Главное меню

Почвы с повышенной кислотностью характерны для экосистем


Кислотность почвы

Что такое pH

Кислотность выражается в терминах pH - показатель (т.е. десятичная степень) обратной величины концентрации водородных ионов (H+), в единицах от 0 до 14. Значение pH 7.0 означает нейтральную реакцию, выше - щелочную, ниже - кислую.

Сравнительная таблица pH

pH почвенная реакция обычные вещества
3 очень сильная кислотность лимонный сок
4 сильная кислотность апельсиновый сок
5 умеренная кислотность  
6 слабая кислотность молоко
7 нейтральная чистая вода
8 слабая щелочность морская вода
9 умеренная щелочность мыльный раствор
10 сильная щелочность  
11 очень сильная щелочность 

Катионный обмен почвы

Непрерывное образование водородных ионов H+ происходит при растворении в почвенной воде углекислого газа (CO2) т.е. образования угольной кислоты. Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также при распаде органики (органических удобрений). H+ могут вытеснять в почвенный раствор минеральные катионы, более того, ионы кальция, магния, калия и натрия, находятся в постоянном движении между почвенными частицами, почвенным раствором и корнями растений. Восполнение кальция, магния, калия и натрия происходит за счет распада минеральных почвенных частиц и внесения органических и минеральных удобрений. Высокий уровень катионного обмена характерен для глинистых и органических почв, низкий - для песчаных, т.е. связан с плодородием почв.

Предостережение

При внесении большого количества одного катиона, другие могут быть вытеснены в почвенный раствор, и вымыты в глубокие слои почвы. Такое может происходить при внесении большого количества несбалансированного минерального удобрения. Особенно это опасно на легких песчаных почвах, где мало мельчайших (коллоидных) частиц, поэтому дозы минеральных удобрений там снижают, разбивают на несколько внесений.

Почему почва закисляется

В общем кислые почвы характерны для районов, где количество осадков достаточно высокое, например Нечерноземье, Подмосковье. Дождь и снег повышают количество влаги в почве, и концентрация кальция и магния в почвенном растворе снижается. Ионы кальция и магния с частичек почвы переходят в почвенный раствор и в конечном счете вымываются из почвы. Их место на частичках почвы занимают ионы водорода H+, почва закисляется и требуется повторное внесение извести.

Там, где количество осадков превышает 500 мм в год, ежегодные потери кальция из-за вымывания составляют примерно 55 г/кв.метр. Приблизительно такое же количество кальция выносится из почвы с хорошим урожаем. Внесение минеральных удобрений, например сернокислого аммония или использование серы тоже может подкислять почву.

Углекислый газ, растворенный в почвенной воде, является мощным растворителем соединений кальция, переводя, в частности нерастворимый карбонат кальция CaCo3 в растворимый бикарбонат кальция Ca(HCO)2. При возрастании активности почвенных микроорганизмов в почву выделяется много углекислого газа, что ведет к потерям кальция из-за вымывания его из почвы ввиде бикарбоната.

Почему важна кислотность почвы

Чрезмерный высокий (выше 9) или низкий (ниже 4) pH почвы токсичен для корней растений. В пределах этих значений pH определяет поведение отдельных питательных веществ, осаждение их или превращение в неусваиваемые растениями формы.

В кислых почвах (pH 4.0-5.5) железо, аллюминий и марганец находятся в формах доступных растениям, а их концентрация достигает токсического уровня. При этом затруднено поступление в растения фосфора, калия, серы, кальция, магния, молибдена. На кислой почве может наблюдаться повышенный выпад растений без внешних причин - вымочка, гибель от мороза, развитие болезней и вредителей.

Напротив, в щелочных (pH 7.5-8.5) железо, марганец, фосфор, медь, цинк, бор и большинства микроэлементов становятся менее доступными растениям.

Оптимальным считается pH 6.5 - слабокислая реакция почвы. Это не ведет к недостатку фосфора и микроэлементов, большинство основных питательных веществ доступны растениям, т.е. находится в почвенном растворе. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.

Хотя отдельные виды растений приспособились к существованию в кислой или наоборот в щелочной среде, однако большинство растений хорошо развиваются при нейтральной или слабокислой реакции почвы (диапазон pH 6.0-7.0).

