Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие
.pdf
§ 12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕДОСФЕРЫ 141
Специфический цвет глеевых почв во многом объясняется
наличием в них восстановленного (двухвалентного) железа,
поскольку соединения двухвалентного железа имеют зеленую,
сизую, синеватую и серую окраску. В элювиальных почвах
присутствуют в основном минералы окисленного (трехвалент
ного) железа, которые имеют желтую, красную, коричневую
и бурую окраску. В обедненных свободным кислородом поч
вах анаэробные бактерии, отнимая кислород у минералов
трехвалентного железа, переводят железо в двухвалентное со
стояние, что и ведет, как говорят почвоведы, к формированию
глеевой обстановки.
Существует класс бактерий, которые способны отнимать
кислород у сульфатов и окислять с его помощью органические
остатки. Это так называемые десульфуризирующие бактерии.
При этом сульфат-ионы, где сера шестивалентна, перерабатываются в конечном счете в сероводород, в котором сера двухвалентна. Как видим, здесь тоже идет восстановительный процесс. Но почва при этом приобретает черную окраску за счет
того, что, соединяясь с сероводородом, двухвалентное железо
образует черный, нерастворимый в воде коллоидный минерал
гидротроилит, обладающий, кстати говоря, замечательными
целебными свойствами (известен под названием «лечебная
грязь»).
Почвы, где переработка органических остатков происходит с участием десульфуризирующих бактерий, можно назвать
сульфидными почвами. К ним относятся солончаки и соленые
болота степей и пустынь. Иногда они встречаются в тайге и
тундре.
-
-
-
2. Распределение земельных ресурсов
Процессы почвообразования протекают чрезвычайно мед
ленно. За все время существования биосферы образовалось
в среднем 18–20 см почвенного слоя. По различным районам
суши толщина почвенного слоя может колебаться от несколь
ких миллиметров до 2 м. Существуют различные факторы,
разрушающие почву (то есть при отсутствии антропогенного
фактора). В естественных условиях это вода и ветер, которые
обусловливают снос верхнего слоя почвы. В итоге почва пере
-
-
-
142 ГЛАВА V. ПОЧВА
32%
8%
12%
Ðèñ. 4. Засушливые земли мира
(общая площадь — 6,1 млрд га):
— Àçèÿ; — Африка; — Южная Америка;
— Северная Америка; — Европа; — Австралия
5%
32%
11%
мещается в водоемы сушиивокеан.Процессы разрушения
почвы называются эрозией. При так называемой нормальной
эрозии потеря почвы компенсируется почвообразовательными
процессами. Такое равновесие характерно для лесных почв.
При особо благоприятных условиях толщина почвы может уве
личиваться со скоростью 1 см за 100–200 лет. Таким образом,
метровый слой почвы может сформироваться за 10–20 тыс. лет.
По имеющимся данным, возраст почвенного покрова на Рус
ской равнине составляет 8–12 тыс. лет. Причем ее северные
районы характеризуются более молодыми серыми лесными
почвами, а южные районы — более старыми (черноземными
и каштановыми почвами)
1
.
По данным ФАО (продовольственная и сельскохозяйст
венная организация в ООН), большая часть земельных ресур
сов (около 70 %) представлена малопродуктивными почвами.
-
-
-
-
1
Разумихин Н. В. Природные ресурсы и их охрана. — М., 1987. —
Ñ. 76.
§ 12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕДОСФЕРЫ 143
Это почвы в холодном климатическом поясе (20 %), почвы за
сушливых (аридных) территорий — 20 % (рис. 4). Еще 20 %
земельных ресурсов расположены на слишком крутых горных
склонах, 10 % земель представлено почвами со слишком ма
лой мощностью.
Общий фонд обрабатываемых земель (пашни, культурные
луга, сады, плантации, площади подсечно-огневого земледе
лия) составляют 1490 млн га, или 10 % от площади суши.
