Агропочвоведение. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год.

Агропочвоведение. Ответы на экзаменационные вопросы, 2007 год.

1. Понятие геохимического ландшафта, классификация. Геохимические барьеры.

Ландшафт - высшая единица морфологической структуры

природно-территориального комплекса, имеющий один геологический фундамент,

один тип рельефа, одинаковый климат и отличающийся характерным только для

него набором урочищ.

Геохимический ландшафт - совакупность сопряжённых элементарных ландшафтов,

связанных между собой определёнными условиями миграции химических

соеденений.(По М.А.Глазовской элементарные ландшафтно-геохимические

системы объеденяются в более сложные, называемые каскадными

ландшафтными-геохимическими системами.Они могут быть открытыми - сконечным

сбросом веществ в моря и океаны или закрытыми - с конечными звеньями

каскадной цепи в бессточных впадинах.)

Классификация ландшафтов по геохимической сопряжённости.

По характеру миграции и аккумуляции ве-в выделяют 3 основные категории

элементарных геохимических ландшафтов:

1. Элювиальные (автоморфные, автономные) - геохимически независимые

ландшафты, характеризующиеся выносом наиболее растворимых и подвижных

соединений. Это водораздельные территории, занимающие повышенное

положение и отличающиеся независимостью процесса почвообразоавния от

грунтовых вод, отсутствием притока материала путём жидкого или

твёрдого бокового тока и расходом материала путём стока и

просачивания.

2. Транзитные ландшафты. Это геохимически подчинённые ландшафты, в

которых частично аккумулируются некоторые соединения, а наиболее

растворимые и подвижные продукты выносятся.Это склоны приводоразделов

и повышений. В зависимости от условий стока М.А.Глазовская выделяет

трансэлювиальные и трансэлювиально-аккумулятивные ландшафты.

К первым относятся верхние части склонов, на которых сочетается

элювиальный вынос в-в по профилю с поверхностным переносом.

Ко вторым относятся нижние части и шлейфы склонов, где перенос в-в по

уклону сочетается с их аккумуляцией.

В трансэлювиально-аккумулятивных ландшафтах возможно периодическое участие

грунтовых вод в процессах аккумуляции ве-в.

3. Аккумулятивные ландшафты.К ним относятся прилегающие к склонам

территории, аккумулирующие поверхностный и грунтовый сток.Для них

характерно накопление наиболее подвижных продуктов выветривания и

почвообразования, прежде всего водорастворимых солей.

По классификации Б.Б. Полынова эти ландшафты разделяются на супераквальные

( гидроморфные) и субаквальные.

Супераквальные ландшафты формируются в поймах, надпойменных террасах,

котловинах с близкими грунтовыми водами .Они подвергаются влиянию стока с

водоразделов, нередко затоплению.

Субаквальные ландшафты подразделяются на трансаквальные (реки, проточные

озёра) и аквальные (непроточные озёра.)

В агрономическом отношении классификация элементарных геохимических

ландшафтов служит объективной основой для формирования системы

агроэкологических ограничений техногенно-химической интенсификации

земледелия в плане предотвращения эрозионных процессов, загрязнения почв и

вод токсическими ве-ми.

В частности, степени свободы применения мин. удобрений и пестицидов

значительно значительно уменьшаются от элювиальных ландшафтов к

супераквальным.

Миграция веществ осуществляется в миграционных потоках: гравитационных

(под влиянием силы тяжести) эоловых, водных, биологических, биогенных (

перемещение организмов по территории ), антропогенных. Преобладающую роль

в геохимической дифференции территории играют водные потоки.

Из-за разнообразия земной поверхности условия на пути миграции природных

потоков очень изменчивы, в результате возникают участки, где подвижность

веществ уменьшается и происходит их накопление.Такие участки, зоны

гипергенеза, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение

интенсивности миграции, приводящее к концентрации химических элементов,

называются геохимическими барьерами (ГБ)

3-и типа ГБ: 1.Биогеохимические - являются участками биогенной аккумуляции

элементов, необходимых для\\ организмов.Например - растительный покров

суши, гумусовые горизонты почв, колонии м/о, осуществляющие процессы

преобразования соединений ряда элементов и как следствие, их концентрацию

(серобактерии, железобактерии и т.д.)

2. Физико-химические.