Следует учитывать, что многие из овощей - салат, капуста кочанная и цветная, свекла, огурцы, лук, спаржа а также клевер и люцерна - при pH 6.0 и ниже развиваются хуже, чем при реакции близкой к нейтральной. Такую же кислотность предпочитает большинство цветов.

Углекислый газ выделяется корнями живых растений при дыхании, а также при распаде органики. Вместе с водой он образует угольную кислоту, которая растворяет соединения кальция и магния, и с дождевыми водами они постепенно вымываются из верхнего слоя почвы в более глубокие слои и почва закисляется. Некоторые минеральные удобрения тоже могут подкислять почву (физиологическая кислотность).

Как правило отклонения кислотности почвы от нейтральной или слабокислой связаны с нарушением (или приводят к нарушению) баланса питальных веществ доступных растению и угнетению полезной почвенной микрофлоры. Поэтому так важно следить за кислотостью почвы.

Для нейтрализации кислотности почвы рекомендуется вносить в почву древесную золу и доломитовую муку - это молотый доломитовый известняк - минерал богатый соединениями кальция и магния, раскисляющими почву и необходимыми для питания растениям. Большинство огородных растений и полезных почвенных микроорганизмов хорошо развиваются при кислотности почвы ph=6,5-7,0 - слабокислой или нейтральной реакции почвы.

Торф, торфянистая почва - это органические субстанции, которые законсервировались без доступа воздуха, поэтому не смогли пройти процесс разложения и являются относительно стабильным органическим материалом. Торф - превосходная мульча, хорошо защищает почву от солнечных лучей, помогает сохранить ее влажность. Даже на легких почвах торф помогает удерживать влагу, способствуя структурированию почвы, сохранению гумуса. Торф используют в качестве разрыхлителя при освоении тяжелых почв, улучшающего их структуру. Однако сам торф удобрением не является и удобрений заменить не может, так как он беден по составу, очень медленно разлагается и очень медленно интегрируется с почвой и к тому же он кислый.
Из-за своих свойств торф очень широко используется для приготовления почвенных смесей в комнатном и декоративном цветоводстве. В огородничестве торф используют при выращивании рассады для приготовления почвосмесей, изготовления торфяных горшочков и в качестве мульчи.

Садоводам, имеющим участки на торфяниках можно посоветовать постоянно следить за кислотностью почвы по преобладающим сорнякам, вовремя известковать, предпочитая доломитовую муку, вносить песок и суглинок, использовать широкий спектр органических и полных минеральных удобрений, включающих макро и микроэлементы, из последних особенно важна медь. На торфянистых почвах желательна перекопка под зиму.

Регулирование кислотности. Известкование

Почвы становятся кислыми вследствие вытеснения ионами водорода H+ катионов кальция, магния, натрия и калия. Процесс этот обратимый, pH почвы можно повысить внесением этих элементов. Но наиболее экономично использовать кальций.

Кальций наиболее экономичен для повышения pH почвы, кроме того, он является очень важным элементом питания растений, улучшает структуру почвы, делает ее рассыпчатой, гранулированной, стимулирует развитие полезных почвенных микроорганизмов, особенно бактерий обогащающих почву азотом.

Подобными свойствами обладает и магний, часто эти элементы используют вместе. Внесение кальциевомагниевых соединений приводит к значительному улучшению роста растений.

Внесение кальция или кальциевомагниевых соединений с целью снижения кислотности называется известкованием. Хотя термин "известь" относится к CaO (негашеная известь), известью называют и другие соединения кальция или кальция и магния.

Известкование проводят с целью довести pH почвы до слабокислой (pH 6,5)

Если нужно наоборот, повысить кислотность почвы, то помогут некоторые азотные удобрения, например сернокислый аммоний, но наиболее эффективна элементарная сера.

