Почва как экологический фактор для растений.

Почва - это в разной степени плодородный, имеющий разную мощность верхний слой Земли, на котором произрастает большинство растений. Без знаний о почве невозможно успешное выращивание растений. Сведения о почве - это показатели, характеризующие ее структуру (мощность горизонтов, величина почвенных частичек - агрегатов), водно-воздушный, плотность (объемный вес), (гранулометрический) состав и другие физические свойства. Важны и агрохимические показатели почвы: реакция почвенного раствора (рН), содержание гумуса (органических веществ) и минеральных веществ, являющихся элементами питания растений. Есть еще целый ряд специфических показателей - характеристик почвы. Все эти данные и определяют почву как экологический фактор.


Главные сведения о конкретной почве отражаются в ее названии - типе почвы. Подробные показатели данной почвы получают, вскрывая почвенный профиль, - выкапывая яму, по глубине охватывающую все почвенные горизонты. Из такого раскопа отбирают почвенные образцы для химического анализа и определения физических и химических характеристик почвы. Все это требует времени и средств, специалистов и лабораторий. Значительную помощь при первоначальном обследовании участков для строительства усадеб, дач, стадионов, разбивки парков, возделывания различных растений оказывают растения, населяющие интересующую нас территорию. Важны сведения об их экологических характеристиках. Дело в том, что растения очень тесно связаны с конкретными почвенными условиями и по наличию тех или иных растений можно дать вполне объективную характеристику почвам данного местообитания. Такая характеристика будет достаточно точной, не хуже чем характеристика, полученная посредством анализов почвенных образцов. Составляют ее быстро и на любом по размерам объекте. Иногда используют самолет для облета больших площадей. Приходилось принимать участие в такой экспедиционной работе, летая с коллегами над тундрой целый рабочий день, - на известном АН-2 на высоте 200 м. Были хорошо различимы по цвету фоновые, преобладающие растения в разных местах тундры; при смене условий, особенно увлажнения, менялась и растительность, а с нею менялся и цвет на разных участках - цвет растительного покрова.»

Специалисты - геоботаники и экологи растений - способны предварительно оценить условия местности и почвы на ней даже осенью и зимой, определяя виды растений по остаткам стеблей, кустов и другим признакам, когда уже опали листья и выпал снег. В таких случаях растения выполняют индикаторную роль - их присутствие в разных местах указывает на те или иные особенности почв.


Чем больше встречаются в данном местообитании индикаторные растения, тем в большей степени здесь проявляется признак, с которым и связано конкретное растение. Если же такие растения присутствуют единично, местами, небольшими группами, индицируемый ими признак (например, переувлажнение) проявляется неярко, кратковременно. По присутствию индикаторных растений можно определить тип почвы, уровень ее плодородия, водно-воздушный режим, механический состав, реакцию почвенного раствора и др.


Плодородие почвы определяется запасами питательных веществ для растений, количеством влаги, реакцией почвенной среды, степенью засоренности сорными растениями (и их семенами), общим уровнем. В плодородных почвах большие запасы органических веществ (гумуса) и минеральных веществ, непосредственно потребляемых растениями. Минеральные соединения образуются в почве благодаря деятельности почвенной микрофлоры, разлагающей ежегодно в теплое время года часть органических веществ почвы. Каждый элемент питания важен для растений (является отдельным почвенным экологическим фактором), но элементы потребляются в разных количествах: есть макро-, микро- и в почве и в растениях.


Можно получить представление о различном потреблении элементов питания, рассмотрев пример из книги норвежских исследователей: они показали, сколько тех или иных элементов питания получили из почвы растения пшеницы, сформировав хороший урожай 5 т зерна с 1 га, при влажности зерна 20%.


Очевидно, что но количественному потреблению и по участию в основных процессах в растениях на первом месте стоит азот с его минеральными соединениями. У разных растений эти количественные показатели заметно различаются, например, у луговых злаков потребление азота в нескольких урожаях, получаемых за один вегетационный сезон, может в сумме составить 200-300 кг на 1 га.


Экологические типы растений (разделение по отношению к уровням плодородия почв):


Эутрофы - растения богатых, плодородных почв;


Мезотрофы - растения почв среднего уровня плодородия;


Олиготрофы - растения бедных почв.


Разделение растений на экологические типы по отношению к водному режиму было представлено выше.


Экологические типы растений (разделение по отношению к реакции почвенного раствора):


Кальцефилы - растения нейтральных почв;


Мезофилы - растения слабокислых почв;


Ацидофилы, или оксилофилы, - растения кислых почв. Оптимальные реакции почвенного раствора для большинства


растений лесолуговой зоны: нейтральная (рН 6-7) и приемлемая для многих растений слабокислая (рН 5-5,5). Некоторые растения хорошо растут в условиях кислой среды (рН 4-4,5), а ряд видов - при особенно кислой среде (рН 3-3,5), обычной на верховых болотах.


Различаются растения и по отношению к тому или иному гранулометрическому составу почвы (ранее почвоведы называли его механическим составом): растения легких почв называют псаммофитами, средних - суглинистых - мезофитами. Такие условия и предпочитает подавляющее большинство видов растений. Некоторые растения-мезофиты могут произрастать и в условиях тяжелых глинистых почв (отдельного типа растений для этих почв не существует).


А за примерами поспешим в леса, на поляны, на луга - на взгорки и в поймы, к дюнам па побережье залива, а то и на болота. Заглянем для сравнения и в соседние природные зоны.


На дерново-подзолистых почвах произрастает большинство видов растений разных жизненных форм, так как эти типичные почвы занимают до 80% территории северо-западной зоны. Наиболее распространенные здесь растения и надо считать индикаторами зональных почв. Это прежде всего береза, осина, тополь черный, липа, клен, многие виды кустарников: лещина, калина, крушина, бересклет, сирень, различные виды луговых растений.


Для более бедных - подзолистых - почв характерны сосна обыкновенная, вереск обыкновенный, брусника, толокнянка, овсяница овечья, колосок душистый, луговик извилистый, наземный, белоус торчащий, кошачья лапка, ястребинка волосистая. Все эти и некоторые другие растения растут обычно на почвах малоплодородных, бедных.


