Сочинение: Экология почв

1. Историяразвития экологии почв

До недавнеговремени понятие экология почв вкачестве самостоятельного научного раздела со своим объектом, предметом,методами, понятийным аппаратом, теоретическими положениями, законами, т. е.всеми атрибутами самостоятельной науки, не имело какого-либо распространения.Все проблемы и вопросы, относящиеся к экологии почв, были размыты в рамкахразделов почвоведения — генезиса почв и географии почв. Более того, до сих порнекоторые ученые считают некорректным словосочетание экология почв, поскольку экология вклассическом первоначальном смысле — это наука о взаимоотношениях организма сосредой их обитания, и почва, по их мнению, выступает именно в роли последней.

Экология почвкак самостоятельная теоретическая наука в настоящее время находится в стадиистановления, хотя истоки ее можно отнести к концу XIX — началу XX века.

Уже в работахВ. В. Докучаева прослеживается постановка тех проблем и вопросов, которые имеютнепосредственное отношение к экологии почв.

Прежде всего,введенное В. В. Докучаевым понятие естественноисторического тела, каковымявляется почва, стало основным, базисным понятием широкого классаестественноисторических (биосферных) наук. «Являясь элементарным (далеенеразложимым без потери качества), оно стало исходным моментом, всеобщей иуниверсальной основой изучения биосферы и ее систем, тем зародышем, из которогоразвились все другие понятия биосферных наук».

В. В.Докучаев также в разное время подчеркивал, что необходимо овладевать почвой иуправлять ею с целью чисто практической; что для этого надо, прежде всего,решить вопрос о закономерных соотношениях между характером и распределениемпочв и факторами-почвообразователями, причем следует иметь в виду всю единую,цельную и нераздельную природу, а не отрывочные ее части; что необходимоизучать соотношения, генетическую вековечную и закономерную связь, котораясуществует между мертвой и живой природой, между растениями, животными иминеральными царствами, а также человеком, причем ядром учения об этихсоотношениях — между живой и мертвой природой, между человеком и остальныммиром, как органическим, так и минеральным, должно быть почвоведение. Л. И. Прасоловбыл первым, кто ввел термин экология почв(используя его как синоним термина педоэкология)и предложил выделить экологию почв в самостоятельный раздел почвоведения нарядус генезисом и географией почв. Он рассматривал ее как учение об отношении почвк окружающим их условиям. Основным вопросом этого учения, считал он, должнобыть выяснение причинной зависимости свойств почв. Предложенное Л. И. Прасоловымпонятие экология почв иобоснование необходимости выделения экологии почв в самостоятельный разделпочвоведения не имели сначала отклика у почвоведов и ученых сопредельных наук,хотя отдельные вопросы, относящиеся к экологии почв, как ее понимал Л. И. Прасолов,рассматривались. В первой половине 60-х годов появилась первая, специальнопосвященная этой проблеме монография В. Р. Волобуева «Экология почв»[1963], за которой затем последовали другие, развивающие разные аспектыэкологии почв: «Система почв мира» [1973] и «Введение вэнергетику почвообразования».

В этихработах, как и в первой своей монографии «Почвы и климат», В. Р. Волобуевобосновывал самостоятельность экологии почв как учения о закономерныхсоотношениях между почвой и средой ее формирования или «как отраслипочвоведения, специально посвященной выявлению и характеристике закономерныхсоотношений между почвой и почвообразователями — горной породой, организмами,климатом и рельефом». Несомненно, предметом экологии почв являются и тесоотношения между почвой и средой, которые возникают при разного родавоздействиях на почву производственной деятельности человека.

В. Р.Волобуев очень много сделал для развития этого направления в почвоведении. Импредложены и обоснованы основные положения и методы экологии почв, на основекоторых выявлены и описаны закономерности в системе фактор почвообразования — почвы, в том числе наиболеедетально — в системе климат — почвы.В. Р. Волобуевым разработана гидротермическая система связи почв с климатом,выделены термо- и гидроряды с определенными градациями тепла и увлажненности,дано термодинамическое обоснование соотношений почва — растение — климат, а также разработано новоенаправление в рамках учения об экологии почв — «Энергетикапочвообразования». На основе своих разработок В. Р. Волобуевым быласоздана классификация почв мира.

