Экологические проблемы в связи с загрязнением почв
Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится
доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их
плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы
почвообразования — рельефы, микроклимат, создаются водохранилища,
проводится мелиорация.
Основное свойство почвы — плодородие. Оно связано с качеством почв. В
разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:
Аридизация суши — комплекс процессов уменьшения влажности обширных
территорий и вызванное этим сокращение биологической продуктивности
экологических систем. Под действием примитивного земледелия,
нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на
угодьях почвы превращаются в пустыни.
Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, воды, техники и
ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми, дождевыми и
ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной
эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.
Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее мелких частей.
Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с
недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.
Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воздействием
транспорта, землеройных машин и техники.
Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива
при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими
нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель
засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель. Особое место среди
почв занимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание
человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека
следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли
напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно сокращается.
Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий
сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни — на 2,3 млн. га, сенокосов — на
10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного
покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных
предприятий.
На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за
уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет
сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные потери составляют 81,4 млн. т.
Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное
обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.
Из сказанного следует, что почва включает минеральные частицы, детрит,
множество живых организмов, т. е. почва — это сложная экосистема,
обеспечивающая рост растений. Почвы — это медленно возобновляемый ресурс.
Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до
2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160 см — в
западных черноземах. Одна из особенностей почвы — естественное плодородие
—формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит
всего за 5—10 лет. Из сказанного следует, что почва менее подвижна по
сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.
Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится
доминирующим фактором в разрушении почв, снижении и повышении их
плодородия.
4. Минеральные элементы питания и способность почвы их удерживать
Чтобы растения (продуценты) могли нормально расти и развиваться, почва,
как среда обитания, должна удовлетворять их потребности в минеральных
элементах питания, воде и кислороде. Очень важное значение имеют кислотно-
основные свойства почвы (рН почвы) и ее соленость.
Для питания растений необходимы такие минеральные вещества, как нитраты
(NO3—ионы), фосфаты (РО 43-, Н 2РО4, НРО 42- — ионы), соли калия (К+—ионы),
кальция (Са2+—ионы). За исключением азота остальные биогены изначально
входят в состав горных пород наряду с непитательными элементами (SiO2,
Al2O3 и др.). Однако эти биогены недоступны растениям, пока они закреплены
в структуре материнской породы. Чтобы ионы биогенов перешли в менее
связанное состояние или в водный раствор, материнская порода должна быть
разрушена. Материнская порода разрушается в процессе естественного
выветривания. Выветривание включает все естественные физические процессы
(замерзание, оттаивание, нагревание, охлаждение и т. д.), биологические
факторы (давление корней растений,
растущих в мелких трещинах), а также различные химические реакции.
Азот поступает в почву при гниении органических веществ в виде
аммиака, который под действием нитрифицирующих бактерий окисляется в
азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве солями
угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру:
СаСО3 + 2HNO3-> Ca(NO3)2+ СО2+ Н2О
Однако некоторая часть органического азота денитрофицирующими бактериями
превращается в недоступную для, растений форму (свободный азот). К
процессам, возмещающим потерю азота, относятся:
1) атмосферные электрические разряды, при которых всегда образуется
некоторое количество оксидов азота с последующим превращением в азотную
кислоту и селитру;
2) превращение атмосферного азота в азотные соединения клубеньковыми
бактериями, входящими в состав корней некоторых растений (клубеньковые
растения, например, бобовые культуры, клевер и многие другие растения).
Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота, так же,
как и других биогенов. В агроэкосистемах этот круговорот нарушается,
поскольку биогены удаляются вместе с собранным урожаем.
Когда ионы биогенов высвобождаются, они становятся доступными растениям,
но могут также просачиваться через почвы (процесс выщелачивания).
Выщелачивание не только снижает плодородие почвы, но и загрязняет водоемы.
Способность почвы связывать и удерживать ионы биогенов называется
ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена, то
биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому в агроэкосистемах
необходимо постоянно пополнять биогены, внося их. в виде удобрений.
Неорганические удобрения (или химические) представляют собой смесь
минеральных биогенов. Органические удобрения — это растительные остатки и
отходы животных (навоз, торф), они увеличивают ионообменную емкость почвы и
по мере разложения высвобождают биогены.
Помимо ионообменной емкости почва должна обладать водоудерживающей
способностью, поскольку растениям для функционирования необходима вода не
только на фотосинтез (расход 1% воды), но и на возобновление потерянной
через листья влаги — транспирацию (расходуется 99% воды). Из сказанного
следует, что почва должна впитывать воду (инфильтрация) с поверхности,
обладать водоудерживающей способностью и поверхностным покровом,
препятствующим испарению влаги.
Для питания растениям, а также микроорганизмам почвы необходим кислород:
в результате клеточного дыхания растения выделяют углекислый газ. Почва
должна обеспечить диффузию кислорода из воздуха и углекислого газа от
корней в воздух, т. е. хорошо аэрироваться. Аэрацию почвы затрудняет
уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой.
Почва не должна содержать много соли (т. е. быть засоленной), поскольку
в этом случае происходит обезвоживание клеток ("обратный" осмос) и растения
погибают.
Кислотность почвы должна быть близка к нейтральной (рН - 6—8).
Ионообменная емкость почвы, ее инфильтрация, аэрация, водоудерживающая
способность, а также обрабатываемость почвы зависят от ее
гранулометрического состава .
Наилучшим гранулометрическим составом почвы считается суглинистый или
пылевидный состав, обеспечивающий средние свойства почвы. Независимо от
механического состава почвы гумус и создаваемая им почвенная структура
обеспечивают необходимые условия для жизни растений. Со временем гумус
разрушается (до 50% в год), утрачивается почвенная структура — происходит
минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву.
Таблица 1
Гранулометрический состав различных типов почв и их свойства
|Тип |Диаметр |Инфильтр|Водоудер|Ионообме|Аэрация |Обрабаты|
|почвы |частиц, |ация |-живающа|нная | |ваемость|
| |мм |воды |я |емкость | | |
| | | |способно| | | |
| | | |сть | | | |
|Песок |2—0,05 |Хорошая |Низкая |Низкая |Хорошая |Хорошая |
|Пыль |0,05— |Средняя |Средняя |Средняя |Средняя |Средняя |
| |0,002 | | | | | |
|Глины |0,002 |Слабая |Высокая |Высокая |Плохая |Плохая |
|Суглинок| |Средняя |Средняя |Средняя |Средняя |Средняя |
|(40% | | | | | | |
|песка, | | | | | | |
|40% пыли| | | | | | |
|и 20% | | | | | | |
|глины) | | | | | | |
В природных экосистемах имеется взаимосвязь:
почв
| |  скачать работу |
Экологические проблемы в связи с загрязнением почв |
