Почва как природный компонент ландшафта

Процесс разложения органических остатков зависит также от химического состава: в хвойных лесах зольность опада составляет 1-2 %, в лиственных – увеличивается до 4 %, в степях и полупустынях – 2-4 %, а в опаде галофитной растительности солончаковых пустынь она достигает 14 %.

Растения обладают избирательной поглотительной способностью, которая выражается в том, что их корни извлекают из минерального субстрата химические элементы в нужных соотношениях. Например, в золе растений (особенно в злаках, осоках, хвощах, диатомовых) скапливается очень много кремнезема, в то время как почвенный раствор содержит его ничтожно малое количество. В растениях пустынь накапливается большое количество минеральных солей.

Роль животных в почвообразовании неотделима от существенного влияния растительности и микроорганизмов. Почва является жизненной средой для огромного числа позвоночных и беспозвоночных животных организмов. В процессе питания они измельчают растительную массу и перемещают ее в нижележащие горизонты, перемешивая органические вещества с минеральной частью.

Позвоночные животные (суслики, хомяки, сурки, кроты, слепыши, мыши, тушканчики, ящерицы, змеи, ужи и др.) создают в почвах свои норы и гнезда. Землерои перемещают минеральную массу из глубины почвенного профиля и выносят ее на поверхность. Например, в степной полосе в местах поселения этих животных образовались перерытые черноземы, каштановые и другие почвы.

Особенно большую работу по преобразованию органических остатков в почве производят дождевые черви, а также отчасти личинки многочисленных насекомых. Они осуществляют механическую и химическую переработку органо-минеральной части почвы.

Распространение животных в природе подчиняется закону зональности и имеет тесную связь с характером растительного покрова, климатом, почвообразующими породами.

Все организмы растительного и животного происхождения активно участвуют в малом биологическом круговороте веществ, и, находясь в тесном взаимодействии между собой и с минеральной частью, они способствуют развитию почвенного плодородия.

 

 

 

1.4 Время.

Совершенно особый фактор почвообразования – время. Длительность процессов почвообразования накладывает определенный отпечаток на свойства и облик каждой почвы, развивающейся из конкретной горной породы. В связи с этим почвы могут различаться по абсолютному и относительному возрасту.

Абсолютный возраст почв связан с геологическим прошлым в каждом регионе. С тех пор, когда любая конкретная территория стала сушей и на ней поселились растения и животные, началось наземное почвообразование. Однако в определении понятия абсолютного почвенного возраста следует также учитывать подводный период почвообразования, который связан с возрастом материнских пород.

Относительный почвенный возраст характеризуется разновременностью и различными скоростями протекания биологических, физико-химических и других процессов в сравниваемых почвах. Относительный возраст почв тесно связан с сельскохозяйственной деятельностью человека. Учет почвенного возраста важен для оценки результатов мелиорации земель, а также перспективных возможностей в деле повышения почвенного плодородия.

 

1.5 Растительность.

 

