, связность, уса дку, липкость, сопротивление при ее об ра б отке. Ф изич еские свой ства поч в предопределяю т условия жизни и ра звития ра стений, а та кже уч а ствую т в ф орм ирова нии плодородия поч в. В процессе эволю ции ра злич ны е виды ра стений и сельскох озяйственны х культур приспособ лены к норм а льной жизнедеятельности при определенны х велич ина х плотности сложения поч в. П ри вы соких зна ч ениях плотности сложения (велич ина об ъ ем ного веса ) урожа й ность сельскох озяйственны х культур и б иологич еска я продуктивность естественны х ф итоценозов за м етноснижа ю тся. Больш ое влияние на рост и жизнедеятельность живы х орга низм ов, на селяю щ их поч венную м а ссу, ока зы ва етструктурно-а грега тны й соста в поч вы . Н а лич ие а гроном ич ески ценной ком кова то-зернистой структуры прида етпоч ве ры х лое сложение, об легч а ет прора ста ние сем ян и ра спростра нение корневы х систем ра стений, а та кже ум еньш а ет энергетич еские за тра ты на м ех а нич ескую об ра б отку поч вы . Бесструктурны е поч вы по сра внению со структурны м и, об ла да я б ольш ей связностью , ока зы ва ю т и б олее сильное удельное сопротивление при их об ра б отке. О сновна я роль в структурооб ра зова нии прина длежит б иологич еским ф а ктора м , тоесть ра стительности и орга низм а м , на селяю щ им поч ву. Ра стительность м ех а нич ески уплотняет поч ву и ра зделяет ее на структурны е отдельности и гла вны м об ра зом уч а ствует в об ра зова нии гум уса . Н а иб олее сильное оструктурива ю щ ее воздействие на поч ву ока зы ва ет м ноголетняя тра вяниста я ра стительность. О на об ла да ет сильнора зветвленной корневой систем ой , об ра зует при ее ра зложении б ольш ое колич ество связа нногос ка льцием гум уса , и та м , где созда ю тся б ла гоприятны е условия для ее ра звития, ф орм ирую тся х орош о оструктуренны е поч вы (луговы е, луговоч ернозем ны е, ч ернозем ы ). С воздействием б иологич еских ф а кторов связа на и определенна я сезонна я возоб новляем ость структуры в поч ва х . Д ля созда ния а гроном ич ески ценной структуры и поддержа ния ее в водопроч ном состоянии в на стоящ ее врем я использую тся а гротех нич еские м етоды и ведутся ш ирокие эксперим ента льны е исследова ния по искусственном у оструктурива нию поч в.
9
За м етное влияние на оструктурива ние поч в ока зы ва ю т орга нич еские удоб рения – на воз, торф оком посты , сидера ты . М инера льны е удоб рения та кже улуч ш а ю т структуру поч вы , та к ка к при этом ра стения ра звива ю т б олее м ощ ную корневую систем у и оста вляю т в па х отном слое м ногокорневы х и пожнивны х оста тков. М ногоч исленны е процессы , происх одяш ие в поч ве, нера зры вносвяза ны с на лич ием в поч ве вла ги. В ода является одним из неза м еним ы х экологич еских ф а кторов по отнош ению к норм а льном у ф ункционирова нию и ра звитию ра стений, сельскох озяйственны х культур, м икроорга низм ов и животны х , об ита ю щ их в поч венны х слоях . В оде прина длежит ва жнейш а я роль в вы ветрива нии горны х пород и поч вооб ра зова нии. В результа те перем ещ ения водой орга нич еских , орга но-м инера льны х и м инера льны х соединений ф орм ируется поч венны й проф иль. В ода ка к терм орегулирую щ ий ф а ктор определяет ра сх од тепла из поч вы и ра стений вследствие тра нспира ции и испа рения. С вла жностью поч вы тесно связа ны ее ф изико-м ех а нич еские свойства (твердость, крош ение, липкость и др.). П ередвижение вла ги в поч ве и поее поверх ности об условлива ет некоторы е процессы , которы е отрица тельно влияю т на плодородие (эрозия, вы нос из верх них слоев пита тельны х элем ентов). П оч венна я вла га удержива ется с ра злич ной силой, х а ра ктеризуется неодина ковой подвижностью , об ла да ет ра зны м и свойства м и. П оч венную воду принятоделить на ка тегории, ф орм ы и виды . В ы деляю т несколькока тегорий поч венной вла ги, ра злич а ю щ иеся м ежду соб ой проч ностью связи с твердой ф а зой поч вы и степенью подвижности. Криста ллиза ционна я вла га отлич а ется вы сокой проч ностью связи и неподвижностью . В ла га в твердом состоянии (лед) та кже пеподвижна . П а рооб ра зна я вла га передвига ется в предела х поч венного проф иля в ф орм е водяного па ра и м ожет передвига ться па ссивно с током воздух а . П роч носвяза нна я вла га проч но удержива ется а дсорб ционны м и сила м и, присущ им и поч венны м ч а стица м , об ра зует на поверх ности их тонкую пленку толщ иной в 2-3 м олекулы . М ожет передвига ться лиш ь в па рооб ра зном состоянии. Ры х лосвяза нна я вла га удержива ется на поверх ности тонких пленок проч носвяза нной воды силой ориентирова нны х м олекул (диполей воды ), а та кже за сч ет гидра тирую щ ей способ ности об м енны х ка тионов. О б ра зует вокруг поч венны х ч а стиц пленку, толщ ина которой м ожет достига ть десятков м олекулярны х диа м етров воды . П ередвижение ее происх одит под действием сорб ционны х сил. В ы ш еука за нны е ка тегории поч венной вла ги относятся к недоступной для ра стений и сельскох озяй ственны х культур. П отреб ление ра стениям и вла ги для ф изиологич еских процессов, роста и жизнедеятельности осущ ествляется из за па сов своб одной вла ги. С воб одна я вла га не связа на сила м и притяжения с поч венны м и ч а стица м и, передвига ется под действием ка пиллярны х и гра вита ционны х сил. Д а нна я ка тегория поч венной вла ги делится на три ф орм ы – подвеш енна я, подперта я гра вита ционна я и своб одна я гра вита ционна я. Д ля подвеш енной вла ги х а ра ктерно отсутствие гидрологич еской связи с постоянны м или врем енны м водоносны м горизонтом . П одперта я гра вита ционна я вла га удержива ется из-за б лизкогоза легания грунтовы х вод, подпира ю щ их воду в ка пилляра х и б олее