Материалы для известкования

• Негашеная известь - CaO. Перед использованием следует погасить, т.е. смочить водой до рассыпчатого состояния. В результате реакции образуется гашеная известь - пушенка. Содержит только кальций, не содержит магния.
• Гашеная известь (пушенка) - Ca(OH)2. Результат реакции с водой негашеной извести. Очень быстро вступает в реакцию с почвой, приблизительно в 100 раз быстрее известняка (карбоната кальция). При использовании пушенки, ее количество уменьшают на 25%. Содержит только кальций, не содержит магния.
• Молотый известняк (мука) - CaCO3, кроме кальция содержит до 10% карбоната магния MgCO3. Чем тоньше помол известняка, тем лучше. Один из наиболее подходящих материалов для раскисления почвы.
• Доломитовый известняк (мука) содержит до 50% доломита (CaCO3 * MgCO3), не менее 13-23% карбоната магния. Один из лучших материалов для известкования почвы.
• мел (в измельченном виде),
• мергель - илистый материал, в основном состоящий из карбоната кальция. Если имеет примесь земли, то норму внесения следует увеличить.
• мартеновский шлак (в измельченном виде),
• ракушечник (в измельченном виде).
• древесная зола является комплексным удобрением, кроме кальция содержит калий, фосфор и др элементы. Нельзя использовать золу от газет, т.к. она может содержать вредные вещества.

Можно рекомендовать использовать в первую очередь измельченый известняк, особенно доломитовый - доломитовую муку, содержащую и кальций и магний. При этом не только нейтрализуется кислотность почвы, но поставляются важные элементы питания растений. Внесение этих элементов в почву улучшает ее структуру и стимулирует развитие полезных почвенных микроорганизмов, особенно бактерий, обогащающих почву доступным азотом.

Не годятся для раскисления почвы гипс (сульфат кальция) и хлорид кальция. Эти соединения не раскисляют почву, хотя содержат кальций.

• Гипс (сульфат кальция - CaSO4) кроме кальция содержит серу и поэтому не подщелачивает почву. Гипс применяют в качестве кальциевого удобрения на засоленных (и поэтому щелочных) почвах, имеющих избыток натрия и недостаток кальция.

• Хлорид кальция (CaCl2) кроме кальция содержит хлор, и поэтому тоже не подщелачивает почву.

Нейтрализущая способность

Если принять за 100% нейтрализущую способность карбоната кальция (CaCO3) , то:
• карбонат кальция - CaCO3 - 100%,
• карбонат магния - MgCO3 - 119%,
• гидроокись кальция (гашеная известь - пушенка) - Ca(OH)2 - 135%,
• окись кальция (негашеная известь) - CaO - 178%,
• окись магния - MgO - 250%,
Поэтому нейтрализущая способность
• гашеной извести (пушенки) - 135%,
• доломита несколько выше 100%,
• молотого известняка - 75-95% (так как это не чистый карбонат кальция, а с разными примесями),
• мергеля, ракушечника - 90-95%,
• древесной золы - 30-70%

Скорость взаимодействия с почвой

Качество известковых удобрений определяется их чистотой и тонкостью помола. Скорость реакции известкового материала с почвой определяется величиной частиц, типом материала и тщательностью, с которой он перемешан с землей. Чем тоньше размер частиц, тем больше общая площадь их поверхности и тем быстрее будет реакция с почвой. Крупинки извести более 3 мм практически бесполезны.

Гашеная известь - пушенка вступает в реакцию с почвой, приблизительно в 100 раз быстрее известняка (карбоната кальция). Такая же скорость реакции у древесной золы.

Нормы известкования

Известкование решает две задачи: снижение кислотности почвы и удобрение почвы кальцием, а часто и магнием, например при использовании доломитовой муки.

Количество вносимой извести зависит от:
- намечаемого изменения pH - более кислые почвы требуют большего внесения извести;
- поглотительной способности почвы (емкости катионного обмена) - илистые и глинистые почвы нуждаются во внесении более высоких доз извести, чем песчаные почвы. Органическое вещество почв обладает высокой емкостью поглощения для извести. Тяжелые глинистые почвы нуждаются в ежегодном известковании.
- количества осадков - дожди и талые воды вымывают кальций и магний из почвы;
- типа извести и размера ее частиц.

Чтобы увеличить pH почвы на одну единицу для глинистых почв, рекомендуется внесение 130-200 грамм извести на один кв. метр почвы.

При использовании извести-пушенки, ее количество уменьшают на 25%.

Приблизительные нормы известкования в пересчете на молотый известняк.