Растительность - ведущий фактор почвообразования, который зависит как от современных экологических условий, так и от эволюционно-преемственных. Высшие растения как продуценты и главный источник поступления в почву органического вещества играют особую роль в почвообразовании. Они являются своеобразным мощным насосом, перекачивающим химические элементы и воду из почвы в свои органы. Корни растений, проникая в почву, разрыхляют ее и активно воздействуют на ее фазовый состав. Площадь лесов на планете составляет около 30 %. Оптимальные условия для лесной растительности — превышение суммарного количества осадков над испарением. Избыток влаги при господстве древесной, особенно хвойной растительности способствует интенсивному выщелачиванию растворенных соединений, глубокому разрушению минералов и выносу продуктов почвообразования за пределы профиля. Под лесной растительностью в почвах формируется специфический биоценоз из позвоночных, беспозвоночных, грибов. Общая фитомасса лесной растительности колеблется от 3 до 5 тыс. ц/га, при этом около 500 ц/га приходится на долю ризомассы, т. е. корней. Главная роль в лесном почвообразовании принадлежит наземному опаду и тонким корням. Общая поверхность сосущих корневых окончаний столетнего древостоя сосны на 1 га может составить до 1,5 га. У хвойных пород до 95% ризомассы сосредоточено в верхнем слое почвы (0—30 см). С корнями деревьев всегда связана микориза. Поэтому в ризосфере деревьев обитает значительное количество микроорганизмов, а численность простейших в 5—10 раз выше по сравнению с их средним содержанием в почвах. Кислотность почвы в хвойных лесах усиливается за счет выщелачивания дождевыми водами веществ кислотной природы из живых листьев, хвои и коры. Подкисление до pH 3,3—4,5 может быть вызвано жизнедеятельностью мхов и лишайников. В ризосфере хвойных пород концентрация водородного иона всегда выше (pH ниже на 0,2—0,6), чем вне ризосферы. Водная вытяжка из хвои ели имеет pH около 4, из подстилки сосны — 4,5, а листья широколиственных пород — около 7. Резкие различия в реакции растворов продуктов из листьев и хвои объясняются тем, что для листьев и хвои характерны разные зольность и содержание оснований. При низкой зольности подстилка может иметь pH около 4,5—4,6. Нейтральная реакция типична для лесной подстилки лиственных лесов. Роли древесной и травянистой растительности в почвообразовании существенно различны. Это связано с глубиной проникновения в почвенную толщу и распределением корневой системы, а также с различиями в величине и характере поступления растительных остатков в почву, их зольном составе. Совокупность процессов поглощения растениями химических элементов из почвы, синтеза и разложения органического вещества, возврата химических элементов в почву называется биологическим круговоротом веществ в системе «растение — почва». Некоторые химические элементы, участвующие в биологическом круговороте, не удерживаются почвой, выносятся геохимическим внутрипочвенным стоком за пределы почвенного профиля и включаются в большой геологический круговорот химических элементов. Для характеристики биологического круговорота веществ используются следующие показатели: запасы фитомассы (ц/га) в надземной и подземной частях растений, величина годичного прироста фитомассы и опада, содержание зольных химических элементов в разных частях растений и в опаде. Отношение массы подстилки к массе ежегодного опада служит показателем интенсивности биологического круговорота. Корневая система растений поглощает из почвенного раствора макроэлементы (Са, N, К, Р, S, Al, Fe) и микроэлементы (Zn, В, Мn…) минерального питания и выделяет в эквивалентном количестве ионы (Н+, ОН-), ферменты и другие органические соединения, активно участвующие в почвенных процессах. В среднем растительность умеренного климата поглощает из почвы ежегодно 100—600 кг/га минеральных веществ. Количество поглощаемых из почвы и возвращаемых в нее с растительным опадом химических элементов зависит от типа фитоценозов. Агроценозы, приходящие на смену биогеоценозам, вносят огромные изменения в биологический круговорот веществ. С урожаем культурных растений из почвы безвозвратно выносится колоссальное количество зольных элементов. Так, с урожаем пшеницы 20 — 25 ц/га отчуждается из почвы до 150—200 кг/га основных элементов минерального питания. Скорость разложения органических остатков и характер образующихся в результате этого процесса веществ зависят от климатических условий и состава растительности. Химический состав органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза, зависит от типа растений. Мхи и древесина отличаются высоким содержанием лигнина. В злаках много гемицеллюлозы, в иглах сосны — воска, жиров и смол. В процессе разложения органических остатков в почву возвращаются зольные элементы, поглощенные растениями из почвы. Индекс интенсивности биологического круговорота веществ максимален в заболоченных ландшафтах (более 50), где происходит прогрессивное накопление торфа и образование болотных торфяных почв. В темнохвойных таежных лесах индекс интенсивности биологического круговорота значительно меньше (10—17). Минерализация опада в хвойных лесах происходит замедленно и на поверхности почвы формируются органические горизонты, часто наблюдается образование торфяного слоя. Интенсивность биологического круговорота в степях составляет 1,0—1,5. Образующийся в естественных степных экосистемах степной войлок из травянистой растительности разлагается в течение года. Продукты разложения хвои, листьев, трав, стволов различны по химизму и влиянию на почвообразование. Так, продукты разложения степных трав имеют близкую к нейтральной реакцию (pH = 7). Экстракты из хвои ели, вереска, лишайников, сфагнового мха имеют кислую реакцию (pH 3,5—4,5). Экстракты из полыни имеют щелочную реакцию (pH 8,0—8,5).

 

1.6 Материнские породы.

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.