10
крупны х пора х поч вы . С воб одна я гра вита ционна я вла га на х одится преим ущ ественнов крупны х пора х поч вы и передвига ется исклю ч ительнопод влиянием сил тяжести В а жнейш им и водны м и свойства м и поч в являю тся водоудержива ю щ а я способ ность, водопроница ем ость и водоподъ ем ная способ ность. Д а нны е свойства поч вы определяю тся м инера логич еским соста вом поч в, гра нулом етрич еским соста вом , соста вом поглощ енны х основа ний, плотностью сложения и другим и ф а ктора м и. С овокупность всех явлений поступления вла ги в поч ву, ее передвижения, удержа ния в поч венны х горизонтах и ра сх ода из поч вы на зы ва ется водны м режим ом . О сновны е источ ники увла жнения поч вы – оса дки и грунтовы е воды . В ла га в поч ве на х одится в непреры вном движении – поглощ а ется ра стениям и, испа ряется в воздух , перем ещ а ется в глуб окие горизонты . Колич ественное вы ра жение водного режим а поч в предста вляет соб ой водны й б а ла нс. В одны й б а ла нс уч иты ва ет все прих одны е и ра сх одны е ч а сти за определенны й период врем ени. В одны й б а ла нс скла ды ва ется неодина ково для ра злич ны х поч венноклим а тич еских зон и отдельны х уч а стков м естности. В за висим ости от соотнош ения основны х ста тей годового водного б а ла нса м ожет на б лю да ться несколько типов водного режим а поч в. Т ип водного режим а определяется годовы м коэф ф ициентом увла жнения, которы й предста вляет соб ой отнош ение колич ества а тм осф ерны х оса дков, вы па вш их в теч ение года на определенной территории, к велич ине испа ряем ости за этот же период. В за висим ости от да нного соотнош ения вы деляю т пром ы вной, периодич ески пром ы вной, непром ы вной и вы потной типы водногорежим а . П ром ы вной тип водногорежим а х а ра ктерен для территорий, где сум м а годовы х оса дков б ольш е велич ины испа ряем ости. П оч венна я толщ а ежегодно подверга ется сквозном у пром а ч ива нию догрунтовы х вод, та к ка к нисх одящ ие токи преоб ла да ю т на д восх одящ им и. П ром ы вной тип водного режим а преоб ла да ет в та ежно-лесной, зоне вла жны х суб тропиков и вла жны х тропич еских лесов. П ериодич ески пром ы вной тип водного режим а х а ра ктеризуется ч ередова нием огра нич енного пром а ч ива ния поч венногрунтовой толщ и и сквозного пром а ч ива ния ее. Д а нны й тип х а ра ктерен для серы х лесны х поч в, оподзоленны х поч в депрессий степной зоны и некоторы м другим . В условиях непром ы вноговодногорежим а вла га а тм осф ерны х оса дков ра спределяется только в верх них горизонта х и не достига ет грунтовы х вод. Г рунтовы е воды за лега ю тв та ких м естностях глуб око, и их ка пиллярна я ка йм а не достига ет поч венного слоя, увла жненного осадка м и. П ри на лич ии та кого типа водного режим а ф орм ирую тся б ольш инство степны х поч в (ч ернозем ы , ка ш та новы е поч вы и другие). В ы потной тип водного режим а отлич а ется преоб ла да нием восх одящ егопотока вла ги в толщ е поч вогрунта . Этот режим проявляется при неглуб оком за лега нии грунтовы х вод. Регулирова ние водного режим а поч в осущ ествляется ком плексом прием ов, на пра вленны х на устра нение неб ла гоприятны х условий водосна б жения ра стений. И скусственно изм еняя прих одны е или ра сх одны е ста тьи водного б а ла нса , м ожно сущ ественно влиять на об щ ие и полезны е
11
за па сы воды в поч ва х и этим способ ствова ть получ ению вы соких и устойч ивы х урожа ев сельскох озяйственны х культур. Регулирова ние водного режим а основы ва ется на уч ете клим а тич еских и поч венны х условий, а та кже потреб ностей вы ра щ ива ем ы х культур в воде. В се прием ы окультурива ния поч вы (созда ние глуб окогопа х отногослоя, улуч ш ение структурно-а грега тного соста ва , увелич ение об щ ей порозности и др.) повы ш а ю т ее вла гоем кость и способ ствую т на коплению б ольш их продуктивны х за па сов вла ги в корнеоб итаем ом слое. С экологич еской точ ки зрения одним из сущ ественны х ф а кторов, определяю щ их условия жизнедеятельности ра стений и других живы х орга низм ов является кислотность поч венны х ра створов. Кислотность поч в ока зы ва ет б ольш ое влияние на рост и ра звитие ра стений и в зна ч ительной степени об условлива ет скорость и на пра вленность протека ю щ их в поч ве х им ич еских и б иох им ич еских процессов. П оч венна я кислотность х а ра ктерна для подзолисты х , дерново-подзолисты х , серы х лесны х поч в и верх овы х б олот. Реа кция поч венного ра створа им еет доста точ но б ольш ое зна ч ение в определении степени плодородия поч в. О на об условлена на лич ием и соотнош ением в поч венном ра створе водородны х и гидроксильны х ионов. В за висим ости от их соотнош ения поч венны е растворы м огут им еть кислую , нейтра льную или щ елоч ную реа кцию . Зна ч ение реа кции поч венны х ра створов определяется