Экологические проблемы почв

Содержание

1. Значение почвы ……………………………………………………………3

2. Структура почвы …………………………………………………………..3

3. Загрязнение почвы химическими веществами и его последствия……...

4. Методы контроля в  почвенном мониторинге ………………………….9

5. Биотехнология охраны  земель …………………………………..……...10

Список литературы ……………………………………………………..….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Почва – элемент географического  ландшафта. Первопричиной образования  почв явились живые организмы (главным  образом растения и микробы), поселяющиеся в разрушенной выветриванием  горной породе.

Происхождение почвы и  ее свойства неразрывно связаны с  условиями окружающей  среды. Она  отражает в своих свойствах исторический ход влияющих на нее природных  условий, производительных сил и  производственных отношений.

Почва таит в себе огромные резервы плодородия. Задача заключается  в умелом использовании их, что  возможно на основе углубленного познания процессов почвообразования и мелиоративного воздействия на почву.

Плодородие любой почвы  может быть повышено при правильном ее использовании. Почвы разных участков могут обладать одинаковым химическим составом, но различным эффективным  плодородием на данном отрезке времени  из-за различия в водно-физических свойствах, биологических и производственных особенностях.

Различия в естественном, или природном, плодородие обуславливаются  всем ходом почвообразования, а также  составом (химический состав, органическое вещество, коллоиды, газы ), свойствами (физико-химические, биологические ) и строением почвы.

Современное почвоведение достигло такого уровня, при котором можно  приступить не только к коренному  улучшению почв, но и созданию новых  вариантов почв с максимально  высоким плодородием.

 

 

 

1. Значение почвы

Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение  такой ее части, как почвенный  покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера - становится целостной завершенной  системой, все части которой тесно  взаимосвязаны и зависят друг от друга.

Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Его роль в жизни общества определяется тем, что почва представляет собой  основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для  населения планеты. Площадь земельных  ресурсов мира составляет 129 млн. км2 или 86,5% площади суши. Пашня и многолетние насаждения в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км2 (10% суши), сенокосы и пастбища— 37,4 млн. км2 (25% суши). Общая пахотнопригодность земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км2.

Представления о почве, как  о самостоятельном природном  теле с особыми свойствами появились  лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, — основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах  природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

2. Структура почвы

Почва — это особое природное  образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе. Почва — это та среда, где взаимодействует  большая часть элементов биосферы: вода, воздух, живые организмы. Почву  можно определить как продукт  выветривания, реорга­низации и формирования верхних слоев земной коры под влиянием живых организмов, атмосферы и обменных процессов. Почва состоит из нескольких горизонтов (слоев с одинаковыми признаками), возникающих в результате сложного взаимодействия материнских горных пород, климата, растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов от верхних горизонтов почв к нижним.

Горизонт A l — темно-окрашенный, содержащий гумус, обогащен минеральными веществами и имеет для биогенных процессов наибольшее значение.

Горизонт А 2 — элювиальный слой, имеет обычно пепельный, светло-серый или желтовато-серый цвет.

Горизонт В — элювиальный слой, обычно плотный, бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами.

Горизонт С — измененная почвообразующими процессами материнская порода.

Горизонт В — исходная порода.

Поверхностный горизонт состоит  из остатков растительности, составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы.

Гумус — органическое вещество, наиболее устойчивое к разложению и  поэтому сохраняющееся после  того, как основной процесс разложения уже завершен. Постепенно гумус также  минерализуется до неорганического  вещества. Перемешивание гумуса с  почвой придает ей структуру. Обо­гащенный гумусом слой называется пахотным, а нижележащий слой — подпахотным. Основные функции гумуса' сводятся к серии сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и различные минеральные соли, присутствующие в почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.                      

 

Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. В  твердой фазе преобладают минеральные  образования и различные органические вещества, в том числе гумус, или  перегной, а также почвенные коллоиды, имеющие органическое, минеральное  или органоминеральное происхождение. Жидкую фазу почвы, или почвенный  раствор, составляет вода с растворенными  в ней органическими и минеральными соединениями, а также газами. Газовую  фазу почвы составляет "почвенный  воздух", включающий газы, заполняющие  свободные от воды поры.      

