Семинары и тесты / Семинар 3 Почва_Биота

Наряду с воздушными течениями больших масштабов, в нижних слоях атмосферы наблюдаются многочисленные местные циркуляции воздуха (бриз, бора, горно-долинные ветры и др.). Во всех воздушных течениях обычно отмечаются пульсации ветра, соответствующие перемещению воздушных вихрей средних и малых размеров. Такие пульсации связаны с турбулентностью атмосферы, которая существенно влияет на многие атмосферные процессы.

Воздействие сильных ветров на почвы является одним из главных факторов ветровой эрозии (дефляции) почв. Особенности развития и проявления современных эрозионных процессов дают возможность выделить нормальную и ускоренную эрозию почвы. Нормальная эрозия протекает очень медленно, а поэтому незначительные потери верхних слоев почвы от выдувания и смыва восстанавливаются в ходе почвообразовательного процесса. Такая эрозия имеет место на почвах, поверхность которых не затронута хозяйственной деятельностью. Нормальную эрозию называют геологической.

Ускоренная эрозия почвы имеет место в районах, где нерациональная хозяйственная деятельность человека активизирует естественные эрозионные процессы, доводя их до разрушительной стадии. Ускоренная эрозия является следствием интенсивного использования земли без соблюдения противоэрозионных мероприятий (распашка склонов, сплошная вырубка лесов, нерациональное освоение девственных степей, неурегулированный выпас скота, приводящий к уничтожению естественной травянистой растительности).

Вветровой эрозии (дефляции) различают пыльные бури (черные бури)

иповседневную (местную) ветровую эрозию. Во время пыльных бурь ветры достигают больших скоростей и охватывают огромные территории. На отдельных участках за один два дня сносится верхний горизонт почвы мощностью до 25 см, уничтожаются посевы на огромных площадях.

Повседневная, или местная, ветровая эрозия почв носит локальный характер и охватывает небольшие площади. Наиболее часто она проявляется на песках и площадях с легкими почвами, а также на карбонатных суглинистых почвах. Местная ветровая эрозия проявляется и зимой, когда сильные ветры сдувают снег. В этом случае почва на оголенных участках, прежде всего на выпуклых склонах, быстро теряет влагу и разрушается воздушными потоками.

Пыльная буря, сильный ветер, способный переносить миллионы т пыли на расстояние до нескольких тыс. км. Пыльные бури возникают обычно в тёплое время года в пустынях, полупустынях и распаханных степях при пересыхании почвы, в условиях слабого развития растительности или

отсутствия её. Пыльные бури известны в США, Китае, Египте, России, на юге Украины, Северном Кавказе, в равнинных районах Казахстана и Средней Азии и некоторых других странах. Особенно сильные пыльные бури возникают при нерациональной распашке земель. Пыльные бури приносят огромные убытки сельскому хозяйству, засыпая посевы и уничтожая на значительных пространствах поверхностный слой почвы, вызывают заносы на железных дорогах и т.д. Борьба с пыльными бурями проводится с помощью полезащитных лесных полос, снего- и водозадержания и др. агротехнических мероприятий.

3.5. Климат и погода. Различия в количестве солнечной радиации, приходящей на разные широты земной поверхности, и сложность её строения, включая распределение океанов, континентов и крупнейших горных систем, определяют разнообразие климатов Земли.

Климатом называют статистический режим условий погоды, характерный для каждого данного места Земли в силу его географического положения. Этот режим несколько меняется от одного многолетнего промежутка времени к другому, причем такие изменения в историческое время имеют характер колебаний. Кроме общего понятия климат, различают:

-макроклимат – климат крупномасштабного географического района, зоны или области, характеризующийся данными метеорологических станций в типичных для этого района ландшафтах;

-мезоклимат – климатические условия, промежуточные между климатом в тесном смысле слова и микроклиматом. Совпадает с понятием местного климата;

-микроклимат – климат небольшой территории внутри географического ландшафта, например, поля, склона, холма, опушки леса, лесных полос, берега озера, площади города и преобладающая. Микроклимат отражает те особенности климата данного места, которые отличаются от климата смежных территорий или от общих климатических характеристик данной области.