присутствием в поч ве м инера льны х солей, кислот(орга нич еских и м инера льны х ), коллоидов, глинисты х м инера лов, жизнедеятельностью орга низм ов и вла жностью поч вы . О рга нич еские и м инера льны е кислоты прида ю т поч венном у ра створу кислую реа кцию среды . Н а иб ольш ее ра спространение в соста ве поч венного ра створа им ею т угольна я кислота , гум иновы е и ф ульвокислоты . П ри окислении сульф идосодержа щ их м инера лов об ра зуется серна я кислота . В результа те деятельности нитриф ицирую щ их м икроорга низм ов в поч венном ра створе появляю тся а зотна я и а зотиста я кислоты , которы е за м етно увелич ива ю т его кислотность. Щ елоч на я реа кция поч венны х ра створов созда ется ка рб она та м и и гидрока рб она та м и щ елоч ны х и щ елоч нозем ельны х элем ентов, силика та м и. Д ля б ольш инства ра стений и сельскох озяй ственны х культур в ф изиологич еском отнош ении на иб олее б ла гоприятной является нейтра льна я, сла б окисла я или сла б ощ елоч на я реа кция поч венного ра створа . И зб ы точ на я кислотность токсич на для м ногих ра стений и м икроорга низм ов. П овы ш енна я кислотность приводит к повреждению корневы х систем ра стений, на руш ению об м ена вещ еств м ежду ра стением и средой. П од влиянием кислой среды резко ум еньш а ется содержа ние а зота из-за ух удш ения пита ния ра стений этим элем ентом . Кислотность отрица тельновлияетна усвоение ра стениям и ф осф ора и ка льция, на ф ерм ента тивны е процессы , протека ю щ ие в ра стениях . П ри осла б ленном освещ ении действие кислой среды на ра стения усилива ется. О но та кже возра ста ет при повы ш енной вла жности. П ри слиш ком кислой реа кции поч вы происх одит ра зруш ение поч венной структуры , ух удш а ется водновоздуш ны й режим , концентра ция а лю м иния, м а рга нца и железа в поч венном ра створе возраста ет. Эти элем енты м огутста ть ядовиты м и. Реа кция поч венного
12
ра створа не является постоянной. В результа те протека ния б иологич еских , х им ич еских и ф изико-х им ич еских процессов в поч ве постоянно происх одят колеб а ния реа кции. Ра стения и их сорта по-ра зном у реа гирую т на кислотность поч в. Д ля ка ждого вида ра стений сущ ествует определенны й, на иб олее б ла гоприятны й интерва л реа кции среды , отклонение от которого в сторону кислотности или щ елоч ности ух удш а ет их рост и ра звитие. С ильнощ елоч на я реа кция среды об условлива ет осолонцева ние, повы ш енную уплотненность отдельны х слоев поч вы , повы ш енную пептизируем ость. У стра нение изб ы точ ной кислотности и щ елоч ности поч венны х ра створов является основной за да ч ей м елиора тивногопоч воведения. Н а иб олее б ла гоприятную нейтра льную или б лизкую к ней реа кцию поч венного ра створа им ею т поч вы ч ернозем ного типа , луговы е поч вы , корич невы е поч вы . Кисла я реа кция среды х а ра ктерна для поч в с пром ы вны м типом водного режим а (подзолисты е поч вы , поч вы вла жны х суб тропиков и вла жны х тропич еских лесов). Щ елоч на я реа кция поч венногора створа присущ а содовы м солонч а ка м , солонца м , ка ш та новы м поч ва м , поч ва м са ва нн, тоесть тем поч ва м , в соста ве которы х за м етнопреоб ла да ю т ка рб она ты щ елоч ны х и щ елоч нозем ельны х элем ентов или повы ш енное содержа ние об м енногона трия и ка лия в соста ве поглощ а ю щ егоком плекса . Экологич еские ф ункции поч в по отнош ению их к ра стениям , сельскох озяйственны м культура м и другим живы м орга низм а м во м ногом определяю тся солевы м соста вом поч венны х ра створов. С олевой соста в поч венны х ра створов за висит в основном от процессов, происх одящ их м ежду твердой и жидкой ф а за м и поч вы . П ри ум еньш ении концентра ции ра створа ч а сть вещ еств поступа ет в негоиз твердой ф а зы поч в, а при увелич ении ч а сть вещ еств вы па да ет из ра створа , присоединяясь к твердой ф а зе поч вы . В поч венной воде ра створим ы ра злич ны е соли и кислоты . П оч венны й ра створ об ра зуется в процессе поч вооб ра зова ния в теч ение длительноговрем ени. С оли ра створяю тся под действием кислот, окислительно-восста новительны х процессов, гидролиза вещ еств и других ф а кторов. С оста в и концентра ция поч венногора створа определяется вза им одействием твердой ф а зы поч вы , воды и орга низм ов. В поч венны й ра створ вх одят в ра зны х колич ества х поч ти все легкора створим ы е просты е соли, средне- и труднора створим ы е соли м ногих элем ентов, а та кже ра створенны е коллоидны е м инера льны е, орга нич еские и орга но-м инеральны е вещ ества . П оч венны й ра створ является оч ень а ктивной и изм еняю щ ейся ч а стью поч вы . С динам икой его связа н пита тельны й режим поч вы . Ра стения и м икроорга низм ы изм еняю т соста в поч венного ра створа, извлека я из него элем енты зольной пищ и. Концентра ция и солевой соста в поч венны х ра створов в зна ч ительной степени за висят от степени м инера лиза ции грунтовы х вод, особ енно при неглуб оком их за лега нии. Н а негоока зы ва ю т сильное влияние водны е м елиора ции – орош ение и осуш ение. Больш ое колич ествовредны х для ра стений солей (х лор, на трий, сера ) дела ет поч ву за соленной. П оч венны й ра створ неоднороден по своем у соста ву в предела х поч венногопроф иля и в ра зны х природно-клим а тич еских зона х .