- окислительные ( окислительные барьеры возникают на участках смены

восстановительных условий окислительными или менее окислит. более

окислительным: а) железистый или железисто-марганцевый- возникает на

контакте глеевых вод с кислородными водами или воздухом, как следствие

происходит формирование различного рода ожелезненных горизонтов вплоть до

болотных руд; б) марганцевый барьер возникает преимущественно в

легкопроницаемых породах (песчаные, гравелистые образования), а также в

болотных почвах степных и пустынных зон в условиях миграции слабощелочных

(лишённых Fe) вод; в) серный барьер возникает в результате окисления

сероводорода подземных или почвенно-грунтовых вод);

- восстановительные ( возникают в тех участках зоны гипергенеза, в

частности почвенно-грунтовой толщи, где окислительные условия сменяются

восстановительными.Различают: сульфидный восстановительный - в почвах и

водоносных горизонтах, когда воды, характеризующиеся окислительными или

глеевыми условиями, встречают на пути своего движения сероводород.;

глеевый - возникает на участках резкой смены окислительной обстановки

глеевой или на контакте слабоглеевой и резкоглеевой среды.На этом барьере

в отличие от сульфатного осаждается уран U^6+ U^4+, селена, а также Cu и

Ag);

- сульфатный и карбонатный ( возникают в местах встречи сульфатных и

карбонатных вод с водами другого типа, содержащими знач. количества Ca,

Sr, и Ba. Последние выпадают в осадок в форме сульфатов. );

- щелочной (возникает на участках резкого повышения рН, в частности в

местах смены кислых вод нейтральными или щелочными ( или при смене

сильнокислой среды слабокислой) с ним связано осаждение большинства

тяжелых металлов.Наиболее часто щелочной барьер возникает на контакте

бескорбанатных пород с известняками и др. карбонатными породами. );

- кислый ( чаще и резче выражен в местах резкого понижения рН, в частности

при смене нейтральной и щелочной реакции на кислую, может возникнуть и в

кислом и в щелочном интервале на участках сдвига рН в более кислую

сторону.Так например Si из щелочных вод, попадая в воды с кислой средой,

выпадает из раствора. );

- испарительный ( возникает на участках сильного испарения подземных и

почвенно-грунтовых вод, из которых осаждаются растворённые соли.Так

образуются солевые и гипсовые коры и солевые горизонты в солончаках и

солончаковых почвах);

- адсорбционный ( возникает на контакте породи почв, богатых адсорбентами,

с подземными водами, в растворе которых присутствуют различные ионы.В

результате в глинах, торфах углях и других адсорбентах, имеющий

отрицательный заряд, возможно накопление различных катионов и анионов.);

- термодинамический (возникает на участке резкого изменения температур или

давления, с которыми тесно связан газовый режим вод.Например выпадение из

раствора бикарбоната кальция при перемещении почвенных вод из более

холодных слоёв в тёплые.)

3.Механические - образуются на участках изменения скорости движения вод (

или воздуха)

Геохимические барьеры сменяют друг друга в пространстве, что обуславливает

картину распределения ландшафтно-геохимических полей со свойственными им

геохимическими ассоциациями элементов.Понимание этих связей необходимо для

прогнозирования техногенного геохимического воздействия на ландшафты и его

регулирования. Для этого создаются карты миграции загрязнителей.

3. Особенности мелиорации и использования полугидроморфных почв

таежно-лесной зоны.

Мелиорация, как составная часть ландшафтного земледелия является наиболее

интенсивным средством увеличения природно-ресурсного потенциала и

повышения устойчивости агроландшафтов. По методам осуществления мелиорации

подразделяют на гидротехнические, агротехнические, лесотехнические,

культуртехнические; по объектам - мелиорации болотных и заболоченных,

пустынных и полупустынных ландшафтов, овражно-балочных систем, оползневых

склонов и др.; по изменению функциональных свойств ландшафтов - водные,

химиические, биологические, климатические, рекультивационные.

Мелиоративную систему можно определить как систему, управляющую режимом

функционирования современного ландшафта, преобразованного мелиоративными

средствами.

Гидротехнические мелиорации.

Поскольку гидротехнические мелиорации оказывают наиболее сильное влияние

на экологическую обстановку и оно распространяется на речной и даже

морской бассейн, то размещение и проектирование мелиоративных объектов

должно осуществляться с учетом всех природных и других связей на основе

долгосрочных крупномасштабных программ. В данном отношении наиболее острой

становится проблема поступления солей в ландшафты из нижележащих

горизонтов. Сокращение поступления солей должно достигаться комплексом

различных мелиораций включающих в себя регулирование вводно-солевого

режима путем противофильтрационной защитой канала, снижением мощности

грунтовой толщи, затрагиваемой дренажем, оптимизацией использования

подземных вод. Огромной проработки требует проблема уменьшения дренажного

стока путем оптимизации оросительных норм.

Для таежно-лесной зоны особо остро стоит вопрос комплексной мелиорации и

использования осушительных систем, большая часть которых нуждается в

реконструкции и проведении работ по конкретному улучшению угодий.