Оставшиеся 20 % суши — это территория постоянных паст
бищ (естественные и культурные луга, травяно-кустарниковые
пространства на равнинах и в горах, открытые леса, но без оле
ньих и пустынных пастбищ) — 3091 млн га. Резерв для земле
делия составляет 1000 млн га, или 6,7 % территории суши. Он
может быть получен за счет сокращения пастбищ, орошения
пустынь и осушения болот
1
.
Россия, занимающая более 11 % территории суши, имеет
в своем распоряжении около 1708 млн га земель. Но, к сожалению, большая часть этих земель приходится на зоны тундры,
лесотундры, тайги, гор и полупустынь. На сельскохозяйственные угодья остается лишь около 450 млн га, примерно столько
же, сколько в США. Однако при этом нужно иметь в виду, что
самая северная ферма в США находится на широте Волгограда
и Киева. Иными словами, по условиям теплообеспеченности
российские земли существенно уступают американским. Âöå-
лом представляется, что природно-климатические условия
ведения сельского хозяйства в России значительно неблаго
приятнее по сравнению с США.
Огромная площадь России приходится на Сибирь, земель
ный фонд которой составляет 965 млн га, то есть больше поло
вины территории России
2
. Для сибирских почв характерно
глубокое длительное сезонное промерзание, широкое распро
странение явлений заболоченности (особенно на водоразделах
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Миланова Е. В., Рябчиков А. М. Использование природных ресурсов
и охрана природы. — М., 1986. — С. 71.
2
Гаджиев И. М. Земельные ресурсы Сибири и проблемы мелиора
ции // Проблемы сельского хозяйства России (Сборник материалов конфе
ренции). — Новосибирск, 1990. — С. 59.
-
-
144 ГЛАВА V. ПОЧВА
таежной зоны), а также солонцов и солончаков. В Западной
Сибири земли всех степных, лесостепных и даже лесных райо
нов поражены водной (линейной и плоскостной) эрозией, хотя
и в разной степени. Около 60 % почв Сибири нуждаются в раз
личных видах мелиорации (гипсовании, известковании, рассо
лении, осушении и т. д.).
И все же сибирский регион, в том числе Западная Сибирь,
играет заметную роль в общем балансе земельных ресурсов
России. В Западной Сибири находится почти 18 % земель
сельскохозяйственного назначения России, 15 % российской
пашни, более 22 % кормовых угодий России
1
.
Основным районом сельскохозяйственного производства
Западной Сибири являются степная, лесостепная, подтаежная
и отчасти таежная зоны. Общая площадь первых трех зон составляет более 62 млн га. Что касается тундры, лесотундры и
северной тайги, занимающих территорию более 68 млн га, то
эти зоны (если не считать оленеводства) практически исключены из сферы сельскохозяйственного использования. Низкая
теплообеспеченность и низкая испаряемость в этих зонах делают почву, как правило, сильно переувлажненной; в ней преобладают глеевые процессы.
Наиболее обширна в Западной Сибири таежная зона. Даже
если не принимать в расчет зону подтайги, площадь таежной
зоны превышает 129 млн га. Однако на 47 % эта площадь оказывается заболоченной. В северной тайге доля болотных и бо
лотно-подзолистых почв доходит до 70 %. Основной вид сель
скохозяйственных угодий здесь — оленьи пастбища, занимаю
щие 15–20 % территории северной тайги. На пахотные угодья
остается около 0,1 %.
Наиболее освоена сельскохозяйственной деятельностью
зона лесостепи в южной части Западной Сибири. Здесь пахот
ные угодья занимают 42 %, а сенокосы и пастбища — около
30 %. Леса и кустарники лесостепи занимают лишь 11 % тер
ритории зоны.
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Основы использования и охраны почв Западной Сибири. — Новоси
бирск, 1989. — С. 8.