тип почвы известь г/кв.м
pH=4,5 pH=4,6 pH=4,8 pH=5,0 pH=5,2
песчанная или легкий суглинок 400 350 300 250 -
средние и тяжелые суглинки 600 550 500 450 350

При использовании древесной золы вместо части извести, считают, что известь составляет приблизительно половину от веса золы.

Хотя засоленные почвы являются щелочными, тем не менее они могут испытывать недостаток кальция и избыток натрия. В этом случае в качестве известкового удобрения используют гипс.

Предостережение

Хотя известь не обжигает растения и действует медленно, особенно молотый известняк, нельзя вносить известь бесконтрольно. Избыток извести препятствует нормальному росту растений. Избыток извести препятствует поглощению растениями других необходимых питательных элементов. Лучше немного недоизвестковать почву, чем переизвестковать.

Способы и сроки внесения извести

При известковании задача состоит в равномерном распределении и тщательном перемешивании извести с почвой с верхними 15-20 см почвы. Если разбросать известь по поверхности, то результат тоже будет, но скажется не ранее, чем через год. Весьма эффективно для снижения кислотности внесение извести с навозом, но смешивать их нельзя. Вначале разбрасывают известь, затем навоз и после этого перекапывают. Количество навоза не менее 4-5 кг/кв.метр, извести - расчетная норма (обычно в пределах 200-500 г/кв.м).

Известь (молотый известняк, доломит) не обжигает листья растений и ее можно разбрасывать на пастбищах и газонах. Известь можно вносить в любое время года, просто удобнее это делать делать под зиму. Можно вносить известь один раз за несколько лет, но лучше это делать понемногу каждый год.

Метод Митлайдера

В методе Митлайдера известь (точнее смесь номер 1: молотый известняк или доломит плюс 7-8 г борной кислоты на каждый килограмм извести) вносят под перекопку при каждой смене культуры вместе с заправкой почвы минеральными удобрениями. Для тяжелых почв и торфяников по 200 г на погонный метр узкой гряды, для легких почв по 100 г/пог.м. В южных районах на засоленных и щелочных почвах используют гипс в том же количестве.

Кальций очень активно потребляется растениями при формировании урожая, поэтому в середине узких гряд, где сосредоточена большая масса корней, кальций может "выедаться" растениями. Корни растений начинают испытывать дефицит кальция, т.к. он не передается от корня к корню. При этом затрудняется питание растений фосфором и другими питательными веществами. Поэтому с середины лета важно использовать древесную золу и кальциевую селитру для подкормок по центру гряд.

Кислотность почвы ⋆ Агрохимия

Реакция среды почвенного раствора — соотношение концентрации Н+ и OHионов почвенного раствора, выраженное в виде pH водной или солевой вытяжки. Удобрения, как правило, изменяют реакцию почвенного раствора.

Реакция почвы оказывает влияние на питательный режим почв, рост, развитие и урожайность растений, деятельность микроорганизмов почвы, трансформацию форм питательных элементов удобрений и почвы, агрофизические, агрохимические, физико-химические и биологические свойства почв. Удобрения и мелиоранты позволяют регулировать реакцию почв в желаемую для возделываемых культур сторону.

Реакция почвенного раствора определяется концентрацией ионов водорода (Н+) и гидроксид-иона (OH). В чистой воде с нейтральной реакцией, концентрация ионов водорода совпадает с концентрацией гидроксид-иона и равна 1⋅107 моль/л. При добавлении 1 ммоль соляной и азотной кислоты к 1 л воды, которые полностью диссоциируют в водном растворе, концентрация ионов водорода составит 1 ммоль Н+, или 1⋅103 моль/дм3. Концентрацию ионов водорода выражают через показатель pH, равный:

рН = -lg(СH+),

где CH+ — концентрация ионов водорода в растворе, моль/дм3.

В растворе с нейтральной реакцией концентрация ионов водорода равна 0,0000001 = 1 · 10-7 моль/дм3, или pH = 7.

По реакции среды (рН) почвы деляться на:

Реакция почвенных растворов может колебаться в широких пределах от pH = 3-3,5, характерная для сфагновых торфов и лесных подстилок сфагновых лесов до pH = 10-11 у солонцов.