В экологическом аспекте при всех условиях осушения конкретного массива

следует учитывать возможный после осушения водный режим прилегающих

земель. Более гибкого подхода требует использование комплексных почв.

Стремление к выравниванию их плодородия не всегда оправданно. Например:

мелиорация комплексов дерново-подзолистых и полугидроморфных почв

(слабоглееватых, глееватых, глеевых) часто сопровождается побочными

явлениями: возникновением техногенных мозаик в результате планировок,

переосушением неоглеенных компонентов, проявлением различных

послемелиоративных неоднороднос-тей.

Осушение дренажем вызывает усиление промывного водного режима и, как

следствие, проявление подзолообразования (выщелачивания, оподзоливания,

элювиально-глеевых процессов, лессиважа) в осушаемых дерново-глеевых

почвах и усиление этих процессов в болотно-подзолистых почвах. Это

означает повышение кислотности и уменьшение степени насыщенности

основаниями вследствие их выноса. Усиливаются процессы вымывания

органического вещества, возрастает его дисперстность, повышается доля

фульвокислот. В верхних горизонтах вследствие аэрации снижается содержание

гумуса. Интенсивность минерализации органического вещества зависит от

степени осушения, гранулометрического состава почв и характера их

использования. Дренирование само по себе не вызывает конкретных изменений

вводно-физических свойств осушаемых почв, особенно тяжелого

гранулометрического состава.

Эффективная мелиорация дерново-глеевых и болотно-подзолистых почв тяжелого

гранулометрического состава возможна лишь при обязательном сочетании

дренажа, регулирования поверхностного стока с системой окультуривания,

которая позволяет преодолеть отмеченные негативные процессы и улучшить

агрономические свойства почв.

Ориентация на радикальное преобразование почвенного покрова оправдана не

ранее, чем будут рассмотрены адаптивные варианты подбора куль-тур и

агротехники.

По-прежнему актуальна задача оптимизации использования осушенных

торфяно-болотных почв. Чрезмерная интенсификация их использования,

особенно под пропашными культу-рами, ведет к быстрой “сработке” торфа и

нередко непроизводительному расходу органического вещества.

Противоэрозионные мелиорации.

К их числу относятся контурная обработка почвы, почвоуглубление, глубокое

рыхление, окучивание, кротование, мульчирование, регулирование

снеготаяния, строительство запруд и другое.

Агролесомелиорация.

Лесные насаждения, способствующие улучшению микроклимата,

снегораспределения, преодолению эрозии, дефляции, улучшению водного режима

агроландшафтов, являются неотъемлемой частью земледелия.

Известкование.

Плодородие почв таежной и подтаежной зон лимитируется повышенной

кислотностью. Поэтому необходимо чтобы известкование почв велось

опережающими темпами по отношению к применению удобрений. В условиях

интенсивного земледелия при высокой нагрузке удобрениями, особенно

азотными, значительно снижается рН почвы. На части кислых почв с низкой

обеспеченностью фосфором целесообразно применение фосфоритной муки.

4. Круговорот органического вещества в природных экосистемах и

агроценозах.

Органическое в-во и процессы его трансформации играют значительную роль в

формировании почвы и ее важнейших свойств и признаков: относительно

стабильного, способного к воспроизводству плодородия; различных форм

буферности и санитарно-защитных функций, сорбционных свойств и др.

Органические в-ва принимают участие в питании растений, создании

благоприятных водно-физических свойств почвы, миграции различных элементов

в почвах и биосфере. Все важнейшие почвенные процессы протекают при прямом

или косвенном участии органического в-ва.

Процессы трансформации органического вещества почвы лежат в основе

биохимического круговорота всех биогенных элементов.

Первичными источниками органических веществ почвы и биосферы являются

автотрофы - организмы, способные к самостоятельному синтезу органических

веществ из минеральных соединений(первичные продуценты, или автотрофы). В

наземных экосистемах подавляющую часть первичной продукции производят

зеленые растения.

В почву поступают не только органические остатки отмерших

растений(первичное орг.вещество), но и продукты их микробиологической

трансформации, а также остатки животных(вторичное орг.вещ-во). Первичная

продуктивность различных наземных экосистем неодинакова и лежит в пределах

от 1-2 т/га в год сухого органического вещества (тундры) до 30-35 т/га в

год (тропики). В агроэкосистемах в почву поступает растительных остатков

от 2-3 т/га в год (пропашные культуры) до 7-9 т/га в год (мн. травы).

Практически все органическое вещество почвы перерабатывают микроорганизмы

и представители почвенной фауны. Конечными продуктами этой переработки

являются минерал-ные соединения. Конкретные пути трансформации первичных

органических соединений и образование органических продуктов и их участие

в почвообразовании и питании растений во многом остаются неисследованными.

