Проблемы восстановления биологических свойств почвы Юго-Западной части Центрального региона России

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра: Философии, истории и педагогики

Реферат

Для сдачи кандидатского экзамена по истории и философии науки.

Тема: «Проблемы восстановления биологических свойств почвы Юго-Западной части Центрального региона России»

Содержание

1. Введение

2. Почвы Юго-Западной части Центрального региона России

3. Виды деградации почвы

4. Биологические свойства почв

4.1 Фауна почв

4.2 Микрофлора почв

5. Биологическая деградация почв

6. Восстановление биологических свойств почвы

Заключение

Список использованной литературы

1. Введение

Почвоведение на современном этапе играет особенно значительную роль как фундаментальная естественно-историческая наука, обеспечивающая нужды сельского, лесного, водного, коммунального хозяйства и других отраслей экономики. Важнейшее место занимает почвоведение в решении вопросов устойчивости биосферы в эпоху прогрессивного роста антропогенной нагрузки на природные экосистемы, поскольку стабильное развитие биосферы планеты непосредственно связано с устойчивостью ее почвенного покрова.

К середине прошлого века в трудах агрономов, агрогеологов, агрохимиков сложилось определение почвы, отождествляющее ее с пахотным слоем, который служит непосредственным предметом обработки и в котором сосредоточена главная масса корней растений, причем основное внимание обращалось на вещественный состав этого верхнего слоя земной коры (смесь минеральных и органических элементов). Такое субстанционное определение почвы было распространено вплоть до появления работ В. В. Докучаева, показавшего его научную несостоятельность и давшего новое определение почвы, совершившее переворот в науке. (Ступин, 2009)

Первую формулировку нового определения почвы В. В. Докучаев дал в докладе о принципах естественной классификации почв на заседании Отделения геологии и минералогии Санкт-Петербургского общества естествоиспытателей 14 апреля 1879 г., где он сказал: «Если изучать почву по ее наиболее типичным, наиболее распространенным и наиболее естественным представителям (чернозем и северные сухопутно- растительные почвы), тогда неизбежно придется сделать такое определение ее: это суть поверхностно лежащие минерально-органические образования, которые всегда более или менее сильно окрашены гумусом и постоянно являются результатом взаимной деятельности следующих агентов: живых и отживающих организмов (как растений, так и животных), материнской горной породы, климата и рельефа местности». На протяжении двадцати лет он оттачивал это определение, стремясь сделать его наиболее научно точным. В своей последней крупной работе «Лекции о почвоведении» (1901) В.В.Докучаев написал, что почва «есть функция (результат) от материнской породы (грунта), климата и организмов, помноженная на время».

Самое главное в докучаевском определении почвы, сыгравшем столь выдающуюся роль в развитии новой науки, -- это то, что оно, во-первых, ставит почву в ряд самостоятельных природных тел, качественно отличающихся от всех иных тел природы. Во-вторых, согласно докучаевскому определению, почва -- это явление историческое, имеющее свой возраст и историю образования. Наконец, третье -- это подчеркнутое в самом определении наличие функциональных связей между почвой и всеми другими природными телами и явлениями.

Одновременно с докучаевским направлением, в котором почва рассматривалась прежде всего как самостоятельное природное тело в его функциональной зависимости от других природных тел и явлений, в русской науке развивалось и другое направление, связанное с именами П. А. Костычева (1845--1895) и В. Р. Вильямса (1863-1939). Эти ученые обращали внимание в первую очередь не на «входящие» функции почвы, а на «выходящие», на отношение к почве произрастающих на ней растений. Соответственно и даваемое ими определение почвы подчеркивало совершенно другую ее сторону. (Кирюшин, 2013)

Развивая идеи П. А. Костычева о почве как среде произрастания растений, академик В. Р. Вильямс дал такое определение почвы в своем учебнике почвоведения: «Когда мы говорим о почве, мы разумеем рыхлый поверхностный горизонт суши земного шара, способный производить урожай растений. Понятие о почве и ее плодородии неразделимо. Плодородие -- существенное свойство, качественный признак почвы, независимо от степени его количественного проявления. Понятие о плодородной почве мы противопоставляем понятию о бесплодном камне, или другими словами, понятию о массивной горной породе».

Подходы В. В. Докучаева и П. А. Костычева -- В. Р. Вильямса взаимно дополняют и обогащают друг друга, характеризуя в целом русскую почвенно-генетическую школу. Поэтому вполне оправданным служит объединение этих двух направлений генетического почвоведения в едином определении почвы. Соответственно, в современном почвоведении принято такое определение: почва -- это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.

Необходимо подчеркнуть, что данное определение почвы является субстанционно-функционально-атрибутивным. В нем имеются указания на вещественное содержание объекта, на его функциональные связи с другими объектами природы и, наконец, на его главные качества. В тех или иных конкретных формулировках оно сейчас является общепринятым в науке и надежно определяет почву как предмет почвоведения, с одной стороны, и как самостоятельное природное тело, с другой. (Ступин, 2009)

К середине XX в. российское почвоведение превратилось в мощную науку с развитой методологией. Утвердился прогрессивный подход к изучению почв, получили развитие представления о непрерывной изменчивости почв во времени, о цикличности почвообразовательных процессов (Вернадский, Сабанин, Вильяме, Полынов), об особой роли организмов, биологических процессов в почвообразовании и биогенного круговорота веществ (Вернадский, Вильяме - Полынов - Ремезов), о взаимосвязи развития почв с функционированием экосистем (Полынов - Роде), об особой роли деятельности человека в почвообразовании (Кравков - Вильяме - Захаров).

