Механический состав почвы и ее свойства

Какая же почва самая плодородная? Здесь следует вспомнить закон лимитирующих факторов. Любое свойство за пределами оптимума лимитирует возможности среды в целом. Принимая это во внимание, становится ясно, что любая из перечисленных типов почв имеет либо средние либо плохие качества с точки зрения плодородия.

Улучшение всех свойств почвы происходит при сочетании с ее минеральной частью гумуса. Гумус – это остаток органического вещества после переработки детрита редуцентами. Естественный процесс проникновения гумуса в почву связан с жизнедеятельностью почвенных организмов. Например, дождевые черви перерабатывают до 37 тонн почвы в год на одном гектаре. При этом образуется почвенная структура (рыхлая комковатость).

Гумус обладает феноменальной, в сотни раз большей, чем у глины, способностью удерживать воду и биогены, а почвенная структура улучшает инфильтрацию, аэрацию и обрабатываемость. Экспериментально доказано, что удаление верхнего слоя почвы (так называемого пахотного слоя) приводит к снижению урожая на 85%.

Однако гумус не вечен. Будучи органическим веществом, он постепенно разлагается со скоростью 20 – 50% своего объема в год. Следовательно, без периодического поступления детрита, гумус постепенно разрушается. При этом будут утрачены почвенная структура и все свойства, которые она обуславливает. Такой процесс называется минерализацией.

Деградация почвы

Как и все экологические связи,взаимоотношения между почвой и растительностью представляют собой динамическое равновесие.

Деградация почвы – это своего рода цепная реакция, которую со временем все труднее остановить. Если по каким-то причинам в экосистеме образуется меньше детрита, то это означает, что уменьшается количество гумуса. Из-за этого ухудшаются все свойства почвы – происходит ее деградация. Ухудшение свойств почвы приводит к снижению плодородия, т. е. произрастает меньшее количество растений. Это, в свою очередь, означает, что будет меньше детрита и данная цепочка событий повторяется до тех пор, пока изначально высокопродуктивная экосистема сменяется пустыней.

Значительные потери почвы происходят вследствие перевыпаса домашних животных. При этом уменьшается поступление детрита в почву и, следовательно, «запускается» цепной механизм деградации почвы.

Большой вред почвенной экосистеме наносит вспахивание. При этом почва оголяется и наиболее сильно подвергается эрозии. Кроме этого, первый же прошедший дождь уплотняет поверхностный слой, ухудшая воздухопроницаемость и инфильтрацию. И, наконец, со вспаханной поверхности земли испаряется наибольшее количество влаги.

Весьма недальновидна политика сведения лесов под сельскохозяйственные угодья, для получения строительной древесины и топлива. Как правило, это приводит к быстрой деградации почвы и образованию пустынь.

Растения, которые выращиваются в виде монокультур, изменяют минеральный состав почвы, так как потребляют одни и те же биогены. Например, сахарная свекла уносит из почвы необычайно большие количества азота (300 кг/га), калия (400 кг/га) и магния (45 кг/га). Все чаще выращиваемая из-за высокой урожайности кукуруза потребляет из почвы большие количества фосфатов (70 кг/га в пересчете на фосфор). В таких случаях необходимо пополнять эти питательные биогены с помощью удобрений. В результате этого происходит загрязнение грунтовых и поверхностных вод, так как минеральные удобрения вымываются из почвы раньше, чем успевают усваиваться растениями.

Иной тип воздействия на почву проявляется при выращивании посадок хвойных деревьев. Слой подстилки под этими деревьями распадается не полностью, так как продукты первичного разложения пагубно действуют на гумифицирующие микроорганизмы или тормозят их деятельность. Избыток кислых компонентов и способность связывать ионы металлов приводит к тому, что при отложениях такого гумуса почва с течением времени отбеливается – образуется подзолистая почва. Таким образом, хвойные монокультуры, которые выращиваются с целью более быстрого получения строительной древесины, превращают некогда плодородные почвы в земли пониженного качества.

Одной из важнейших проблем современного сельского хозяйства является засоление орошаемых земель. В настоящее время около 30% всех орошаемых территорий засолены настолько, что стали непригодными для земледелия. Дело в том, что в воде, искусственно подаваемой на орошение, всегда содержится какое-то количество солей (в чистой дождевой воде их нет). Не имея стока, поливная вода испаряется, а соли постепенно накапливаются в почве.