-
§ 12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕДОСФЕРЫ 145
3. Физико-химические свойства почвы
Почва — особое природное образование, обладающее ря
дом свойств, присущих живой и неживой природе, имеет сло
истую структуру. Слои иногда называют генетическими гори
зонтами, подчеркивая тем самым, что почвенные слои — про
дукт длительного генезиса почв. Символом À обычно обозна
чают верхние горизонты почвы, символом B — промежуточ
ные или переходные горизонты, символом C — чаще всего
почвообразующую (материнскую) породу. Например, в черно
земах целинной степи выделяют такие горизонты: A
— ñëîé
0
из переплетенных корней и остатков травянистых растений;
A — гумусово-аккумулятивный горизонт, который характери
зуется темно-серой или черной окраской, имеющий хорошо
выраженную зернистую или комковато-зернистую структуру;
— переходный гумусовый горизонт, где наблюдается ос-
B
1
лабление окраски гумусом, появление буроватого (усиливающегося с глубиной) оттенка, комковатая структура; B
—ïåðå-
2
ходный горизонт гумусовых затеков с неоднородной окраской,
имеющий более крупнокомковатую структуру и часто содержащий карбонаты кальция (которые обнаруживаются визуально); C — непосредственно материнская порода, включающая
в себя много карбонатов (мелкокристаллический кальцит в виде тонких светлых нитей и четко ограниченных округлых белых пятен).
Особенность почвы — исключительная сложность ее хи
мического состава. Сложность наращивается в направлении от
почвообразующего горизонта C к верхнему горизонту A.
Материнская порода обычно состоит всего из нескольких
минералов (минеральных соединений). Промежуточные гори
зонты содержат огромное количество минерально-органиче
ских соединений в виде сложных комплексов. Верхние гори
зонты содержат дополнительно множество биоорганических
соединений, а также сложные продукты их трансформации и
гумификации. В целом в почве обнаруживаются тысячи раз
личных соединений, большинство которых не идентифициро
вано. Известно, что в почве один только фосфор находится
приблизительно в трех десятках соединений. Наиболее важ
ный компонент почв — гумус — представляет собой совокуп
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
146 ГЛАВА V. ПОЧВА
ность многих так называемых гумусовых веществ, состав и
строение которых в полной мере еще не изучены. Запись гуму
сового вещества в виде структурной химической формулы тре
бует по меньшей мере целой страницы.
Не вполне ясны пока и механизмы гумификации. Известно
лишь, что здесь имеют место процессы окисления органиче
ских веществ с участием разнообразных почвенных микроор
ганизмов.
Почву можно рассматривать как многофазную, биокос
ную систему, где имеются твердая, жидкая и газообразная фа
зы, если не считать еще и живых организмов почвы, называе
мых некоторыми исследователями живой фазой почвы.
Элементный (атомарный) состав почвы выглядит следую
щим образом. Больше всего в ней содержится кислорода (50–
55 %). Затем следуют кремний (до 45 %), алюминий (до 15 %),
железо (до 12 %), гумус (2 % и более), и, наконец, магний, кальций, калий, марганец, водород, азот, натрий, фосфор, сера
(каждого из них меньше 1 %). Для различных типов почв этот
состав может колебаться, иногда довольно сильно. Например,
в красноземе алюминий и железо содержатся в количестве 14
и 12 %, а в подзолистой, песчаной почве 1,7 и 0,6 % соответственно.
Многие загрязнители атмосферы поглощаются почвой
В частности, почвы эффективно поглощают и удерживают
твердые выпадения свинца, основным поставщиком которого
являются выхлопные газы автомобилей. Свинец удерживается
прежде всего органикой лесной подстилки. Леса умеренной
зоны, находящиеся с подветренной стороны промышленных,
городских и дорожных источников, получают свинец в коли
честве 200–400 г/га в год.
Интенсивность поглощения почвой других металлов
(цинк, кадмий, медь и т. д.) значительно ниже, чем свинца.
В переработке газообразных примесей атмосферы почвой
существенную роль играют микробиологические, химические
и физические процессы. Весьма эффективно поглощается
окись углерода (CO). Потенциальные скорости усвоения CO
-
-
-
-
-
-
-
-
1
.
-
1
Ñìèò Ó. Õ. Лес и атмосфера. — М., 1985. — С. 75–102.
§ 12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕДОСФЕРЫ 147
почвами мира составляют 14,3 млрд т в год, важную роль
в этом процессе играют лесные почвы. По другим оценкам,
усвоение CO почвами мира составляет 0,45 млрд т в год, то
есть более чем на порядок меньше.
