Участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной и иной деятельности происходят устойчивые отрицательные изменения в окружающей природной среде, угрожающие здоровью населения, состоянию естественных экологических систем, генетических фондов растений и животных, объявляются зонами чрезвычайной экологической ситуации участки территории Российской Федерации, где в результате хозяйственной либо иной деятельности произошли глубокие необратимые изменения окружающей природной среды, повлекшие за собой существенное ухудшение здоровья населения, нарушение природного равновесия, разрешение естественных экологических систем, деградацию флоры и фауны, объявляются зонами экологического бедствия. Территории по состоянию экологического неблагополучия классифицируют следующим образом: 1 — норма (относительно удовлетворительное); 2 — кризис; 3 — бедствие (табл. 68).Глубокие необратимые изменения рассматривают за относительно короткий исторический срок — не менее продолжительности жизни одного поколения людей (50 лет — срок технологического перевооружения производства). Состояние природной среды, растительного и животного мира характеризуют критерии загрязнения воздушной среды, воды, почв, истощения природных ресурсов, деградации экосистем. В оценку среды обитания и здоровья населения включены атмосферный воздух, питьевая вода, а также ионизирующее излучение.Под критерием экологической оценки состояния земель подразумевают описание совокупности показателей, позволяющих охарактеризовать ухудшение состояния здоровья населения и окружающей среды, как кризисное или как бедственное. Показатели означают меру, параметры — границы интервалов, соответствующих степеням экологического неблагополучия территорий.Выбор критериев экологической оценки состояния земель определяется спецификой их местоположения, генезисом и буферностью почв, а также разнообразием использования земель с учетом растительного покрова, атмосферного воздуха и степени деградации почв.В качестве критерия экологического состояния территории используют площадь выведенных из землепользования угодий в результате деградации почв (эрозия, дефляция, вторичное засоление, осолонцевание, заболачивание).Для экотоксикологической оценки земли целесообразно использовать кратность превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) конкретного загрязняющего вещества дифференци-цированно для веществ различного класса опасности. За комплексный показатель загрязнения земель принимают фитотоксичность — свойство загрязненной почвы подавлять прорастание семян, рост и развитие высших растений (тестовый показатель).Признаком биологической деградации земель являются снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы, а также по более распространенному, но менее токсичному показателю — дыханию почвы, изменение состояния организмов-биоиндикаторов загрязнения почвы (почвенных водорослей, червей и др.).Одним из показателей экологического состояния территорий служит биологическая продуктивность ценозов, характеризующая потенциальное плодородие для почв сельскохозяйственных территорий. Таким показателем является средняя урожайность.Рекомендуется принять для территории экологического бедствия снижение урожайности более чем на 75 % для данной местности и культуры.Дополнительным показателем, служащим индикатором степени загрязнения рассматриваемой территории (почвы, воздуха, поливных и грунтовых вод), является доля продукции, несоответствующая требованиям нормативно-технической документации на качество продукции (остаточное количество пестицидов, токсичных элементов, микотоксинов, нитратов, нитритов и др.).
В ненарушенных фитоценозах устанавливается определенное (равновесие между запасом подстилки, количеством органического вещества в почве и фигомассой, и такое равновесие весьма важно, поскольку содержащиеся в опаде резервные питательные вещества остаются в распоряжении всей данной экосистемы и образующиеся при минерализации питательные элементы постепенно потребляются зелеными растениями. Отчуждение фитомассы или удаление опада ведет к обеднению почвы (питательными элементами. Если минерализация органического вещества почвы происходит быстро (например в тропическом лесу), то минеральные элементы очень скоро высвобождаются и становятся доступными зеленым растениям, что обусловливает создание большой фитомассы (хотя при этом надо учитывать и повышенную возможность вымывания минеральных веществ из почвы).