После Второй мировой войны, на какое-то время затормозившей развитие почвоведения, началась, по выражению И. А. Крупеннкова, полоса подлинного «педологического взрыва». (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

Невиданный размах приобрели территориальные почвенные исследования. Сложилось стройное учение о почвенно-биоклиматических поясах и областях мира, о почвенных зонах, фациях и провинциях (Прасолов, Герасимов, Ливеровский, Иванова, Розов, Розанов, Горшенин), ко¬торое легло в основу «Почвенно-географического районирования СССР» и послужило основой для учета почвенных ресурсов СССР и мира. Системное начало в географии почв дополнилось учением о структуре почвенного покрова, созданным В. М. Фридландом (1972). В развитии системного подхода к почвам важную роль сыграло учение И. П. Герасимова об элементарных почвенных процессах и предложение положить в основу классификации почв «современную докучаевскую формулу»: свойства - процессы - факторы. Особую историю имеет развитие классификационной проблемы (Докучаев, Сибирцев, Коссович, Высоцкий, Глинка, Захаров, Гедройц, Полынов, Ковда, Глазовская, Иванова, Розов, Фридланд, Соколов, Шишов, Тонконогов, Лебедева и др.).

В числе важнейших достижений почвоведения по другим направлениям следует отметить следующие: развитие учения о корах выветривания и геохимии ландшафтов на основе биогеохимических идей В. И. Вернадского (Полынов, Ковда, Глазовская и др.); разработка методов изучения органического вещества почв, идентификация его роли в процессах почво¬образования и плодородия почв (Тюрин, Кононова, Александрова, Понома¬рева, Орлов, Фокин); изучение почвенных процессов и режимов (Роде, Ярков, Зонн, Кауричев, Карпачевский), биологического круговорота веществ (Базилевич, Титлянова), физико-химических и химических свойств почв (Соколовский, Антипов-Каратаев, Алешин, Горбунов, Змрин); достижения в области физики почв (Роде, Лебедев, Виленский, Саввинов, Дшренко, Качинский и др.), мелиорации почв (Ковда, Виленский, Волобуев, Владыченский, Зайдельман, Егоров, Минашина, и др.), биологии почв (Омелянский, Новогрудский, Худяков, Мишустин, Гиляров и др.).

В последние годы идет становление экологии почв, чему в значительной мере способствовал В. А. Ковда. Большую работу в этом направлении ведет современный лидер российского почвоведения Г. В. Добровольский, развивающий учение об экологических функциях почв.

Все перечисленные достижения почвенной науки (далеко не полные) в той или иной мере имеют отношение к обеспечению практической деятельности в сельском хозяйстве. В России почвоведение разбивалось с опережением по отношению к сельскохозяйственному производству. Тем самым были созданы научные предпосылки для оптимизации природопользования в сельском хозяйстве. В этой связи следует особо отметить создание множества общих и тематических почвенных карт различных масштабов и обстоятельных монографий по почвам всех регионов страны. Все сельскохозяйственные предприятия были обеспечены крупномасштабными почвенными картами. На всей площади сельскохозяйственных угодий, находящихся в активном обороте, проведена бонитировка почв. Выполнены огромные объемы различных почвенно-мелиоративных и почвенно-агрохимических изысканий для сельскохозяйственного проектирования. (Ступин, 2009)

Несмотря на несомненные достижения почвенной науки и очевидную значимость почвоведения для удовлетворения потребностей человечества в продовольствии и одежде, поддержании оптимальных социально-экологических условий жизни людей, востребованность почвоведения и отношение к нему в обществе в целом оставляют желать много лучшего. Это характерно как для России, так и для других стран, что отмечается в последние годы на различных форумах по почвоведению и в литературных источниках. По выражению профессора А. Руэллана (1997), «почвоведение сегодня недостаточно заметно в обществе, недостаточно четко заявляет о себе как самостоятельная наука. Почва, почвенная среда является для широкой общественности наименее известной из сред. Взгляд людей на почву очень узкий, поверхностный, далеко не заинтересованный, как их взгляды на звезды, растения, животных, моря и горы, горные породы и минералы. Даже у людей, профессионально связанных с использованием почвенных ресурсов, потребность в почвоведении не столь сильна не столь глубока. В частности, агрономы обращают большее внимание на технические или социально-экономические аспекты производства, чем на социально-экологические условия, особенно почву».

Можно утверждать, что следствием такого отношения к почвоведению являются многочисленные экономические и экологические издержки хозяйственной деятельности, и если это отношение не изменится, угроза глобальной экологической катастрофы будет возрастать.

Необходим серьезный анализ проблемы почвенно-агрономического и почвенно-экологического обеспечения сельского хозяйства. Очевидно, что в странах с различным уровнем экономического развития эта проблема имеет неодинаковое содержание при некоторых общих негативных тенденциях. В нашей стране, сыгравшей важную роль в становлении мирового почвоведения, разрыв между достижениями почвенной науки и результатами сельскохозяйственного использования почв наиболее велик. Самая общая причина этого разрыва - слабая востребованность достижений научно-технического прогресса вследствие перманентных социально-экономических противоречий.

Существуют, однако, и частные причины, связанные с организацией науки, освоения ее достижений, подготовкой специалистов.

Одна из причин - несовершенство механизма взаимодействия между фундаментальной наукой, прикладной наукой и практикой. Как мы видели выше, почвоведение как фундаментальная наука развивалось по законам познания естественно-исторического тела Земли. Ее творцы действовали в соответствии с законами ее саморазвития. Некоторые из них, как, например, П. А. Костычев, отстаивали только лишь агрономическое назначение почвоведения, но фактически они добывали новое знание (что и есть фундаментальная наука), достраивая эту науку. Как оказывается, в конечном итоге, любая теория, раскрывающая то или иное явление или процесс, рано или поздно приводит к практическому результату. Нарушения законов саморазвития науки вторжениями идеологизированных концепций и тем более администрирования наносит ущерб и науке, и практике. В данном отношении поучительны примеры абсолютизации водопрочной структуры В. Р. Вильямсом, навязывание его травопольной системы в степной зоне, сдерживание применения удобрений и др., что было показано выше. (Кирюшин, 2013)