Близки кидеям В. Р. Волобуева взгляды Э. Эвальда [1972], который считал, что экологияпочв должна рассматриваться как раздел, равноправный с учением о генезисе почв,основной задачей которого должна быть разработка моделей потоков вещества иэнергии между современными почвами и их средой.

Однако дажевышедшие фундаментальные работы В. Р. Волобуева и большое количество работдругих исследователей, освещавших разные аспекты взаимоотношений почвы сокружающей средой, не привели к признанию экологии почв в качествесамостоятельного раздела почвоведения.

И. А. Соколов[1993] рассматривает экологию почв, как раздел почвоведения, занимающийсяизучением закономерностей, действующих в системе почва — факторы. Как и В. Р. Волобуев, И. А. Соколов сделалочень много для развития этого направления, рассматривая его каксамостоятельный раздел теоретического генетического почвоведения. Он показал,что термин экология почвправомочен, раздел экология почвравноправен с такими разделами почвоведения, как генезис и география почв, а объект и предмет этой областизнаний специфичен.

В отличие отучения о генезисе экология почв не занимается познанием механизмов формированияпочвенных свойств. В отличие от географии почв она изучает распределение почвне в реальном географическом пространстве, а в абстрактном многомерномкоординатном пространстве, где в качестве координат может выступать любоесочетание факторов почвообразования или отдельных их характеристик.

Такимобразом, с одной стороны, экологию почв рассматривают как раздел теоретическогогенетического почвоведения, равноправный с другими его разделами — генезисомпочв и географией почв, составляющими теоретическую основу почвоведения, сдругой, почва представляет собой природную экологическую систему, подчиняетсяобщим законам функционирования природных систем любого иерархического уровня и,следовательно, экология почв должна быть разделом экологии.

2. Составпочвы

Основа почвы — почвенные минералы составляют 80-90% веса. Они, какправило, содержат почти всю таблицу Менделеева, но в форме не доступнойрастениям. Мельчайшиечастицы или хлопья минералов образуют глинистые почвы, более крупные — суглинки, еще более крупные — супеси и пески. Самые мелкие частицы, образующиеглинистые минералы, имеют форму хлопьев, поэтому их суммарная поверхность огромна,и они способны удерживать на своей поверхности ионы элементов, в доступной дляпитания растений форме. Некоторые почвенные микроорганизмы при достатке влаги итепла способны растворять сами минеральные частицы, делая доступными длярастений химические элементы, связанные в них. Глина — потенциально плодороднаяпочва. Ее называют «практически неисчерпаемые глинистые минералы». Другаясоставляющая часть почвы — органическое вещество, причем наиболее ценная егочасть — гумус — мельчайшие волокнистые (коллоидные) частицы органики, имеющиееще большую поверхность и еще лучше удерживающие ионы элементов, в доступнойдля питания растений форме. Гумус является хранилищем основных элементовпитания. Мелкие глинистые и гумусные частицы образуют соединенияглино-гумусного комплекса, удерживающего питательные вещества. Поэтому такважно добавлять в компостную кучу немного суглинка. Третья составляющая почвы — ее живой компонент — сообщество разных почвенных микроорганизмов — бактерий,грибов, инфузорий, амеб, водорослей, микроскопических червей и др. Их биомассав верхнем 25 см слое почвы может достигать 1,0-1,5 кг/кв.метр почвы и более.Почвенным микроорганизмам принадлежит основная роль в формировании плодородияпочвы. Большую часть микроорганизмов составляют бактерии.