Крайне велико влияние автомобильных дорог на литосферу. Само существование дорожной сети выводит из сельскохозяйственного использования огромные территории. Известно, что влияние дороги на уровне фоновых концентраций загрязнителей распространяются на км в каждую сторону от дороги в зависимости от ее категории. Причем следует отметить, что максимальная плотность автомобильных дорог наблюдается именно там, где расположены наиболее ценные земли.

Кроме этого, прокладка дорог нарушает естественное движение подземных и поверхностных вод, что может приводить к заболачиванию или, наоборот, осушению локальных территорий.

Твердое покрытие дорог, особенно в городах, приводит к изменению характера поверхностного стока дождевых вод. Дорожное покрытие способствует образованию потоков дождевой или талой воды, что приводит к интенсивной эрозии и нарушению гидрологического режима почвы, способствует переносу загрязнителей в водоемы.

Эксплуатация дорог в зимнее время, связанная с использованием специальных химических веществ для очистки полотна ото льда, также негативно сказывается на состоянии прилегающей к дороге и местам складирования этих химикатов территории. В городах ежегодно приходится восстанавливать зеленые насаждения вдоль дорог, погибшие в результате засоления почвы.

Загрязнение придорожной полосы маслопродуктами, тяжелыми металлами, хлоридами и другими загрязнителями усугубляется уплотнением почвы. В результате уменьшается влагоемкость и аэрация почвы. В уплотненной почве происходят процессы восстановления, особенно если остатки кислорода вытесняются при увлажнении или под действием других газов почвы. Восстановление ионов металлов приводит к образованию подвижных токсичных соединений, которые легко усваиваются растениями. С другой стороны, подвижность этих соединений приводит к их интенсивному выщелачиванию, снижающему запас биогенов в почве.

Автомобильные дороги расчленяют сложившийся ландшафт, тем самым, нарушая не только его культурную и эстетическую ценность, но и сложившийся процесс миграции животных. Это приводит к тому, что существующий ареал некоторых видов животных резко сокращается, ранее единая популяция разбивается на несколько изолированных частей. Численность этих раздробленных популяций может оказаться ниже критической, и тогда они обречены на вымирание. Причем пересечение путей миграции опасно не только для животных, ведь их внезапный выход на дорогу может привести к серьезным авариям с человеческими жертвами.

При прокладке дорог в засушливых районах, движение по ним транспорта приводит к сильному пылеобразованию. Широколиственные культуры, произрастающие в этих районах, например, хлопчатник, подвержены действию вредителей (паутинных клещей), размножающихся на растениях в условиях сильной запыленности. Для снижения этого эффекта применяют специальные дорожные покрытия, исключающие пылеобразование.

Загрязнение литосферы

В то время как загрязнение воздуха и воды можно заметить или обнаружить, загрязнения почвы могут оставаться скрытыми в течение длительного времени. Как правило, люди не входят с почвой в такой тесный контакт, как с воздухом или водой. Почва непрозрачна, в большинстве случаев обладает значительным буферным действием, что позволяет загрязнениям оставаться незамеченными в течение длительного времени. Но по исчерпании адсорбционной емкости наступает проскок – внешне неожиданное загрязнение грунтовых вод даже без поступления новых количеств загрязнителей.

Следует также отметить, что почвы обладают способностью к регенерации. Многие обитатели почвы служат источником ферментов, в присутствии которых вредные вещества расщепляются быстрее, чем в воде или на воздухе.

Для оценки степени загрязнения почвы используют предельно допустимые концентрации химических веществ в почве (ПДКп). ПДКп - это концентрация* химического вещества в пахотном слое почвы, которая не должна вызывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среды и здоровье человека, а также на самоочищающуюся способность почвы.

Существует 4 показателя ПДКп в зависимости от пути миграции химического вещества из почвы в сопредельные среды:

· ТВ - транслокационный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений;

· МА - миграционный воздушный показатель;

· МВ - миграционный водный показатель;

· ОС - общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающуюся способность почвы и микробиоценоз.