Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to ЭкоБазис Лекция 8 "Сохранение почв" Максим Бобровский
Similar to ЭкоБазис Лекция 8 "Сохранение почв" Максим Бобровский (20)
More from centrecon
More from centrecon (18)
ЭкоБазис Лекция 8 "Сохранение почв" Максим Бобровский
- 1. Сохранение почв Максим Бобровский Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН Пущинский естественно-научный институт Пущино
- 2. Пароходы на Волге Пыльная буря
- 3. Засуха – явление не климатическое, а почти исключительно почвенно-ландшафтное, созданное по большей части земледельческой практикой. Степные районы Черноземья ранее были в несколько раз более облесены, и климат там соответственно не был таким сухим и неустойчивым; и причина губительности засух для полеводства – в уничтожении лесов, естественных водоёмов и в распашке массы земель. (Докучаев, 1892)
- 4. усиленное испарение степных вод, а вероятно, и увеличение ночного охлаждения степи уменьшение количества почвенной влаги и понижение уровня грунтовых вод чрезвычайное усиление весенних и дождевых водополей в открытой степи и реках уменьшение количества летнего запаса вод высыхание и уничтожение одних источников и заплывание других интенсивный, все более и более увеличивающийся смыв плодородных земель со степи загромождение речных русел, озер и всякого рода западин песком и иными грубыми осадками усиление вредного действия восточных и юго-восточных ветров, знойных, иссушающих растительность и источники летом, и холодных, нередко губящих плодовые деревья и посевы зимой и ранней весной (Докучаев, 1892)
- 5. План преобразования степной части Европейской России для борьбы с засухой 1) Регулирование стока больших и малых рек 2) Мероприятия по борьбе с эрозией 3) Регулирование водного режима в открытой степи путем создания системы прудов, живых изгородей, лесополос 4) Разработка норм рационального землеустройства, соотношений площади пахотных земель, лесов и вод 5) Выработка рациональных приемов обработки почвы
- 6. Александр Сергеевич Ермолов Василий Васильевич Докучаев Особая экспедиция по испытанию и учету различных способов и приемов лесного и водного хозяйства в степях России Алексей Андреевич Тилло Экспедиция по исследованию источников главнейших рек Европейской России
- 7. Типичный (нормальный) почвенный профиль дискретные горизонты, параллельные поверхности Source: http://www.ctahr.hawaii.edu/mauisoil/a_profile.aspx
- 11. Процессы формирования морфонов Биогенное оструктуривание (агрегация) Гумусообразование Гумусонакопление Разрушение агрегатов Перегруппировки материала Педотурбации Перенос Морфоны – горизонты – профиль
- 12. Морфологический анализ почвенного профиля Профиль почвы - мозаика вложенных морфонов, образование которых - результат экзогенных и эндогенных воздействий на экосистему Анализ материала, заполняющего формы (морфоны) разного возраста => последовательность и интенсивность различных воздействий (Пономаренко, 1990, 1999)
- 13. Факторы образования морфонов Морфоны Форма Материал Биотические факторы Деятельность педофауны Рост/отмирание корней Вывалы – ветровальные почвенные комплексы (ВПК) Антропогенные факторы Пожары (выжигание) Распашка Рубки Выпас
- 15. Строение почвенного агрегата: I – микроагрегат; II – макроагрегат; а – глинистая частица; b – бактерия; с – бактериальный гель + гуминовые кислоты; m – микроагрегат; р – минеральная частица; tv – растительная ткань; с + h – цементирующее вещество и гифы; h – гифы; v – поры (по Дюшофуру, 1998)
- 16. Кучка копролитов (по Чекановской, 1960) Копролитная (А) и некопролитная (Б) структура почвы (по Чекановской, 1960)
- 17. 3D – реконструкция систем ходов дождевых червей. Желтые – ближние, синие – дальние ходы (Bastardie et al., 2005)
- 18. Поперечный разрез через большой камень, пролежавший на поросшем травой поле 35 лет АА – исходный уровень почвы (по Дарвину, 1936) Биогенная сортировка частиц: мелкие частицы выносятся наверх, крупные погружаются вниз Погружение белых фаянсовых пластинок в почву роющей деятельностью червей (рис. Михаэльсена, по Чекановской, 1960)