Погода – это непрерывно меняющееся состояние атмосферы. Погода в данном месте в данный момент характеризуется совокупностью значений метеорологических элементов, за некоторый промежуток времени погода характеризуется последовательным изменением этих элементов или их средними значениями за взятый промежуток. Чаще всего подразумевают погоду у поверхности земли, однако в связи с развитием авиации теперь изучается и погода в свободной атмосфере. В число метеорологических элементов, характеризующих погоду, включаются обычно лишь те характеристики состояния атмосферы или атмосферных процессов, которые

оказывают существенное влияние на природу и на жизнь и деятельность людей.

Климат тропических широт характеризуется высокими температурами воздуха у земной поверхности (в среднем 25-30°C), которые мало меняются в течение года. В экваториальном поясе обычно выпадает большое количество осадков, что создаёт там условия избыточного увлажнения. В тропиках, за пределами экваториального пояса, количество осадков уменьшается и в ряде областей субтропического пояса высокого давления становится очень малым. Здесь расположены обширные пустыни Земли.

Всубтропиках и умеренных широтах температура воздуха значительно меняется в годовом ходе, причём разница между температурой зимы и лета особенно велика в удалённых от океанов районах континентов. Так, например, в некоторых областях Восточной Сибири температура наиболее холодного месяца на 65°С ниже температуры наиболее тёплого. Условия увлажнения в указанных широтах очень разнообразны и в основном зависят от режима общей циркуляции атмосферы.

Вполярных широтах, при наличии заметных сезонных изменений температуры, она остаётся низкой в течение всего года, что способствует широкому распространению ледяного покрова на суше и океанах.

На фоне сравнительно устойчивого климата происходит постоянное изменение погоды, определяемой в основном общей циркуляцией атмосферы. Погода наиболее устойчива в тропических странах и наиболее изменчива в околополярных областях, в частности на севере Атлантического и Тихого океанов, где проходят пути многих циклонов. Анализ причин изменения погоды лежит в основе методов прогноза погода, опирающихся на построение ежедневных синоптических карт. Всё более широкое распространение приобретают численные методы прогноза, основанные на решении гидродинамических и термодинамических уравнений, описывающих движение атмосферы.

Активные воздействия на атмосферные процессы. Большое научное и практическое значение имеет проблема активных воздействий на атмосферные процессы с целью изменения погоды и климата. Работы в этом направлении, впервые (в 50-х гг.) начатые в Советском Союзе, уже привели к созданию методов воздействия на некоторые атмосферные процессы. Так, в частности, рассеяние в облаках некоторых реагентов изменяет развитие грозовых облаков и предотвращает выпадение града, который приносит большие убытки сельскому хозяйству. Разработаны методы рассеяния туманов, защиты растений от заморозков, ведутся экспериментальные работы по воздействию на облака для увеличения количества осадков. Большинство применяемых сейчас методов воздействия на атмосферные

процессы основано на возможностях управления неустойчивыми процессами, динамика которых может быть изменена при затратах сравнительно небольших количеств энергии и реагентов.

Наряду с активными воздействиями, заметные изменения в метеорологических условиях достигаются такими мелиоративными мероприятиями, как орошение, полезащитное лесоразведение, осушение заболоченных районов. Эти изменения, однако, в основном ограничиваются нижним (приземным) слоем воздуха.

Кроме направленных воздействий на погоду и климат, ряд аспектов деятельности человека оказывает определённое влияние на климатические условия. Так, в частности, в последние годы значительно усилилось загрязнение атмосферы пылью и различными газами, выбрасываемыми промышленными предприятиями. В связи с этим во многих странах проводят работы по контролю за загрязнением воздуха и по ограничению выбросов в атмосферу загрязняющих веществ. Быстрый рост энергетики приводит к дополнительному нагреванию атмосферы, которое в сравнительно близком будущем может привести к изменениям климата на больших территориях. Можно думать, что в ближайшее время значительно усилится контроль человека над атмосферными процессами для изменения их в благоприятном направлении и предотвращения последствий, вредных для хозяйственной деятельности.