Таким образом,из изученного материала наглядно видно что факторы почвообразования играют важнейшую роль в уровне плодородия почв.Факторы преобладающие в том или ином ландшафте формируют среду для образования нового плодородного слоя.Но будет этот слой устойчив или проявлять тенденцию к диградации зависет только от человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.0 Функции почвы как основного компонента ландшафта

Слово функция в применении к ландшафту в отечественной научной литературе встречается не очень часто, преобладает функционирование. Оно означает установившийся механизм взаимодействия ландшафтных компонентов. В этом взаимодействии каждый из компонентов выполняет по отношению к другим определенную функцию или несколько функций. Простейший пример это одна из функций почвы по отношению к растениям — обеспечение их питательными элементами. 
Вообще, со словом функция всегда связана цепочка отношений, имеющих характер использования или влияния. В некоторых ситуациях слово функция является синонимом слова роль. 
В определении ландшафтного планирования функция — одно из ключевых слов. Здесь, прежде всего, имеются в виду отношения в системе «человек и ландшафт», а применительно к культурному ландшафту, в котором человек с его деятельностью является не просто пользователем, но одним из естественных компонентов — вся совокупность отношений внутри этого ландшафта. Важно также учитывать, что любой ландшафт — природный или культурный — представляет собой часть более обширной системы, именуемой «окружающая человека среда» и в этом смысле выполняет определенные функции не только по отношению к человеку или иным ландшафтным компонентам, но и к окружающей среде в целом. 
Поскольку важнейшая цель ландшафтного планирования это сохранение функций ландшафта, необходимо пояснить каковы эти функции. 
В отечественной литературе различают ресурсные, средовые, информационные и эстетические функции ландшафтов. Более подробно при этом рассматриваются преимущественно социально-экономические функции (Преображенский и др., 1988). Эстетические функции ландшафта недавно были также достаточно подробно охарактеризованы в книге В.А. Николаева (2003). 
Один из наиболее полных и многоаспектных перечней функций ландшафта предложил Ван дер Маарель (цит. по Преображенский и др., 1988), включив в него следующие их группы: «функции снабжения ресурсами, регулирования, несущие (имеется в виду предоставление пространства для деятельности людей) и информационные». В этом перечне объединены представления и о природных, и о социально-экономических функциях ландшафта. Такой подход отражен и в Европейской ландшафтной конвенции, вступившей в силу в 2004 г. В современной ландшафтной экологии фундаментальной особенностью ландшафта признается не только его полиструктурность (термин К. Рамана), но и мультифункциональность (см., например, Barbel & Guiiter Tress, 2000, http://wvw.geo.ruc.dk/vlb/bgt). 
 
При решении задач ландшафтного планирования, очевидно, следует опираться именно на такие интегративные представления о структурах и функциях ландшафта, поскольку само это планирование должно быть мультифункциональным. Поэтому для соотнесения основных функций ландшафта с разными аспектами планирования, призванными эти функции использовать, обеспечивать и оберегать, предлагается их следующая группировка: 
 
1) функция биопродукционная (и биоресурсная); 
2) биотопическая; 
3) газообменная, водо- и климатоформирующая и регулирующая; 
4) почвообразующая, отчасти также минерало- и породообразующая; 
5) селитебная, транспортная, лесо-, водо- и сельскохозяйственная; 
6) санитарно-гигиеническая и рекреационная; 
7) информационная и культуроформирующая в целом (включая формирование эмоционально-психологических особенностей характера людей, их знаний и мировоззрения). 
Каждая из названных групп функций представляет собой сложное сочетание множества более частных функций. Их содержание раскрывается в специальных курсах ландшафтоведення и в других дисциплинах — в биологии, почвоведении, гидрологии, сельском и лесном хозяйстве, строительстве, гигиене, истории и так далее. Спектр таких дисциплин чрезвычайно широк. Ландшафтный планировщик не должен владеть полным багажом сведений, содержащихся во всех этих отраслях знания. Но общее представление об основных функциях ландшафта он иметь обязан. Он должен также знать из каких источников можно получить необходимые сведения. 
Рассмотрим семь названных групп функций более подробно. Условно их можно разделить на две части. Первая часть включает группы функций с первой по четвертую. Они отражают преимущественно природные взаимосвязи. Вторая часть состоит из трех последних групп функций и отражает в основном непосредственные «потребительские» связи человека с природными компонентами ландшафта. Эти последние три группы функций могут быть обозначены как социально-экономические, а первые четыре группы как природные. Но ни одна из всех этих семи групп функций не может осуществляться сама по себе, вне общей взаимосвязи природных и социально-экономических компонентов и функций ландшафта. 
Так, биопродукционная функция по отношению к прямым потребностям человека выражается в способности ландшафта обеспечивать людей продуктами питания и сырьем для изготовления различных материалов. Одновременно органическое вещество, продуцируемое зелеными растениями (а именно они поставляют более 90% биомассы), служит основой функционирования всей экосистемы, важнейшей составной частью биологического круговорота. 
 