Важным компонентом почвы, способствующим изменению ее физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы, одноклеточные) еще и червей и членистоногих. Образование почв происходит на Земле с момента возникновения жизни и зависит от многих факторов:

Субстрат, на котором образуются почвы. От характера материнских  пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т. д.). Они определяют водный и тепловой режим, интенсивность  перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип  почвы.

Растительность — зеленые  растения (основные создатели первичных  органических веществ). Поглощая из атмосферы  углекислоту, из почвы воду и минеральные  вещества, используя энергию света, они создают органические соединения, пригодные для питания животных.

С помощью животных, бактерий, физических и химических воздействий  органическое вещество разлагается, превращаясь  в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть  почвы. Неразложившийся растительный материал создает благоприятные  условия для действия почвенной  фауны и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

Животные организмы, выполняющие  функцию преобразования органического  вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и др.), питающиеся мертвыми органическими веществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого  горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные  водоросли, вирусы) разлагающие сложные  органические и минеральные вещества на более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов  участвуют в превращениях углеводов  и жиров, другие — азотистых соединений. Бактерии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный  азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные  микроорганизмы принимают участие  в разрушении токсических продуктов  обмена высших растений, животных и  самих микроорганизмов в синтезе  витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физико-химические почвенные процессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и  влагу.

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.

3. Загрязнение  почвы химическими веществами  и его последствия

Техногенная интенсификация производства способствует загрязнению  и дегумификации, вторичному засолению, эрозии почвы.

К веществам, всегда имеющимся  в почве, но концентрация которых может возрастать в результате деятельности человека, относятся металлы, пестициды. Из металлов в почве часто обнаруживают избыточные концентрации свинца, ртути, кадмия, меди и др.

Повышенное содержание свинца может быть вызвано атмосферной  эмиссией (поглощение из атмосферы) за счет выхлопных газов автомобилей, в результате внесения компостных удобрений  и почва становится мёртвой при  содержании в ней 2-3 г свинца на 1 кг грунта (вокруг некоторых предприятий  содержание свинца в почве достигает 10-15 г/кг).

Мышьяк содержится во многих естественных почвах в концентрации  10 млн.-1, однакоегоконцентрация может увеличиться в 50 раз за счет применения для протравы семян арсената свинца. Ртуть в обычных почвах содержится в количестве от 90 до 250 г/га; засчет протравливания она может ежегодно добавляться в количестве около 5 г/га; примерно такое же количество попадает в почву с дождем. Дополнительные загрязнения возможны при внесении в почву удобрений, компостов и с дождевой водой.

Для уничтожения вредителей изобретены тысячи химикатов. Их называют пестицидами, а в зависимости  от группы организмов, на которые они  действуют, их делят на инсектициды (убивают насекомых), родентициды (уничтожают грызунов), фунгициды (уничтожают грибы). Однако ни один из этих химикатов не обладает абсолютной избирательностью в отношении организмов, против которых  он разработан, и представляет угрозу также для других , организмов, в том числе и для людей. Ежегодное применение пестицидов в сельском хозяйстве в РФ в период с 1980 по 1991 гг. находилось на одном уровне и составляло примерно 150 тыс. т, а в 1992 г. снизилось до 100 тыс. т.   Экологически значительно целесообразнее для борьбы с сельскохозяйственными вредителями использовать природные или биологические методы. Существуют четыре основных категорий биологических методов борьбы с вредителями:

а) с помощью естественных врагов;

 б) генетические методы;

в) использование стерильных самцов;

г) с помощью природных  химических соединений

В почвах подзолистого типа с высоким содержанием железа при его взаимодействии с серой  образуется сернистое железо, которое  является сильным ядом. В результате в почве уничтожается микрофлора (водоросли, бактерии), что приводит к потере плодородия.