Изучение атмосферы. Хотя изучение атмосферы началось ещё в античное время, наука об атмосфере – метеорология – сложилась только в XIX в. В состав метеорологии входит ряд дисциплин, которые различаются по применяемым в них методам исследований и по изучаемым объектам. Сюда относятся: физика атмосферы, химия атмосферы, климатология, синоптическая метеорология, динамическая метеорология и др. Влияние атмосферных факторов на биологические процессы изучается биометеорологией, включающей сельскохозяйственную метеорологию и биометеорологию человека. Классификация этих дисциплин окончательно не установилась и находится в стадии развития.

Для наблюдения за атмосферой на земной поверхности создана обширная сеть метеорологических станций и постов, оборудованных стандартными метеорологическими приборами и аэрологическими приборами, в труднодоступных районах устанавливаются автоматические метеорологические станции. Большое значение в системе наземных метеорологических наблюдений приобрела радиолокация, позволяющая обнаруживать и исследовать облака и осадки, турбулентные и конвективные образования в атмосфере, измерять скорость и направление ветра на высотах. Важная роль в метеорологических наблюдениях принадлежит вертикальным зондированиям атмосферы при помощи радиозондов для измерений

4.Сколько кислорода содержится в атмосферном воздухе? (%)

1.20,94. 2. 78,08. 3. 87,08. 4. 0,03

5.Сколько углекислого газа содержится в атмосферном воздухе? (%)

1.20,94. 2. 78,08. 3. 87,08. 4. 0,03

6.Главный источник углекислого газа в атмосферном воздухе?

1. Почвенный воздух. 2.Океан. 3. Карбонаты. 4.Животный мир.

7. Какая часть фотосинтетически активной радиации (ФАР) используется растениями? (%)

1. 0,1 - 0,5. 2. 0,1 - 8,0. 3. 8,0-16,0. 4. 16,0 – 32,0.

8.Какой газ вызывает парниковый эффект в атмосфере?

1.Озон. 2. Кислород. 3. Углекислый газ. 4. Азот.

9.Какой газ активно поглощается почвенным воздухом из атмосферного?

1. Азот. 2. Кислород. 3. Углекислый газ. 4. Неон.

10. Какой газ поступает из почвенного воздуха в атмосферный?

1. Азот. 2. Кислород. 3. Углекислый газ. 4. Неон.

Почва – главный продукт функционирования ландшафта. По образному выражению В.В. Докучаева почва является «зеркалом ландшафта». Образование почвы, её история и функционирование тесно связаны с остальными компонентами ландшафта. В почвоведении компоненты ландшафта выступают как факторы почвообразования. Находясь в самом центре вертикальной структуры ландшафта, почва оказывает влияние на все его компоненты. Почвы являются ведущим фактором биопродуктивности наземных ландшафтов, регулируют состав атмосферного воздуха и грунтовых вод, участвуют в формировании мезо и микроформ рельефа, оказывают влияние на горные породы.

Почва - четырёхфазная, биокосная система, которая включает: твёрдую, жидкую, газовую и живую фазы. Почвы формируются в результате почвообразовательных процессов, которые тесно связаны с факторами почвообразования.

3.6. Классификация элементарных почвообразовательных процессов.

Элементарные почвенные процессы (ЭПП) присущи только почвам,

и каждый почвенный тип (подзолистые почвы, черноземы и др.) характеризуется определенным, только ему свойственным сочетанием ЭПП. Именно ЭПП формируют отдельные горизонты и характерный для каждого типа почвенный профиль. В то же время они могут проявляться во многих типах почв в различных сочетаниях.

В настоящее время выделяются более 60 естественных ЭПП, объединенных Б.Г. Розановым в 7 групп. Ниже приводится их перечень с небольшими изменениями и сокращениями.

I. Биогенно-аккумулятивные ЭПП. Группа ЭПП, протекающих в почве под влиянием организмов, в результате которых в профиле почв образуются биогенные органо-минеральные горизонты:

-подстилкообразование – образование лесной подстилки или степного войлока;

-гумусообразование – образование горизонтов с повышенным содержанием гумусовых веществ;

-торфообразование – образование горизонтов торфа;

-детритообразование – образование горизонтов с повышенным содержанием детрита.