Средний и высокий уровни плодородия дерново-карбонатных почв, особенно нейтральный характер среды в них, определяют следующие растения: дубы разных видов, ясени, каштаны, липы - обычно значительно больших размеров, чем на дерново-подзолистых почвах. Кроме того, часто на дерново-карбонатных почвах растет можжевельник обыкновенный (также достигая значительной высоты и пышности), из травянистых растений: цикорий обыкновенный, люцерны изменчивая, желтая, хмелевидная, первоцвет весенний, маргаритка многолетняя, козелец-скорцонера.


На лучшие зональные условия (богатство почв, большое количество тепла) заметно реагируют деревья: на юге лесолуговой зоны, в лесостепной и степной зонах они крупнее, выше, с мощными стволами, пышными кронами, что делает их более декоративными.


Травянистые растения внешне довольно сходны в лесолуговой и более южных зонах при сравнении одинаковых видов. На более плодородных почвах других типов (например, дерновых пойменных, а южнее - черноземных) встречаются лабазник вязолистный, купырь лесной, крапива двудомная, сныть, ежа сборная, райграс многолетний, различные виды костреца и другие травянистые растения.


При систематическом дефиците влаги приспособились произрастать сосна обыкновенная, разные виды шиповника, спиреи, из трав: овсяница овечья, колосняк песчаный, райграс высокий, вейник наземный, овес заячий (овсец луговой), клевер пашенный, короставник полевой, ястребинки разных видов, василек шероховатый. Чаще они встречаются на почвах легкого механического состава. Есть эти растения и в более южных зонах. Характерен, например, колосняк песчаный, или гигантский, - крупный злак, растущий на чистых песках, на дюнах. Его большие кусты с жесткими побегами, крупными колосьями и необычного сизо-голубоватого цвета листьями встречаются у нас по берегам озер, на песчаных холмах рядом с Финским заливом. Распространен этот злак и в южных зонах, до полупустыни. Много растет на просторах песчаных полупустынь в Волгоградской и Астраханской областях, Коллеги-биологи из Волгоградского сельскохозяйственного института рассказывали мне, что раньше зерно (крупное, как у культурных зерновых) собирали ямщики для скармливания лошадям. Экологически интересно то, что такое крупное растение (побеги до 90-100 см высотой образуют объемный куст) обходится очень небольшим количеством воды, потребляя ее из слоев песка, где она конденсируется в виде росы в ночные часы благодаря перепадам температур днем и ночью.


При средних, как их часто определяют, «нормальных» условиях увлажнения (в лесолуговой зоне), слабокислой реакции почвенной среды и на средних по механическому составу почвах часто встречаются дубы, березы, липы, сирень, садовый жасмин (чубушник), боярышники, а на лугах - клевер луговой, чина луговая, горошек заборный, клевер ползучий, колокольчик скученный, нивяник обыкновенный, зверобой продырявленный, тмин обыкновенный, герань луговая, тимофеевка луговая, овсяница луговая, мятлик луговой, подорожники.


В сильно кислой среде произрастают растения верховых и переходных болот. Особенно высокую кислотность выдерживают растения верховых болот: сфагны, мох кукушкин лен, пушицы, клюква четырехлепестная, подбел разнолистный. На слабокислых почвах широко распространены луговые и болотные злаки: щучка (луговик дернистый), голубая, полевица собачья,; многие осоки.


Бобовые растения (различные виды клевера, люцерны, донника, чины и др.), как правило, произрастают на почвах со слабокислой реакцией среды или на нейтральных почвах. Для нейтральных, карбонатных, почв из кустарников особенно характерен можжевельник обыкновенный. Иногда он встречается в лесу или на лугу в виде некрупных единичных экземпляров, но это определенный сигнал: здесь хотя бы местами, пятнами, есть нейтральные условия почвенной среды. На типичных карбонатных почвах можжевельник растет группами, иногда формируя леса, обычно в сочетании с сосной обыкновенной: в таких лесах высокие кусты можжевельника красиво перемежаются с не менее красивой сосной. Привелось видеть такие варианты можжевельниковых зарослей и лесов при посещении острова Сааремаа на Балтике с коллегами-ботаниками. Весь остров представляет собой мощную карбонатную плиту, на нем есть и каменоломни, где из этой плиты вырезают полосы и красивого строительного материала (некоторые станции метро в Санкт - Петербурге отделаны этим камнем - местами в нем видны древние ракушки).


Ценные сведения о взаимосвязи условий и растений, об индикаторной роли растений содержатся в интересной книге петербургского геоботаника Е. П. Матвеевой (1967). О распространении определенных типов лесов в связи с преобладанием разных типов почв на Северо-Западе и в Прибалтике она пишет следующее. Фронт широколиственных лесов расширяется в направлении с северо-востока на юго-запад в точном соответствии с распространением известняковых пород и дерново-карбонатных почв с нейтральной реакцией среды. Это совпадает и с определенным смягчением климата в том же направлении. В Европе широколиственные леса также связаны с дерново-карбонатными и бурыми лесными почвами, но не заходят на бедные и кислые дерново-подзолистые и подзолистые почвы.


На мощных дерново-карбонатных почвах типичны хвойно-широколиственные леса: дубовые, еловые и сосновые с дубом, кленом и другими породами, с подлеском из орешника-лещины. В Калининградской области встречаются значительные массивы чистых дубрав, липняков, (леса с грабом), и даже есть в двух местах буковины (леса с буком). В Ленинградской области широколиственных лесов почти не сохранилось. Группы деревьев дуба и отдельные его экземпляры встречаются на Ордовикском плато (запад области), где распространены дерново-карбонатные почвы. В смешанных и еловых лесах на выщелоченных дерново-карбонатных почвах встречаются как примесь клен, липа, дуб, ясень, местами ильм (вяз).


По мере обеднения почв питательными веществами и кальцием; (дерново-подзолистые и подзолистые почвы) увеличивается примесь к широколиственным породам ели, появляются участки хвойно-мелколиственных и мелколиственных лесов из осины, березы, ольхи серой и др.


На самых бедных, мало подзолистых и дерново-подзолистых, почвах легкого механического состава коренными растительными группировками становятся сосняки.