Теоретические достижения почвоведения мало общего имеют с серийными описательными работами, часто лишенными теоретического или практического значения. Таковыми были рутинные почвооценочные работы, побудившие К. Д. Глинку к цитированному выше резкому высказыванию в отношении прикладного почвоведения. Позже по поводу многочисленных работ почвенно-географической серии К. П. Горшенин высказался как о «гипертрофированном географизме». (Ступин, 2009)

При всем значении и приоритетности теоретического почвоведения не снижается актуальность множества прикладных задач. Существует представление, что ими должна заниматься специальная наука, называемая сельскохозяйственным или агрономическим почвоведением. В качестве разделов такой науки называют изучение местных особенностей почв в целях адаптации к ним земледелия, изучение эрозии почв, крупномасштабное почвенное картирование для целей сельского хозяйства. На самом же деле все обстоит значительно сложнее и далеко не однозначно. Как было показано выше, наибольшее влияние на земледелие оказали крупные научные школы почвоведения и их лидеры. В. В. Докучаев реализовал ландшафтный подход к землепользованию в виде конкретных практических рекомендаций и демонстрационных полевых опытов, Н. М. Сибирцев осуществил естественно-научный подход к бонитировке почв в масштабе ряда областей, П. А. Костычев в итоге своих исследований давал прямые рекомендации по ведению земледелия, В. Р. Вильямс реализовал травопольную систему земледелия, которая сохраняет важное значение в таежно-лесной зоне, Н. М. Тулайков проторил дорогу минимизации обработки почвы в степной зоне, которая развивается теперь в глобальных масштабах. К. К. Гедройц довел теорию солонцеобразования до практических решений химической мелиорации солонцов, определил условия фосфоритования почв, А. А. Роде реализовал на Джаныбекском стационаре уникальный лесомелиоративный метод регулирования водного режима солонцовых комплексов и повышения их продуктивности, В. А. Ковда добился применения дренажа при мелиорации засоленных почв и многих других практических решений при освоении этих почв, явившихся следствием его фундаментальных работ. Блестящим примером взаимодействия научного и практического почвоведения является мелиоративная школа Ф. Р. Зайдельмана и его борьба с «осушительными шаблонами».

Путь к практике чаще всего не был простым. Например, после появления теории структур почвенного покрова В. М. Фридланда прошло довольно много времени, прежде чем ее стали отмечать на крупномасштабных картах таежно-лесной зоны, которые ранее составлялись методом показа преобладающей почвы в контуре.

Продолжая этот список, можно убедиться, что подавляющее большинство классиков почвоведения с их научными школами прекрасно понимали практическое значение своих достижений и способы их реализации. Если же их влияние по каким-то причинам прекращалось или сдерживалось, подменялось ремесленничеством или административным вмешательством, сельское хозяйство несло экологические и экономические издержки. (Ступин, 2009)

Деградация земель в настоящее время представляет одну из важнейших социально-экономических проблем, которая создает угрозу экологической, экономической и в целом национальной безопасности России. Водная и ветровая эрозия, подтопление, локальное переувлажнение, засоление, осолонцевание, переуплотнение, дегумификация, захламление отходами производства и потребления, загрязнение радионуклидами и тяжелыми металлами как следствие экстенсивного хозяйствования и техногенеза наносят огромный ущерб продуктивному потенциалу земельного фонда России.

По данным государственного учета, общая площадь эродированных, дефлированных, эрозионно- и дефляционно-опасных сельскохозяйственных угодий составляет 130 млн га, в том числе пашни 84,8 млн га, пастбищ -- 28,7 млн га. В целом по стране в составе эродированных сельскохозяйственных угодий средне- и сильноэродированных почвы занимают 26%. Доля эродированных и дефлированных почв продолжает неуклонно увеличиваться. В течение последних 20 лет темпы их прироста достигли 6-7% каждые 5 лет.

В результате эрозии и дефляции почв недобор урожая на пашне достигает 36%, на других угодьях -- до 47%.

Наблюдается смещение на юг границы кислых почв, снижение содержания гумуса и элементов питания в почвах сельскохозяйственных угодий практически во всех регионах России. К настоящему времени 31% пахотных земель имеет повышенную кислотность, 46 -- низкое содержание гумуса, 22 -- недостаток подвижного фосфора и 10% -- подвижного калия. Объем агрохимических работ не соответствует потребностям.

Около 100 млн га в пределах 35 субъектов Российской Федерации занимают районы, подверженные опустыниванию и засухам или потенциально опасные в этом отношении.

Осуществляемые в настоящее время меры по предотвращению деградации почв и ликвидации процессов опустынивания не адекватны масштабам проблемы.

В районах интенсивной хозяйственной деятельности не осталось значительных по площади участков черноземов, сохранивших свое естественное плодородие. Черноземы занимают лишь 7% общей площади, но на них находится более 40% всей площади пахотных угодий и производится около 80% всей земледельческой продукции, поэтому ущерб, наносимый черноземам, особенно сильно сказывается на плодородии почв пашни в целом. Засоленные почвы занимают около 3% общей площади страны и, по разным источникам,

от 7 до 13% площади сельскохозяйственных угодий, а солонцовые почвы -- 8-9% пашни. Техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами отмечено практически во всех промышленно развитых районах России. Более 250 тыс. га сельскохозяйственных угодий имеют уровень загрязнения в 10-100 раз выше фонового, техногенные выбросы покрывают 18 млн га, тяжелыми металлами загрязнено 3,6 млн га. Радионуклидами только в Уральском регионе загрязнено 25 тыс. км2, в результате аварии на Чернобыльской АЭС территория 18 областей была загрязнена радионуклидами.

Процессы деградации почв усугубляются неблагоприятной социально-экономической обстановкой в сельском хозяйстве в целом. Государственная поддержка АПК сократилась в 19 раз, в 7 раз уменьшен объем инвестиций, зарплата на селе не превышает 35% средней по промышленности. Диспаритет цен ведет к свертыванию сельскохозяйственного производства.