Для большинства возделываемых сельскохозяйственных культур благоприятны почвы с нейтральной или близкой к нейтральной реакцией, однако значительные площади сельскохозяйственных угодий характеризуются неблагоприятной реакцией.

оптимальные и избыточные показатели рН

Кислотность почвы – важный агрохимический параметр, характеризующий пригодность субстрата для выращивания тех или иных культур. Начинающие огородники часто совершают ошибку – регулируют рН на всем участке, в то время, когда нужно создавать оптимальные условия для каждого растения индивидуально. Рассмотрим связь уровня кислотности с плодородием почвы и урожайностью культур.

Независимо от уровня кислотности почвы, вся планета покрыта растительностью – каждому свое

Кислотность и показатели рН почвы

Кислотность или ph почвы – биохимический показатель, который характеризует ее способность проявлять (нейтрализовать) свойства кислот. В процессе обмена ионов водорода с почвенными минералами и органическими веществами в плодородном слое образуются кислоты и основания (щелочи). РН указывает на их баланс в почвенном растворе, обозначают его числами от 1 до 14. Чем ниже числовое обозначение pH, тем кислее среда. От чего зависит кислотность почвы?

  1. Определяющий фактор – изначальный материал, из которого сформированы почвы: на песчанике, граните – более кислые, на известняке – щелочные.

  2. Постепенное повышение кислотности происходит в регионах с частыми обильными осадками. Влага, накапливаясь в почве, вымывает минералы и соли из корнеобитаемого слоя.

  3. Причиной выщелачивания может быть интенсивный полив водой с низким показателем рН (кислой).

  4. Подкисление происходит при чрезмерном внесении в землю растительных остатков, органических и минеральных удобрений.

  5. Увеличению кислотности способствует плохая воздухопроницаемость грунта. Если органика разлагается без доступа кислорода, освобождаемые в результате химической реакции органические кислоты и углекислый газ остаются в почве.

Интересно! В РФ примерно треть сельскохозяйственных земель – кислые и требуют регулярного известкования. Это большая часть дерново-подзолистых, дерновых и серых лесных почв средней полосы и Сибири. В Западной Европе таких земель почти 60 %.

Рассмотрим оптимальные показатели кислотности почвы для растений, а ниже в таблице конкретизируем их в разрезе садовых и огородных культур.

Наиболее приемлемый для большинства культурных растений уровень кислотности находится в диапазоне от 5,5 до 7,5 – это слабокислые (5–6), нейтральные (6,5–7) и слабощелочные(7–8) почвы. РН ниже 5 означает средне и сильнокислую реакцию, выше 8 – щелочную. Кислотно-щелочной баланс выше 9 говорит о том, что перед нами солонцово-карбонатные почвы или даже солончаки.

Оптимальный диапазон кислотности для распространенных садово-огородных культур

Огородные культуры

Садовые культуры

Растение

Диапазон рН

Растение

Диапазон рН

Картофель

5,0–5,5

Малина

5,0–6,0

Лук

6,4–7,9

Клубника

4,5–5,5

Морковь

5,5–7,0

Яблоня

6,0 – 6,5

Свекла

6,8–7,5

Груша

6,2–6,7

Капуста

6,7–7,4

Смородина

6,0–7,4

Горох

6,0–7,0

Облепиха

6,0–7,4

Чеснок

6,0–7,0

Чубушник

6,5–7,0

Огурцы

6,0–7,9

Сирень

6,5–7,0

Помидоры

6,3–6,7

Форзиция

3,5–4,0

Перец

6,3–6,7

Рододендрон

4,0–4,5

Баклажаны

6,3–6,7

Брусника

4,0–4,5

Кабачки

6,0–7,0

Черешня

6,7–7,5

Вред избыточной кислотности и щелочности

Закисление почвы отрицательно сказывается на ее плодородии и негативно воздействует на вегетацию большинства растений.

Избыточно щелочная среда (pH>7,5–8) для растений не менее губительна. В ней большинство необходимых для роста микроэлементов (фосфор, железо, марганец, бор, магний) переходят в нерастворимые гидроокиси и становятся недоступными для питания.

Признаки кислой почвы

Определить уровень кислотности почвы на участке можно по внешним признакам, с помощью специального прибора или лабораторных исследований.