13
М Е ЛИ О РАЦ И Я П О Ч В В за висим ости от природно-клим а тич еских условий, ф а кторов поч вооб ра зова ния и ряда других природны х па ра м етров ра злич ны е поч вы х а ра ктеризую тся на лич ием отрица тельны х пока за телей для норм а льногороста и жинедеятельности б ольш инства ра стений и сельскох озяйственны х культур. Д ля повы ш ения их б иологич еской продуктивности необ х одим о проведение ком плекса м ероприятий, на пра вленны х на улуч ш ение их соста ва и свойств. Коренное улуч ш ение свойств поч вы и условий поч вооб ра зова ния с целью повы ш ения их плодородия получ илона зва ние м елиора ция поч в. М елиора ция поч в осущ ествляется путем искусственного регулирова ния водного, воздуш ного, теплового, солевого, б иох им ич еского и ф изико-х им ич еского режим ов поч вы с пом ощ ью осуш ения (или орош ения), а гролесом елиора ции, ф итом елиора ции, внесения орга нич еских и м инера льны х удоб рений. М елиора ция подра зделяется на м елиора цию ф изич ескую (улуч ш ение ф изич еских па ра м етров поч вы ) и м елиора цию х им ич ескую (изм енение в луч ш ую сторонух им ич еских свойств поч в). М елиора тивны е м ероприятия проводятся пра ктич ески вовсех природноклим а тич еских зона х . В связи с б ольш им ра знооб ра зием поч венногопокрова и ком плекса природны х условий поч воулуч ш а ю щ ие м ероприятия ра злич а ю тся м еждусоб ой. Больш ие простра нства в северной ч а сти стра ны за ним а ю т тундровы е поч вы . Г луб окие горизонты поч вы в тундре ох ва ч ены м ноголетней м ерзлотой, котора я на кла ды ва ет отпеч а ток на весь х од поч вооб ра зова ния. В тундре ш ироко ра спростра нены за б олоч енны е поч вы , ч то об ъ ясняется водонепроница ем остью м ерзлоты , низкой тем пера турой, вы сокой относительной вла жностью воздух а и сла б ой испа ряем остью с поверх ности поч вы . В этой зоне на б лю да ется осла б ленны й х од б иологич еских и б иох им ич еских процессов вследствие незна ч ительного ежегодного ра стительногоопа да . М икроф лора поч в однооб ра зна я и б една я. В поч венны х ра створа х содержится м а ло ра створим ы х вещ еств, условия гум иф ика ции и м инера лиза ции ра стительны х оса дков неб ла гоприятны . О рга нич еское вещ ество в поч ва х на ка плива ется в виде полуторф янистого кслого гум уса с преоб ла да нием ф ульвокислот. М ерзлотны й горизонт, препятствуя вы щ ела ч ива нию ра створим ы х соединений, об условлива ет ка рб она тность и солонч а кова тость поч в. П ериод а ктивной деятельности м алоч исленной м икроф лоры незна ч ителен. В сельскох озяйственном отнош ении территория тундры им еет зна ч ение ка к корм ова я б а за оленеводства . Ра звитию зем леделия препятствую т короткий вегета ционны й период, низкие тем пера туры летом , м ерзлота , изб ы ток вла жности и сла б а я а эра ция. В этой зоне прим еняю тся специа льны е суб полярны е агротех ника и м елиора ция, на пра вленны е на улуч ш ение терм ич еских и водно-воздуш ны х условий, а та кже на устра нение вредны х влияний м ноголетней м ерзлоты . В а жное зна ч ение им ею т м ероприятия по
14
усилению нитриф ика ции поч в. Это достига ется внесением вы соких доз орга нич еских , м инеральны х и б а ктериа льны х удоб рений. Ба ктериа льны е удоб рения необ х одим ы для ра звития м икроб иологич еских процессов в поч ве. Т ундра предста вляет соб ой огром ны й сельскох озяйственны й ф онд, использова ние которого возрастет в связи с пром ы ш ленны м освоением Арктики и С уб а рктики. Ю жнее тундровой зоны ра сположена та ежно-лесна я зона . Д а нна я зона за ним а ет б ольш ую ч а сть б ореа льного (ум еренно-х олодного) пояса на ш ей стра ны . П риродны е условия зоны в связи с б ольш ой ее протяженностью с за па да на восток и с севера на ю гдоста точ нора знооб ра зны . П оч венны й покров та ежно-лесной зоны предста влен поч ва м и подзолистого и дерновоподзолистоготипов поч вооб ра зова ния. Эти поч вы ф орм ирую тся в результа те подзолооб ра зова тельного процесса, сущ ествнной особ енностью которого является ра зруш ение в верх ней ч а сти поч венного проф иля первич ны х и вторич ны х м инералов и вы нос продуктов ра зруш ения в нижележа щ ие горизонты и в грунтовы е воды . В на иб олее ч истом виде подзолисты й процесс протека ет под пологом х войного та ежного леса с б едной тра вянистой ра стительностью . О тм ира ю щ ие ч а сти древесной и м ох ово-лиш а йниковой та ежной ра стительности на ка плива ю тся преим ущ ественнона поверх ности поч вы в виде лесной подстилки. Эти оста тки содержа т м а ло ка льция, а зота и м ного труднора зла га ем ы х соединений. П ри ра зложении лесной подстилки об ра зую тся ра злич ны е водора створим ы е орга нич еские соединения. Н изкое содержа ние пита тельны х вещ еств и основа ний в подстилке, а та кже преоб ла да ние гриб ной м икроф лоры способ ствую т интенсивном у об ра зова нию кислот, среди которы х на иб олее ра спростра нены ф ульвокислоты и низком олекулярны е орга нич еские кислоты . В результа те подзолооб ра зова тельного процесса под лесной подстилкой об особ ляется подзолисты й горизонт. Д ерново-подзолисты е поч вы да нной зоны ра звива ю тся под воздействием подзолистого и дернового процессов. Ра звива ю щ а яся под лесной древесной ра стительностью тра вяниста я ра стительность приводит к ф орм ирова нию в проф иле подзолистой поч вы дерновогогоризонта . С увелич ением гум усовы х вещ еств подзолооб ра зова ние за тух а ет. М а лора звиты й гум усовоа ккум улятивны й горизонт подзолисты х поч в, постепенно увелич ива ясь в м ощ ности, приоб рета ет зернистую структуру и получ а ет полное вы ра жение. В нем синтезирую тся глинисты е м инера лы и увелич ива ется содержа ние гум уса . В м есте с тем в поч ве на ра ста ет колич ество элем ентов зольного пита ния и об м енны х основа ний. Реа кция поч венны х ра створов приб лижа ется к нейтра льной. Т а ежно-лесна я зона сла б оосвоена в сельскох озяйственном отнош ении. В этой зоне сосредоточ ены основны е лесны е б ога тства стра ны . Ра б оты по освоению лесны х ресурсов и лесовосста новлению нера зры вно связа ны с использова нием поч в зоны и их улуч ш ением . Н а иб олее освоены за па дны е и ю жны е ра йоны европейской ч а сти та ежно-лесной зоны . В б ольш ей степени освоены дерново-подзолисты е поч вы , дерново-карб она тны е, дерново-глеевы е.