- 20. Схема развития сусликовины Мозаика почвенных структур в нижней части профиля чернозема, сформированная роющей деятельностью сусликов
- 22. а – масса корней в луговой степи (по Шалыту, 1950) б – распространение гумуса в кротовинном черноземе (по Панкову, 1921) в – интенсивность роющей деятельности сурков (Кучерук, 1963) По оси ординат: глубина профиля
- 23. Роль животных в почве 1) Измельчение органического материала (включая растительные остатки и экскременты животных) 2) Формирование агрегатной структуры почвы 3) Изменение физических свойств почвы – улучшение аэрации, водопроницаемости; увеличение биологической емкости почвы 4) Перемещение почвы и органического вещества, локально увеличивающее контрастность почвы, а на протяженных временах ведущее к ее перемешиванию и гомогенизации - биогенная сортировка почвенных частиц - перенос с глубины на поверхность разнообразных химических веществ и минералов - перенос в нижние горизонты гумусированного материала
- 24. Схема заполнения корневых ходов в плотном субстрате при высокой (А) и низкой (Б) доле копролитов в заполняющем материале Формирование корневого хода в почве за счет роста корня, уплотнения почвы вокруг корня А Б
- 27. Образование ветровальных почвенных комплексов (ВПК) I. Без движения ствола назад («типичный», непровернутый) II. С движением ствола назад (провернутый) (по Пономаренко, 1999)
- 28. Ветровальный микрорельеф сохраняется сотни лет ВПК ели сибирской, 450 лет после ветровала, Урал
- 29. Следы ветровалов в почве Протяженные комплексы структур в виде слоев, котлов, чаш
- 30. Следы ветровалов в почве Полосчатые структуры Пятнистые структуры («плавающие комки») Погребенный материал (угли, подстилка и др.)
- 33. Глубина современных и «погребенных» западин вывалов 160 120 80 40 0 40 60 80 100 120 140 160 180 Глубина современных западин, см Число, шт. А 50 40 30 20 10 0 40 60 80 100 120 140 160 180 Глубина старых (погребенных) западин, см Число, шт. Б Заповедник «Калужские засеки»
- 34. При естественном развитии лесной экосистемы происходит: усложнение структуры (увеличение структурного разнообразия) почвы на макроуровне – увеличение мощности органогенных горизонтов и разнообразия их структуры на микроуровне – формирование многопорядковых агрегатов, увеличение порозности и сложности организации порового пространства увеличение видового богатства, экологического и биологического разнообразия почвенного населения увеличение числа компонентов детритных цепей трофической сети увеличение плодородия / продуктивности почвы
- 37. Мурманская обл. Карелия Вологодская обл. Коми
- 38. Костромская обл. Воронежская обл. Калужская обл. Тамбовская обл.
- 39. При естественном развитии лесной экосистемы Лесной растительности свойственна аккумуляция гумусовых и зольных веществ Мощность органогенного (органического, органо-минерального) горизонта соответствует глубине оборачивания почвы биотой Фоновая глубина оборачивания почв биотой в бореальных и умеренных лесах 60–80 см, в максимуме до 2 м
- 40. Gap-мозаика Разновозрастные ветровалы Высокое видовое разнообразие растений Активность почвенной мезофауны Модер/мулль гумус Нет подзолистого или элювиального горизонта … Слабо развита gap- мозаика Единичные или массовые ветровалы Низкое видовое разнообразие растений Низкая активность почвенной мезофауны Мор/модер гумус Подзолистый или элювиальныйгоризонт …
- 41. На протяжении долгого времени основные факторы сукцессий экосистем и почв в их составе: антропогенные природные катастрофические
- 42. Диаметр дождевых капель - от 0,25 до 6 мм, в среднем 3 мм Диаметр почвенных агрегатов в обработанной пылеватой почве - менее 1 мм Скорость капли 0,75 м/с при ветре - в 2,75 раза больше Осветление почвенных частиц на выбросе крота
- 43. Дорога во ржи. Шишкин, 1886 Осенняя пахота в Малороссии. Клодт, 1875
