Оглавление

Введение……………………………………………………………………….3

Глава I. Антропогенное воздействие на почвы Кемеровской области……5

           1.1. Основные типы почв Кемеровской области…………………….5

           1.2. Биологические процессы в почве………………………………..8

           1.3. Приемы и методы оценки биологической активности

                  почв и биоиндикации……………………………………………12

Список литературы………………………………………………………….16

Введение

Почвоведение как научная дисциплина оформилась в нашей стране в конце XIX столетия благодаря трудам выдающихся русских ученых В.В. Докучаева П.А. Костычева, Н.М. Сибирцева.

Почвоведение – наука о почвах, их образовании (генезисе), строении, составе и свойствах; о процессах взаимосвязи с внешней средой, определяющих формирование и развитие главнейшего свойства почв – плодородия; о путях рационального использования почв в хозяйстве и об изменении почвенного покрова в агрикультурных условиях.

Основным свойством почвы является плодородие – способность удовлетворять потребность растений в элементах питания, воде, обеспечивать их корневые системы достаточным количеством воздуха, тепла для нормальной деятельности и создания урожая.

Весь комплекс почвообразования, как известно, подчинен факторам географического строения, рельефа, климата и растительности. В силу разнообразия рельефа от горных хребтов до степного ландшафта, разнообразия климатических условий и растительности сложны и особенности почвообразования в Кемеровской области.

Площадь открытых горных выработок Кемеровской области требует биологической рекультивации. Все площади вскрытых работ подвергнуты водной и ветровой эрозии, нарушают санитарно-гигиеническую обстановку прилегающих шахтерских городов и поселков, отрицательно сказываются на гидрологический режим рек, загрязняет воды, портят всю красоту ландшафта.

В работе предполагается рассмотреть биологическую активность почв г. Березовского.

Объект исследования – биологическая активность почв г. Березовского.

Предмет исследования – определение биологической активности почв г. Березовского.

Цель исследования – определение биологической активности почв г. Березовского.

Для реализации этой цеди необходимо решить следующие задачи:

- рассмотреть антропогенное воздействие на почвы Кемеровской области;

- рассмотреть основные типы почв Кемеровской области;

- проанализировать основные биологические процессы в почве;

- рассмотреть приемы и методы оценки биологической активности почв и биоиндикаций.

Глава I Антропогенное воздействие на почвы Кемеровской области

1.1. Основные типы почв Кемеровской области

Почвы Кемеровской области можно характеризовать данными кандидата сельскохозяйственных наук С.С. Трофимова.

Вся территория области С.С. Трофимовым разбита на следующие почвенно-географические зоны.

1. Зона южной тайги низменности – район Тонгул-Долгоунского междуречья и плоскоувальных отрогов Томского кряжа и Кузнецкого Алатау. Это зона смешанных осино-пихтовых и березо-осиновых лесов. Почвы в основном разной степени оподзоленные, по механическому составу суглинистые и тяжелосуглинистые. Под разреженными лесами встречаются светло-серые и серые лесные почвы. На гривообразных возвышениях – супесчаные, а по правобережью реки Долгун – боровые пески под сосняком. По понижениям и по пойме реки Кии – комплекс луговых и аллювиально-подзоленных, аллювиально-болотных почв и торфянников. В пойме реки Тяжин – комплексы лугово-оподзоленных, лугово-болотных и аллювиально-оподзоленных, лугово-болотных и аллювиально-подзолистых почв и торфяников.

2. Зона расчлененной северной лесостепи и лесостепи предгорий занимает центральную лесостепную часть Кузнецкой котловины и Мариинско - Ачинскую лесостепь. В пределах Кузнецкой котловины материнскими почвообразующими породами являются лессовидные средние и тяжелые суглинки. В Мариинско – Ачинской лесостепи – деллювиально-озерные слоистые отложения неоднородного суглинистого и глинистого механического состава. 

3. Зона островной лесостепи и лесостепи Кузнецкой котловины расположена вдоль левого берега Томи и вдоль Транссибирской железной дороги (Мариинск – Тисуль – Ачинск).

Основной фонд лесостепи – выщелоченные среднегумусные, среднемощные черноземы. По склонам северной экспозиции  - темно-серые и серые лесные почвы. По понижениям – луго-черноземные.