Геоботаники и экологи объективно считают, что существуют определенные климатические границы распространения и оптимального развития конкретных типов почв и сообществ растений. Вот еще несколько примеров из книги Е. П. Матвеевой. Ель в Калининградской области находится на западной границе своего естественного ареала, на дренированных равнинах. На западе, в Европе, ель оттесняется широколиственными породами в горы, а на равнинах ее нет. Ареал распространения бука лесного, наоборот, имеет восточную границу в той же Калининградской области и восточнее в природных условиях не встречается; соответственно, к западу, в Европе бук широко распространен. Граб обыкновенный не растет в естественных насаждениях севернее Латвии, а в Европе, например, в Германии, леса с заметным участием граба - не редкость. Добавлю, что это - характерные экологические закономерности, но вместе с тем в разных местообитаниях встречаются и переходные типы лесов или их фрагменты, вклинивающиеся один в другой или сменяющие друг друга на вполне сходных местообитаниях. Так, среди сосняков местами могут встретиться ограниченные площади ельников или отдельные экземпляры ели, березы, осины и других пород. Также среди соснового леса, типичного, например, на Карельском перешейке в условиях бедных песчаных (подзолистых и дерново-подзолистых) почв, наблюдается примесь небольшого числа или единичных экземпляров дуба, можжевельника и других видов. В таких случаях проявляются внутренние взаимодействия в растительных сообществах, конкурентные и благоприятные воздействия растений разных видов, разного возраста и разного размера.


Еще пример, связанный с кажущимся на первый взгляд неожиданным господством ели среди сосновых лесов: недалеко от поселка Сосново в 2005 г. открыт новый горнолыжный комплекс «Игора». Для него была выбрана самая высокая в округе точка: 209 м над уровнем моря. С этой холмистой местности хорошо видны простирающиеся до горизонта сосновые леса, типичные для Карельского перешейка. А на территории комплекса господствует лес из ели, темный, состоящий из крупных деревьев, - почти чистый, одновидовой еловый лес в окружении сосняков. На этом «лобном» месте почвы явно плодороднее, чем вокруг. Это пример сложных взаимоотношений в природе, не только влияния экологических факторов, но и влияния растений друг на друга. Внутренняя жизнь фитоценозов имеет не только познавательное значение - результаты сложной и специфичной жизнедеятельности при совместном произрастании рядом растений разных видов заметно проявляются внешне, что выражается в изменении структуры и состава фитоценоза, даже в смене одного фитоценоза другим. Иногда под влиянием таких природных процессов сменяются и типы растительности в тех или иных местообитаниях: на месте леса может сформироваться луг, на месте луга - болото, на месте болота - вновь лес и т. д. Конечно, на подобные смены сильное влияние оказывает деятельность людей, но об этом - в специальном разделе книги.


Завершая разговор о почвенных экологических факторах, уместно остановиться на характеристике основных типов почв лесолуговой зоны (ее еще называют таежно-лесной) и нашего Северо-запада России.


Верхний плодородный слой почв на Земле не очень мощный - порядка 20-25 см, в диапазоне от 5-10 см до 80-100 см и в отдельных случаях - больше. Почвы и различаются в первую очередь мощностью этого верхнего, плодородного, гумусового горизонта. За счет такого слоя живут растения и кормится человечество на Земле.


В почвоведении почвы классифицируются по типам, подтипам, родам, видам, разновидностям и разрядам.


Основные типы почв лесолуговой зоны:


Подзолистые почвы;


Дерново-подзолистые,


Дерново-подзолистые глеевые;


Дерново-глеевые;


Дерново-карбонатные;


Дерновые;


Болотные (они представлены ранее).


В северной части зоны под лесами формируются подзолистые почвы. Это бедные почвы: гумуса в них содержится только 0,3-0,5% (показываем содержание гумуса только для верхнего гумусового горизонта почв). Показатель кислотности pH равен 3-4, то есть это кислые почвы. Верхний горизонт их небольшой мощности - от 3-5 до 10-12 см, но местами имеются и окультуренные подзолистые" почвы.


Дерново-подзолистые почвы сформировались под лугами. Гумусовый их горизонт содержит 3-7% гумуса (это довольно высокий уровень), мощность этого горизонта - от 7-12 до 15-18 см, а при хорошей окультуренности мощность его доходит до 20-22 см. С позиций научной агрономии, плодородный слой в почвах должен быть оптимально 25-30 см.


Именно хорошо окультуренные дерново-подзолистые почвы содержат в гумусом слое до 5-7% гумуса, что составляет 60-75 т на 1 га (в целинных почвах - 43-47 т), азота - 3-3,5 т на 1 га (в целинных почвах - 2,5-2,6 т). Показатель pH - 5,5-6,5, то есть это слабокислые почвы. Выделяют еще огородные, окультуренные в особенно сильной степени, почвы. В них содержится до 10% гумуса, мощность гумусового горизонта доведена культурой земледелия за многие годы до 40-60 см и даже более. Почвоведы называют такие почвы антропозёмами, улучшенными человеком.


Тяжелые и среднетяжелые окультуренные дерново-подзолистые почвы на покровных суглинках (глинистые и суглинистые почвы) содержат в пахотном слое 80-85 т гумуса и в нем 5-6 т азота на 1 га; показатель pH - 5,5-6. Значительно беднее дерново-подзолистые песчаные почвы: они содержат только 0,5-1,5% гумуса.


В европейской части России встречаются местами (составляя от 5 до 7% территории) дерново-карбонатные типичные и выщелоченные почвы. Это некислые, с нейтральной реакцией среды, почвы, сформировавшиеся на известняковых материнских породах. Обычно типичные дерново-карбонатные почвы высокоплодородны: их дерновый горизонт богат гумусом - до 4-6%, а при хорошей окультуренное™ - до 12%, в них содержится много азота и других питательных элементов, насыщенность основаниями тоже высокая - 90-95, иногда до 98%. Эти почвы сформировались также под луговой растительностью.


Выщелоченные дерново-карбонатные почвы тоже достаточно плодородны: гумусовый горизонт имеет слабокислую реакцию (pH 5,5-6,5), насыщен основаниями - до 90-95%, содержит 4% гумуса и более. Но вскипают от соляной кислоты (показатель содержания карбонатов - Ca) эти почвы ниже гумусового горизонта, чаще с глубины 40-60 см; типичные дерново-карбонатные почвы вскипают с поверхности.


