Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Плодородие почв экологические, социальные и почвенно-генетические особенности. Монография
.pdf
71
ухудшенными, выпаханными, истощенными, менее плодородными,
чем естественные почвы.
9. Высокая культура земледелия и интенсификация сельскохозяйст-
венного производства способствует охране почв, возрастанию их плодо-
родия, улучшают химический состав и физико-химические свойства почв.
При высоких урожаях объем органического вещества, оставляемого в почве, становится близким к объему, создаваемому в естественных условиях
луговыми степями, т.е. такими сообществами растений, которые формируют в природе самые плодородные почвы – черноземы.
Свойства высокоплодородной почвы должны соответствовать высоким урожаям. Согласно данным физиологов, при условии обеспечения растений всем необходимым по закону оптимума можно считать урожай пшеницы в 60 ц/га удовлетворительным, 80-90 ц/га – нормальным; 120 ц/га
–
высоким. Эти цифры вполне реальны. На Северном Кавказе уже получают
сборы зерна в ряде случаев 50-70 ц/га. В 2008 г. средняя урожайность зерновых колосовых культур в Ростовской области составила 34 ц/га, а в
Краснодарском крае – 56 ц/га.
Следовательно, существенная особенность почвы как основного
средства сельскохозяйственного производства заключается в том, что
почва при правильной агротехнике и научно-обоснованных системах зем-
леделия не снижает, а увеличивает свое плодородие. Высокая культура
земледелия способствует охране почв, возрастанию их плодородия и оп-
тимизации экологического состояния. Деградация плодородия почв связа-
на, прежде всего, с низкой урожайностью агроценозов.
72
2. ПРОЦЕССЫ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ И ПЛОДОРОДИЕ
ПОЧВ
2.1. ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРОТИВОРЕЧИВОСТЬ ПРОЦЕССОВ
ПОЧВООБРАЗВОАНИЯ
Почвообразовательный процесс представляет совокупность явлений
превращения и передвижения веществ и энергии, формирующих самостоятельное биокосное тело в воверхностном слое земной коры – почву и поддерживающий ее квазиравновеное состояние в системной взаимосвязи с
окружающей средой. Главную сущность почвообразовательного процесса
определяют два противоположно направленных и взаимосвязанных комплекса биохимических, химических, физических и физико
лений: поглощение живыми организмами минеральных веществ из окружающей среды и воздействие на окружающий мир живых организмов,
продуктов их жизнедеятельности и распада.
Многообразие природных условий на планете Земля создает сложную систему почв, разных по экологии, плодородию, строению и свойствам. Само почвообразование – это разноплановые явления. Классификация
которых
ния исследователей, дополняются, уточняются. Профиль каждой почвы, ее
экологическое плодородие формируют конкретные процессы, отражающие
специфику местной биогеографической и геоморфологической обстановки.
ризональная, местная геоморфологическая, мезо- и микрорельефная спе-
и их сущностное накопление, постоянно находятся в сфере внима-
Разнообразна результативность процессов, их географическая, внут-
-химических яв-
цифичность. Например, такие явления как элювиирование и выщелачивание
типичны для всех почв, а подзолистый процесс характерен для таежной
зоны бореального пояса, солонцовые явления имеют местную интразональную проуроченность к зоне сухих степей суббореального пояса и т.д.
73
Однако, в целом комплекс процессов формирует определенный генетический профиль, воспринимаемый как самостоятельный природный компонент почву.
Генетически, то есть в плане развития почвенного профиля, каждый
почвообразовательный процесс вносит определенный экологически значимый эффект положительного или отрицательного характера при формировании плодородия.
Эффективность положительных или отрицательных явлений имеет
конкретную сосредоточенность в
отдельных горизонтах генетического
профиля, что формирует в целом потенциальное и эффективное плодородие.
Общее развитие генетических явлений в почвенном профиле направлено на оптимизацию экологической ситуации для конкретного биогеоценоза. Однако, отдельные процессы почвообразвоания негативно влияют на
жизнедеятельность растений и животных, ограничивают объем обитаемого
жизненного пространства.