II. Гидрогенно-аккумулятивные ЭПП. Группа процессов,

проявляющихся в аккумуляции веществ в почвенном профиле под воздействием грунтовых вод:

-засоление – накопление водорастворимых солей при выпотном типе водного режима;

-окарбоначивание – вторичное накопление карбонатов кальция из минерализованных грунтовых вод;

-оруденение – гидрогенное накопление оксидов железа и марганца (рудяковые горизонты, ортштейны, болотная руда);

III. Метаморфические ЭПП. Группа процессов трансформации породообразующих минералов без элювиально-иллювиального перераспределения в почвенном профиле (внутрипочвенное выветривание); преобразование первичных минералов во вторичные:

-сиаллитизация (оглинение) – образование глинистых минералов сиаллитного состава из первичных минералов;

-монтмориллонитизация – образование глинистых минералов преимущественно монтмориллонитового состава;

-ферраллитизация, каолинизация, ферсиаллитизация,

бокситизация, ферритизация – процессы внутрипочвенного выветривания с образованием вторичных глинистых минералов соответствующего состава (каолинит, гидроксиды железа и алюминия, бокситы и др.);

-оглеение – процесс метаморфического преобразования минеральной почвенной массы под воздействием восстановительных процессов при переувлажнении;

-оструктуривание – процесс образования агрегатов разного размера под воздействием веществ, обладающих клеящей способностью;

-слитизация – процесс обратимой цементации (при высыхании) монтмориллонитово-глинистых почв.

IV. Элювиальные ЭПП. Группа процессов образования элювиальных горизонтов, сущность которых заключается в разрушении или преобразовании почвенного материала и выносе из него продуктов разрушения или трансформации нисходящими либо боковыми токами воды за пределы почвенного горизонта или профиля:

-выщелачивание – процесс обеднения горизонта основаниями в результате растворения и выноса за пределы элювиального горизонта или почвенного профиля;

-оподзоливание – кислотный гидролиз первичных и вторичных минералов и вынос продуктов гидролиза за пределы элювиального горизонта или почвенного профиля;

-лессивирование (лессиваж, обезиливание, иллимеризация) – процесс пептизации, отмывки илистых и тонкопылеватых частиц с поверхности более крупных частиц и вынос их без разрушения за пределы горизонта или почвенного профиля;

-псевдооподзоливание, псевдооглеение, отбеливание, ферролиз, элювиально-глеевый процесс, Al - Fe - гумусовый процесс – элювиальные ЭПП с участием оглеения, оподзоливания и лессиважа в разных соотношениях;

-осолодение – элювиально-глеевый процесс с участием лессивирования и оподзоливания, на первых стадиях – щелочного гидролиза, выщелачивания, в зависимости от кислотно-щелочных условий, степени промачивания и стадии развития;

-коркообразование – процесс пептизации коллоидов и илистых частиц под действием ионов натрия с участием выщелачивания и щелочного гидролиза, и вынос продуктов этих процессов в нижележащие горизонты;

V. Иллювиально-аккумулятивные ЭПП. Процессы, сопутствующие элювиальным процессам и проявляющиеся в аккумуляции продуктов выноса

всредней или нижней части почвенного профиля:

-глинисто-иллювиальный, алюмогумусо-иллювиальный, железистогумусо-иллювиальный, иллювиально-гумусовый,

иллювиально-карбонатный – процессы, получившие названия от вида аккумулируемого продукта.

VI. Педотурбационные ЭПП. Группа процессов механического перемешивания почвенной массы под влиянием разнообразных факторов и сил:

-самомульчирование – процесс образования на поверхности слитых почв маломощного оструктуренного горизонта при высыхании;

-криотурбация – процесс морозного механического перемешивания;

-пучение – излияние на поверхность тиксотропной почвенной массы в условиях криогенеза;

-биотурбация – перемешивание почвы животными-землероями;

-ветровальная педотурбация – перемешивание почвы при ветровалах

лесов.

VII. Деструктивные ЭПП. Группа процессов, ведущая к разрушению почвы:

-эрозия – процесс поверхностного смыва или размыва почвы под действием поверхностного стока атмосферных осадков;

-дефляция (ветровая эрозия) – процесс механического разрушения или перемещения почвы под действием ветра;

-погребение – засыпание почвы материалом, принесенным со стороны (селевые потоки, оползни и др.).