Признаки кислой почвы на участке.

Признаки щелочной среды

Щелочной характер почвы определяют натриевые соли, поэтому процесс повышения щелочности называют еще засаливанием. Одна из основных причин повышения показателя рН выше 8 – интенсивное орошение в засушливых регионах, в результате которого она заплывает, плохо пропускает воздух, ухудшается ее пористость.

Щелочную почву труднее определить по внешним признакам.

Обратите внимание! Если на участке с удовольствием растет крапива, клевер, лебеда, вам повезло. Это свидетельство оптимальной для земледелия нейтральной реакции pH.

Оптимальная кислотность для разных групп растений

Прежде чем регулировать уровень pH, важно разобраться, какие растения любят кислую и слабокислую почву, выделить список культур, для которых кислотно-щелочной баланс нужно довести до нейтрального показателя. Есть группа растений, предпочитающая щелочную среду.

Кислые почвы

В кислой и сильнокислой почве (pH<5) обычные микроорганизмы развиваются плохо, зато хорошо разрастаются микроскопические грибки. В процессе эволюции ряд растений образовали прочный симбиоз с ними. Грибница, проникая в корни растений, выступает проводником органических веществ и минералов. В свою очередь корневая система растений изменилась настолько, что получать питание другим способом уже не может.

К группе растений для кислой почвы относятся:

Любителям декоративного садоводства, чтобы правильно подобрать субстрат, нужно знать, какие цветы любят кислую и слабокислую почву, в том числе, комнатные.

Из садовых цветов – это ландыш, ранункулюс, виола, камелия, люпин.

Из комнатных культур – гардения, монстера, цикас, папоротники, фуксия. Слабокислую среду предпочитают – бегония, аспарагус, фиалка, пеларгония, фикусы.

Слабокислые

Слабокислыми считаются почвы с уровнем pH в пределах 5–6 единиц. Приспособленные к вегетации в такой среде растения чувствительны к нехватке магния и железа. Повышение кислотно-щелочного баланса до нейтральных параметров приводит к тому, что культуры перестают усваивать эти элементы. У них желтеют листья (хлороз), резко сокращается продолжительность цветения.

Слабая кислотность почвы оптимальна для картофеля, огурцов, цветной капусты, томатов, редиса.

Из красивоцветущих растений в эту группу входят ирисы, примулы, лили, розы, гладиолусы.

В этих пределах должна быть кислотность почвы для ягодных культур – клубники, малины, крыжовника, ежевики.

Нейтральные

Из субстрата с уровнем pH 6–7 единиц хорошо усваиваются минеральные компоненты. В нем развиваются почвенные бактерии, которые в процессе жизнедеятельности обогащают почву азотом в доступной форме. Такая среда устойчива к грибковым инфекциям.

Нейтральные и слабощелочные почвы любят корнеплоды (свекла, морковь, сельдерей), капуста, лук.

Обратите внимание! Бобовым культурам (гороху, фасоли, спарже, люцерне) нейтральная кислотность почвы не просто желательна, но жизненно важна. На корнях они образуют клубеньки – бактериозу (симбиоз корней с бактериями), благодаря чему усваивают атмосферный азот. В кислой среде (pH<6) бактерии не живут.

Слабощелочные

Слабощелочная среда имеет уровень кислотности в пределах 7–8 единиц. Для большинства культур это уже много.

Слабощелочной (но не выше!) показатель подойдет для выращивания плодовых деревьев – абрикоса, айвы, грецкого ореха, шелковицы, персика.

На щелочных почвах хорошо растут некоторые лиственные растения – акация, катальпа, клен остролистный, боярышник, платан, софора японская.

Регулируют кислотность почвы с помощью известковых (понижают) и гипсовых (повышают) материалов. Но делать это нужно не всплошную, а с учетом потребностей растения, индивидуально, корректируя субстрат в зоне действия корневой системы.

Растения-индикаторы кислотности почвы:

г. Москва, Россия, на сайте с 11.01.2017

Кислотность почвы: тенденции и борьба

Агрохимия 6 апреля 2016

Текст: В. Суховеркова, канд. биол. наук, ФГБНУ «Алтайский НИИ сельского хозяйства»

Повышение кислотности грунта — одна из важнейших современных агрохимических проблем. Причинами ее возникновения могут служить различные природные и антропогенные факторы, каждый из которых приводит к серьезным последствиям.