Это связано с разнонаправленным
изменением экологической ситуации в почвенной массе отдельных генетических горизонтов почвенного
профиля: ухудшение физического состояния, интенсивный элювиальный
вынос элементов питания и веществ, содержащих эти элементы, появление
и накопление антибиологических веществ, повышение концентрации легкорастворимых солей. Возможны и другие явления, изменяющие экологическую ситуацию почвенного покрова в целом и отдельных его компонен
тов.
Почвообразвоание противоречивое, парадоксальное явление, сочетающее в себе экологически положительные и отрицательные стороны
единого развития природной среды. Но то, что экологически отрицательно
для одних биосообществ, для других может стать нейтральным или поло-
-
74
жительным. Но главное: почвообразвоание под конкретными биогеоценозами создает экологический оптимум для растений и животных этого биоценоза. В то же время свойства и условия почвенной массы могут быть негативным для других биологических сообществ. Практически чаще всего
далается агроценотическая оценка результата почвообразвоания, то есть
хорошо это или плохо для культурных
Рассмотрим ряд наиболее известных направлений почвообразования.
растений.
2.2. ПЕРВИЧНОЕ ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ
Первичное почвообразование изучение процессов первичного почвообразования представляет исследователю ценный материал о скорости и
этапах развития. Впервые изучение начальных этапов почвообразования
было сделано В.В. Докучаевым на древних стенах Староладожского монастыря.
Первичное почвообразование - это развитие почвообразовательного
процесса на обнаженной горной породе. Оно понимается как сложный
комплекс одновременно протекающих биологических, физических и химических процессов. Отсутствие на земной поверхности абиотических условий исключает возможность чистого механического или химического выветривания. Воздействие на горные породы организмов и продуктов их
жизнедеятельности стимулирует физические и химические явления. В начальных стадиях первичный почвообразовательный процесс связан с развитием микроорганизмов, способных рпзрушать первичные и вторичные
минералы.
При накоплении
в первичных почвах органического вещества количество актиномицетов уменьшается и постепенно замещается бактериальной и грибной микрофлорой, развивающейся в соответствии с условиями среды. В результате первичного почвообразования идет разру-
75
шение горных пород и составляющих их первичных минералов с образо-
ванием мелкозема и накоплением элементов-органогенов, а также веществ
почвенного гумуса.
В современных условиях первичное почвообразваоние возможно
проследить на разных породах четвертичного и более древнего геологического возраста, а также на обнажениях массивно-кристаллических пород.
Во всех случаях главным результатом является возникновение плодородия
для жизнедеятельности травянистых растений, которые предопределяют
развитие дернового процесса почвообразования.
Экологическая результативность первичного почвообразования зависит от особенностей почвобобразующих пород. Возможны следующие варианты азональных, то есть встречающихся во всех природных зонах первичных маломощных дерновых гумусово-аккумулятивных почв.
Литосоли образуются на каменистых массивно-кристаллических по-
родах (граниты, гнейсы, базальты и др.). Это наиболее бедные по
плодородию почвы. Особенно негативно сказывается малая мощность возможного
конеобитаемого слоя. Однако, во влажных условиях вместе с травами появляются уже сосновые деревья.
Рендзины – почвы, формирующиеся на известняках и мергелях, экологически оптимальны по многим параметрам, кроме корнеобитаемой
мощности. Обычно подчеркивается особая эколого-биохимическая специфичность рендзин, как почв, наследующих морскую
биогенность известняковых пород. Даже первичные рендзины могут быть весьма плодородными
для виноградников.
Ареносоли приурочены к песчаным наносам разного происхождения.
Считаются бедными почвами, но их рахлость и возможность свободного
развития корневых систем создают плодородие для растений-псаммофитов.
76
Регосоли – первичные почвы на суглинистых рыхлых отложениях и
пелосоли – почвы, возникающие на различных глинах. Здесь необходимо
отметить, что почвообразование начинается на отнюдь не бесплодной материнской породе.