Дерново-карбонатные почвы отличаются слабой водоудерживающей способностью, они хорошо проницаемы для воды, поэтому в жаркие периоды иссушаются.


Дерновые (аллювиальные - наносные) почвы прирусловой и центральной частей пойм рек сформировались под влиянием наносов, приносимых полыми водами. Непосредственное влияние на их формирование оказывала луговая растительность пойм. Это почвы, наиболее богатые питательными веществами, плодородные, с мощностью верхнего темноцветного (гумусового) горизонта 35-50 см, а на некоторых поймах и до 80-100 см. Такие почвы особенно характерны для центральной части поймы, на которой формируется оптимальный режим увлажнения для луговых растений начиная с весны и в течение всего вегетационного сезона. Соответственно, в центральной части поймы произрастают сообщества из наиболее крупных и урожайных луговых растений. В верхнем горизонте в этих почвах может содержаться до 3-7% гумуса, реакция среды в них - слабокислая, почти нейтральная (рН 5-6). В целом, по ценности и богатству аллювиальные дерновые суглинистые почвы центральной части пойм могут быть сравнены (образно или условно) с черноземами. Такое богатство под лугами в поймах рек!


В прирусловой части пойм развиваются специфические дерновые почвы: аллювиальные слоистые. В них слои песка, периодически наносимого водами реки, перемежаются слоями, содержащими органические вещества. Происходит это потому, что половодья, или разливы рек (особенно крупных) различаются по интенсивности в разные годы. В прирусловой зоне поймы наносами откладываются слои крупных песчаных частиц. Такие места постепенно приподнимаются над остальной поймой, на 2-3, иногда до 5 м: вдоль течения реки образуются песчаные гряды, подобия вытянутых дюн. В некоторые годы они бывают почти без растительного покрова, но через несколько лет зарастают розеточными растениями и корневищными луговыми злаками. Слоистые почвы пойм - естественно, легкие, (содержание гумуса - 1-2%). Кроме травянистой растительности на прирусловой части пойм встречаются кустарники и деревья. Здесь произрастают, образуя полосы вдоль берегов, пойменные леса из дуба, липы, березы, но чаще - из различных видов ив и ольхи.

Почва--основа природы суши. Можно до бесконечности поражаться самому факту, что наша планета Земля единственная из известных планет, которая имеет удивительную плодородную пленку -- почву. В. В. Докучаев (1846--1903) впервые стал рассматривать почву как динамическую, а не инертную среду. Он доказал, что почва живой, населенный многочисленными организмами, она сложна по своему составу. Им было выявлено пять главных почвообразующих факторов, к которым относятся климат, материнская порода (геологическая основа), топография (рельеф), живые организмы и время.

Очень сложные химические, физические, физико-химические и биологические процессы протекают в поверхностном слое горных пород на пути их превращения в почву. Под почвой надо понимать все поверхностные слои горных пород, переработанные и измененные под воздейсвием климата (свет, тепло, воздух, вода), растительных и животных организмов, а на окультуренных территориях и деятельностью человека, способные давать урожай. Та минеральная порода, на которой почва образовалась и которая как бы родила почву, называется материнской породой.

В состав почвы входят четыре важных структурных компонента: минеральная основа (обычно 50--- 60% общего состава почвы), органическое вещество (до 10%), воздух (15 -- 25%) и вода (25 -- 35%).

Минеральная основа (минеральный скелет) почвы -- это неорганический компонент. Структура почвы определяется содержанием в ней песка и глины.

В почве, как правило, выделяют три основных горизонта, различающиеся по морфологическим и химическим свойствам: верхний перегнойно-аккумулятивный горизонт, горизонт вымывания, или иллювиальный, материнскую породу, или горизонт. Химизм почв частично определяется минеральным скелетом, частично органическим веществом. Большая часть минеральных компонентов представлена в почве кристаллическими структурами. Песок и алеврит состоят главным образом из кварца (кремнеземом). Кремнезем служит источником силикат-ионов и образуют электронейтральные кристаллы. Силикаты являются преобладающими почвенными минералами.

Большую роль в удержании воды и питательных веществ играет особенно многочисленная и важная группа илистых минералов. Большинство их встречается в виде мельчайших плоских кристаллов, образующих в воде коллоидную суспензию. В связи с очень малыми размерами частиц почвенные коллоиды имеют огромную суммарную поверхность -- на 1 см3 почвы около 6 тыс. м2, или более половины гектара, Этим объясняется их большая способность к физической адсорбции. Физическая адсорбция определяет поглотительную способность почвы. Для почвы характерна биогенная аккумуляция химических элементов под влиянием растительности, которая отсутствует в коре выветривания. Химизм почвенного раствора является для почвенных организмов экологическим фактором первостепенной важности. На рост растений оказывает влияние реакция почвенного раствора (рН), связанная с содержанием в почве кислот (угольной кислоты, фульвокислот в глеево-подзолистых почвах) или щелочей (сода в солонцах), которая сильно зависят и от состава ионов, входящих в почвенный поглощающий комплекс. Обилие ионов водорода или алюминия вызывает кислую реакцию, ионов натрия -- щелочную. Высокой кислотностью отличаются подзолистые и болотные почвы, щелочностью -- солонцы. Черноземы имеют реакцию, близкую к нейтральной.

Для почвенного питания растений важен солевой режим почвы, характеризующийся содержанием и доступностью в почвенном растворе солей элементов, необходимых для жизнедеятельности растений (азота, калия, фосфора, кальция, серы, железа и др.). Среди разных типов засоленных почв основные -- солончаки и солонцы, имеющие неодинаковый солевой и водный режимы. Нижние горизонты уплотнены и насыщены ионами натрия, при высыхании растрескиваются на столбы, глыбы и т. д. Животные и растения, обитающие на почве и в почве, постоянно воздействуют на субстрат, забирая у него питательные вещества. Из отмерших растений образовавшаяся органическая субстанция попадает в виде опада листвы и хвои в почву, перерабатывается микроорганизмами и превращается непосредственно или через животные организмы в почвенный гумус.