15
В последнее врем я ра звитие осуш ительны х м елиора ций позволяет вовлека ть в сельскох озяйственное производство все б ольш е б олотноподзолисты х поч в. П риродное плодородие поч в зоны за м етнора злич а ется. О но за виситотклим а тич еских ресурсов, свой ств поч в, водногорежим а и в целом не оч ень вы сокое. С ра внительна я м а лом ощ ность гум усового горизонта , неб ольш ое содержа ние гум уса , повы ш енна я водопроница ем ость глинисты х горизонтов, переувла жненность некоторы х поч в, за соренность ка м ням и, за куста ренность треб ую т проведения культуртех нич еских , а гром елиора тивны х и гидром елиора тивны х м ероприятий. П ри вы руб ке лесны х м а ссивов и ра спа ш ке поч вы прекра щ а ется поступление на ее поверх ность лесногоопа да , унич тожа ется лесна я подстилка и на зем на я ра стительность, в результа те ч его изм еняю тся б иологич еский, х им ич еский и ф изич еский режим ы поч вы . В окультуренны х поч ва х при относительной неизм енности природны х ф а кторов созда ю тся б ла гоприятны е условия для сох ра нения за па сов гум уса , та к ка к подзолисты й процесс пода вляется. В сильноокультуренны х поч ва х подзолисты й поч вооб ра зова тельны й процесс прекра щ а ется в результа те производственной деятельности ч еловека при возделы ва нии сельскох озяйственны х культур, способ ствую щ их ра звитию дерновогопроцесса поч вооб ра зова ния. П ри окультурива нии поч в подзолистого типа увелич ива ется м ощ ность гум усового горизонта и содержа ние элем ентов пита ния, ум еньш а ется кислотность, повы ш а ется ем кость поглощ ения и степень на сы ш енности, улуч ш а ется структура поч вы и ее водопроч ность. Кром е того, увелич ива ется подвижность ф осф орной кислоты и возра стаетнитриф ика ция. Больш ое зна ч ение приоб рета ет известкова ние кислы х дерновоподзолисты х поч в. И звестьсодержа щ ие м елиора нты устра няю т вредное действие подвижны х соединений а лю м иния, ненасы щ енность основа ниям и и кислотность. П ри известкова нии ум еньш а ю тся ра створим ость и потери гум уса , улуч ш а ю тся ф изич еские свойства и усилива ется м икроб иологич еска я деятельность, б ла года ря ч ем у на ка плива ю тся элем енты пита ния ра стений. Зна ч ение известкова ния увелич ива ется в ком плексе с другим и м ероприятиям и по окультурива нию дерново-подзолисты х поч в (углуб ление па х отного слоя, прим енение орга нич еских и м инера льны х удоб рений). И звесткова ние ока зы ва ет положительное действие в теч ение ряда лет и является ва жны м прием ом улуч ш ения ф изич еских и б иологич еских свойств подзолисты х и дерново-подзолисты х поч в, ноононе за м еняетудоб рения. Н а лич ие в предела х та ежно-лесной зоны б олотны х и за б олоч енны х поч в та кже треб ую т прим енения м елиора тивны х прием ов. О сновны м способ ом м елиора ции та ких поч в является осуш ение их . П ри осуш ении и окультурива нии б олотно-подзолисты х поч в подзолисты й и глеевы й процессы поч вооб ра зова ния постепенно прекра щ а ю тся, одноврем енно ум еньш а ется и исч еза етподзолисты й горизонт. О культурива ние за б олоч енны х поч в повы ш а ет ем кость поглощ ения их , увелич ива ет содержа ние поглощ енны х ка льция и м а гния, кисла я реа кция среды изм еняется досла б окислой или нейтра льной.
16
П оч венны й покров лесостепной и степной зонпредста влендоста точ но плодородны м и поч ва м и: серы м и лесны м и и поч ва м и ч ернозем ного типа поч вооб ра зова ния. Ф орм ирова ние поч в зоны протека ет под пологом ш ироколиственны х лесов и тра вянистой ра стительностью . Биологич еска я а ккум уляция в поч ва х достига ет на ивы сш его уровня. Клим а т зоны за м етно ра знится в ш иротном и долготном на пра влениях . Е сли на севере зоны он ум еренновла жны й, тона ю ге полусух ой доза суш ливого. Д ля поч в х а ра ктерен непром ы вной, а м еста м и периодич ески пром ы вной тип водного режим а, об условлива ю щ ий господство здесь поч в со зна ч ительны м на коплением орга нич еских вещ еств, в соста ве которы х преоб ла да ю т гум иновы е кислоты . П оч вооб ра зую щ им и порода м и для них служа т, гла вны м об ра зом , ч етвертич ны е лессы и лессовидны е суглинки. Х а ра ктерны й поч венны й проф иль подвержен воздей ствию тра вянистой ра стительности с ее м ощ ной, б ы строотм ира ю щ ей и легко гум уф ицирую щ ейся корневой систем ой. О па д подвержен ра зложению б а ктериям и, а ктином ицета м и, б еспозвоноч ны м и, для которы х б ла гоприятны б иох им ич еский соста в опа да и об щ а я б иоклим а тич еска я об ста новка . В на стоящ ее врем я поч вы зоны ра спа х а ны . С ельскох озяйственное использова ние поч в в зна ч ительной степени изм еняет их соста в и свойства . В результа те отч уждения урожа я, ра спа х а нны е поч вы посра внению с целинны м и а на лога м и получ а ю т м еньш е орга нич ескоговещ ества , ф осф ора , а зота , ка лия, ка льция и других элем ентов пита ния. Е жегодна я м ех а нич еска я об ра б отка приводит к ра спы лению структуры па х отного слоя, ч то отрица тельно ска зы ва ется на егоа гроф изич еских пока за телях . П оч вы зоны х а ра ктеризую тся вы соким природны м плодородием , одна ко и они нужда ю тя в проведении ра злич ногорода м елиора тивны х м ероприятиях . Ком плекс м елиора тивны х м ероприятий за висит от клим а тич еских условий в ра злич ны х ч а стях зоны . В северны х ра йонах , в лесостепи, эф ф ективны м еры посох ра нению и на коплению вла ги путем снегоза держа ния, ум еньш ения поверх ностного стока . Д ля этого прим еняю т ра нню ю зяб левую вспа ш ку, б ороздова ние, щ елева ние, сох ра нение стерни, кулисы из вы сокостеб ельны х культур, лесополосы . В есенние полевы е ра б оты проводят в м иним ально короткие сроки для получ ения ра нних всх одов и луч ш его использова ния весенних за па сов поч венной вла ги. Д ля ю жны х ра йонов зоны х а ра ктерендеф ицитвла ги. П оэтом у основны м источ ником пополнения за па сов вла ги в ю жны х региона х является орош ение. Н а сла б одренирова нны х территориях при непра вильном орош ении отм еч а ется подъ ем уровня грунтовы х вод. О рош ение на ч ернозем ны х поч ва х по этой прич ине следует проводить строго дозирова нно, в нужном колич естве и в треб уем ы е сроки. П оч вы лесостепной зоны нужда ю тся в за щ ите от водной и ветровой эрозии. Д ля предотвра щ ения отрица тельны х последствий эрозии в зоне эф ф ективны полеза щ итны е лесны е на са ждения в виде полос по гра ница м полей, вдоль дорог, ка на лов. О ни ум еньш а ю т скорость ветра , сох ра няю т степной покров, снижа ю т сток та лы х и ливневы х вод, следова тельно, ум еньш а ю тсм ы в поч вы и опасность об ра зова ния овра гов.