Понятие кислотности почвы относится к реакции почвенной среды, которая может быть как кислой, так и щелочной. Зависит она от концентрации ионов водорода и обозначается как pH. Если этот уровень выше семи, то реакция почвы щелочная, ниже семи — кислая. При этом кислые почвы классифицируются на несколько подвидов в зависимости от показателей уровня pH.

ТЕНДЕНЦИИ ОКИСЛЕНИЯ

Повышение кислотности земель — основное последствие антропогенных воздействий на почвенный покров агроландшафтов. В последнее время общая площадь кислых почв в России достигла 50 млн га, и это связано с тем, что темпы известкования в стране резко сократились — с 6,5 млн га в 1988 году до 266 тыс. га в 2011 году. Государственная поддержка работ снизилась, а большинство хозяйств не имеет достаточных финансовых ресурсов для их организации. Установлено, что кислые почвы на пахотных угодьях Российской Федерации составляют 32,8 процента.

В Алтайском крае 20,8 процента пашни имеет кислую реакцию почвенной среды. Большая часть приходится на слабокислые — 17,7 процента, меньшая — на средне- и сильнокислые — 4,1 процента. Ежегодно специалисты отмечают прирост подобных почв. Например, если в 1965 году они занимали 8,3 процента всей площади, то в 2007 году — уже 20,8 процента или 1223,2 тыс. га. При этом основными почвами в Алтайском крае являются черноземы, составляющие 72,5 процента, каштановые — 15,5, и серые лесные — 3,8, которые относятся к лучшим землям России. Тенденция подкисления почвенного покрова характерна не только для Алтайского края. Результаты мониторинга, который ведет Государственная агрохимслужба МСХ РФ, свидетельствуют, что большинство регионов страны имеют эту же нерешенную проблему. На кислых почвах ухудшается качество продукции: снижается на 0,5–1 процента содержание сырого протеина в зерне, на 0,5–2,2 — крахмала в клубнях картофеля, на 0,7–1 — сахара в сахарной свекле, на 10–15 процентов уменьшается выход перевариваемого протеина в кормовых культурах.

ОБЩЕРОССИЙСКИЙ ОПЫТ

Некоторые территории РФ — Липецкая, Владимирская, Ярославская, Воронежская области, Республика Татарстан и другие, используя известкование, добились к 2000 году уменьшения площадей кислых почв. В 1990-е годы постановлением Правительства России запрещалось применение удобрений на кислых землях без предварительного известкования. После внесения извести обеспечивалась стабильность агрохимических показателей и структуры пашни в течение нескольких лет. Например, Липецкая область, где на черноземы приходится 92 процента, к 2002 году сумела уменьшить площади кислых почв с 73,7 до 65,2 процента. Средняя доза внесения составляла 6 т/га. Работы были начаты в 1970 году и проводились за счет государственного бюджета. В качестве известковых материалов использовали местные ресурсы известняка, доломита, отходы промышленных предприятий. Однако только с 1994 года стали видны результаты. Средневзвешенное значение pH повысилось с 5,1 до 5,4. Несмотря на резкое снижение количества удобрений и мелиорантов в последние годы, ухудшения агрохимических показателей почвы пока не произошло. В 1990 году, когда вносилось 187 кг минеральных удобрений, 5,6 т/га органических удобрений и 502 кг СаСО3, с одного гектара получали 32,9 ц/га. Позже в связи с сокращением элементов питания упала и продуктивность пашни, опустившись до 12–14 ц/га.

Во Владимирской области с преобладающими дерново-подзолистыми и серыми лесными почвами площадь пахотных земель с сильной кислой реакцией сократилась с 38 процентов в 1965 году до двух процентов в 2000 году, а pH изменился с 4,8 до 5,8 единиц. Для получения такого результата в среднем вносили 5,1 т/га известковых материалов. Опыт известкования в Республике Татарстан показал, что наибольшая окупаемость извести в пересчете на одну тонну мелиоранта отмечается при умеренных дозах — 4–6 т/га. Здесь среднегодовая прибавка от извести была 1,3–1,5 ц/га зерновых единиц. В Воронежской области затраты на выполнение работ окупились за два года, а последействие мелиорантов длилось 5–7 лет.