Таким образом, сложный цикл превращения органических веществ (опад → гумификация → минерализация → возврат в растение) постоянно (поддерживает достаточное содержание биологически важных элементов, а плодородие почвы во многом зависит от скорости возврата отнятых у нее элементов. Некоторые элементы теряются, уходя в атмосферу или с дренирующими водами через сток. Но продолжающееся выветривание, фиксация азота, отложение пыли — все это восстанавливает часть утраченных элементов. Вообще зеленые растения отдают почве больше, чем берут от нее. Они изымают сравнительно малое количество растворенных веществ, а возвращают большую массу органических веществ: целлюлозу, лигнин, крахмал, сахара, жиры, протеины и т. д. Это позволяет развиваться в почве многим животным, а также тем организмам, которые питаются этими животными
24.По какому показателю определяют типы гумуса почв. Назовите типы гумуса, их значения на плодородия почв.
Гумус – сложная многокомпонентная система, включающая три группы веществ:
1)органические соединения (белки, лигнины, липиды);
2) промежуточные продукты трансформации, образующиеся при разложении первой группы соединений (аминокислоты, моносахариды, уроновые, жирные и нуклеиновые кислоты, аминосахара и другие);
3)гумусовые кислоты и их производные,
три группы универсальны, обязательно присутствуют в любых типах скоплений органических остатков, но соотношения между ними сильно варьируют. Первые две группы в составе гумуса – неспецифические органические соединения, они могут быть выделены из почвы и количественно определены. Третья группа (гумусовые вещества) – специфическая часть, на которую в составе гумуса приходится до 95%. Исключение составляют болотные почвы: на их долю приходится 25 – 60% от массы гумуса. Номенклатура гумусовых кислот ведет начало от И.В. Тюрина. В настоящее время их делят по степени растворимости и экстрагируемости на три группы: фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК), и гумины. Гуминовые кислоты слаборастворимы в воде, нерастворимы в минеральных и органических кислотах, хорошо растворяются в щелочах, имеют темно–коричневый или черный цвет, из растворов легко осаждаются двух- и трехвалентными катионами Cа2+, Mg2+,Pe3+,Al3+. Элементный состав гуминовой кислоты в среднем: C – 50 – 62%, Н – 2,8 – 6,6%, О – 31 – 40%, N – 2 – 6% причем больше углерода в гуминовой кислоте черноземов. Они имеют высокую молекулярную массу, менее выраженный кислотный характер, чем фульвосислоты, емкость поглощения выше в щелочной среде.
25. Влияние хозяйственной деятельности человека на запасы и качество гумуса в почвах. Закономерности гумусообразования.
Различают следующие виды плодородия: естественное или природное; искусственное; эффективное или экономическое. Выделяют так же понятие потенциального плодородия.
Естественное плодородие определяется сложным взаимодействием свойств и режимов почв, обусловленных развитием природного почвообразовательного процесса, ненарушенного человеком. В чистом виде оно присуще целинным почвам и характеризуется продуктивностью произрастающих на почве ценозов.
Земледельческое освоение почв вносит существенное изменение в естественное развитие почвенных процессов и режимов, в свойства почв. Эти изменения обусловлены обработкой, внесением удобрений, различными мелиорациями. Качественные и количественные изменения в свойствах и режимах почв, возможные воздействия человека, характеризуют их искусственное плодородие. В чистом виде оно возникает при создании субстратов для выращивания растений в теплицах, парниках.
При с/х использовании почв искусственное плодородие в совокупности с естественным проявляется как эффективное, или экономическое плодородие. Оно реализуется в урожае с/х культур. Эффективное плодородие зависит не только от уровня природного плодородия, но в большей степени от условий использования почв в пространстве, развитии науки и техники и реализации их достижений. Оно тесно связано с социально- экономическими отношениями.
Почва обладает определенными запасами элементов питания, которые реализуются при создании урожая растений путем частичного его расхода. Из этого представления вытекает понятие о почвенном плодородии.
Потенциальное плодородие характеризуется общими запасами элементов питания растений, формами их соединений и сложным взаимодействием всех других свойств, определяющих способность почвы в благоприятных условиях обеспечивать растения другими земными факторами (водой, воздухом, теплом), длительное время мобилизовать в необходимых для растений количествах элементы питания и поддерживать высокий уровень эффективного плодородия. Высоким потенциальным плодородием обладают и черноземные,болотные, низинные торфяные почвы, которые обладают значительными запасами элементов питания.
26. Поглотительская способность почв, её виды и агрономическое значение. Роль академика Гедройца в развитии учения о поглотительской способности почв.