- 44. Микрофотографии поверхностного почвенного слоя (0–100 мм). Слева- почва после распашки, справа – та же почва после дождя. Видно формирование поверхностной корки Размер фотографии 35 мм x 28 мм (Pagliai et al., 2004)
- 45. Схема осаждения частиц из суспензии в вертикальных каналах миграции (по Пономаренко, 1990) 1 – осветленная пыль 2 – ил 3 – коллоиды 4 – каналы миграции I порядка 5 – каналы миграции II порядка Мобилизация, перенос и осаждение частиц без их разрушения = лессиваж
- 46. Поверхность почвенных агрегатов, покрытая: бурыми гумусовыми натеками белесой присыпкой минеральных частиц
- 47. Различные варианты почв с дифференцированным профилем
- 48. «Когда то, что находится на поверхности, благодаря весу и просачиванию влаги непрерывно стремится вниз, в недра земли, то почва, лежащая на два-три фута глубже, оказывается более жирной, чем на поверхности. И потому следует нижние слои поднимать выше, а верхний углублять путем вспашки или вскапывания, чтобы сила земли, уравновешенная и объединенная в одну [общую] силу, двигала бы и оплодотворяла корни растений». Из трактата «О растениях» Альберта Великого, XIII в. Пахота и сев. Англосаксонский календарь, конец X – начало XI в. Британский музей, Лондон
- 49. На протяжении тысячелетий считали, что основной способ избежать потери питательных веществ – их возвращение с помощью вспашки Идеал обработки почвы - глубокая вспашка с оборотом пласта почвы Пахота. Миниатюра из Люттрельской псалтири, ок. 1340 г. Восточная Англия, Британский музей, Лондон
- 50. Интенсивность лессиважа определяется - активностью поверхностных процессов, «поставляющих» дезагрегированный материал - состоянием внутрипочвенных каналов миграции По мере заполнения подпахотной толщи число каналов миграции и их размер уменьшаются. Роль лессиважа уменьшается, усиливается оглеение
- 51. Воздействие распашки на почву интенсификация процессов минерализации и трансформации органического вещества гумификация, агрегация дегумификация, дезагрегация удобрение деградация окультуривание
- 52. Примеры макроагрегатов из размерной фракции 4–12.5 мм: (a) свежий выброс (b) и старый выброс (биогенные агрегаты); (c) округлый агрегат («промежуточный»); (d) угловатый агрегат (физикогенный). Все агрегаты – из почвы одного постоянного пастбища (Puleman et al., 2005)
- 53. Удобрение (зола) Мобилизация веществ при обжиге «Отдых» при свободном развитии экосистемы Мобилизация веществ при механической обработке Удобрение (навоз) Подсечно-огневое земледелие Переложное земледелие Паровое земледелие Факторы поддержания плодородия почвы Системы земледелия
- 54. Подсечно-огневая система 3-5 лет Переложная система 10-20 лет 10-20 лет Паровая система (трехполье) озимые яровые пар удобрение каждые 9-12 лет подсека ‘росчисть’ лес расчистка пашня лес расчистка пашня 25->120 лет
- 55. Исторически подавляющее господство экстенсивного земледелия в лесной зоне европейской России Преобладание мнения о подсечно-огневой системе, как наиболее выгодной для земледельца, до середины XX века Недостаточное унавоживание ← недостаток скота ← малая площадь лугов Отсутствие настоящего трехполья либо другой интенсивной системы
- 56. Вологодская область Калужская область
- 57. Использование человеком огня – около 2 млн. лет в Европе – 500 тыс. лет Средняя частота пожаров в большинстве регионов бореальной зоны – от 20 до 60 лет
- 58. Воздействие пожара на почву единовременное поступление в почву огромных количеств элементов, в течение многих лет накапливаемых в растениях наиболее сильно увеличивается концентрация Mn, Fe, Ca, K, P контрастный термический режим, колебания кислотности стабилизация и осаждение части элементов мобилизация и последующее осаждение органических веществ, соединений Fe, Al, Mn ~ альфегумусовый процесс