Сельскохозяйственная наука располагает эффективными приемами защиты почв от деградации. За последние годы разработано новое стратегическое направление в земледелии -- адаптивно-ландшафтные системы земледелия, в максимальной степени учитывающие рельеф местности, почвенный и растительный покров, биоклиматический потенциал территории. Разработаны и освоены в сельскохозяйственном производстве почвозащитные системы земледелия для районов, подверженных водной, ветровой эрозии и совместному их проявлению. Создан специальный ГОСТ, регламентирующий требования к ходовым системам существующей и вновь создаваемой сельскохозяйственной техники с целью предотвращения переуплотнения почв. Разрабатываются энергосберегающие, экологически безопасные технологии и системы машин для обработки почвы, возделывания сельскохозяйственных культур, применения удобрений, мелиорации земель, уборки урожая.

В решениях Всемирной конференции ООН по окружающей среде и развитию (1992 г., Рио-де-Жанейро) отмечено, что охрана и рациональное использование почв должно стать центральным звеном государственной политики, поскольку состояние почв определяет судьбу человечества и оказывает решающее воздействие на окружающую среду. В рекомендациях Рабочей группы по управлению земельными ресурсами Комитета Европейской Экономической Комиссии ООН, изложенных в «Обзоре управления земельными ресурсами в Российской Федерации» (2003 г.), указано, что в России в настоящее время «неэффективно организовано землеустройство с точки зрения общих концепций, ведомственных функций и методов реализации», а также то, что «землеустройство сельскохозяйственных земель и планирование землепользования не являлись приоритетными задачами программы по земельной реформе, что привело к потере миллионов гектаров обрабатываемых земель». Для реализации на практике достижений в области охраны почв необходимо, прежде всего, принять меры общегосударственного характера, обеспечивающие полное и своевременное финансирование почвоохранной деятельности. Кроме того, учитывая опыт США, необходимо принять Закон «О защите почв от негативных воздействий природного и техногенного характера» и создать специальный орган -- Государственную земельную службу для осуществления единой системы управления землеустройством, кадастром, мониторингом земель и охраной почв, службу для контроля за соблюдением юридических актов по рациональному использованию почвенных ресурсов землепользователями, организации практической работы по охране почв, создания опытно-показательных пунктов по защите почв от деградации на базе научных учреждений и учебных заведений, а также ряда других задач, связанных с перечисленными выше. Федеральный закон от 29 декабря 2006 г. «О развитии сельского хозяйства» создает условия для «реализации государственной политики, направленной на обеспечение экологического равновесия, охрану сельскохозяйственных земель, повышение их плодородия …» (статья 13). Законодательное закрепление проблемы охраны почв и земель на федеральном уровне поможет практически реализовать один из основных принципов Конституции Российской Федерации о том, что «земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее территории».

Задачей исследования является описание и поиск решения проблем восстановления биологических свойств почвы Юго-Западной части Центрального региона России.

2. Почвы Юго-Западной части Центрального региона России

На территории Юго-Западной части Центрального региона России самые различные почвы: от черноземов до развеянных песков. На севере и западе Юго-Западной части, в условиях более влажного климата и более глубокого промывания, преобладают подзолистые почвы. На юге и востоке, где осадков меньше,-- серые лесные. Подзолистые почвы занимают примерно 65% площади, а серые лесные--около 25%. (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

Разнообразие почв связано в первую очередь с геологическими особенностями. В далеком прошлом Центральный регион был покрыт ледником. Отступая, он оставил много наносов (морену). При таянии ледника моренные отложения размывались, и там, где воды текли медленно, отложились глинистые, суглинистые породы. А в местах быстрого течения--песчаные и супесчаные. Эти отложения называются водно-ледниковыми, они широко распространены в Юго-Западной части Центрального региона. (Ковда, 1973)

В некоторых местах ледник снял толстый слой земли, и на поверхность вышли древние отложения, такие, как мел, слюдистые суглинки, глинистая опока (трепел), кварцево - глауконитовые пески и т. д. (Добровольский, 1985)

Строение и плодородие почв во многом зависит и от того, под какой растительностью они развивались. На севере и западе области преобладают леса. Они ежегодно сбрасывают листья, часть хвои, шишки, ветви, которые медленно разлагаются и образуют на поверхности слой, называемый лесной подстилкой.

Под действием грибов и отчасти бактерий в лесной подстилке образуются кислоты, которые проникают в почву и разрушают многие минералы. В верхней части почвы разрушаются все минералы, кроме кварца. Накапливаясь, он придает верхнему слою белесый цвет -- цвет золы, и почвы поэтому называются подзолистыми. А продукты разрушения минералов уносятся вниз, образуя горизонт вымывания. Он бурого цвета. (Ганжара, 2001)

В отличие от деревьев, травы отмирают ежегодно. Они откладывают органическое вещество не только на поверхности почвы, но и внутри ее, в виде корневых остатков. Перегнивая, травы превращаются в разложившееся вещество, называемое гумусом, или перегноем почвы. Наиболее интенсивно гумус накапливается там, где трава густая, способная образовывать дернину. Отсюда и название почв -- дерновые.

Однако в чистом виде подзолистый и дерновый процессы встречаются редко. В большинстве своем почвы формируются под влиянием леса и трав одновременно и имеют черты подзолистых и дерновых, за что их называют дерново - подзолистыми. Самый верхний горизонт (слой) их -- гумусовый. Толщина его 10--12 см. Цвет--серый. Ниже идет белесый, похожий на золу горизонт,-- подзолистый. Его толщина -- 25--30 см. Затем--бурый слой, называемый горизонтом вмывания. Глубже лежит материнская порода, из которой образовалась почва. (Ковда, 1973)

Толщина слоев может быть и не такой, как сказано выше, Когда гумусовый горизонт большой, а подзолистый маленький, почву называют дерново - слабоподзолистой. Когда горизонты примерно одинаковые -- дерново - среднеподзолистой, а если подзолистый большой, а гумусовый маленький, то дерново-сильноподзолистой. Если гумусовый горизонт толщиной менее 5 см, то почву называют подзолистой, а если он отсутствует--подзолом.