4. Подзона степного ядра Кузнецкой котловины – степная западная часть Кузнецкой котловины и Предсалаирская депрессия, с общим уклоном на северо-запад. В основном почвы этой подзоны представлены среднегумусными, среднемощными и маломощными тяжелосуглинистыми выщелоченными черноземами, а также контуры солонцеватых, часто маломощных черноземов.

5. Высокогорная    зона черневой тайги Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Основной тип почв на этой обширной территории подзолистый: глубокоподзолистые горнотаежные глинистые почвы. Для них характерно полное отсутствие дернового горизонта, очень значительная мощность (до 60-80 и более см) подзолистого горизонта, очень глубокое и четкое проявление иллювиального горизонта [3].

Кемеровская область по площади небольшая, но характеризуется разнообразием типов растительности, обусловленных расчлененным рельефом, вертикальной и широтной зональностью.  

Кемеровская область имеет континентальный климат, разнообразный рельеф и богатый растительный покров. Это во многом определяет и многообразие типов почв на территории нашей области. Широко распространены в Кемеровской области черноземные почвы. Особенно большие площади они занимают в бассейне реки Ини, на левобережье Томи, встречаются отдельными участками в Тисульском районе. Но черноземы неоднородны. В центральной и северо-западной частях Кузнецкой котловины (степь и южная лесостепь) они тучные, слабовыщелоченные, с мелкокомковатым строением, обладают высоким естественным плодородием, удовлетворительно обеспечены питательными веществами: азотом, калием, фосфором. Толщина гумуса здесь достигает 30-40 сантиметров.

В северной лесостепи (Тисульский, Чебулинский районы) преобладают выщелоченные и оподзоленные черноземы, что связано с избыточным увлажнением и обилием древесно-кустарниковой растительности. Содержание гумуса в таких черноземах едва доходит до восьми процентов. В этих черноземах содержатся трудноусваиваемые растениями соединения фосфора, и это несколько снижает плодородие.

Степные и лесостепные районы нашей области - Кузнецко-Салаирская степь и лесостепь, Мариинско-Тисульская лесостепь - основные житницы Кузбасса.

Подзолистые почвы распространены на большей части равнинной тайги, на склонах гор. В лесах и почве мало перегноя, он вымывается обильными осадками, поэтому под тонким слоем перегноя образуется светлый белесый горизонт вымывания. Пепельно-серый цвет этого горизонта напоминает золу - отсюда и название почвы - подзолистая. При известковании и внесении удобрений эта почва повышает плодородие и успешно используется в сельскохозяйственном производстве.

Зона серых лесных и дерново-оподзоленных почв включает в себя низкие и среднегорные районы Салаирского кряжа, Кузнецкого Алатау и Горной Шории. Эти почвы наиболее типичны и характерны для горно-таежных областей. Материнская порода почв представлена суглинками, часто с примесями щебнистого материала. Эти типы почв обладают невысоким плодородием. Слой гумуса незначителен. Почвы требуют внесения органических удобрений. Они имеют большое водоохранное и лесохозяйственное значение, если они не распаханы [7].

В горных районах Кузнецкого Алатау наблюдается высотная поясность почв: под таежными массивами преобладающими являются глубоко подзолистые почвы; на плоских водоразделах, на слаборазрушенных коренных породах распространены подзолистые почвы на твердых суглинках. Этот тип почв с увеличением высоты переходит в горно-луговые почвы альпийского типа. В пределах альпийской области распространены торфяно-болотные почвы, на вершинах гор-гольцов - тундровые почвы. Большую часть поверхности высоких горизонтов гор занимают крупнокаменные осыпи, характеризующиеся отсутствием сомкнутого почвенного покрова. На плоских вершинах, в горных долинах имеются также торфяно-глеевые, луго-болотные почвы, которые могут быть использованы как хорошие луга при условии мелиоративных работ.

По речным долинам широко распространены аллювиально-луговые почвы, отличающиеся хорошим плодородием, достаточно обеспеченные фосфором и калием, и используются они в основном под сенокосы и пастбища.

В горной и равнинной тайге, по речным долинам в лесостепи много сфагновых болот (сфагнум - торфяной мох), заболоченных территорий, торфяников и торфянистых почв.