17
В предела х сух остепной и пусты нно-степной зон ш ирокое ра спространение получ или ка ш та новы е поч вы , б уры е, серозем ы и серо-б уры е поч вы . Клим а т этих зон х а ра ктеризуется х олодной зим ой и жа рким продолжительны м летом , а та кже зна ч ительны м и суточ ны м и а м плитуда м и тем пера туры весной, летом и осенью . Ра стительность сух остепной и пусты нностепной зон отлич а ется б едностью видового соста ва и редким тра востоем , преоб ла да нием корневой б иом а ссы на д на дзем ной. П оч венны й покров ф орм ируется под воздействием непром ы вноговодногорежим а . Н изкие за па сы весенней вла ги б ы стро использую тся ра стительностью , и поч ва глуб око иссуш а ется. Ра стительность, об еспеч енна я водой только весной, ежегодно летом вы сы х а ет. Ра стительны е оста тки б ы стро м инера лизую тся, и поч ва ста новится м енее гум усной и б олее соленосной. Зона сух их степей им еетб ольш ое зна ч ение в сельском х озяйстве стра ны . Ра спа х а ны в основном тем но-ка ш та новы е поч вы ка к на иб олее плодородны е и луч ш е об еспеч енны е вла гой . Н а этих поч ва х возделы ва ю т тверды е сорта пш еницы , просо, подсолнеч ник, б а х ч евы е и другие культуры . У рожа й ность сельскох озяйственны х культур в этой зоне сущ ественно за висит от вла гооб еспеч енности. Ч а сто повторяю щ иеся за суш ливы е годы , за сух и и сух овеи дела ю т сельскох озяйственное производство в зоне неста б ильны м . Н едоста ток а тм осф ерны х оса дков в летнее врем я ч а стич но м ожно восполнить на коплением и сох ра нением вла ги снегоза держа нием , полеза щ итны м и на са ждениям и, специальной а гротех никой, глуб окой зяб левой вспа ш кой, б езотва льны м ры х лением , посева м и кулисны х ра стений. Ка ш та новы е поч вы легкогогра нулом етрич ескогососта ва подвержены ветровой эрозии и нужда ю тся в специа льной а гротех нике и других противоэрозионны х м ероприятиях . Буры е поч вы из-за низкого плодородия и ещ е б ольш ей за суш ливости клим а та под па ш ню пра ктич ески не использую тся. Эта зона является б а зой па стб ищ ногоживотноводства , в основном овцеводства . О рош ение в соч ета нии с б ольш им и доза м и удоб рений позволяетполуч а ть та м вы сокие урожа и ценны х теплолю б ивы х культур. С реди м а ссивов зона льны х поч в в ра злич ны х поч венны х зона х (особ енно в а ридном клим а те) доста точ но ш ирокое ра спростра нение получ или поч вы за соленного ряда . За соленны м и поч ва м и на зы ва ю тся поч вы , содержа щ ие в проф иле легкора створим ы е соли в токсич ны х для сельскох озяйственны х культур колич ествах . О ни ш ирокора спростра нены в зона х сух их и пусты нны х степей, встреч а ю тся та кже в степной, лесостепной и та ежно-лесной зона х . К ним относятся солонч а ки, солонч а кова ты е поч вы и солонцы . Ф орм ирова ние за соленны х поч в связа нос на коплением солей в грунтовы х вода х и порода х и с условиям и, способ ствую щ им и их а ккум уляции в поч ва х . С пособ ы м елиора ции за соленны х поч в сводятся к уда лению за пределы поч венногопроф иля токсич ны х для растений солей. О сновной м елиора тивны й прием – пром ы вка поч в сла б ом инера лизова нной водой. Д ля м елиора ции солонцов использую тгипс. В оздействие гипса на солонцовы е поч вы сводится к вы водуиз поч венногопоглощ а ю щ егоком плекса поглощ енногона трия.