Дерново-подзолистые почвы, широко распространенные в области, имеют ряд положительных свойств. Но они не лишены и недостатков. Однако более выражены эти недостатки у песчаных почв, которые бедны всеми элементами почвенного питания. Супесчаные и суглинистые содержат много азота, но они кислые.

Широко распространены также серые лесные почвы, образовавшиеся под влиянием лиственных лесов и обильного травяного покрова. У них гумусовый горизонт мощнее, чем у дерново-подзолистых почв, он почти черного цвета, так как содержит до 6% гумуса. Гумусовый слой в них простирается на глубину от 15 до 40 см. Он темно-серого цвета (в мокром состоянии--черного), с зернистой структурой, на выпаханных участках--с комковатой. Под гумусовым горизонтом находится переходный оподзоленный слой. Он светлее, так как на поверхности комочков накопился в виде «присыпки» мелкий кварцевый песок. Переходный горизонт сменяется уплотненным бурым горизонтом, под которым расположена материнская порода--лёсс, или лёссовидные суглинки. (Добровольский, 1985)

Степень оподзоленности и накопление гумуса в серых лесных почвах--разные. Если почва сильно оподзолена и имеет мало гумуса (2--3%), то ее называют светло-серой, а если много (5--6%) и следы оподзоливания слабые,-- темно-серой.

Промежуточное место между ними занимает серая лесная почва. На ней выращивают хорошие урожаи самых требовательных культур: сахарной свеклы, конопли, табака, пшеницы. Ежегодно с убираемым урожаем из почвы уносится много фосфора, азота, кальция, калия и других питательных элементов. Чтобы не происходило обеднения, и в серые лесные почвы вносят минеральные и органические удобрения.

Серые лесные почвы формируются на материнских породах, которые легко размываются водой. Стекая с полей, талые и дождевые воды смывают плодородный слой почвы и уносят много питательных веществ. Достаточно сказать, что при смыве только сантиметра почвы с одного гектара уносится 15 тонн глинистых и органических веществ, а с ними до 90 кг гумуса, до 10 -- фосфора и до 20 -- калия. (Ганжара, 2001, Щукин, Громов, 2004)

Более чем смыв, вреден размыв почв. Образующиеся в результате размыва промоины, овраги и балки разрезают поля на небольшие участки, обработка их машинами становится почти невозможной. Хозяйства теряют большие участки плодородных земель. (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

С эрозией нужно бороться. Для этого следует так обрабатывать поля, чтобы их верхний горизонт был прочно скреплен гумусом и не поддавался размыву. А там, где склоны крутые и вода течет с большой скоростью, нужно выращивать культуры, которые своими корнями хорошо скрепляют почву, сеять травы, создавать лесные полосы, высаживать леса на днище и склонах оврагов и балок.

Менее распространены в области пойменные почвы (почвы пойм рек). Весенние воды приносят и оставляют в поймах песчаные, глинистые и органические частицы, смытые ими с полей. По мере спада паводка и ослабления скорости течения воды эти частицы оседают, образуя так называемые пойменные почвы. Их строение очень простое. Они имеют только гумусовый горизонт, образовавшийся в результате приноса гумуса с водой. Недостатком их является наличие близко расположенных грунтовых вод, которые препятствуют глубокому проникновению корней в почву.

Пойменные почвы как бы естественно «удобряются» ежегодно приносимыми с водою перегноем и глинистыми частицами. Поэтому они плодородны. Их распахивают и используют для выращивания овощей: капусты, помидоров, огурцов. Большая же часть пойм занята заливными лугами. (Ковда, 1973)

Довольно широко распространены и болотные почвы. Они встречаются в лесах на западе и отчасти в центре региона. Растущие здесь травы и мхи после отмирания дают много органического вещества, которое из-за избытка влаги медленно разлагается и накапливается в виде толстого слоя торфа. Торф заготавливают на удобрение, используют как топливо и химическое сырье.

В данной части страны встречаются довольно редкие для лесной зоны почвы, сформировавшиеся на мелах, за что их называют перегнойно-карбонатными. Гумусовый горизонт у них 10--. 15 см, содержание гумуса высокое--до 10--12%. К сожалению, почвы эти не так уж плодородны. Объясняется это тем, что у них мал слой, в котором могут развиваться корни. Влага и многие питательные вещества в них мало доступны растениям. (Добровольский, 1985)

Очень интересны и некоторые песчаные почвы, на которых растут сосновые леса (боры). Сформировались они на песке, содержащем глауконит. Этот зеленоватого цвета минерал очень богат важным элементом--калием. В глауконитовых песках, кроме того, содержатся фосфориты -- источник второго важного элемента -- фосфора. (Ганжара, 2001)

3. Виды деградации почвы

Деградация почв представляет собой совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к изменению функции почв, количественному и качественному ухудшению их состава, свойств и режимов природно-хозяйственной значимости земель. Из сферы сельскохозяйственного производства в результате деградации земель, перевода их в другие виды использования, исключаются значительные площади угодий. Угроза деградации продуктивных сельскохозяйственных угодий обусловлена их нерациональным хозяйственным использованием в условиях экономического кризиса, не позволяющим в полной мере осуществлять комплекс работ по сохранению и повышению плодородия почв и улучшению состояния земель.

Большинство исследователей деградационных явлений считают, что все виды деградации почв можно условно разделить на три группы.

Физическая деградация -- ухудшение физических и водно-физических свойств почвы, нарушение почвенного профиля.

Химическая деградация -- ухудшение химических свойств почвы: истощение запасов питательных элементов, вторичное засоление и осолонцевание, загрязнение токсикантами.