Достаточность увлажнения на большей части Кемеровской области, значительный вегетационный период при продолжительном солнечном сиянии, разнообразие почв и внесение в них минеральных и органических удобрений обеспечивают успешное ведение сельского хозяйства многоотраслевого направления - выращивание зерновых культур и овощей, картофеля, развитие животноводства и пчеловодства, а также садоводства [3; 4]

1.2. Биологические процессы в почве

Вошло в мировую литературу, получило всеобщее признание учение В.В. Докучаева о факторах почвообразования. К факторам почвообразования относятся: почвообразующие породы, растительные и животные организмы, климат, рельеф, возраст, вода (почвенная и грунтовая), хозяйственная деятельность человека.

Почвообразующие породы – субстрат, на котором базируются почвы: они состоят из различных минеральных компонентов, в той или иной степени участвующих в почвообразовании. Минеральное вещество составляет 60-90% всего веса почвы. От характера материнских пород зависят физические свойства почвы – водный и тепловой ее режимы, скорость передвижения веществ в почве, минералогический и химический состав, первоначальное содержание элементов питания для растений.

От характера материнских пород в большой мере зависит и тип почв. Например, в условиях лесной зоны, как правило, формируются почвы подзолистого типа. Если в пределах этой зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов калия, формируются почвы подзолистого типа. Если в пределах этой зоны почвообразующие породы содержат повышенное количество карбонатов кальция, формируются почвы, значительно отличающиеся от подзолистых [5].

Органические соединения почвы формируются в результате жизнедеятельности растений, животных и микроорганизмов. Основная роль при этом принадлежит растительности. Зеленые растения являются практически единственными создателями первичных органических веществ. Поглощая из атмосферы  углекислый газ, из почвы – воду и минеральные вещества, используя энергию солнечного света, они создают сложные органические соединения, богатые энергией. Наибольшее количество органических веществ дают лесные сообщества, особенно в условиях влажных тропиков. Меньше органического вещества создается в условиях тундры, пустынь, болотистой местности и т. п.

В процессе отмирания как целых растений, так и отдельных их частей, органические вещества поступают в почву (корневой и наземный спад). Количество годового спада наблюдается в значительных пределах: во влажных тропических лесах он достигает 250 ц/га, а в арктических тундрах – менее 10 ц/га, а в пустынях – 5-6 ц/га.

На поверхности почвы органическое вещество под воздействием животных, бактерий, грибов, а также физических и химических элементов разлагается с образованием почвенного гумуса. Зольные вещества пополняют минеральную часть почвы. Неразложившийся растительный материал образует так называемую лесную подстилку (в лесах) или войлок (в степях и лугах). Эти образования оказывают влияние на газообмен почвы, почвенную фауну и жизнедеятельность микроорганизмов.

Растительность оказывает влияние на структуру и характер органических веществ почвы, ее влажность. Степень и характер влияния растительности как почвообразующего фактора зависит от видового состава растений, густоты их стояния, химизма и многих других факторов.

Основная функция животных организмов в почве – преобразование органических веществ. В почвообразовании принимают участие как почвенные, так и наземные животные. В почвенной среде животные представлены главным образом бессознательными и простейшими. Некоторое значение имеют также позвоночные (кроты), постоянно живущие в почве. Почвенные животные делятся на две группы: биофагов, питающихся живыми организмами или тканями животных организмов, и сапрофагов, использующих в пищу органическое вещество.

Главную массу почвенных животных составляют сапрофаги ( кематоды, дождевые черви и др.). На 1 га почвы приходится более 1 млн. простейших, на 1 м² – десятки червей, кематод и других сапрофагов. Огромная масса сапрофагов, поедая мертвые растительные остатки, выбрасывает в почву экскременты. Согласно подсчетам Ч. Дарвина, почвенная масса в течение нескольких лет полностью проходит через пищеварительный тракт червей. Сапрофаги влияют на формирование почвенного профиля, содержание гумуса, мощность гумусовых горизонтов, структуру почвы [6].

Самыми многочисленными представителями наземного животного мира, участвующими в почвообразовании, являются мелкие грызуны (мыши-полевки и др.).

Растительные и животные остатки, попадая в почву, подвергаются сложным изменениям. Определенная их часть распадается до углекислоты, воды и простых солей (процесс минерализации), другие переходят в новые сложные органические вещества самой почвы.