Все глины и суглинки являются в разной степени остатками древних
почв и кор выветривания, так как содержат в своем составе вторичные глинистые минералы
и даже остаточные количества гумуса. Важными качествами становятся также относительная рыхлость почвообразующей массы,
что не ограничивает объем корнеобитаемой толщи. Почвообразование протекает по направлению конкретных физико-географических условий. В
связи с этим регосоли и пелосоли обычно эволюционизируют со временем
в зональные типы почв.
2.3. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА В ПОЧВАХ КАК ВЕДУЩИЙ ФАКТОР
ПЛОДОРОДИЯ
2.3.1. ПЕРВИЧНОЕ НАКОПЛЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Органические вещества, образующиеся в результате фотосинтеза и
появляющиеся в результате потребления животными и микроорганизмами
растительной органики, поступают в почву как продукты жизнедеятельности компонентов биоценоза. Вместе с растительными и животными остатками почвы получают энергию, консервированную фотосинтетическим путем, биогенные элементы, аккумулированные растениями, а также исходные вещества для образования гумуса
.
В различных природных зонах объем органического вещества естественных биоценозов, обусловливающих биологический круговорот, неодинаков. В лесных почвах в почвообразование в виде наземного опада ежегодно поступает 8,5-9,0 т сухого вещества на гектар. В этих условиях опад,
образующий лесную подстилку, является главным источником гумуса.
77
Природная луговая и степная растительность оставляет ежегодный опад в
виде корней во всей почвенной толще, а также стеблей на поверхности
почвы. Ежегодный объем опада колеблется в среднем от 8,5 до 20,5 т сухого вещества на гектар. Значительную массу, правда, в ряде случаев меньшую, чем естественная растительность, дают для почвообразования культурные
урожаев интенсифицируется и биологический круговорот агроценозов. В
меньшем количестве поступают органические вещества зоомассы, объем
которой составляет 0,5-8,0% от объема фитомассы. Велика роль микробных
остатков. Динамический годовой запас микробной массы в почвах достигает больших величин.
ального и эффективного плодородия в плане обеспечения почв и обитающих растений элементами питания и органическими веществами. Но, прежде всего, как звено биологического круговорота веществ, органические
остатки растительного и животного происхождения претерпевают изменения биологического и химического характера по двум главным направлениям биологического круговорота – это минерализация и гумификация.
растения в виде пожнивных и корневых остатков. С возрастанием
Фитомасса и зоомаса – главный источник формирования потенци-
Нереализация
этих процессов приводит к торфообразованию.
2.3.2. ПРОЦЕССЫ МИНЕРАЛИЗАЦИИ
В процессе минерализации сложные органические соединения при
участии различных групп микроорганизмов превращаются в простые химические вещества – воду, углекислый газ, соли различных катионов и
анионов. В минерализацию вовлекается большая часть органических остатков – до 80-90%. Продукты минерализации попадают в почвенные растворы и в значительной степени становятся источником питания растений, а
значит
, вновь включаются в биологический круговорот веществ.
78
Скорость минерализации и характер образующихся при этом продуктов, зависит от химического состава растительных остатков и биоклиматических условий их образования.
Главные экологические результаты процесса минерализации:
1. Удаление из окружающей среды и непосредственно из почвенной
массы продуктов жизнедеятельности и органических остатков.
Минерализация – главнейщий очиститель, пурификатор как почв
так и всей планеты
.
2. Важным аспектом минерализации является регулярное постепле-
ние в атмосферу углекислого газа и поддержание стабильности
его концентрации, как основного и незаменимого источника всех
органических веществ растительного происхождения, основания
всех трофических пирамид.
3. Минерализация поставляет в каждый момент своего проявления
доступные растениям элементы минерального питания, соединения азота и фосфора. Это
наиболее осязаемое проявление эффек-
тивного плодородия почв.