Биологическая деградация -- сокращение численности, видового разнообразия и нарушение оптимального соотношения различных видов микроорганизмов, загрязнение почвы патогенными микроорганизмами, ухудшение санитарно-эпидемиологических показателей. (Школьник, 1974)

Деградация почв зависит от многих количества факторов. В составе сельхозугодий около 12% переувлаженных, 19% эродированных, около 10% дефлированных почв и более 18% засоленных и солонцовых комплексов

В настоящее время основные экологические издержки сельскохозяйственного

производства, отражающиеся на качестве земель, связаны с деградацией почв и ландшафтов вследствие экстенсивного в прошлом земледелия, традиционных для России земледельческих экспансий, связанных с массовой распашкой земель. Виды деградации могут проявляться в различной степени -- от очень слабой до очень сильной. Степень деградации характеризуется величиной отклонения параметров деградированной почвы от недеградированной.

Процессы деградации характеризуются также интенсивностью -- скоростью негативных изменений почв за определенный промежуток времени.

В качестве критерия оценки деградации рассматривается также обратимость, под которой понимается возможность восстановления свойств почв, измененных в процессе деградации.

Она зависит от вида и степени деградации. Для некоторых ее видов (подкисление, почвоутомление и т.п.) можно без больших затрат достичь полного восстановления оптимальных свойств почв. Для других видов деградации (водная эрозия, дефляция и т.п.) устранение их последствий крайне сложно или практически невозможно. (Рыбалкин, 1997)

Деградацию почв необходимо рассматривать в контексте деградации агроландшафтов (земель), в том числе почвенного покрова, выделяя соответственно физическую, биологическую, геохимическую, гидрогеологическую и гидрологическую деградации агроландшафтов. Эти типы включают в себя соответствующие виды, которые часто сопряжены между собой.

Физическая деградация. Поверхностная (смыв) и линейная (размыв) эрозия почвы, дефляционный снос и нанос почвы, расчленение территории оврагами, выход на поверхность почвообразующих и подстилающих пород, усиление сложности и контрастности почвенного покрова, увеличение площади подвижных песков, засыпание и заиливание водоемов и др.

Биологическая. Деградация растительного покрова, уменьшение биологического разнообразия, снижение биологической продуктивности биогеоценозов и агроценозов.

Геохимическая. Резкое ослабление биологического и усиление геологического круговорота веществ; повышение минерализации поверхностных и грунтовых вод, засоление территории, обнажение засоленных пород, загрязнение поверхностных и грунтовых вод, воздуха.

Гидрогеологическая. Подтопление вследствие подъема грунтовых вод, заболачивание, усиление ноеднородности почвенного покрова вследствие формирования полугидроморфных и гидроморфных почв.

Гидрологическая. Обсыхание территории вследствие усиления поверхностного и сокращения грунтового стоков, уменьшения запасов поверхностных и грунтовых вод, затопление.

Оценка деградации почв и агроландшафтов проводится с экологических, социальных и экономических позиций. Первый подход касается изменения экологических функций ландшафтов и почв в процессе деградации, второй -- связан с изменением социальных, рекреационных и медицинских характеристик. При экономической оценке деградации исходят из расчета возможных затрат на восстановление почвы, земельного угодья до уровня оптимальной продуктивности эталона-аналога

4. Биологические свойства почв

Уже в начале XX в. была известна огромная роль живого вещества почв.

П. Э. М. Бертло показал, что почва представляет из себя «нечто живое». Значительное влияние орнизмов на свойства почв В. И. Вернадский выразил во фразе: «...все процессы в почве связаны с участием живого вещества или продуктов его изменения. В широком понимании слова все эти явления можно считать биохимическими». Изучение биологии почв позволило установить закономерности распределения и активности организмов и их метаболитов в зависимости от свойств почв и почвенных процессов, что послужило теоретической базой для их применения в диагностике и мониторинге почв. (Кирюшин, 2013)

4.1 Фауна почв

Важную роль в круговороте веществ в природе, почвообразовании, плодородии почв играют животные. В глобальном масштабе видовое разнообразие фауны почвенных беспозвоночных составляет примерно треть от общего числа известных видов. В одном местообитании встречается до нескольких сотен видов беспозвоночных, относящихся к одной размерной группировке. Например, количество видов раковинных амеб в лесной почве составляет 60--70, гамазовых клещей --70-75,криптостигматных клещей- 25--53, насекомых, относящихся к группе мезофауны, -- 20--150. Показатели локального разнообразия животного населения в почве выше, чем в наземном ярусе: среднее видовое богатство почвенной фауны в расчете на единицу площади (альфа-разнообразие) превышает таковое в наземной среде. Если принять во внимание, что в почвенном профиле животное население сосредоточено лишь в верхнем горизонте, то индекс разнообразия видов на единицу объема оказывается еще выше, чем, например, в растительном ярусе. (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

В почве обитает огромное количество видов простейших, червей, насекомых, многоножек, клещей, мокриц и др. Величина биомассы животных в почве варьирует в пределах от сотен миллиграммов до сотен граммов в 1 м2. Мелкие животные вносят ощутимый вклад в общую зоомассу почвы. Даже филогенетически очень далекие организмы (микробы, беспозвоночные, позвоночные), принадлежащие к близким трофическим группам, имеют величины биомассы одного порядка. Существует обратная зависимость интенсивности обмена веществ от размеров (массы) организма. Чем мельче животное, тем больше оно расходует кислорода на единицу массы своего тела.

Зоологами установлена зависимость между уровнем численности и размерами животных. Размеры почвообитающих беспозвоночных различаются на 5 порядков (от 5 мкм до 25 см), а уровни их численности варьируют от десятков до сотен тысяч особей на 1 м2, увеличиваясь по мере снижения размеров животных.

В разных типах почв и растительных ассоциаций показатели обилия почвенных животных кардинально различаются.

Наиболее разнообразны комплексы беспозвоночных в лесных почвах умеренного и тропического поясов и луговых степей, т.е. в областях с наиболее оптимальным для животных сочетанием тепла и влаги. При этом соотношения обилия отдельных размерных групп в почвах разных климатических поясов широко варьируют.