Важнейшая особенность почвы – её гетерогенность и многофазность. Твердая фаза ее представляет собой полидисперсную систему, состоящую из частиц различных размеров от крупных до мельчайших. Благодаря содержанию тонкодисперсных частиц и пористости почва обладает способностью задерживать те или иные вещества, приходящие с ней в соприкосновения. Почвой задерживаются вещества в молекулярном и ионом состоянии, тонкие и коллоидные суспензии. Явление поглощения и удержание веществ из почвенного раствора, а также коллоидно-распыленных частиц, паров, газов и живых микроорганизмов получило название поглотительной способности почв.
С поглотительной способностью связанны важнейшие особенности почвообразовательных процессов и многие свойства, определяющие плодородие почв. Поглотительная способность почв оказывает большое влияние на условия произрастания растений. Под влиянием последних в процессе сельскохозяйственного использования наблюдается существенное изменение поглотительных свойств почв. Поглощение почвой проходящих в соприкосновении с ней различных веществ, представляет собой сложное явление. К.К. Гедройц выделил следующие виды поглотительной способности почв: механическую, физическую, химическую, физико-химическую и биологическую.
27. Сущность физико-химического поглощения. Основные закономерности поглощения катионов.
Физико-химическая (обменная адсорбция). Минеральные соли и кислоты в почвенном растворе в значительной степени диссоциированы на катионы и анионы. Явление, при котором катионы растворенных солей поглощаются почвой, а взамен их в раствор вытесняются другие катионы, называется обменной адсорбцией. Обмен катионов в почвенной среде происходит в эквивалентных количествах. Реакция обмена катионов является обратимой.
почва)Са + 2КCl = почва)2К + СаCl2.
Это поглощение осуществляется за счет физического поглощения катионов и замещения их вследствие химических реакций. Способности обмена зависят от свойств основных катионов. Чем выше валентность катионов, тем выше его способность к внедрению. При равной валентности, поглощающая способность выше катионов, имеющих высшую атомную массу. Но H2+ будет поглощаться интенсивнее чем Na и К так как он имеет меньшую гидратную оболочку. 2. Интенсивность обмена катионов зависит от свойств адсорбента: например гуминовая кислота поглощает больше катионов Ca2+ 92%, монтмориллонит Ca2+ 68% и 27% NH4. Обмен катионов ППК на катионы почвенного раствора идет в эквивалентных отношениях.
27. Сущность механического и физического поглощения. Их значение.
Механическая. Это свойство почвы, как всякого пористого тела, не пропускать через себя взмученные в воде частицы крупнее почвенных пор. И если мутный раствор со взвесями коллоидных частиц пропустить через слой почвы, то этот раствор посветлеет, муть частично или полностью задержится в почве. Эта способность почвы находится в тесной зависимости от ее механического состава и структурных свойств. Благодаря механической поглотительной способности в почве удерживаются от выноса в глубокие горизонты наиболее ценные с точки зрения плодородия элементы.
Физическая поглотительная способность. Сущность этого процесса заключается в способности почвы поглощать и удерживать парообразные вещества и растворенные в воде соли. Это можно уяснить на примере взаимодействия твердых частей почвы с парообразной влагой. Воздушно-сухая почва содержит определенное количество гигроскопической влаги.
Объясняется это тем, что почвенные частицы благодаря силам молекулярного притяжения способны притягивать и с большой силой удерживать на поверхности молекулы паров воды. Такая прочная связь, в основе которой лежит сила молекулярного притяжения, называется адсорбцией. При этом происходит поглощение почвой целых молекул без качественного их изменения.
Благодаря этой способности некоторая часть растворимых соединений будет поглощена почвой (анионы азотной кислоты не поглощаются).
29. Химическое поглощение, его роль в плодородии почв. Закономерности поглощения анионов.
Химическая поглотительная способность (хемосорбция). Обусловлена образованием труднорастворимых соединений, выпадающих в осадок из почвенного раствора. Например, сорбция фосфатов на поверхности гидроксидов железа и алюминия в почвах с кислой реакцией среды, образование труднорастворимых фосфатов кальция в почвах с нейтральной и слабощелочной реакцией среды.