В отдельную группу – VIII – необходимо выделить агрогенные и техногенные ЭПП, формирующие отдельные горизонты или почвенные профили:

-освоение – распашка целинных почв;

-агрогенное гумусонакопление – увеличение содержания гумуса за счет агрономических мероприятий (внесение органических удобрений, посев многолетних трав и др.);

-мульчирование – покрытие поверхности почвы мульчирующими материалами, как правило, органическими (торф, опилки и др.) с целью регулирования водного и теплового режима;

-окультуривание – процесс улучшения агрономических свойств почв путем проведения целенаправленных агрономических мероприятий (внесение органических и минеральных удобрений, обработки, мелиорации и др.);

-агротурбация – механическое перемешивание почвы при обработках (вспашка, боронование, культивация и др.);

IX. Мелиоративные ЭПП – процессы, связанные с коренным мелиоративным улучшением почв (орошение, осушение, химические мелиорации, фитомелиорации, внесение мелиоративных доз органических удобрений и др.):

-пескование – внесение больших норм песчаного материала в пахотный слой глинистых почв;

-агрогенное оструктуривание – формирование структурных агрегатов почвы под действием агрохимических и агротехнических мероприятий;

-рекультивация – комплекс горнотехнических, мелиоративных, сельскохозяйственных, лесохозяйственных, инженерно-строительных работ, направленных на восстановление нарушенных техногенными процессами почв.

X. Деструктивные агрогенные и техногенные ЭПП – процессы,

ведущие к разрушению почв или ухудшению их агрономических свойств под воздействием агрогенных и техногенных процессов:

-ускоренная эрозия – процесс поверхностного смыва или размыва почв сельскохозяйственных угодий под действием поверхностного стока атмосферных осадков;

-ирригационная эрозия – процесс смыва и размыва почв при орошении;

-дефляция (ветровая эрозия) – процесс механического разрушения почвы сельскохозяйственных угодий под действием ветра;

-стаскивание – механическое перемещение почвы вниз по склону при различных видах обработки сельскохозяйственными орудиями;

-вторичное засоление – засоление почв, связанное с поднятием уровня грунтовых вод при орошении;

-вторичное оглеение – в связи с поднятием уровня грунтовых вод затоплением почв;

-дегумификация – снижение содержания гумуса в результате процессов минерализации в почвах сельскохозяйственных угодий;

-выпахивание – снижение уровня плодородия пахотных почв, ухудшение их агрономических свойств (снижение содержания гумуса, обесструктуривание, переуплотнение) в результате использования их при низком уровне поступления в почву источников гумуса (органических удобрений и послеуборочных остатков);

-обесструктуривание – разрушение структурных агрегатов под воздействием обработок, при отсутствии мероприятий по восстановлению структуры почв;

-переуплотнение - уплотнение почвы выше оптимальных значений, в связи с обработками, особенно при использовании тяжелой техники;

-техногенное загрязнение почв токсикантами, связанное с хозяйственной деятельностью промышленных предприятий, автомобильного транспорта, авиационной и космической техники. Эти ЭПП могут разделяться в зависимости от вида загрязнения (тяжелые металлы, нефтепродукты, радионуклиды и др.).

-агрогенное загрязнение в результате сельскохозяйственного использования почв (пестициды, некачественные минеральные удобрения, химические мелиоранты и др.);

-почвоутомление - процесс нарушения экологического равновесия в системе почва-растение, являющийся следствием одностороннего воздействия на почвенную среду культурных растений (односторонний вынос элементов питания, размножение вредителей, фитопатогенной микрофлоры, корневые выделения и др.).

В результате сочетания ряда ЭПП формируется профиль почв с набором генетических горизонтов, которые характеризуются определенными морфологическими признаками, составом и свойствами.

Мощность почвенной толщи составляет от нескольких см. в Арктике и

вгорах до 2-3-х метров на равнинах умеренных, субтропических и тропических поясов.

Каждая почва характеризуется определёнными составом и свойствами, которые частично наследуются от почвообразующих пород, а также формируются за счёт процессов почвообразования.