Биопродукционная способность ландшафта определяется, с одной стороны, свойствами почвы и климатом, а с другой — влиянием человека (внесением удобрений, подбором культур и т.п.). В этом смысле и почвы, и климат, и человек участвуют в выполнении ландшафтом его биопродукционной функции. При этом для понимания сложности и важности взаимосвязей между природными и антропогенными компонентами ландшафта достаточно указать на тот факт, что потребление (изъятие из экосистемы) более 10% созданного растениями органического вещества без компенсирующих воздействий приводит к неизбежному разрушению экосистемы. 
Это означает, например, что если выпустить на пастбище чрезмерное количество овец, то вскоре это пастбище необратимо или почти необратимо деградирует. Если регулярно изымать из полевой экосистемы весь доступный урожай, то вскоре ее почва станет почти бесплодной. Но мы знаем, что существуют почвы более стойкие и менее стойкие, что некоторые из них нуждаются в компенсационных воздействиях в большей, другие в меньшей степени. Одни могут выдержать без ущерба значительную пастбищную нагрузку, другие — весьма небольшую. Мы знаем также, что деградировавшее пастбище перестает должным образом выполнять не только продукционную, но и другие функции, например, функцию регулирования стока и функцию формирования климата. 
Из приведенных примеров функциональных взаимосвязей следует, что многие функции ландшафта «привязаны» к его определенным компонентам и их свойствам. Необходимо при этом понимать двоякую функциональную роль ландшафтных компонентов и их свойств. С одной стороны, они выступают как ресурс, как благо, используемое людьми. С другой — те же компоненты являются «ресурсом или благом» для самого ландшафта, обеспечивая его устойчивое функционирование. В этом смысле лучше говорить о компонентах и функциях как условиях существования ландшафта, и о компонентах и функциях как ресурсах потребления человеком. При этом существование нормально функционирующего ландшафта является условием существования и людей. 
Таким образом, названные выше семь групп функций это семь аспектов анализа и учета значимости всех компонентов ландшафта в процедурах ландшафтного планирования, предпринимаемого в целях устойчивого развития территорий. 
Необходимо кратко прокомментирован, важность учета в ландшафтном планировании и других функций ландшафта, показать смысл выделения из сложной совокупности ландшафтных функций именно названных групп в указанных выше формулировках. 
Биотопическая функция означает способность ландшафта и всех его местообитаний сохранять необходимый уровень биологического разнообразия, включая разнообразие видов растений и животных, а также генетический фонд природы. Значимость биологического разнообразия в сохранении основ жизни на Земле осознана наукой давно. Но лишь сравнительно недавно понимание закономерных связей между устойчивостью отдельных экосистем и всей биосферы и сохранением присущего им биологического разнообразил получило общественное признание. Теперь оно закреплено соответствующей конвенцией, которую ратифицировало большинство стран. И поскольку в каждом ландшафте существует множество биотопов, то есть множество разных мест обитания, пригодных и привычных для разных растений и животных, нужно поддерживать это разнообразие на определенном уровне. Таково важнейшее условие сохранения устойчивости ландшафта. Ведь в общем случае любая система тем эффективнее справляется с нарушениями, чем выше разнообразие слагающих ее элементов. 
Группа функций ландшафта, ответственных за сохранение газового состава атмосферы, за стабильный круговорот и достаточное количество чистой пресной воды на планете, за устойчивость такой динамичной системы как климат Земли — эта группа функций обеспечивается, прежде всего, нормальным состоянием растительного и почвенного покровов. Именно эти два компонента ландшафта являются основными регуляторами множества процессов, связывающих в целостную систему состав атмосферы, гидрологический цикл и климат. Объединение их в одну группу функций обусловлено именно этими тесными связями. И именно вся эта система связей может быть существенно нарушена человеком, если он своей деятельностью повредит какое- либо звено в цепочке этих связей. 
Так, деградировавшее пастбище или уничтоженный ради распашки новых земель лесной массив перестанет обеспечивать выделение растениями достаточных количеств кислорода и потоков скрытого тепла, уходящего в атмосферу с транспирационной влагой. Уплотнившаяся почва этого пастбища или бывшего леса перестанет фильтровать в грунтовые воды достаточное количество атмосферных осадков и поддерживать устойчивое питание этими чистыми водами и растений, и рек. Оголившаяся от сомкнутого растительного покрова поверхность почвы увеличит поток в атмосферу не скрытого, а турбулентного тепла, что изменит тепловой баланс атмосферы и повлияет на климат. 
Человек воздействует на эти процессы также и прямым образом, например, в больших количествах выбрасывая из труб промышленных предприятий, теплоэлектростанций, котельных, из автомобилей и т.д. окись углерода, углекислый газ и двуокись серы, что меняет и тепловой баланс атмосферы, и химический состав воздуха и дождевых капель (так формируются кислые дожди). 
Почвообразование принадлежит к числу важнейших функций ландшафта. На формирование зрелой полноценной почвы требуется длительное время — сотни и тысячи лет. В этом процессе участвуют практически все компоненты ландшафта. А вот нарушения почвы, причем нередко необратимые, могут происходить очень быстро — за немногие годы. Вырубка леса, неправильная распашка, применение тяжелой техники, избыточные количества удобрений, использование опасных ядохимикатов для борьбы с сорняками и многое другое могут привести к интенсивному развитию эрозии и полному смыву плодородных горизонтов почвы, к значительным изменениям состава почвы и ее многих других свойств. Почва утратит не только свою производительность, но и нормальные функции регулирования других процессов (уже упомянутых выше водного стока, теплообмена с атмосферой и др.). Вместе с тем, почва до некоторых пределов способна препятствовать распространению в окружающей среде ряда загрязнителей, аккумулируя их и переводя их из подвижного состояния в связанное. 
 