Каждому типу почв соответствует определенный животный мир и определенная растительность. Отмирающие или уже отмершие организмы или их части накапливаются на поверхности н внутри почвы, образуя органическое вещество. Совокупность живущих в почве организмов называют эдафоном.

Органическое вещество почвы, состоящее из отмерших остатков растений и животных, называют гумусом. К таким животным относятся фитофаги, питающиеся тканями живых растений; сапрфаги - потребляющие мертвые вещества растений, некрофаги - питающиеся трупами животных; хищники - поедающие живых животных, копрофаги - уничтожающие экскременты животных. Все они составляют сложную систему, получившую название сапрофилъного комплекса животных. В круговороте ееществ в почве растении синтезируют органиченкое вещество. Животные производят механическое и биохимическое разрушение его и тем самым подготавливает его для гумусообразования. Микроорганизмы синтезируют почвенный гумус и затем разлагают его. Важнейшим свойством почвы является ее плодородие. Мощность гумусового слоя и содержание гумуса в почве являются одним из важнейших показателей уровня плодородия почв.

При изучении наземно-воздушной среды жизни, по физическому состоянию, подвижности, доступности и значению для растений почвенная вода подразделяется на гравитационную, гигроскопическую и капиллярную.

Гравитационная вода -- подвижная вода. Вода в почве удерживается также вокруг отдельных коллоидных частиц в виде тонкой прочной связанной пленки. Это гигроскопическая вода. Гигроскопическая вода постепенно переходит в капиллярную, удерживающуюся вокруг почвенных частиц силами поверхностного натяжения. Помимо перечисленных форм воды в почве содержится парообразная влага, занимающая все свободные от воды поры.

Различают физическую и физиологическую сухость почвы. При физической сухости почва испытывает недостаток влаги. Физиологическая сухость почвы -- явление более сложное.

Большую роль в формировании почвы играет рельеф. На одинаковых и одновозрастных формах рельефа образуются близкие и однотипные почвы. На местности с расчлененным рельефом, неодинаковым уровнем грунтовых вод наблюдаются различия в климате, режиме тепла, скорости испарения поверхностной влаги и в распределении атмосферных осадков.

Наверное, самым существенным и главным отличием грунтов, в которых приходится жить растениям в комнатах, от открытого грунта является то, что почва, в которой они растут, - не естественная часть земной поверхности и многие нормальные процессы человеку приходится регулировать своим вмешательством.

Как известно, почва - это сложная, комплексная система, включающая в себя не только неживые компоненты, которыми являются как различные органические и минеральные химические вещества - от совершенно инертных (не использующихся в связанных с жизнедеятельностью растений реакциях) до весьма активных, так и живые микроорганизмы. По сути, ее саму можно сравнить с подобием живого существа.

Свойства почвы под воздействием многих внешних естественных и вызванных прямым или косвенным вмешательством человека факторов (их называют антропогенными, что переводится как «вызванные деятельностью человека») - и температуры окружающей среды, и изменения степени влажности по сезонам или после дождей и поливов, и высасывания растениями питательных веществ, и противоположного процесса, то есть ее искусственного удобрения, и множества других - с течением времени обязательно меняются. К сожалению, в большинстве случаев с точки зрения полезности для растений - в худшую сторону, особенно если к естественным процессам добавляются результаты нецеленаправленной работы человека (целенаправленно ситуацию можно, наоборот, хотя бы на какое-то время улучшить). И не удивительно: с одной стороны, сами растения постоянно вытягивают из почвы питательные вещества, с другой - в почву с поливами попадают минеральные соли, а из атмосферы (и нередко опять-таки вместе с поливной водой) - токсические металлы, гербициды, пестициды и тому подобная «прочая химия».

Эти процессы постепенного ухудшения (как непосредственного снижения плодородия, так и накапливания в грунте различных нежелательных для растений «добавок», препятствующих их нормальному развитию и росту) называют деградацией почвы.

Однако если бы все природные процессы сводились только к деградации, растения на Земле давно бы исчезли. Но в естественной среде протекают и противоположные процессы - процессы восстановления. Те же самые погибшие в неблагоприятный год растения в дикой природе (или в огороде, который перестали обрабатывать) под действием микроорганизмов разлагаются в почве, возвращая в нее некогда высосанные питательные вещества. Повышается содержание гумуса (точнее, определенных его компонентов) - и со временем в результате ряда сложных химических взаимодействий (а заодно и перемещения веществ между слоями почвы разной глубины) устраняются загрязнение и засоление. Взамен погибшей от «химии» почвенной микрофлоры с соседних участков расселяется новая - и так далее. При этом процессы восстановления могут протекать относительно быстро исключительно в открытой системе. Да, да - именно в открытом во всех смыслах этого слова грунте, не ограниченном ни снизу, ни по бокам. Но стоит только изолировать какую-то его часть, лишить возможности свободного обмена содержимым с нижними горизонтами и соседними участками, как эффективность восстановительных процессов упадет почти до нуля, в то время как деградационные процессы сохранятся во всей «красе». Причем чем меньшим будет объем грунта, тем быстрее почва деградирует и тем меньше у нее останется шансов восстановиться.

В комнатах, где овощам приходится расти в лучшем случае в рассадном ящике, а плодовым деревьям и кустарникам - в контейнерах, на естественную восстановительную способность почвы можно вообще не надеяться. Со всеми нежелательными изменениями грунта «комнатному огороднику» или «комнатному садоводу» придется бороться своими руками.

В целом по своей сути способы улучшения качества почвы остаются теми же самыми, что и для открытого грунта. Если почва истощилась - ее удобряют (но делать это придется намного чаще), в том числе, в случае необходимости (обеззараженный грунт), и специальными бактериальными удобрениями; для улучшения механического состава ее рыхлят; для достижения нужной влажности чаще поливают; в случае засоления или изменения кислотности на нежелательную - применяют те или иные мелиоранты (известковые при слишком высокой кислотности, гипсование при слишком низкой, керамзит, вермикулит, активированный уголь и прочие вещества с аналогичными свойствами - при засолении).

Правда, с другой стороны, в комнатах же можно сделать и нечто немыслимое для открытого грунта - просто взять и выбросить старую землю, полностью или частично заменив ее более качественной почвой. Это наиболее целесообразно делать при загнивании почвы (явление, в открытом грунте не встречающееся) и в случае чрезмерной засоленности.