В разложении мертвой органики основную роль играют беспозвоночные животные. В огромном количестве в почвах обитают простейшие (корненожки, жгутиконосцы и инфузории). Их численность достигает миллионов и даже миллиардов особей на 1 м2, а биомасса -- до 2--20 г/м2, или нескольких центнеров на гектар. Их основная пища -- бактерии, однако сейчас доказано, что они съедают лишь малую часть последних.

Польза почвенных простейших заключается в выделении ими биологически активных веществ, стимулирующих рост тех же микроорганизмов, корней растений, повышающих всхожесть семян, подавляющих активность вредных для растений грибов.

Множество микроскопических или просто очень мелких животных (обычно до 1 мм), относящихся к нематодам, энхитреидам, коловраткам, тихоходкам и некоторым другим группам, постоянно обитает в пленках воды вокруг почвенных частиц. На 1 м2 в естественных биотопах встречается от нескольких сот тысяч до десятков миллионов особей нематод, от 10 000 до 300 000 энхитреид, до 200 000 коловраток. Разнообразие и функциональная роль нематод очень большая. Помимо прямого участия в процессах разложения органических остатков они имеют важное значение в регуляции группового состава и активности микрофлоры. Черви принимают участие в механическом разрушении растительных тканей: вбуравливаясь в отмершие ткани, они с помощью ферментов разрушают клеточные стенки, открывая путь для проникновения в растения более крупных беспозвоночных - сапрофагов. Тела нематод после отмирания представляют легкоусвояемый, богатый белком субстрат, который быстро используется некрофагами и микроорганизмами, высвобождающими азот в доступной для растений форме.

В естественных почвенных скважинах живут многие группы микрофауны (размеры от 0,1 до 2--3 мм), из которых надо особо выделить панцирных клещей, или орибатид (паукообразные), и ногохвосток (низшие насекомые). Они являются наиболее активными разрушителями растительных остатков среди организмов почвенной микрофауны.

Плотность орибатид и ногохвосток достигает десятков -- сотен тысяч, иногда миллионов особей на 1 м2 почвы. Неудивительно, что роль этих организмов в жизни почвы трудно переоценить.

Исключительная роль в почвообразовательных процессах дождевых червей была показана еще Ч. Дарвином. Будучи влаголюбивыми организмами, они многочисленны в зоне широколиственных лесов, а в степной зоне -- в поймах рек, на орошаемых землях, участках, занятых древесно-кустарниковой растительностью. В наиболее благоприятных местах (чаще это широколиственные леса) численность червей достигает 500--800, а биомасса -- 290 г на 1 м2. В процессе пищеварения в кишечнике червей происходят разложение клетчатки и частичная минерализация растительных тканей опада и другой органики, которой они питаются.

В широколиственных лесах черви ежегодно возвращают в почву около 100 кг азота на 1 га. Они стимулируют развитие микроорганизмов. Скорость разложения дубовой подстилки при отсутствии земляных червей замедляется в 3--10 раз в зависимости от времени года. Сама почва обогащается ферментами, что активизируем ряд важных элементов питания растений. Кроме того, дождевые черви перемешивают слои почвы, а их многочисленные ходы способствуют проникновению в почву и равномерному распределению в ней воды и воздуха, что особенно важно на тяжелых почвах. По ходам червей в более глубокие слои проникают корни растений. Доказано, что во многих районах урожайность сельскохозяйственных культур зависит от численности дождевых червей в почве. (Кирюшин, 2013)

В гумусовом слое почвы, а также под корой пней и колод концентрируются наземные подстилочные мокрицы. Они употребляют в пищу в основном листовой опад и погибшую древесину.

Многие почвенные животные являются эффективными индикаторами почвенных свойств и плодородия, на чем основано использование животных для зоологической индикации почв. Под влиянием антропогенных факторов, в частности распашки земель, использования пестицидов, нефтяного, промышленного и других форм загрязнения окружающей среды, видовое разнообразие и численность почвенной фауны снижается. На сельскохозяйственных угодьях количество дождевых червей, мокриц, кивсяков и многих других сапрофагов в несколько раз меньше, чем в естественных биотопах. (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

4.2 Микрофлора почв

Микроорганизмы обнаруживаются в окружающей природной среде практически повсеместно. Однако из всех известных сред обитания наиболее богаты как количественно, Так и качественно почвы, в одном грамме которых может находиться до 10 млрд микробов и более.

Несмотря на то, что средний вес бактериальной клетки вставляет всего

(7-9) 10-14 г, их живая биомасса в почве на площади 1 га составляет 2--5 т.

Микробная биомасса в разных почвах колеблется от единиц до нескольких десятков т/га, причем на долю грибов приходится от 88 до 99% биомассы, а доля прокариот (бактерии, актиномицеты) составляет 1--12%. Доля живого мицелия составляет от 50% в нижних горизонтах до 85% в подстилке. Жизнеспособность спор составляет 70--100%.

Особенностью почвы как среды обитания микроорганизмов является ее гетерогенность. Микрозоны разделены здесь в пространстве и во времени, поэтому почва представляет собой множество экологических ниш. Микрозональность определяется локальным поступлением органических остатков и корневых выделений растений, варьированием значений температуры, влажности, рН, окислительно-восстановительным потенциалом, концентрацией минеральных элементов и т.д. Благодаря микрозональности в почве одновременно могут идти разнообразные процессы -- аэробные и анаэробные, автотрофные и гетеротрофные, проникающие при низких и высоких значениях рН. (Кирюшин, 2013)

В современной популяционной экологии принято подразделять организмы на r-стратегов (r -- показатель скорости логарифмического роста популяции в нелимитирующей среде), быстро развивающихся за счет легко доступных соединений, содержащихся в высоких концентрациях в среде, и К-стратегов (К -- показатель верхнего предела численности популяции), способных к медленному росту за счет питательных субстратов, имеющихся в незначительных концентрациях, уже неспособных обеспечить рост r-стратегов. При обилии пищи r-стратеги быстро размножаются и преобладают, но в неблагоприятных условиях быстро отмирают.