Наряду с почвой, нормальное функционирование системы ландшафтных связей является условием формирования и ряда ценных отложений, минералов и даже горных пород. Это могут быть, например, залежи торфа, отложения лечебных илов и др. На их формирование также уходит длительное время и поэтому функции почвообразования и ми- нерало- и породообразования объединены в одну группу. 
Пятая группа функций самая обширная и разнородная. Но все они связаны с ландшафтом и его многими компонентами отношениями одного типа—для осуществления перечисленных видов хозяйственной деятельности люди нуждаются в достаточно обширных пространствах ландшафта с его сложной структурой и разнообразием свойств компонентов. Поэтому при планировании этих видов деятельности особенно важно учитывать пространственные (их называют горизонтальными или латеральными), а не только межкомпонентные ландшафтные связи (их называют вертикальными или радиальными). 
Шестая группа функций хорошо известна. Ее общая особенность — необходимость учета при планировании тех свойств ландшафта, которые обеспечивают здоровье людей. Это и чистый воздух, и чистая вода, и возможность отдыха в естественной природной среде. В реализации этих функций заключается социальный смысл охраны природы. 
Последняя группа функций имеет особое значение, далеко не всегда учитываемое в планировании, если оно осуществляется исключительно ради удовлетворения прямых экономических выгод. Свойства ландшафта, обеспечивающие выполнение им функций этой группы, чаще всего не имеют прямой потребительской стоимости. Но они ответственны за сохранение культуры людей, в конечном счете определяющей развитие и судьбу общества. 
Упомянутая в этой группе информационная функция обеспечивается способностью ландшафта служить архивом природы, сохраняя ценнейшие в научном и общекультурном смысле объекты. Нередко такие качества некоторых объектов обнаруживаются далеко не сразу. Но если это редкий объект — его, безусловно, нужно сохранить. К числу таких объектов относятся и археологические, и геологические, и биологические редкости и просто памятники прошлого. 
Названными семью группами функций обладают все без исключения ландшафты. Некоторые из них оказываются ареной добычи полезных ископаемых, но эта функция не повсеместна и ландшафтное планирование должно интересоваться ею не во всех случаях, а там, где эта деятельность имеет или может иметь место и существенно влияет или может повлиять на весь ландшафт и на жизнь людей. 
Эти примеры демонстрируют важность понимания функций ландшафта для планирования устойчивого использования его благ человеком, а именно в этом и заключается важнейшая задача ландшафтного планирования. При этом следует учитывать, что ряд функций являются в значительной мере взаимоисключающими (например, селитебная и лесохозяйственная), другие могут и должны быть совместимы. В ландшафтном планировании эти обстоятельства необходимо тщательно анализировать и предусматривать для той или иной территории и приоритетные, и дополнительные формы использования. Основаниями для выбора должны быть представления о взаимодействии и взаимозависимости функций (см. выше), а также взвешенные оценки социально-экономической значимости ландшафтных функций. Подробнее о методике такой оценки и выбора приоритетов использования территории будет сказано в последующих главах.