Другие особенности, связанные с объемом почвы

Более быстрое истощение и деградация почвы в комнатных условиях - не единственная проблема, связанная со слишком небольшими объемами грунта, используемыми для выращивания растений в комнатах, мало того - часто не самая главная. Недостаточный объем земли сам по себе нередко становится непреодолимым препятствием для культивирования в комнатах тех или иных видов овощных или плодово-ягодных культур.

Например, в комнатах практически невозможно встретить подсолнечник (не считая его специальных декоративных сортов, которые также очень редки). Почему? Да потому, что в открытом грунте корни подсолнечника могут достигать глубины около 2 м. Обеспечить им достаточное количество места в каком-либо ящике и даже контейнере почти нереально и вдобавок не вполне целесообразно. То же самое касается и многих других культур с очень развитой и мощной корневой системой.

Но даже к простому, так сказать, физическому размеру корней проблема не сводится. Вспомните о том, какое значение для растений имеет площадь питания (площадь - это в открытом грунте, где нет ограничения по продвижению корней вниз). Корням мало где-то разместиться, им еще требуется выкачать из обжитой ими почвы нужное количество влаги и питательных элементов, то есть им необходим и некий дополнительный запас грунта, из которого они смогут вытянуть нужное количество необходимых веществ. Из-за этого (впрочем, в сочетании с неблагоприятными микроклиматическими факторами, что позволяет с несколько большей вероятностью успеха выращивать некоторые из них на балконе) в комнатах крайне редко выращивают корнеплоды и клубнеплоды (впрочем, редко не означает «никогда»), а если и выращивают условно относящиеся к данной категории культуры, то с «вторичной» целью (например, петрушку и сельдерей, но не для получения собственно корнеплодов, а на зелень).

Впрочем, как и в случае с проблемой деградации почвы, небольшой (пусть относительно) объем почвы, который можно дать растениям в комнатах, имеет и свою положительную сторону. И даже не одну. Если в огороде обрабатывать грунт физически обычно сложно - в комнатах слишком больших усилий для этого не требуется (наиболее «энергоемкое» из них - доставка почвы в квартиру), работать с ним можно во вполне комфортных условиях. Но главное - улучшить или даже «подогнать» под потребности той или иной культуры большой объем почвы гораздо сложнее, чем маленький. Именно небольшие объемы земли для ящиков и горшков (да и само наличие этих емкостей, разграничивающих разные культуры в пространстве) позволяют обеспечить растения именно тем грунтом, который подходит тому или иному овощу лучше всего.

Допустим, для выращивания одной культуры идеально подходит слабощелочной грунт, а для другой - слабокислый. Заизвестковав почву для первой из них на участке, мы невольно создадим другой неблагоприятные условия (если, конечно, они не растут в разных концах огорода). В комнатах, с отдельными емкостями, этого можно не бояться. Любители щелочного и «кисленького» смогут спокойно расти на одном окне. Да и в целом на участке из-за общего большого объема осенних и весенних огородных работ далеко не каждому огороднику по силам приблизить грунт по всем параметрам к идеально подходящему для данного вида (там обычно исправляют лишь наиболее явные недостатки почвы и по-разному удобряют разные грядки). А в комнатах сделать это совсем не трудно, подсыпав в основной грунт ту или иную добавку или вообще составив его из набора заранее заготовленных компонентов по индивидуальному для каждой культуры рецепту.

Впрочем, о грунтах, которые можно использовать для выращивания растений, - отдельный разговор.

По материалам книги Цветковой М.В «Огород на окне и балконе»

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

С.Ш. №9 Короля Семена

Почвенная среда обитания

Введение

1. Почва как среда обитания

2. Живые организмы в почве

3. Значение почвы

4. Структура почвы

5. Органическая часть почвы

Заключение

Введение

В настоящее время проблема взаимодействия человеческого общества с природой приобрела особую остроту.

Становится бесспорным, что решение проблемы сохранения качества жизни человека немыслимо без определенного осмысления современных экологических проблем: сохранение эволюции живого, наследственных субстанций (генофонда флоры и фауны), сохранение чистоты и продуктивности природных сред (атмосферы, гидросферы, почв, лесов и т.д.), экологическое нормирование антропогенного пресса на природные экосистемы в пределах их буферной емкости, сохранение озонового слоя, трофических цепей в природе, биокруговорота веществ и другие.

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

1. Почва как среда обитания

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

Основными структурными элементами почвы являются: минеральная основа, органическое вещество, воздух и вода. Минеральная основа (скелет) (50-60% всей почвы) - это неорганическое вещество, образовавшееся в результате подстилающей горной (материнской, почвообразующей) породы в результате ее выветривания. От соотношения в почве глины и песка зависят проницаемость и пористость почвы, обеспечивающие циркуляцию, как воды, так и воздуха.

Органическое вещество - до 10% почвы, образуется из отмершей биомассы измельченной и переработанной в почвенный гумус микроорганизмами, грибами и другими сапрофагами. Органические вещества образовавшиеся в результате разложения органики, вновь усваиваются растениями и вовлекаются в биологический круговорот.

2. Живые организмы в почве

В природе практически не бывает таких ситуаций, чтобы на много километров простиралась какая-нибудь одна почва с неизменными в пространстве свойствами. При этом различия почв обусловлены различиями в факторах почвообразования.

Закономерное пространственное размещение почв на небольших территориях называется структурой почвенного покрова (СПП). Исходной единицей СПП является элементарный почвенный ареал (ЭПА)- почвенное образование, внутри которого отсутствуют какие-либо почвенно-географические границы. Чередующиеся в пространстве и в той или иной степени генетически связанные ЭПА образуют почвенные комбинации.

По степени связи со средой обитания в эдафоне выделяются три группы:

Геобионты - постоянные обитатели почвы (дождевые черви (Lymbricidae), многие первичнобескрылые насекомые (Apterigota)), из млекопитающих кроты, слепыши.

Геофилы - животные, у которых часть цикла развития проходит в другой среде, а часть - в почве. Это большинство летающих насекомых (саранчовые, жуки, комары-долгоножки, медведки, многие бабочки). Одни в почве проходят фазу личинки, другие - фазу куколки.

