Тема Рациональное использование и охрана почв. Экологическая роль почв
Цель занятия: углубление знаний о почве как плодородном слое Земли, ее экологической роли, выявление результатов антропогенного воздействия на почвы.
Постановка проблемы
Почва – основной источник плодородия. Площадь почвенных ресурсов составляет 129 млн км2, или 86,5 % площади суши. Однако каждый год на Земле теряется около 0,7 % потенциальной пашни. На 1/3 пахотных территорий планеты почвы разрушаются быстрее, чем восстанавливаются, ведь для восстановления всего 1 см слоя почвы требуется 250– 00 лет. В реки, озера, океаны смывается ежегодно столько почвы, что если бы ею загрузить вагоны товарного поезда, то он опоясал бы земной шар 150 раз.
Глоссарий: почва, биогеохимические циклы, гумус, гумификация, почвенный горизонт, земельные ресурсы, эрозия почвы (ветровая, водная, механическая, строительная), плодородие, агроэкосистема, земледелие, опустынивание, деградация почвы, удобрение, пестицид, микроорганизмы, сельскохозяйственное загрязнение, зеленые революции (первая, вторая).
Теоретическое обоснование
Почва – это рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате совместного действия на горные породы воды, воздуха и различных организмов (живых или мертвых).
Почва отличается от других похожих на нее глинистых и песчаных образований тем, что обладает плодородием.
Почва состоит из хорошо выраженных слоев, называемых почвенными горизонтами (рис. 1).
Верхний, гумусовый горизонт А населен растениями, животными, микроорганизмами (живыми и мертвыми). Мертвые органические остатки подвергаются гумификации – благодаря микроорганизмам (бактериям, грибам, простейшим) превращаются в высокомолекулярные гуминовые соединения – мелкодисперсный органический материал. Подслои горизонта А: А0 – подстилка, А1 – собственно гумусовый, А2 – выщелоченная светлоокрашенная почва. В следующем горизонте В содержатся, в основном, минеральные вещества, а органические переработаны редуцентами и перемешаны с мелкозернистой материнской породой. Материнская порода образует горизонт С. Почвенный профиль – последовательность почвенных горизонтов. Параметры горизонтов и профиля варьируются в зависимости от многих факторов.
Экологическая чистая почва густо населена живыми организмами – микробами, насекомыми, червями, грызунами-землероями и т. д. В средней полосе России на 1 га поверхности почвы приходится 12,5–2000 млн разных беспозвоночных животных, а в 1 г почвы живет до 10 млрд микроорганизмов.
Рис. 1. Почвенный профиль автоморфных почв:
А – перегнойно-аккумулятивный горизонт (А1 – минеральный гумусово-аккумулятивный, А2 – элювиальный), В – горизонт вмывания (иллювиальный), С – материнская порода
Порядок выполнения работы:
Выполнить задания
1.Определите понятия глоссария, перечисленные выше, используя доступные информационные ресурсы.
2.
А.Охарактеризуйте роль в процессе почвообразования следующих факторов:
1) климат (температура, ветер, количество влаги);
2) рельеф,
3) обилие органических остатков,
4) разнообразие и количество живых организмов, обитающих в почве (эдафобионтов);
5) свойства материнской породы;
6) время; в) агротехнические мероприятия (вспашка, внесение пестицидов и т. д.).
Б. Обсудите в группе вопрос о том, как организмы влияют на состав и плодородие почв.
3. В природе происходит закономерный круговорот химических элементов:
Почва – растения (животные – микроорганизмы) – почва.Этот круговорот называют малым или биологическим.
- Опишите его более детально, используя свои знания о продуцентах, консументах, редуцентах.
- Почему почву называют редуцентным звеном биосферы?
4. Весной и осенью часто пускают палы, поджигая сухую траву. Многие считают, что это ускорит рост молодых побегов, удобрит почву золой, уничтожит вредных насекомых. Как в действительности повлияет огонь на подстилку, гумус, влагозадержание, состояние наземных частей растений, полезных насекомых? Оцените вред и пользу от «мини-пожара».
5. Проанализируйте совокупность факторов, которые губительны для почвы и ее плодородия: эрозия, выпас скота, вырубка леса, неправильное обращение (применение удобрений и пестицидов, мелиорация).
6. Проанализируйте схему, отображающую виды эрозии почв. Какие причины их вызывают?
Вопросы для самоконтроля
1. Из предложенного списка выпишите те экологические факторы, которые относятся к эдафическим: влажность, освещенность, температура, давление, структура, активная реакция среды (рН), засоленность.
2. Что такое деградация почв и каковы ее причины?
3. Разрушение и снос верхних, наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром или потоками воды, называется…
4. Прочтите текст Приложения «Загрязнение почв». Какие отходы представляют наибольшую опасность для почв? Почему? Дайте мотивированный ответ.
5. Какие мероприятия, служащие для борьбы с эрозией почв, относятся к:
1) агротехническим; 2) землеустроительным; 3) лесомелиоративным;4) гидротехническим:
а) организация севооборотов и системы обработки почв;
б) борьба с засолением, заболачиванием;
в) рекультивация нарушенного почвенного покрова;
г) предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота;
д) чередование прямолинейных контуров полей с лесными полосами;
е) сооружение террас, водотоков, лотков;
ж) облесение оврагов;
з) бесплужные системы обработки почв (применение культиваторов, плоскорезов и т.п.);
и) устройство валов, каналов, канав.
6. При каком показателе pH почва становится практически бесплодной? Варианты ответов:
а) pH = 3; б) pH = 5,6; в) pH = 7; г) pH = 8,5.
7. Зимой в гололед дороги посыпают смесью соли с песком. Часть соли позднее впитывается в асфальт, попадает на газоны. Снег с дорог убирают и вывозят на специальные полигоны (снегоотвалы). Часть соли оказывается за городом. Предложите альтернативные, экологически чистые, варианты противогололедных мероприятий.
8. Утилизация отходов – важнейшая экологическая проблема. При ее решении и сырье можно сэкономить, и площади свалок, занимающих большие территории и являющихся источником загрязнения, уменьшить. Предложите свои варианты утилизации:
а) бумаги и картона;
б) пластмассовых изделий (пластиковых бутылок, негодных авторучек, одноразовой посуды и т.п.);
в) испорченных продуктов питания (гнилых овощей и фруктов, полуфабрикатов с истекшим сроком годности и т. п.). Приветствуются нестандартные решения.
- Основоположник научного почвоведения В.В. Докучаев в 1892 г. в книге «Наши степи прежде и теперь» писал: «Огромная часть (во многих местах вся) степи лишилась своего естественного покрова – степной, девственной, обыкновенно очень густой растительности и дерна, задерживавших массу снега и воды, и прикрывавших почву от морозов и ветров, а пашни, уничтожив свойственную чернозему наиболее благоприятную для удерживания почвенной влаги, зернистую структуру, сделали его легким достоянием ветра и смывающей деятельности всевозможных вод. Эти обстоятельства повлекли усиленное испарение степных вод, уменьшение количества почвенной влаги и понижение уровня грунтовых вод, сокращение летнего запаса воды как в реках, так и на степных водоразделах, энергичный, все более усиливающийся смыв черноземов и загромождение речных русел, озер и западин наносами, усиление вредного действия ветров в связи с общей деградацией почвеннорастительного покрова степи. Общим и неизбежным результатом этого явились суровые зимы и знойные сухие ветра на юге России». В какой степени описанные нарушения степных ландшафтов применимы к ситуации в России в начале XXI века? На основе литературы, предложенной преподавателем, дайте оценку современному состоянию почв на Донбассе.
Практическое занятие № 7