18
В О ССТАН О В ЛЕ Н И Е Н АРУ Ш Е Н Н Ы Х ЗЕ М Е ЛЬ В на стоящ ее врем я из сф еры сельскох озяйственногоиспользова ния для нужд горнодоб ы ва ю щ их отра слей производства, строительства пром ы ш ленны х и гра жда нских об ъ ектов, прокладки линейны х ком м уника ций и других целей исклю ч а ю тся м иллионы гекта ров плодородны х зем ель. В б ольш инстве случ а ев при этом использую тся зем ли, ценны е для ведения сельскогох озяйства . Этов основном ра внинны е, х орош о дренирова нны е, плодородны е, с норм а льны м и условиям и увла жнения зем ли. О соб енно б ольш ие ра зруш ения и на руш ения естественны х ла ндш а ф тов отм еч а ю тся при доб ы ч е полезны х ископа ем ы х откры ты м способ ом , отсы пке на поверх ность горны х вы ра б оток ш а х т и рудников, золы тепловы х электроста нций. О тва лы , ка рьеры и другие на руш енны е уч а стки на долгоисклю ч а ю тся из х озяйственногопользова ния и предста вляю тсоб ой эрозионно-опа сны е территории. О ни за соряю тпродукта м и водной и ветровой эрозии прилега ю щ ие сельскох озяй ственны е угодья, водотоки и на селенны е пункты . Т ерритория, испы ты ва ю щ а я нега тивное воздей ствие на руш енны х уч а стков, в несколькора з превы ш а ет площ а дь са м их уч а стков. Д ля снижения нега тивноговоздействия на руш енны х зем ель на сф еру окружа ю щ ей среды необ х одим о проведение м ероприятий по их восста новлению или рекультива цию . Рекультива ция вклю ч а ет ком плекс горно-тех нич еских , м елиора тивны х , сельскох озяйственны х , лесох озяй ственны х и инженерно-строительны х ра б от, на пра вленны х на восстановление на руш енного плодородия территорий и созда ния на них сельскох озяйственны х угодий, лесона саждений, водоем ов, зон отды х а , использова ние отра б ота нны х площ а дей под за стройку. Рекультива ция на руш енны х зем ель ра зделяется на горнотех нич еский и б иологич еский эта пы . Ка ждом у эта пу, в за висим ости от ф изикогеогра ф ич еских особ енностей м естности, тех нологии ра зраб оток, х озяйственной деятельности и перспективы ра звития ра йона , свойственны свои на пра вления, м етоды и об ъ ем ы раб от. Рекультива ции предш ествует подготовительны й эта п ра б от, предусм а трива ю щ ий проведение исследова тельских ра б от, которы е вклю ч а ю т: об следова ние территорий, изуч ение специф ики ла ндш а ф та, определение на пра влений рекультива ции, уста новление треб ова ний к последую щ им эта па м рекультива ции, тех нико-эконом ич еское об основа ние ра б оч их проектов. Г орно-тех нич еский (инженерны й) эта п – подготовка территории к ра злич ны м вида м целевого использова ния. П роводится он на основа нии ра зра б отанны х проектов рекультива ции и вклю ч а ет ра циона льное ф орм ирова ние поверх ности отва лов и ка рьеров, вы пола жива ние откосов, на несение на спла нирова нную поверх ность плодородны х и потенциа льноплодородны х поч в и грунтов, регулирова ние водного режим а , другие м елиора тивны е м ероприятия. В ком плекс горнотех нич еских ра б от вх одят два основны х тех нологич еских процесса – созда ние удоб ного рельеф а с м иним а льны м
19
об ъ ем ом пла нировоч ны х ра б от и на несение плодородного слоя поч вы . П ервы й процесс является об яза тельны м для всех случ а ев рекультива ции. П роведение второго процесса за висит от на лич ия за па сов гум усирова нного слоя поч в и определяется видом последую щ его целевого использова ния рекультивируем ы х площ а дей. Биологич еский эта п рекультива ции – целевое использова ние рекультивируем ы х территорий. С ю да вх одят м ероприятия повосста новлению плодородия и б иологич еской продуктивности на руш енны х зем ель. Н еза висим о от вы б ра нного вида последую щ его восста новления перед на ч а лом доб ы ч и полезны х ископа ем ы х или строительства об яза тельносним а ю т плодородны й слой поч вы на всей площ а ди горного и зем ельного отводов. М ощ ность сним а ем огослоя уста на влива ется в за висим ости от вида поч вы и содержа ния гум уса , определяем огопри проведении поч венно-а грох им ич еских изы ска ниях . С нятию и скла дирова нию подлежа т гум усирова нны е слои поч в с содержа нием гум уса в них не м енее 1 %. П ри отсутствии площ а дей готовы х к проведению рекультива ционны х ра б от плодородны й поч венны й слой скла дируется во врем енны е отва лы . М еста скла дирова ния должны б ы ть предусм отрены проектом и ра зм ещ ены на ровны х или повы ш енны х уч а стка х с отсутствием б лизкогоза лега ния грунтовой воды , где исклю ч а ется длительное переувла жнение, за соление и ра зм ы ва ние поч венной м а ссы . П ри длительном х ра нении поч венной м а ссы в отва ла х на их склона х предусм а трива ется посев м ноголетних б об овы х тра в и тра восм есей, предотвра щ а ю щ ий ветровую или водную эрозию . П ри снятии плодородного слоя поч вы жела тельно сох ранить последова тельность за лега ния гум усирова нны х горизонтов. П ри х ра нении в отва ла х гум усирова нны е слои поч вы и подстила ю щ ие их породы скла дирую тся в ра злич ны е отва лы . В за висим ости отгорно-геологич еских условий за лега ния полезногоископа ем ого, тех нологии доб ы ч и и проведения вскры ш ны х ра б отна ка рьера х вы ра б ота нное простра нство ч а стич но или полностью за полняется вскры ш ны м и порода м и вслед за продвижением доб ы ч ны х за б оев непосредственно со вскры ш ны х уступов, порода м и из врем енны х отва лов, вскры ш ей из рядом ра зра б а ты ва ем ы х уч а стков и другим и им ею щ им ися в на лич ии порода м и. П осле за сы пки вы ра б ота нны х территорий проводят пла нировкурекультивируем ы х площ а дей . Конеч ной ста дией горнотех нич еской рекультива ции для сельскох озяйственногои лесох озяйственногоосвоения на руш енны х зем ельны х уч а стков является укла дка плодородного слоя поч вы на спла нирова нную поверх ность. М ощ ность да нногослоя должна б ы ть не м енее 0,5 м етра , а при использова нии толькопотенциа льны х пород не м енее 1,5 м етра . П ри на лич ии на спла нирова нны х уч а стка х токсич ны х пород перед на несением плодородного слоя поч вы или потенциа льно-плодородны х грунтов должна б ы ть вы полнена х им ич еска я м елиора ция. Т оксич ность вскры ш ны х пород того или иного м есторождения полезны х ископа ем ы х м ожетб ы ть об условлена содержа нием в них сульф идосодержа щ их м инера лов. П ри попа да нии на дневную поверх ность та кие породы подвержены окислению и вы деляю т в окружа ю щ ую среду
20