Поступление вторичных органических веществ микробиологического

происхождения должно быть в несколько раз ниже первичной продуктивности,

но может достигать единиц тонн на га в год. Поступление органических

веществ с почвенной фауной не превышает в большинстве типов почв 100-200

кг/га в год. В почвах различного типа характер распределения поступающих

органических остатков по почвенному профилю не одинаков. В лесных ценозах

основная часть первичной продукции поступает с наземным опадом, в то время

как в травянистых в значительной степени с отмершими корнями. Это играет

важную роль в последующей трансформации растительных остатков в

почвообразовании. Химический состав поступающих в почву органических

остатков во многом зависит от типа отмерших организмов.

Химический состав высших и низших организмов, % к сухому веществу

(А.Е.Возбуцкая)

+-------------------------------------------------------------------------------------------+

| | | |Углеводы | |Липиды, | |

| | | | | | | |

| | |Белковые |----------| |дубиль- |------------------------------|

|Организмы |Зола | | | |Лигнин | || |Гемицеллюлоза |||

| | |вещества | | | |ные ||Целлюлоза | |||

| | | | | | | || |и прочие |||

| | | | | | |вещества || |углеводы |||

|-----------+------+----------| | |--------+----------||-----------+---------------|||

|Хвоя |2-5 |3-8 | | |15-20 |15-20 ||20-30 |15-20 |||

|-----------+------+----------| | |--------+----------||-----------+---------------|||

|Листья |3-8 |4-10 | | |15-25 |10-20 ||20-30 |5-15 |||

|-----------+------+----------| | |--------+----------||-----------+---------------|||

|Бобовые |5-10 |10-20 | | |25-30 |15-25 ||15-20 |2-10 |||

|-----------------------------| | |-------------------||---------------------------|||

| | | | || |||

+-------------------------------------------------------------------------------------------+

Таким образом, сложность и разнообразие органических веществ почвы уже

заранее предопределены разнообразием поступающих в почву органических

остатков и условиями их последующей трансформации. В составе органического

вещества почвы находят все соединения растений, бактериальной и грибной

плазмы, а также продуктов их последующего взаимодействия и трансформации.

Отмершие органические остатки поступают на поверхность почвы или в почву,

в разные ее горизонты, и там подвергаются различным процессам превращения.

Эти процессы направлены на минерализацию органических остатков до

образования углекислоты и воды. Однако часть их (10-30%) минерализуется не

сразу, превращаясь сначала в относительно устойчивые гумусовые вещества.

Процессы превращения органических остатков можно объединить в 3 группы:

1. Химические процессы, совершаются вне клеток живых организмов,

преимущественно под влиянием ферментов, или энзимов, оставшихся в

органических остатках, и при участии минеральных катализаторов.

2. Процессы, протекающие при участии живущих в почве животных (от

простейших до млекопитающих). Животные и насекомые измельчают и

перемешивают растительные остатки, также участвуют в биохимической

обработке. Особый вклад вносят дождевые черви, общее количество поедаемого

и перерабатываемого ими органического вещества доходит до 1 т/га.

3. Процессы, происходящие под влиянием микроорганизмов. С помощью

экзоэнзимов микроорганизмы переводят органические соединения в растворимое

состояние, происходит их гидролиз. Часть продуктов распада расходуется

микроорганизмами на построение тел, а другая часть расходуется ими как

энергетический материал.

Все процессы переработки органического вещества совершаются одновременно,

тесно переплетаются и взаимно влияют друг на друга, поэтому определить

степень участия каждого из них в превращении органических остатков

довольно трудно.

Качественный состав органического вещества почв очень разнообразен, что

определяется разнообразием растительных и животных остатков, ежегодно

поступающих в почву, условиями их трансформации и взаимодействию с

минеральной частью почв. По составу органическое вещество почв можно

разделить на три части.

1. Источники гумуса - свежие, неразложившиеся вещества растительного и

животного происхождения, ежегодно поступающие в почву в виде наземного и

корневого опада растений, остатков животного происхождения, в том числе

микроорганизмов, стоят из веществ неспецифической природы (белки,

углеводы, лигнин и т.д.).

2. Детрит - промежуточные продукты разложения и гумификации источников

гумуса, не связанные с минеральной частью почвы. Содержат много

неспецифичных веществ.

3. Гумусовые вещества специфической природы: гуминовые кислоты,

фульвокислоты, гумин, связанные в различной степени прочности с

минеральной частью.

Гумусовые вещества подвержены процессам разложения, обновления и

минерализации. Скорость этих процессов значительно ниже, по сравнению со

скоростью разложения и минерализации источников гумуса. Высокую

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10