Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
159
лотах. Данные И К- и ЯМР-спектроскопии показывают, что водород в гумусовых веществах находится лишь при алифатическом С. Это свидетельствует о высокой степени замещения ароматических колец в почвенном гумусе.
Помимо Н, С, О гумусовые вещества содержат серу (и 1%), а также азот (2—5%). Азот входит в основном в состав аминогрупп.
Гумусовые вещества состоят из молекул различной молекулярной массы. Наименьшую среднюю молекулярную массу имеют фульвокис-лоты, наибольшую — гуминовые. В силу высокого содержания в составе гумусовых веществ лигандных функциональных групп они обладают высокой комплексообразующей способностью.
Помимо комплексообразующих свойств для гуминовых веществ характерны гидрофобные взаимодействия, в силу чего высокомолекулярные гуминовые вещества в воде нерастворимы и образуют основу органического вещества почв. Так называемые тучные почвы содержат более 10% гумуса, среднегумусовые почвы — 5—7%.
Зрелые гумусовые почвенные горизонты формируются за сотни лет, а минеральные — за тысячи и миллионы лет.
Уменьшение содержания гумусовых веществ в почве приводит к их дегумификации. Этот процесс обусловлен резкой сменой баланса почв по органическому веществу при освоении целинных земель, или при длительной распашке почв без применения органических удобрений, или. без посева многолетних трав. Уменьшение количества либо изменение качественного состава поступающих в почву органических остатков приводит к тому, что комплекс почвенных микроорганизмов, приспособленный к естественному круговороту органических веществ, при нарушении баланса начинает использовать гумус почвы. Это продолжается либо до установления нового почвенного экологического равновесия, либо до полной деградации почвы.
Уменьшение содержания органического вещества в почве сопровождается ухудшением ее физических свойств и прежде всего структуры и водопроницаемости, что способствует усилению процессов эрозии, особенно опасной для пахотных земель. Эрозия, в свою очередь, усиливает процесс дегумификации. В процессе дегумификации резко сокращается содержание в почве наиболее ценных зернистых агрегатов размером 1—5 мм.
В общем случае воздействие на почву при сельскохозяйственном использовании может быть сбалансированным — без коренных перестроек почвенного профиля, с севооборотом, с разумным внесением органических и минеральных удобрений, с формированием высокого уровня почвенного плодородия, а может быть экстенсивным — с изъятием органических веществ без их восполнения, с быстрым расходовало нием естественных питательных ресурсов, с потерей плодородия и физическим разрушением и изменением почвенного профиля.
§ 5.3. ПОЧВА И ВОДА, ЭРОЗИЯ ПОЧВ
Почвенные экосистемы не могут существовать без воды. Практически вся почвенная влага находится в верхнем двухметровом слое. Влажность этого слоя составляет в среднем 10% по массе, что соответствует слою воды толщиной 0,2 м.
Для почвы характерны неоднородность (анизотропия) гидравлических свойств, наличие пор, каналов, трещин, корневых ходов, червоточин и т.д. Электронно-микроскопическое изучение структуры почвы указывает на существование двух типов пор: относительно больших и малых, расположенных внутри структурных почвенных элементов — педах. В этих мелких порах сосредоточена почвенная влага, пассивная в процессе влагопереноса. Поступающая в почву вода переносится через цепочки крупных пор, обходя воду внутри почвенных педов. Потоки воды через крупные поры и трещины создают своего рода каналы, по которым довольно быстро переносятся вода и растворенные в ней вещества. Тем самым часть воды, содержащейся в микропорах внутри педов, оказывается исключенной из активного потока почвенных вод.
В почвенном профиле можно выделить четыре влагоносных слоя: поверхностный, верхний, нижний и грунтовые воды.
Поверхностный слой контролирует инфильтрацию в почву талой воды и осадков, испарения почвенной влаги в засушливую погоду, поверхностный сток воды. Верхний влагоносный слой совпадает с корневой зоной растений. Вода, просачивающаяся в нижний слой, — влага фильтрации.
Для почвенного круговорота воды и влагообмена с сопредельными средами существенное значение имеет время года. В зимне-весенний период преобладает поверхностный сток. В осенний период (от окончания активной вегетации до промерзания почвы) происходит наиболее интенсивно нисходящее перемещение влаги по почвенному профилю. В период летней вегетации растений существенны потери почвенной влаги за счет испарения и транспирации.
Современное сельское хозяйство — важнейший фактор влияния на почвенные экосистемы. Будучи средством производства продуктов питания, почва превратилась в объект интенсивной эксплуатации.
Виды антропогенных воздействий на почвы обширней, чем на другие компоненты биосферы. Вся совокупность воздействий может быть разделена на две группы: воздействия на факторы, определяю-6-235 161 щие плодородие почв (органический и минеральный состав, баланас по воде), и воздействия на структуру почв.
Одним из наиболее значительных факторов антропогенного воздействия на почву является нарушение баланса по воде (вырубка лесов, поливное земледелие и другие воздействия, снижающие структурную устойчивость почв). Почва полностью попадает под власть воды, которая уже не выводится из нее путем транспирации, а вместе с частицами почвы выносится в русло рек.