Основные закономерности поглощения катионов. Способности обмена зависят от свойств основных катионов. Чем выше валентность катионов, тем выше его способность к внедрению. При равной валентности, поглощающая способность выше катионов, имеющих высшую атомную массу. Но H2+ будет поглощаться интенсивнее чем Na и К так как он имеет меньшую гидратную оболочку. 2. Интенсивность обмена катионов зависит от свойств адсорбента: например гуминовая кислота поглощает больше катионов Ca2+ 92%, монтмориллонит Ca2+ 68% и 27% NH4.
Обмен катионов ППК на катионы почвенного раствора идет в эквивалентных отношениях.
30. Почвенные коллоиды, их образование, состояние и значение в почвообразовании и плодородии.
Любое вещество в стоянии высокой степени раздробленности, или дисперсности, может быть коллоидным. Коллоидные частицы видимы лишь в ультрамикроскоп: они проходят через бумажный фильтр, не проходят через поры животной и растительной перепонки. В природных условиях коллоиды в почве образуются или в результате раздробления крупных частиц при выветривании или конденсации вследствие физического или химического соединения молекул или ионов.
Все почвенные коллоиды можно разделить на две группы: минеральные и органические. Минеральные образуются при выветривании горных пород; сюда входят коллоидные частицы разнообразных глинистых минералов. Органические коллоиды образуются в процессе гумификации животных и растительных остатков и, следовательно, входят в состав гумуса. Минеральные и органические коллоиды, вступая во взаимодействие между собой, могут давать коллоиды и более сложного состава – органоминеральные. Таким образом, наличие коллоидов в почве полностью зависит от содержания в ней физической глины и гумуса.
Почвенные мелкораздробленные частицы, как и любое раздробленное вещество, обладают свободной поверхностной энергией. Поверхностная энергия, будучи свободной, может производить определенную работу, вызывая разнообразные почвенные процессы. Именно эта энергия в значительной степени обусловливает поглотительную способность почв. Поэтому чем, тяжелее по механическому составу почва и богаче коллоидами, тем сильнее выражена ее поглотительная способность.
31. Деление коллоидов по знаку заряда. Состояние почвенных коллоидов. Если к ядру примыкают анионы, частица несет отрицательный заряд, а вокруг нее в окружающей дисперсной среде находятся положительно заряженные катионы. Если же к ядру примыкают катионы, частица несет положительный заряд. Коллоиды несущий отрицательный заряд и имеющие в диффузном слое Н-ионы, называются ацидоидами. Коллоиды несущие положительный заряд и имеющие в диффузном слое ОН-ионы, называются базоидами. К ацидоидам относятся гумусовые кислоты, глинистые минералы, кремнекислота. К базоидам – гидраты окисей Al и Fe. Коллоиды, имеющие попеременный заряд в зависимости от рН среды, носят название - амфолитоиды (гидроксиды железа и алюминия, протеины). По отношению к воде коллоиды можно разделить на 2 группы: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофильные удерживают повышенное количество воды(минералы монтмориллонитовой группы, гумусовые кислоты). Гидрофобные связывают небольшое количество воды (гидроксиды железа и алюминия, минералы группы каолинита). Коллоиды могут быть в 2 состояниях: 1 – состояние коллоидного раствора или золя. 2 в состоянии студенистого, хлопьевидного или аморфного осадка – геля.
32. Электролитная и взаимная коагуляция коллоидов. Привести примкры. Значение для почвообразования. В состоянии золя коллоиды находятся до тех пор, пока они имеют заряд. Но как только он будет снят или уменьшен на столько, что сила притяжения станет больше силы отталкивания, коллоидные частицы начнут сцепляться друг с другом в крупные агрегаты и выпадать в осадок. Этот процесс носит название свертывание коллоидов или коагуляции. Обратный процесс, т.е. переход в состояние золя называется пептизацией. Почвенные коллоиды могут вымываться и передвигаться по профилю почвы, а в состоянии геля они практически не передвигаются.
Коагуляция происходит главным образом при их взаимодействии с электролитами - растворами кислот, солей, щелочей. Свертывание коллоидов может происходить и при взаимной коагуляции противоположно заряженных коллоидов. По степени возрастания коагулирующей способности наиболее часто встречающиеся в почвенном растворе катионы располагаются в следующем порядке: Na+, K+, H+, Mg2+, Ca2+, Al2+, Fe2+.