Экологическое состояние почвы

Глава VI. Почвы

1. Методы изучения почв

Как объект изучения почва обладает следующими отличительными особенностями:

— многокомпонентный состав (минералы, химические и органические соединения, живые организмы, почвенные растворы, воздух);

— разнообразие форм химических, органических и органо-минеральных соединений;

— наличие новообразованного гетерогенного органического вещества — почвенного гумуса;

— полифункциональность;

— разная природа механизмов межфазных взаимодействий;

— почвенно-генетическая и унаследованная от материнской породы анизотропность;

— иерархическая структура организации почвенного тела;

— пространственная и временная изменчивость свойств и состава.

Полное и всестороннее изучение почвы и ее функций в лесных биоценозах включает полевое описание профиля и СПП, режимные наблюдения, лабораторные анализы, теоретические построения (генезис, классификация, анализ плодородия, моделирование процессов почвообразования), типологию и экономическую оценку земель, разработку приемов улучшения плодородия лесных почв и рационального использования земель. Для оценки почв и почвенного покрова требуется понимание и применение всего набора имеющихся в арсенале почвоведения аналитических и теоретических методов.

Сравнительно-географический метод. Сущность этого метода заключается в сопряженном изучении разных типов почв и факторов почвообразования, исследовании закономерностей пространственной изменчивости почв, анализе структуры почвенного по — крова на разных уровнях его организации. Составными частями сравнительно-географического метода являются картографический и аэрокосмические методы.

Морфогенетический метод. Основу этого метода составляет изучение морфологического строения почвенного профиля в целом и на разных иерархических уровнях его организации. Для каждого уровня организации почв используются свои особые методы исследования. Кристалло-молекулярный, или молекулярно-ионный, уровень организации исследуют методами электронной микроскопии, изучают строение и состав гумусовых веществ, морфологические признаки разрушения и синтеза почвенных минералов, органо-минеральные взаимодействия, трансформацию органического вещества.

Уровень почвенных агрегатов включает микро-, мезо — и макроагрегаты, новообразования растворимых солей, извести, гипса, железа и марганца. Описываются и изучаются форма, размер, структура, состав агрегатов. Применяются методы световой микроскопии.

Уровень почвенных горизонтов изучают в полевых условиях (морфологические признаки: мощность, цвет, структура, строение и др.) и в ходе камеральных исследований с применением стандартных шкал, оптических приборов, совмещенных с компьютером.

Уровень почвенных индивидуумов предполагает применение системного подхода. В его основе лежит представление о почве как о целостной природной системе. В полевых условиях изучаются морфологические признаки, несущие информацию о времени и процессах почвообразования, генезисе и классификационной принадлежности почв. Системный подход включает профильный метод изучения почв, мезо — и микроморфологические методы, а также методы визуальной и электронной микроскопии.

Сравнительно-исторический метод. Этот метод базируется на принципе актуализма, согласно которому в строении и свойствах современной почвы заложены возможности исследования эволюции почв, геологического прошлого, палеоклимата и палеоландшафтов. Сравнительно-исторический метод широко используется в палеопочвоведении и археологическом почвоведении.

Сравнительно-аналитический метод. Он заключается в сравнении вещественного состава и свойств твердой фазы почвенных горизонтов, с одной стороны, и материнской породы — с другой (минералогического и химического составов, органического вещества, почвенных растворов, воздуха, почвенных животных и микроорганизмов).

Для определения вещественного состава почв используются инструментальные методы исследования, в том числе потенциометрические, вольт-амперометрические, кондуктометрические, термогравиметрические, методы молекулярной спектрофотометрии, атомной и рентгенофлюоресцентной спектроскопии, масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, магнитно-ядерного резонанса и др.

Полевые методы исследования. Полевые методы предназначены для изучения почвенных режимов, водного и теплового балансов, структуры почвенного покрова, почвенного мониторинга, картирования почв, земельного кадастра. Включают маршрутные и стационарные методы, а также методы почвенных ключей.

Методы моделирования. Эта группа методов включает физическое и математическое моделирование. Они предназначены для экспериментального воспроизведения различных явлений и процессов в контролируемых условиях почвообразования и применяются как в полевых, так и в лабораторных условиях.