3. Особенностилегкой почвы

Легкиепесчаные почвы легко промываются, растворимые питательные вещества вместе сводой уходят на большую глубину и утрачиваются для растений. Поэтому на такихпочвах обычно не хватает калия, магния, микроэлементов. Но вносить удобрения впесчаные почвы следует не осенью, а весной (основная заправка) и летом (в видеподкормок), но во вдвое меньшей дозе, чем на глинистых почвах. Такие почвыбыстро пересыхают, зато хорошо аэрированы. Органические удобрения на песчаныхпочвах быстро перепревают (минерализуются), поэтому их надо вносить больше ичаще.

Песчаныепочвы менее пригодны для садоводства, чем суглинистые. Для улучшения связностипесчаных почв кроме навоза вносят торф, компост. Если есть возможность,проводят глинование — поверхностное внесение глины, суглинка. При посадке садовв посадочных ямах плодовых деревьев очень эффективно делать 2-3 экрана из компостовглины с навозом слоем 2 4 см через каждые 20 см.

4. Тяжелаяпочва и застойные воды

Если втяжелых глинистых почвах мало органики, они очень плохо пропускают воду. В нихможет накапливаться избыток углекислоты, и хотя углекислота растворяетнекоторые минералы, избыток ее вредит растениям.

Если имеютсяплохо проницаемые слои почвы на глубине, то даже небольшие понижения наповерхности почвы могут вызвать застой воды в почве. То же самое происходит приналичии близкого уровня грунтовых вод. Застойные воды вытесняют воздух ихпочвы, в результате происходит закисание почвы, что выражается в появлениисиних пятен с повышенным содержанием вредных для растений веществ. Полезныепочвенные микроорганизмы угнетаются, развивается вредная анаэробная микрофлора.Но если сад расположен на склоне и вода медленно двигается по слоям почвы, тоотрицательных последствий не возникает.

Обязательнаяперекопка под зиму, рыхление и систематическое внесение органики — навоза,торфа, компоста, а для кислых почв внесение извести улучшает проницаемость иструктуру глинистых почв.

5. Структурностьпочвы

Богатаямикроорганизмами почва склеивается минеральными и органическими коллоиднымичастицами в мелкие комочки, которые неплотно прилегают друг к другу, чтопозволяет воздуху проникать вглубь почвы, а воде не задерживаться наповерхности и смачивать почву. Богатая гумусом глина рассыпается на мелкиекомочки. Ходы микроскопических и дождевых червей, полости отмерших корнейрастений также улучшают аэрацию и проницаемость почвы.

Внесениеизвести в тяжелую глинистую кислую почву тоже улучшает ее проницаемость иструктуру.

6. Почвенныемикроорганизмы

Однипочвенные микроорганизмы разлагают внесенную в почву органику, способствуютобразованию гумуса, делают доступными для растений питательные вещества, другиесвязывают атмосферный азот, синтезируют органические соединения, следующиепереводят эти соединения в формы доступные растениям. Почвенные микроорганизмыпереводят фосфор в растворимое состояние, даже разлагают минералы, и в первуюочередь практически неисчерпаемые глинистые минералы, доставляя растениям всютаблицу Менделеева. Некоторые растения неспособны нормально развиваться безопределенной микрофлоры. В результате жизнедеятельности полезных почвенныхмикроорганизмов почва становится структурной, рассыпчатой.

Срок жизнибактерий и иных почвенных микроорганизмов может быть очень короток — от дней донескольких часов. Если есть питание, тепло и влажно — они очень быстроразмножаются, и очень быстро отмирают, если «корм» закончился. Но ихбиомасса и продукты жизнедеятельности составляют тот самый «питательныйбульон» для растений, в который входят не только простые соединения для питаниярастений, но и аминокислоты, витамины, ауксины, антибиотики и многие другиепитательные вещества, и стимуляторы роста растений.

Большинствуполезных почвенных микроорганизмов наиболее благоприятна слабокислая инейтральная реакция почвы pH 6,5-7,0 при наличии влаги, воздуха и тепла вдиапазоне приблизительно 15-30°C. Для питания почвенных микроорганизмов необходимаорганика. Есть два пути поступления органики в почву — корневые выделениярастений с послеуборочными остатками и внесение органики в почву извне, в видекомпоста, навоза, сидеритов и т.п.