своб одную серную кислоту, котора я является токсич ны м соединением для б ольш инства видов естественной ра стительности и сельскох озяйственны х культур. П осле за верш ения ра б от по горнотех нич еской рекультива ции в уста новленном за коном порядке зем ли переда ю тся сельскох озяйственны м предприятиям и другим орга низа циям для да льнейш еговы полнения ком плекса ра б отпоб иологич еской рекультива ции. Биологич еска я рекультива ция является за верш а ю щ им этапом восста новления на руш енны х зем ель. В процессе б иологич еской рекультива ции об ра б а ты ва ю т на несенны й поч венны й слой и вы сева ю т сельскох озяй ственны е культуры в соответствии с об щ еприняты м и прием а м и а гротех ники при об яза тельном внесении повы ш енны х доз орга нич еских и м инера льны х удоб рений. В связи соспециф ич еским и условиям и на отва ла х , где на б лю да ется б ольш ой деф ицит вла ги, сдува ние и б ы строе та яние снежного покрова , необ х одим опроведение м ероприятий поснегоза держа нию и сох ра нению вла ги. Д ля улуч ш ения плодородия на сы пны х поч в, об ога щ ения их орга нич еским вещ еством вы сева ю т м ноголетние б об овы е тра вы (лю пин, донник, лю церну), зла ково-б об овы е тра восм еси спреоб ла да нием б об овы х культур. Е сли отва лы предста влены лесса м и или лессовидны м и суглинка м и и отсутствую т токсич ны е породы , возм ожна сельскох озяйственна я рекультива ция и б ез на несения плодородногослоя путем созда ния сенокосны х или па стб ищ ны х угодий. О своение отва лов в этих случ а ях на ч ина ю тс внесения повы ш енны х доз орга нич еских и м инера льны х удоб рений и возделы ва ния м ноголетних зла ково-б об овы х тра в. О тва лы , состоящ ие из потенциа льноплодородны х пород, м огут б ы ть использова ны и для поса дки плодовы х культур. Н а иб олее распростра ненны й способ освоения на руш енны х площ а дей – лесна я рекультива ция, та к ка к древесны е породы успеш но ра стут на относительноб едны х зем лях и иногда не треб ую т тщ а тельноговы ра внива ния территории. С озда ю т леса целевого на зна ч ения: поч воза щ итны е, водоох ра нны е, рекреа ционны е, для получ ения деловой древесины . О б ъ екта м и рекультива ции для этих целей служа т м ногие отва лы или терриконы горнодоб ы ва ю щ их и об ра б а ты ва ю щ их пром ы ш ленны х предприятий, ка рьерны е вы ем ки, торф яны е ра зра б отки и другие территории, непригодны е для вовлеч ения в сельскох озяйственны й об орот. О пы т созда ния лесны х м а ссивов на отвала х откры ты х ра зра б оток полезны х ископа ем ы х пока зы ва ет, ч то искусственное лесора зведение возм ожнона всех отра б ота нны х территориях , в поверх ностном слое которы х не содержа тся в б ольш ом колич естве токсич ны е для лесны х культур соединения. В ы ем ки, непригодны е для использова ния их в сельском и лесном х озяйстве, сч ита ю тся об ъ екта м и рекультива ции водох озяй ственного на пра вления. К та ким вы ем ка м относятся: оста точ ны е тра нш еи, созда нны е на за верш а ю щ ем эта пе доб ы ч и полезны х ископа ем ы х откры ты м способ ом и полностью не за сы па нны е грунтом в связи с его отсутствием , ка рьеры по доб ы ч е м естны х строительны х м а териа лов, полностью вы ра б ота нны е торф яники. П одоб ны е вы ем ки после пла нировки откосов и дна за полняю т
21
водой и использую т для ра зведения ры б ы , орга низа ции зон отды х а , в ка ч естве источ ников воды для орош ения прилега ю щ их зем ель. За тра ты на рекультива цию на руш енны х зем ель доста точ но велики и отра жа ю тся на себ естоим ости полезны х ископа ем ы х . В целях достижения на иб ольш ей продуктивности зем ельны х угодий приб ега ю т к переводу одних в другие, то есть осущ ествляю т их тра нсф орм а цию . Т ра нсф орм а ция зем ельны х угодий должна б ы ть строго об основа на , нужны специа льны е изы ска ния и исследова ния, проекты тра нсф орм а ции угодий. П О Ч В Е НН Ы Й М О Н И ТО РИ Н Г М ониторингом на зы ва ется систем а на б лю дений, оценки и прогноза состояния окружа ю щ ей среды . Ц ель м ониторинга – вы явление а нтропогенны х за грязнений. М ониторингох ва ты ва етна б лю дения за источ ника м и и ф а ктора м и а нтропогенны х воздействий – х им ич еским и, ф изич еским и и б иологич еским и. М ониторинг должен вы являть критич еские ситуа ции, вы делять критич еские ф а кторы воздействия и на иб олее подверженны е воздействию элем енты б иосф еры . Д а нны е м ониторинга предоста вляю тся орга на м госуда рственногои об щ ественногоконтроля. П оч венны й м ониторинг на пра влен на своеврем енное об на ружение неб ла гоприятны х изм енений свойств поч в и поч венного покрова при ра злич ны х видах его использова ния, а та кже при ра звитии естественного поч вооб ра зова тельногопроцесса , контроль за состоянием поч в посезона м года под сельскох озяйственны м и культура м и для вы да ч и своеврем енны х реком енда ций поприм енению регулирую щ их м ероприятий. О сновны е за дач и поч венногом ониторинга сводятся кследую щ им : 1) оценка скорости среднегодовы х потерь поч вы вследствие эрозии; 2) об на ружение регионов с деф ицитны м б ала нсом гум уса , а зота, ф осф ора , ка лия. О ценка скорости потерь этих элем ентов; 3) контроль уровня кислотности и щ елоч ности поч в; 4) контроль за за грязнением поч в тяжелы м и м ета лла м и вследствие глоб альны х вы па дений; 5) контроль за лока льны м за грязненеим поч в тяжелы м и м ета лла м и в зоне влияния пром ы ш ленны х предприятий, тра нспортны х м а гистра лей, интенсивно удоб ряем ы х и об ра б а ты ва ем ы х сельскох озяйственны х угодий; 6) контроль за изм енением солевогорежим а орош а ем ы х и удоб ряем ы х поч в; 7) долгосроч ны й и сезонны й контроль за вла жностью , тем пера турой, структурны м состоянием , водно-ф изич еским и свойства м и поч в и содержа нием в них элем ентов пита ния ра стений; 8) экспертна я оценка вероятного изм енения свойств поч в при проектирова нии гидростроительства , м елиора ции, внедрения новы х систем зем леделия и удоб рений;
22
Этот переч ень за да ч должен б ы ть диф ф еренциирова н прим енительнокоб ъ екта м поч венногом ониторинга . Контроль за состоянием поч в, ка к пра вило, преследуетцель оптим иза ции свойств поч в, которы е определяю т их вы сокое и устойч ивое плодородие, при этом не принося ра зруш ения и за грязнения сопряженны м ком понента м б иосф еры .
23
С оста витель Реш етов Н икола й Г ригорьевич Реда ктор Бунина Т . Д .
24