Огромное значение в осуществлении этих процессов в почве имеют микроорганизмы (бактерии, актиномицеты, низшие грибы, одноклеточные водоросли, вирусы и др.), весьма разнообразные как по своему составу, так и по биологической деятельности. Микроорганизмы в почве исчисляются миллиардами на 1 га. Они принимают участие в биотическом круговороте веществ, разлагают сложные органические и минеральные вещества на более простые. Последние утилизируются как самими микроорганизмами, так и высшими растениями [1].

Органическое вещество почвы, образовавшееся в ней при разной степени разложения растительных и животных остатков, получило название гумус или перегной.

К числу важнейших факторов почвообразования относится климат. С ним связаны тепловой и водяной режимы почвы, от которых зависят биологические и физико-химические почвенные процессы.

Под тепловым режимом понимают совокупность процессов теплообмена в системе «приземный слой воздуха – почва – почвообразующая порода». Тепловой режим обуславливает процессы переноса и аккумуляции тепла в почве. Характер теплового режима определяется главным образом соотношением поглощения радиационной (лучистой) энергии Солнца и теплового излучения почвы. Он зависит от окраски почвы, характера поверхности, теплоемкости, влажности и других факторов. Заметное влияние на тепловой режим почвы оказывает растительность.

Водный режим почвы в основном определяется количеством атмосферных осадков и испаряемостью, распределением осадков в течение года их формой (при ливневых дождях воды не успевает проникнуть в почву, стекает в виде поверхностного стока).

Климатические условия оказывают косвенное влияние и на такие факторы почвообразования как почвообразующие породы, растительный и животный мир и др. С климатом связано распространение основных типов почв [2].

Рельеф – один из факторов перераспределения по земной поверхности тепла и воды. С изменением высоты местности меняются водный и тепловой режимы почвы. Рельефом обусловлена поясность почвенного покрова в горах. С особенностями рельефа связан характер влияния на почву грунтовых, талых и дождевых вод, миграция водорастворимых веществ.

К числу факторов почвообразования относится время – необходимое условие для любого процесса в природе. Абсолютный возраст почв Восточно - Европейской равнины, Западной Сибири, Северной Америки и Западной Европы, определенный радиоуглеродным методом, - от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Наконец, существенным фактором почвообразования, особенно в последнее время, является хозяйственная деятельность человека [1].

1.3. Описать известные приемы и методы оценки биологической активности почв и биоиндикаций

 

Почва – многофазная полидисперсная система, состоящая из четырех фаз: твердой (минеральные и органические частицы), жидкой (почвенный раствор), газообразной (почвенный воздух) и живой (почвенные организмы). Эти фазы находятся в тесном взаимодействии.

Современные методы бонитировки почв исходят из принципов, сформулированных В.В. Докучаевым, и строятся на одновременном и сопряженном использовании количественных показателей свойств почв и агроклиматических условий, которые находятся в тесной коррелятивной связи с урожайностью, и многолетних данных по средней урожайности сельскохозяйственных культур, полученных при сходном уровне интенсивности земледелия.

Свойствами почв, которые чаще всего тесно коррелируют с многолетней средней урожайностью, являются гумусность, кислотность, механический состав, емкость поглощения, плотность, мощность гумусного слоя.

Из агроклиматических показателей наиболее тесно связаны  с урожайностью сумма температур выше 10⁰С, коэффициент увлажнения (по Высоцкому – Иванову), степень континентальности климата [6].

Систему методов исследования в почвоведении составляют:

1) сравнительно-географический метод, в основе которого лежит сопряженное изучение почв в неразрывной связи с факторами почвообразования, выявление коррелятивных зависимостей между почвами, их свойствами и составом, с одной стороны, и совокупностью факторов почвообразования – с другой. Этот метод широко используют и в картографии почв;

2) сравнительно-аналитический метод, позволяющий путем применения системы химических, физико-химических, физических и других методов анализа почвенного образца судить о составе и свойствах почвы;

3) стационарный метод изучения процессов и режимов в полевой обстановке;

4) метод моделирования почвенных процессов и режимов.