7. Корневыевыделения

Растения неостаются в долгу перед микроорганизмами — живые растения кормят почвенныемикроорганизмы своими корневыми выделениями, а не только отмирающимипослеуборочными остатками, хотя корни тоже составляют около трети массырастения. В состав корневых выделений входят органические кислоты, сахара,аминокислоты и многое другое. Сильное растение обильно кормит почвенныемикроорганизмы, при этом происходит массовое размножение ризосферной (корневой)полезной микрофлоры. Причем растения стимулируют развитие преимущественно такоймикрофлоры, которая питает растения, вырабатывает стимуляторы роста растений,подавляет вредную растениям микрофлору.

8. Кислотность почвы

экология почва минерал микроорганизм закисление

Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также прираспаде органики. Вместе с водой он образует угольную кислоту, котораярастворяет соединения кальция и магния, и с дождевыми водами они постепенновымываются из верхнего слоя почвы в более глубокие слои и почва закисляется.Некоторые минеральные удобрения тоже могут подкислять почву (физиологическаякислотность).

Как правило, отклонения кислотности почвы от нейтральной или слабокислойсвязаны с нарушением (или приводят к нарушению) баланса питательных веществдоступных растению и угнетению полезной почвенной микрофлоры. Поэтому так важноследить за кислотностью почвы.

Для нейтрализации кислотности почвы рекомендуется вносить в почвудревесную золу и доломитовую муку — это молотый доломитовый известняк — минералбогатый соединениями кальция и магния, раскисляющими почву и необходимыми дляпитания растениям. Большинство огородных растений и полезных почвенныхмикроорганизмов хорошо развиваются при кислотности почвы pH=6,5-7,0 — слабокислой илинейтральной реакции почвы).

Торф,торфянистая почва — это органические субстанции, которые законсервировались бездоступа воздуха, поэтому не смогли пройти процесс разложения и являются относительностабильным органическим материалом. Торф — превосходная мульча, хорошо защищаетпочву от солнечных лучей, помогает сохранить ее влажность. Даже на легкихпочвах торф помогает удерживать влагу, способствуя структурированию почвы,сохранению гумуса. Торф используют в качестве разрыхлителя при освоении тяжелыхпочв, улучшающего их структуру. Однако сам торф удобрением не является иудобрений заменить не может, так как он беден по составу, очень медленноразлагается и очень медленно интегрируется с почвой и к тому же он кислый.

Из-за своихсвойств торф очень широко используется для приготовления почвенных смесей вкомнатном и декоративном цветоводстве. В огородничестве торф используют привыращивании рассады для приготовления почвосмесей, изготовления торфяныхгоршочков и в качестве мульчи.

Используемая литература

1. Карпачевский Л. О. Экологическое почвоведение. М.,1998.

2. Кылли Р. К. Педоэкологический анализфитопродуктивности, биогеохимических потоков веществ и гумусного состояния вестественных и культурных экосистемах: Автореф. дис. … д-ра биол. наук.Новосибирск, 1988.

3. Ляпунов А. А.,Титлянова А. А.Системный подход к изучению круговорота вещества и потока энергии вбиогеоценозах // О некоторых вопросах кодирования и передачи информации в управляющихсистемах живой природы. Новосибирск, 1971.

4. Прасолов Л. И. Генезис, география и картографияпочв. М., 1978.

5. Реймерс Н. Ф.,Яблоков А. В.Словарь терминов и понятий, связанных с охраной живой природы. М., 1982.

6. Соболев Ф. С. Почвообразовательный процесс и этапыразвития растительности // Почвоведение. 1954. N 1.

7. Соколов И. А. Теоретические проблемы генетическогопочвоведения. Новосибирск, 1993.

8. Титов И. А. Взаимодействие растительныхсообществ и условий среды. М., 1952.

9. Тюрюканов А. Н.,Федоров В. М. Н. В.Тимофеев-Ресовский: Биосферные раздумья. М., 1996.

10. Чирита С.В. Экопедология. Бухарест, 1966.