Усвоение почвами двуокиси серы (SO
(H
S) происходит быстрее, чем окиси углерода. Усвоению SO
2
) и сероводорода
2
способствует в первую очередь почвенная влага, поскольку
SO
хорошо растворяется в воде. Почвенный покров Земли
2
усваивает 25 млн т двуокиси серы в год, в этом процессе участ
вуют также микробиологические и химические агенты. В про
цессе сорбции двуокиси серы почвами образуются сульфиты
и сульфаты.
Сероводород хорошо поглощается сухой почвой (прибли
зительно в пять раз интенсивнее, чем двуокись серы), но при
высоком содержании влаги в почве скорость поглощения сероводорода замедляется (возможно, из-за медленной диффузии
H
S в наполненных водой порах), и поглотительные способно-
2
сти почв в отношении SO
иH2S становятся сравнимыми.
2
Почва и растительность представляют собой главный поглотитель атмосферного приземного озона. Кроме того, почва
с высоким содержанием органики хорошо поглощает ртутные
пары, которые образуются при сжигания угля.
2
-
-
-
4. Почва — участник геохимического круговорота
Находящиеся в почве биологические организмы, функцио
нируя, перерабатывают (трансформируют) вещество почвен
ного слоя, прежде всего содержащуюся в нем органику. Расте
ния через свою корневую систему «откачивают» из почвы раз
личные растворимые соединения биофильных элементов (уг
лерод, азот, фосфор, калий, кальций и т. д.), включают их в со
став своих тканей в трансформированном виде и в таком виде
возвращают большую часть этих элементов обратно в почву
(но теперь уже в поверхностный ее слой) вместе с отмирающи
ми наземными частями растений. Таким образом, почва явля
ется активным участником геохимического круговорота.
Многие элементы и соединения поверхностного слоя поч
вы не задерживаются в нем надолго. Вместе с дождевыми и та
лыми водами они мигрируют в корнеобитаемые горизонты
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
148 ГЛАВА V. ПОЧВА
почвы и готовят там условия (питательную среду) для новых
поколений растений.
Органическое вещество почвы — самая важная ее часть.
В процессе круговорота основным источником органических
соединений почвы являются остатки высших растений в виде
наземного и корневого опада. За много тысячелетий сформи
ровался огромный по массе фонд органического вещества поч
вы, который в 20–100 раз превышает размеры ежегодно посту
пающей в почву органики. Известно также, что мертвое орга
ническое вещество почвы составляет большую часть органи
ческого вещества биосферы. Живая биомасса растений и жи
вотных в 4–40 раз меньше, чем накопленная в почве органика
Для большинства почв основой их органики являются продук
ты гумификации — гумусовые вещества.
Из гумусовых веществ наиболее изучены гуминовые кислоты и фульвокислоты. Соли гуминовых кислот обладают низкой растворимостью и играют существенную роль в формировании почвенной структуры. Соли фульвокислот, напротив,
достаточно хорошо растворимы и активно участвуют в процессах водной миграции вещества. Характерная особенность
гумусовых веществ — высокая микробиологическая устойчивость. Полная биологическая трансформация гумусовых веществ требует сотен и даже тысяч лет. Если процесс мине-
рализации органических остатков протекает, минуя стадию гумификации, то в этом случае полное разложение органики до
углекислого газа (CO
), воды (H2O) и аммиака (NH3) и других
2
продуктов завершается за несколько лет.
Замечено, что в пахотных почвах минерализация органики
в целом идет с повышенной интенсивностью, что ведет к сни
жению в почве запасов гумуса. Это не может не беспокоить,
поскольку гумус играет решающую роль в жизни растений.
Почвы с высоким содержанием гумуса биологически ак
тивнее, в них больше микроорганизмов и разнообразнее их ви
довой состав, чем в бедных гумусом почвах. Повышенной ока
зывается и ферментативная активность. Гумусированные поч
вы более устойчивы к эрозии. Исследователи отмечают, что
-
-
-
-
-
-
1
.