Геоксены - животные, иногда посещающие почву в качестве укрытия или убежища. К ним относятся все млекопитающие, живущие в норах, многие насекомые (таракановые (Blattodea), полужесткокрылые (Hemiptera), некоторые виды жуков).

Особая группа - псаммофиты и псаммофилы (мраморные хрущи, муравьиные львы); адаптированы к сыпучим пескам в пустынях. Приспособления к жизни в подвижной, сухой среде у растений (саксаул, песчаная акация, овсяница песчаная и др.): придаточные корни, спящие почки на корнях. Первые начинают расти при засыпании песком, вторые при сдувании песка. От заноса песком спасаются быстрым ростом, редукцией листьев. Плодам присуща летучесть, пружинистость. От засухи предохраняют песчаные чехлы на корнях, опробковение коры, сильно развитые корни. Приспособления к жизни в подвижной, сухой среде у животных (указаны выше, где рассматривался тепловой и влажный режимы): минируют пески - раздвигают их телом. У роющих животных лапы-лыжи - с наростами, с волосяным покровом. Почва - промежуточная среда между водой (температурный режим, низкое содержание кислорода, насыщенность водяными парами, наличие воды и солей в ней) и воздухом (воздушные полости, резкие изменения влажности и температуры в верхних слоях). Для многих членистоногих почва была средой, через которую они смогли перейти от водного к наземному образу жизни. Основными показателями свойств почвы, отражающими возможность ее быть средой обитания для живых организмов, являются гидротермический режим и аэрация. Или влажность, температура и структура почвы. Все три показателя тесно связаны между собой. С повышением влажности повышается теплопроводность и ухудшается аэрация почв. Чем выше температура, тем сильнее идет испарение. Непосредственно с этими показателями связаны понятия физической и физиологической сухости почв.

Физическая сухость обычна место при атмосферных засухах, в связи с резким сокращением поступления воды из-за долгого отсутствия осадков.

В Приморье такие периоды характерны для поздней весны и особенно сильно выражены на склонах южных экспозиций. Причем при одинаковом положении в рельефе и прочих сходных условиях произрастания, чем лучше развит растительный покров, тем быстрее наступает состояние физической сухости.

Физиологическая сухость - более сложное явление, оно обусловлено неблагоприятными условиями среды. Заключается в физиологической недоступности воды при достаточном, и даже избыточном ее количестве в почве. Как правило, физиологически недоступной становится вода при низких температурах, высоких засоленности или кислотности почв, наличии токсических веществ, недостатке кислорода. Одновременно недоступными становятся и растворимые в воде элементы питания: фосфор, сера, кальций, калий и др.

Из-за холодности почв, и обусловленными ею переувлажнением и высокой кислотностью, физиологически недоступны корнесобственным растениям большие запасы воды и минеральных солей во многих экосистемах тундры и северотаежных лесов. Этим объясняется сильное угнетение в них высших растений и широкое распространение лишайников и мхов, особенно сфагновых.

Одним из важных приспособлений к суровым условиям в эдасфере является микоризное питание. Практически все деревья имеют связь с грибами-микоризообразователями. Каждому виду дерева соответствует свой микоризообразующий вид гриба. За счет микоризы увеличивается активная поверхность корневых систем, а выделения гриба корнями высших растений легко усваиваются. Как сказал В.В. Докучаев "…Почвенные зоны являются и зонами естественноисторическими: тут очевидна теснейшая связь климата, почвы, животных и растительных организмов…". Это хорошо видно на примере почвенного покрова в лесных районах на севере и юге Дальнего Востока.

Характерной особенностью почв Дальнего Востока, формирующихся в условиях муссонного, т.е. очень влажного климата, является сильное вымывание элементов из элювиального горизонта. Но в северных и южных районах региона этот процесс неодинаков из-за разной теплообеспеченности местообитаний. Почвообразование на Крайнем Севере происходит в условиях короткого периода вегетации (не более 120 дней), и повсеместного распространения вечной мерзлоты. Недостаток тепла, часто сопровождается переувлажнением почв, низкой химической активностью выветривания почвообразующих пород и замедленным разложением органики. Жизнедеятельность почвенных микроорганизмов сильно угнетена, а усвоение питательных элементов корнями растений - заторможено. В результате северные ценозы отличаются низкой продуктивностью - запасы древесины в основных типах лиственничных редколесий не превышают 150 м 2 /га. При этом накопление отмершей органики превалирует над ее разложением, вследствие чего формируются мощные торфянистые и гумусовые горизонты, в профиле высоко содержание гумуса. Так, в северных лиственниках мощность лесной подстилки достигает?10-12 см, а запасы недифференцированной массы в почве - до 53% от общего запаса биомассы насаждения. Одновременно идет вынос элементов за пределы профиля, а при близком залегании мерзлоты они аккумулируются в иллювиальном горизонте. В почвообразовании, как во всех холодных областях северного полушария, ведущий процесс - подзолообразовательный. Зональными почвами на северном побережье Охотского моря являются Al-Fe-гумусовые подзолы, в континентальных районах - подбуры. Во всех районах Северо-востока обычны торфяные почвы с многолетней мерзлотой в профиле. Для зональных почв характерна резкая дифференциация горизонтов по цвету.

3. Значение почвы

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн. км 2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км 2 (10% суши), сенокосы и пастбища- 37,4 млн. км 2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км 2 .

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

4. Структура почвы

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

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

Горизонт А 2 - элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светло-серый или желтовато-серый цвет.

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

Горизонт С - измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт В - исходная порода.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физико-химические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

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

Основное свойство почвы - плодородие. Оно связано с качеством почв.

В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

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

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия - смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону. почва обитание гумусовый микроорганизм

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

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

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

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит, множество живых организмов, т.е. почва - это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы - это медленно возобновляемый ресурс.

Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см - в западных черноземах. Одна из особенностей почвы - естественное плодородие - формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5-10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы. Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их плодородия.

5. Органическая часть почвы

В почве содержится некоторое количество органического вещества. В органогенных (торфяных) почвах оно может преобладать, в большинстве же минеральных почв его количество не превышает нескольких процентов в верхних горизонтах.