2.3.3. Г
УМИФИКАЦИЯ
Гумификация – процесс синтеза гумусовых веществ. Они образуются
из фрагментов биологических макромолекул или их мономеров, которые
оказываются в почве благодаря метаболизму ее живого населения. Это сахара, аминокислоты, белки, целлюлоза, лигнин и другие химические соединения растительных и животных остатков, а также продуктов их жизнедеятельности. Велико участие в процессах гумификации
всего комплекса
микроорганизмов, населяющих почву и различного рода ферментов растительного и животного происхождения.
79
Образующиеся гумусовые вещества относятся к специфическим поч-
венныи соединениям, т.е. встречаются только в почвах.
Главные продукты гумификации, от которых непосредственно зависит формирование разных свойств почв и типов почвообразования, представлены гуминовыми кислотами и фульвокислотами. Анализируя факторы
гумификации в различных природных условиях, Л.Н. Александрова пришла к выводу о
правомерности выделения 4 типов гумификации органиче-
ских остатков в почве: фульватного, гуматно-фульватного, фульватно-
гуматного и гуматного.
К сожалению, несмотря на выдающиеся достижения органической
химии, сейчас нельзя вывести определенную химическую формулу гуминовой или фульвокислоты, так как это группы химических соединений, в
состав которых входят различные структурные элементы: ароматическое
ядро, азот
и фосфорсодержащие компоненты, различные функциональные
группы соединений (карбоксильные, фенольные, спиртовые, метоксильные
и др.), углеводородные остатки или углеводородные цепи.
Молекулы гумусовых кислот имеют как бы рыхлое, губчатое строение, со множеством внутренних пор, отличаются гидрофильностью и высокими сорбционными свойствами.
Гумификация – глобальный процесс, встречающийся во всех без исключения почвах. Это главная
и всеобщая черта почвообразования, отражение биологического круговорота веществ в свойствах почв. Если интенсивность разложения растительных остатков слабее, чем их поступление,
то в верхней части почвы образуются органогенные горизонты: лесная
подстилка (А
), степной войлок (А0), торфяной (Ат). При оптимальном со-
0
четании процессов минерализации и гумификации в результате гумусообразования в почвах формируются перегнойно-аккумулятивные горизон-
ты различного типа и мощности. Разнообразие определяется разнокачест-
80
венным характером гумификации и сочетанием аккумуляции гумуса с другими процессами. В черноземах и каштановых почвах гумусовый профиль
определен горизонтами А, АВ. В лесостепных почвах гумусовые горизонты
отличаются большой сложностью – А
, А2А2g, А1G. Серые лесные почвы
1
характеризуются следующим выбором почвенных гумусовых горизонтов:
А
, А1А2, А1Вti. Подтипы бурых лесных почв неодинаковы по характеру го-
1
ризонтов: кислые и насыщенные почвы – А
– А
, А1А2i, А1Вt. Все эти генетические перегнойно-аккумулятивные гори-
1
, А1Вti; лёссивированные почвы
1
зонты служат основой плодородия почв, кладовой их богатства.
Возможное количественно-качественное гумусовое состояние почв
показано в табл. 2.1.
2.1. Отражение уровня плодородия почв по показателям гумусового состояния (Гришина, Орлов, 1978)
Признак Уровень Пределы величин
Содержание гумуса,
%
Запасы гумуса в слое
0-100 см, т/га
Обогащенность азотом, С : N
Тип гумуса С
: Сфк Фульватный
гк
Очень высокое
Высокое
Среднее
Низкое
Очень низкое
Очень высокое
Высокое
Среднее
Низкое
Очень низкое
Очень высокое
Высокое
Среднее
Низкое
Очень низкое
Гуматно-фульватный
Фульватно-гуматный
Гуматный
Более 10
6–10
4–6
2–4
Менее двух
Более 600
400–600
200–400
100–200
Менее 100
Более 5
5–8
8–11
11–14
Менее 14
Менее 0,5
0,5–1
1–2
Более 2
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]