-
-
-
-
-
-
1
Фокин А. Д. Почва, биосфера и жизнь на Земле. — М., 1986. — С. 61.
§ 12. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕДОСФЕРЫ 149
в присутствии гумуса эффективность действия минеральных
удобрений оказывается выше, а почвенная структура лучше по
показателям водно-воздушного и теплового режимов. Гумуси
рованные почвы содержат больше углекислого газа.
Определенную роль в плодородии почвы, а значит, в ин
тенсивности геохимического круговорота, играет также орга
ника негумусовой природы — растительные остатки. В боль
шинстве почв они составляют 5–15 % общего количества орга
нического вещества почвы. Считается, что растительные
остатки во многих случаях представляют собой как бы естест
венное удобрение, содержащее все необходимые для питания
растений вещества, причем в легкоусвояемых формах. Напри
мер, лесная подстилка, если сравнивать ее с другими горизон
тами лесных почв, обладает наибольшим плодородием.
Исследования в лесных биоценозах показали, что 80–90 %
всех так называемых зольных элементов (кремний, железо,
алюминий, фосфор, кальций, микроэлементы и т. д.) поступают в растения из наземного опада с высоким коэффициентом
усвояемости. Например, фосфор усваивается не менее чем на
95 %, а железо — на 70 %. Столь высокие коэффициенты усвояемости зольных элементов опада обеспечивают высокую
степень сбалансированности геохимического круговорота
этих элементов в естественных биоценозах. В процессе круго-
ворота зольные элементы, в отличие от углерода и азота,
длительное время не выходят за пределы рассматриваемого
биогеоценоза, переходя из почвы в растения и обратно. Ó÷àñ
тие в круговороте таких подвижных сред, как воздух и вода,
в естественных условиях для зольных элементов минимально.
В тех случаях, когда зольный элемент покидает террито
рию биогеоценоза (например, в результате выноса с поверхно
стным или грунтовым стоком в реки), можно считать его без
возвратно потерянным. Это ведет к постепенному изменению
почв, а следовательно, и растительного покрова.
Человеческая деятельность может в значительной степени
ускорять эти процессы. Наиболее чувствительны потери тех
элементов, которые включены в растворимые соединения. Та
кие элементы обладают наибольшей миграционной подвижно
стью. К ним относятся, в частности, железо и алюминий.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
150 ГЛАВА V. ПОЧВА
§ 13. Земельные ресурсы
в системе хозяйственной деятельности
1. Сельскохозяйственное землепользование — основа
общественного развития
Почва — особый природный ресурс, использование кото
рого не предполагает его изъятия из природной среды, хотя
возможен его пространственный перенос, например, при уст
ройстве теплиц, цветочных клумб и т. д.
Человеческая цивилизация фактически началась с исполь
зования человеком почв для возделывания сельскохозяйствен
ных растений, прежде всего зерновых. Переход от охоты и со
бирательства, от присвоения «готовых продуктов природы»
к земледелию — переломный момент в общественной истории. Не случайно он получил название неолитической революции. Эта революция ознаменовала собой становление производящей экономикиисэтойточки зрения явилась наиболее важной и глубокой по своей сущности сравнительно с иными, более поздними революциями.
Впрочем, и сегодня почва — первоисточник всех материальных богатств. Ослабление нашей зависимости от почвы не
предвидится даже в условиях высокоразвитой техносферы.
Скорее наоборот: зависимость эта будет нарастать по мере роста народонаселения è сокращения почвенных запасов
(рис. 5).
Земля в сельском хозяйстве выступает и как предмет тру
да, и как средство производства. Производящая сила земли
обусловлена таким важным ее свойством, как плодородие.
Плодородие почвы связано с запасом питательных веществ
в ней, а также с ее воздушным, водным и тепловым режимом.
При правильной эксплуатации земли почвенное плодородие не
убавляется, а сохраняется и даже улучшается. В этом нас убеж
дает опыт передовых сельскохозяйственных предприятий. Из
вестно, что в ряде стран Европы с начала XX века урожайность
возросла по меньшей мере в 2,5 раза, хотя, разумеется, сущест
вуют естественные пределы для такого роста.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]