- 59. Воздействие пожара на почву разрушение органических и минеральных веществ под действием высоких температур поверхностное осветление почвенных частиц разрушение органо-минеральных почвенных агрегатов в суглинистых почвах, органо-минеральных и минеральных пленок на поверхности кварцевых зерен в песчаных почвах разрушение органических и минеральных частиц почвы ~ подзолистый процесс
- 60. Угли в почве Формы углей Окатанные (трансформированные на поверхности почвы) Пластинчатые (типичные древесные угли) Дисперсные, угольная пыль
- 61. Окатанные угли Окатанные угли индицируют обнажение поверхности почвы на протяжении сравнительно долгого времени Присутствие в профиле только окатанных углей – отсутствие педотурбаций в течение длительного времени после пожара Мы можем найти окатанные угли под подстилкой или под основаниями стволов деревьев
- 64. Корабельная роща. Шишкин, 1898 Корабельный лес. Шишкин, 1885 Сосновый Сосновый бор. Мачтовый лес в бор. Шишкин, 1895 Вятской губернии. Шишкин, 1892
- 66. Признаки пожаров в старовозрастных темнохвойных лесах Европейской России Ельники или пихто-ельники Признаки пожаров высокотравные мелкотравные кустарничковые, зеленомошные следы пожаров на стволах сосен нет редко обычно форма пластинчатые пластинчатые и окатанные пластинчатые, окатанные, дисперсные встречаемость единичные или скопления единичные или скопления скопления или угли в слои почве локализация в отсыпке старых ВПК иногда под подстилкой, обычно в отсыпке старых ВПК обычно под подстилкой (до 7 слоев), в отсыпке старых ВПК
- 68. В Финляндии в XVIII-XIX веках - через подсеку прошло 85% территории - оборот рубки при подсеке сократился с 40 до 25 лет - урожайность зерновых на лесных росчистях уменьшилась в 2 раза: с сам-12 – сам-15 до сам-6 – сам-9 Подсека в Иасалми, восточная Финляндия Б. Линдхольм, 18 в.
- 69. X–XIII века - время «великих расчисток» и «великой распашки» в лесной зоне Европы Площадь обрабатываемых земель достигла максимума за всю историю Limbourg, 1415
- 70. Сельское население части центра и северо-запада Европейской России XIV в. 5–6 млн.чел. конец XX в. 2,5 млн.чел. Карта А.Б.Савинецкого
- 71. Плотность аборигенного сельского населения в центре Европейской России 1900 – 50 чел./кв.км 1970 – 15 чел./кв.км 2010 – 1,5 чел./кв.км Калужская обл. , XXI в.
- 72. Лесистость территории Московской области: XV-XVI в. – 6-25% XVIII в. – 50% конец XIX в. – 25-30% XXI в. – 50% Ландшафты Центральной России Миниатюры из “Альбома Меверберга”, 1661
- 75. Старопахотные почвы, в последние столетия – интенсивные рубки
- 76. Старопахотные почвы, свободное развитие леса в последние столетия
- 77. Времена формирования горизонтов могут составлять десятки – первые сотни лет Гор. E ~30 лет Гор. A ~200 лет Гор. A ~270 лет
- 78. При отсутствии педотурбаций и малой интенсивности поверхностных процессов на протяжении сотен лет строение профиля может не претерпевать существенных изменений
- 79. «Не продавайте солому и не снимайте ее с поля, если только она вам не нужна, чтобы крыть дома; если ее снимете, то потеряете больше, чем приобретете» Вальтер Хенли, Трактат о хозяйстве, XIII в. защита поверхности почвы минимальная обработка, совмещение операций, “no-till” уменьшение физической нагрузки на почву укрывание, мульчирование, покровные культуры, последовательные посадки севооборот, смешанные посадки удобрение
- 80. План преобразования … 1) Регулирование стока больших и малых рек 2) Мероприятия по борьбе с эрозией 3) Регулирование водного режима … путем создания системы прудов, живых изгородей, лесополос 4) Разработка норм рационального землеустройства, соотношений площади пахотных земель, лесов и вод 5) Выработка рациональных приемов обработки почвы
- 81. животное население растительность почва хозяйство человека климат ключевые виды растений и животных
- 82. Формирование оптимального биоценотического покрова Регулирование состава ключевых и подчиненных видов «инженеров экосистем» Регулирование климата Регулирование водного режима
- 83. Спасибо за внимание! maxim.bobrovsky@gmail.com