Геостатистические методы и геоинформационные системы. Для исследования закономерностей пространственного варьирования свойств почв используют геостатистические методы, геоинформационные системы (ГИС).

Развитие получает педотрансферный метод изучения гидрофизических функций почвы. Он основан на выявлении зависимостей между фундаментальными почвенными свойствами и гидрофизическими параметрами почв.

Метагеномика. Все большее внимание почвоведов привлекают методы метагеномики, используемые для исследования метагенома почвы, в связи с серьезной проблемой деградации почв и необходимостью их реабилитации. Метагеном почвы представляет собой геномы почвенных микроорганизмов, некультивируемых в лаборатории. Для выявления метогенома выделяются и секвенируются ДНК микробных ассоциатов из почвенных гори-зонтов.

2. Условия почвообразования, виды почв Московского региона

На территории Московской области преобладают малоплодородные и требующие внесения удобрений дерново-подзолистые почвы, на возвышенностях — суглинистые и глинистые, средней и сильной степени оподзоленности, в пределах низменностей — дерново-подзолистые, болотные, супесчаные и песчаные (два последних типа преобладают на востоке области, в низменной Мещёре). Чернозёмные почвы (сильно оподзолены и выщелочены) распространены мало и имеют место лишь к югу от Оки. Серые лесные почвы распространены к югу от Оки и в восточной части Москворецко-Окской равнины (в основном Раменский и Воскресенский районы). Болотные почвы часто встречаются в Мещёрской и Верхневолжской низменностях. По долинам крупных рек — полосы аллювиальных почв различной ширины, особенно широкие в долинах рек Оки, Москвы и Клязьмы. Почвы Московской области, в особенности серые лесные заокских районов и дерново-подзолистые Москворецко-Окской равнины, сильно смыты.

Почвообразование - совокупность явлений превращения и перемещения веществ и энергии в пределах биогеосферы Земли. Почвообразовательный процесс является почвенным звеном в процессе геологического и биологического круговорота вещества и энергии. Геологический круговорот вещества и энергии – процесс их перемещения с суши в океан и обратно. Биологический круговорот - процесс обмена веществом и энергией между почвой и смежными природными телами (материнской горной породой, атмосферой и биотой). Первичный почвообразовательный процесс – изменение рыхлой горной породы в результате биологического круговорота.

Факторы:

1.Почвообразующие породы
2. Климат
3. Живые и отмершие организмы
4. Возраст, рельеф местности
5. Антропогенная деятельность

Общая схема почвообразовательного процесса:

Горная порода ==> выветривание ==> кора

выветривания ==> почвообразование ==> почва

Почвообразующие породы (или материнские) – это горные породы, из которых почвы формируются. Почвообразующая порода является материальной основой почвы и передает ей свой механический, минералогический и химический состав, а также физические, химические и физико-химические свойства, которые в дальнейшем постепенно изменяются в различной степени под воздействием почвообразовательного процесса придавая определённую специфику каждому виду почв.

Почвообразующие породы различаются по происхождению, составу, строению и свойствам. Они делятся на магматические, метаморфические и осадочные горных пород. Минералогический, химический и механический состав пород определяет условия произрастания растений, оказывает большое влияние на гумусонакопление, оподзоливание, оглеение, засоление и другие процессы. Так, карбонатность пород в таежно-лесной зоне создает благоприятную реакцию среды, способствует формированию гумусового горизонта, его оструктуренности. На кислых породах эти процессы идут значительно медленнее. Повышенное содержание водорастворимых солей приводит к образованию засоленных почв. В зависимости от механического состава, характера сложения породы различаются по водопроницаемости, влагоемкости, пористости, что предопределяет в процессе развития почв их водный, воздушный, тепловой режимы.

Экологическое состояние почвы

Экологическое состояние почв - комплекс почвенных свойств, определяющий степень их соответствия природно-климатическим условиям почвообразования и пригодности для устойчивого функционирования естественных и антропогенных экосистем.

Почвы обладают естественным природным разнообразием, являются универсальным индикатором состояния окружающей природной среды (в том числе на уровне природных зон и административных регионов). Поэтому нарушение почв под влиянием какого-либо воздействия (загрязнение, эрозия, лесо- и сельскохозяйственная деятельность и др.) свидетельствует о неблагополучии экосистемы в целом.