К- стратеги развиваются медленнее, но более устойчивы к стрессам. В зависимости от условий доминируют организмы с той или иной стратегией. Обычно при внесении источников пищи (например, навоза) в начале сукцессии (закономерного процесса смены ценозов) доминируют r-стратеги при низком видовом разнообразии, а на более поздних этапах -- К-стратеги, что сопровождается увеличением биоразнообразия. (Кирюшин, 2013)

Основными представителями почвенной микрофлоры являются бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы и водоросли.

Бактерии -- мельчайшие организмы, обладающие клеточным строением. Диаметр бактериальной клетки в cpеднем составляет 1 мкм, варьируя в пределах от 0,1 до 10 мкм. Обнаруживаются во всех средах обитания вплоть до самых экстремальных (соленые и термальные источники и т.д.).

Большинство бактерий относится к классу истинных бактерий (Eubacteriaea). Это, как правило, безъядерные одноклеточные организмы. Размножаются простым делением. Некоторые обладают подвижностью. Клетка истинных бактерий имеет неэластичную оболочку. Бактерии имеют различную форму -- круглую (кокки), палочковидную (бациллы), изогнутую.

К палочковидным бактериям относятся бактерии рода Bacillus -- подвижные и неподвижные бактерии, обладающие способностью образовывать споры внутри клеток при неблагоприятных условиях среды. Из неспороносных палочковидных бактерий в почве чаще всего встречаются представители родов Pseudomonas и Bacterium. К изогнутым палочковидным бактериям относятся вибрионы (p. Vibrio, p. Spirillum, p. Spirochaetta).

Бактерии способны очень быстро размножаться при поступлении свежего органического вещества. Неспороносные формы размножаются быстрее, чем бациллярные. Поэтому бациллы встречаются на более поздних этапах сукцессии. К тому же они обладают более мощным ферментативным аппаратом и могут питаться веществами, недоступными неспороносным бактериям. Большинство почвенных бактерий относится к сапрофитам. (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

Грибы, являясь эукариотными организмами, обладают рядом своеобразных черт, отличающих их от растений и животных и дающих основание выделять их в самостоятельное царство Mycota (от греч. микос -- шампиньон). Почвенные грибы представляют самую крупную экологическую группу, участвующую в минерализации органических остатков растений и животных и в образовании гумуса.

Истинные грибы (Eumycota) насчитывают более 100 тыс. видов. Их делят на четыре основных класса: зигоспоровые, аскоспоровые, базидиоспоровые и несовершенные.

Распространение грибов в почве и их высокая активность объясняются их большей по сравнению с другими микроорганизмами устойчивостью к изменяющимся условием окружающей среды. Так, например, имея неодинаковый оптимум рН для развития, грибы хорошо переносят любые условия кислотности и поэтому встречаются и в кислых, и в щелочных почвах. Многие виды грибов развиваются в почвах, имеющих рН ниже 4, при котором жизнедеятельность большинства бактерий и актиномицетов невозможна.

Почвенные водоросли -- также специфичный и неотъемлемый компонент почв. Они являются пионерами при заселении горных пород, различных обнажений, отвалов горных пород и т.п., где образуют самостоятельные сообщества водорослей, или альгоценозы. Встречаются они как в арктических и антарктических полярных пустынях, нивальном поясе гор, так и в тропических сухих пустынях. Вместе с теш они входят в состав любого фитоценоза, образуя его структурную часть -- альгосинузии, которые формируются под влиянием наземной растительности и почвенных условий, и в разных фитоценозах различаются по видовому составу, численности и экологическим особенностям входящих в их состав водорослей. Зональности почв и растительности соответствует зональность водорослевых группировок. К главным факторам, контролирующим особенности альгосинузий, относятся степень сомкнутости растительного покрова, наличие и качество опада на поверхности почвы, водный и солевой режимы почвы. (Вальков, Казеев, Колесников, 2013)

Микробиологическая характеристика почв - наиболее сложный раздел почвенной диагностики, связанный с большими методологическими проблемами. Однако почвенные микроорганизмы быстрее всех реагируют на внешние изменения среды, и поэтому могу использоваться для ранней диагностики антропогенного воздействия, особенно загрязнения. В этой свзяи применение почвенных микроорганизмов в биодиагностике и биомониторинге имеет большие перспективы.

5. Биологическая деградация почв

Негативные воздействия на почву, изменяя условия существования почвенных микроорганизмов, могут нарушать нормальное протекание в почвах процессов микробной трансформации, а следовательно, и процессов круговорота веществ в биосфере. Эти нарушения могут отрицательно влиять на человека, изменяя экологические условия обитания, процессы производства пищевых продуктов и промышленной продукции. Кроме того, изменение микробной трансформации может приводить к появлению новых загрязнений в биосфере и заболеваний у людей.

Микроорганизмам принадлежит уникальная роль в очистке биосферы от загрязнений, так как именно они, обладая высокой способностью к адаптации, могут быстро трансформировать загрязняющие вещества. Нарушение функционирования почвенной биоты чревато также утратой ею функций дезинфектора биосферы от загрязняющих веществ и еще большей их аккумуляцией в биосфере. Почвенные организмы находятся в постоянной взаимосвязи и взаимодействии с другими организмами наземных экосистем, а антропогенные изменения микробных комплексов в почвах могут приводить к изменению этих взаимоотношений и оказывать негативное воздействие на растения, животных и человека.

Нарушение функций микробных сообществ проявляется в изменении интенсивности трансформации органических веществ соединений азота, ряда минеральных элементов и т. д. (Ступин, 2009)

Одним из важнейших последствий антропогенного воздействия на природные экосистемы может быть снижение в них видового разнообразия. Антропогенные факторы, вызывающие деградацию почв и изменяющие состав почвенной микробиоты, могут нарушать функционирование зоомикробных комплексов и сложившихся в них связей.

Установлено, что антропогенные факторы могут:

а) приводить к развитию токсичных и реппелентных для почвенных беспозвоночных животных видов микробов,