В состав органического вещества почвы входят как растительные и животные остатки, не утратившие черт анатомического строения, так и отдельные химические соединения, называемые гумусом. В составе последнего находятся как неспецифические вещества известного строения (липиды, углеводы, лигнин, флавоноиды, пигменты, воска, смолы ит.д.), составляющие до 10-15% всего гумуса, так и образующиеся из них в почве специфические гумусовые кислоты.

Гумусовые кислоты не имеют определённой формулы и представляют собой целый класс высокомолекулярных соединений. В советском и российском почвоведении они традиционно разделяются на гуминовые и фульвокислоты.

Элементный состав гуминовых кислот (по массе): 46-62% C, 3-6% N, 3-5% H, 32-38% O. Состав фульвокислот: 36-44% C, 3-4,5% N, 3-5% H, 45-50% O. В обоих соединениях присутствуют также сера (от 0,1 до 1,2%), фосфор (сотые и десятые доли %). Молекулярные массы для гуминовых кислот составляют 20-80 кДа (минимальная 5 кДа, максимальная 650 кДа), для фульвокислот 4-15 кДа. Фульвокислоты подвижнее, растворимы на всём диапазоне pH (гуминовые выпадают в осадок в кислой среде). Отношение углерода гуминовых и фульвокислот (Cгк/Cфк) является важным показателем гумусового состояния почв.

В молекуле гуминовых кислот выделяют ядро, состоящее из ароматических колец, в том числе азотсодержащих гетероциклов. Кольца соединяются "мостиками" с двойными связями, создающими протяжённые цепи сопряжения, обуславливающие тёмную окраску вещества . Ядро окружено периферическими алифатическими цепями, в том числе углеводородного и полипептидного типов. Цепи несут различные функциональные группы (гидроксильные, карбонильные, карбоксильные, аминогруппы и др.), что является причиной высокой ёмкости поглощения- 180-500 мг-экв/100 г.

О строении фульвокислот известно значительно меньше. Они имеют тот же состав функциональных групп, однако более высокую ёмкость поглощения- до 670 мг-экв/100 г.

Механизм формирования гумусовых кислот (гумификация) до конца не изучен. По конденсационной гипотезе (М.М. Кононова, А.Г. Трусов) эти вещества синтезируются из низкомолекулярных органических соединений. По гипотезе Л.Н. Александровой гумусовые кислоты образуются при взаимодействии высокомолекулярных соединений (белки, биополимеры), затем постепенно окисляются и расщепляются. Согласно обеим гипотезам в этих процессах принимают участие ферменты, образуемые преимущественно микроорганизмами. Есть предположение о чисто биогенном происхождении гумусовых кислот. По многим свойствам они напоминают тёмноокрашенные пигменты грибов.

Заключение

Земля - единственная из планет имеет почву (эдасфера, педосфера)- особенную, верхнюю оболочку суши.

Эта оболочка сформировалась в исторически обозримое время - она ровесница сухопутной жизни на планете. Впервые на вопрос о происхождении почвы ответил М.В. Ломоносов ("О слоях земли"): "…почва произошла от согнития животных и растительных тел … долготою времени…".

А великий русский ученый В.В. Докучаев (1899) впервые назвал почву самостоятельным природным телом и доказал, что почва есть "…такое же самостоятельное естественноисторическое тело, как любое растение, любое животное, любой минерал … оно есть результат, функция совокупной, взаимной деятельности климата данной местности, ее растительных и животных организмов, рельефа и возраста страны…, наконец, подпочвы, т.е. грунтовых материнских горных пород. … Все эти агенты-почвообразователи, в сущности, совершенно равнозначные величины и принимают равноправное участие в образовании нормальной почвы…".

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

    презентация , добавлен 20.11.2014

    Описание структуры воды пресных водоемов и донных иловых отложений. Характеристика почвы как среды обитания микроорганизмов. Исследование влияния вида и возраста растений на ризосферную микрофлору. Рассмотрение микробного населения почв разных типов.

    курсовая работа , добавлен 01.04.2012

    Определение среды обитания и характеристика ее видов. Особенности почвенной среды обитания, подбор примеров организмов и животных ее населяющих. Польза и вред для почвы от существ, обитающих в ней. Специфика приспособления организмов к почвенной среде.

    презентация , добавлен 11.09.2011

    Среды обитания, освоенные живыми организмами в процессе развития. Водная среда обитания – гидросфера. Экологические группы гидробионтов. Наземно-воздушная среда обитания. Особенности почвы, группы почвенных организмов. Организм как среда обитания.

    реферат , добавлен 07.06.2010

    Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах соединений углерода, азота, серы, в геологических процессах. Условия обитания микроорганизмов в почве и воде. Использование знаний о биогеохимической деятельности микроорганизмов на уроках биологии.

    курсовая работа , добавлен 02.02.2011

    Почва как среда обитания и основные эдафические факторы, оценка ее роли и значения в жизнедеятельности живых организмов. Распределение животных в почве, отношение растений к ней. Роль микроорганизмов, растений и животных в почвообразовательных процессах.

    курсовая работа , добавлен 04.02.2014

    Почва - рыхлый тонкий поверхностный слой суши, контактирующий с воздушной средой. Почва как биокосное тело природы по определению В.И. Вернадского, ее насыщенность жизнью и неразрывная связь с ней. Неоднородность условий, формы присутствия влаги в почве.

    презентация , добавлен 05.03.2013

    Физические свойства воды и почвы. Влияние света и влажности на живые организмы. Основные уровни действия абиотических факторов. Роль продолжительности и интенсивности воздействия света - фотопериода в регуляции активности живых организмов и их развития.

    презентация , добавлен 02.09.2014

    Среда обитания осьминога и черты приспособленности к среде обитания. Относительный характер приспособленности и механизм ее возникновения, развитие органов для захвата, удержания, умерщвления добычи. Продолжительность жизни, строение организма, питание.

    лабораторная работа , добавлен 17.01.2010

    Среда обитания растений и животных. Плоды и семена растений, их приспособленность к размножению. Приспособление к передвижению разных существ. Приспособленность растений к разным способам опыления. Выживаемость организмов в неблагоприятных условиях.