Наиболее важной составной частью почвы является гумус (органическое вещество). Благодаря ему улучшаются физические свойства почв, легкие почвы становятся связными, а тяжелые – рыхлыми. В гумусе находятся микроорганизмы, которые извлекают для себя и растений азот, фосфор, калий и другие элементы питания. Важное значение имеет мощность почвы, то есть верхняя часть рыхлых отложений. В Кемеровской области мощность почвы колеблется от 110 до 120 см. Мощностью определяется динамика влажности почвы, что очень важно для агротехники.

На вертикальном срезе почвы можно заметить, что в своем строении она имеет несколько горизонтов, отличающихся по окраске, плотности, структуре. Особенно необходимо знать мощность верхнего горизонта, чтобы можно было определить глубину перекопки. Так, например, на серых лесных и дерново-подзолистых почвах мощность этого горизонта примерно 14-16 см, а под ним лежит земля низкого плодородия. Значит, на таких почвах нельзя делать глубокую перекопку с оборотом пласта, иначе резко ухудшится плодородие, что отрицательно скажется на жизни растений, корни которых располагаются в верхнем горизонте.

Если присмотреться к цвету почвы, то можно заметить, что чем он чернее, тем больше в ней органических веществ, а значит плодородней земля. Ржавый и сизоватый оттенки говорят об ухудшении аэрации и избыточном увлажнении почвы [3]. 

Все данные по свойствам почв и урожайности сельскохозяйственных культур подвергаются математической обработке. Материалы для построения шкал бонитировки почв обрабатываются тремя методами:

1) строят две параллельные шкалы бонитировки почв, одну по свойствам почв, наиболее полно коррелирующим с урожайностью, и вторую непосредственно по материалам урожайности. Первую принимают как основную, вторую – как контрольную (Ф.Я. Гаврилюк, А.С. Фатьянов, Н.Ф. Тюменцев);

2) строят одну шкалу одновременно и по свойствам почв, и по урожайности, при этом средние бонитеты основных групп почв определяют по урожайности, а бонитеты конкретных почв в пределах этих групп – по почвенным свойствам с учетом общего бонитета группы (С.А. Шувалов);

3) бонитеты почв рассчитывают по урожайности, а материалы по свойствам почв используются для проверки шкалы и уточнения классификации и группировки почв (В.П. Кузьмичев).

Применяются все три метода построения бонитировочных шкал, но второй может быть более достоверным, как синтетический. Расчеты осуществляются на ЭВМ с использованием уравнений регрессии.

В нашей стране больше используется стобалльная оценочная шкала, которую строят в двух вариантах: в виде «разомкнутой» и «замкнутой». При разомкнутой шкале наиболее распространенным средним  почвам присваивается 100 или 50 баллов. Остальные почвы в зависимости от качества оценивают выше или ниже указанных баллов. При замкнутой шкале лучшим почвам дают 100 баллов, худшим присваивается минимальное число баллов.

Бонитировочные шкалы, или оценочные таблицы, разрабатывают проектные институты по землеустройству при участии научно-исследовательских институтов по землеустройству и кафедр почвоведения вузов.

Наиболее широко известны бонитировочные шкалы, разработанные Н.Л. Благовидовым, А.С. Фатьяновым, Ф.Я. Гаврилюком.

В целях установления единых принципов бонитировки почв Почвенным институтом имени В.В. Докучаева ведется разработка общей методики бонитировки почв и составляются указания с учетом опыта работ в регионах [6].

 

 

Список литературы

1. Бабьева И.П. Биология почв. – М.: МГУ, 1989.-335 с.

2. Ващенко И.М. Биологические основы сельского хозяйства. – М.: Академия,  2004.-544 с.

3. Кузбасс: Ресурсы. Экономика. Рынок. – Кемерово: Кемеровский полиграфический комбинат, 1995.-288 с.

4. Наш сад. – Кемеровское книжное изд-во, 1987.-208 с.

5. Почвоведение / Под ред. В.А. Ковды – М.: Высшая школа, 1988.- 486 с.

6. Почвоведение / Под ред. И.С. Кауричева. – М.: Агропромиздат, 1989.-719 с.

7. Шипулин А.Я., Калинин А.М., Никифоров Г.В. Леса Кузбасса. – Кемерово: Кемеровское книжное изд-во, 1976.-240 с.