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ

На кислотность почв могут влиять многие факторы, которые можно разделить на природные и антропогенные. Первые обусловлены естественными причинами. Реакция среды некоторых почв, например серых лесных, изначально кислая. Лесной опад, в том числе хвойный, в период образования этих земель существенно отличался от растительности степей и лугов, где формировались черноземы. Лигнин и смолы, слабо разлагаясь, обеспечивали фульватный состав гумуса и кислую реакцию среды. В почве могут присутствовать свободные органические кислоты типа уксусной, щавелевой, лимонной, образовавшиеся в результате жизнедеятельности микроскопических грибов и бактерий, разложения остатков растительности, корней и насекомых. В некоторых случаях, к примеру, при выветривании горных пород и минералов, образуются сильные минеральные кислоты — соляная, серная. Также кислая реакция почвенной среды возникает там, где климат влажный и часто идут дожди. В этом случае растворимые в воде минеральные вещества вымываются. Почвенный поглощающий комплекс постепенно разрушается, и происходит замена кальция и магния на водород. В зависимости от количества выпадающих осадков эти потери колеблются от 89 до 287 кг/га.

Один из основных антропогенных факторов — регулярное внесение большого количества минеральных удобрений, которые сильно подкисляют земли. Изменяют уровень pH и кислотные осадки: дождь, град, снег, туман. Оксиды серы в нижней тропосфере реагируют с водяными парами и дают серную кислоту. Подкисляются атмосферные осадки, а затем земли, водоемы: pH снижается до 4–5 единиц, в результате чего деградируют биоценозы. Под влиянием таких дождей ухудшаются свойства почв. Если в доиндустриальную эпоху pH дождевых вод составлял примерно 5,6, то сейчас во многих регионах нередко опускается ниже 4,5.

Оказывает существенное влияние на состояние грунта и техногенное воздушное загрязнение. Согласно расчетам ученых, на сушу за год выпадает более 6,3 млрд т веществ, включая твердые и жидкие аэрозоли. В результате происходит значительное подкисление многих почв. Немецкие ученые подсчитали, что нейтрализация ежегодно выпадающих по их стране с осадками кислот требует в среднем до 7 ц/га извести.

КУЛЬТУРНЫЙ ОТВЕТ

Не все растения одинаково реагируют на тот или иной уровень кислотности. Особенно чувствительны к повышенным значениям пшеница, ячмень, кукуруза, горох и сахарная свекла. Оптимальный для них показатель pH — 6–7 единиц. Более устойчивы овес, рожь, картофель. Многие овощные культуры предпочитают нейтральные почвы с рН в 7 единиц.

Несмотря на отрицательное действие кислых почв, большинство растений хорошо растет и развивается при слабокислой реакции среды в 5,5–6,5 единиц, так как в этих условиях увеличивается число доступных полезных элементов питания и не накапливается значительное количество вредных веществ. Однако в кислой среде усиливается растворение малорастворимых солей, при этом возрастает объем доступных форм железа, марганца, кобальта, меди, алюминия. Они накапливаются в земле, что приводит к отравлению растений их высокими концентрациями. При большой концентрации в культурах они препятствуют поступлению других, более полезных элементов, а также способствуют уменьшению содержания доступных форм азота, фосфора, кальция, молибдена и ванадия.

ИЗБЕЖАТЬ ОШИБОК

Сельхозпроизводители должны помнить, что каждой разновидности почвы и культуре свойственны свои оптимальные пределы рН. Поэтому у землепользователя должны быть почвенная карта и картограмма кислотности угодий хозяйства, ведь на кислых землях снижение эффективности минеральных удобрений достигает 40 процентов.

Применение физиологически кислых удобрений — аммиачной селитры, хлористого калия, азотнокислого аммония и других — работает в пользу повышения кислотности почв. Также следует учитывать, что щелочные подкормки, к которым относят нитратные удобрения — натриевую и кальциевую селитры, способствуют повышению уровня рН. На черноземах внесение подобных удобрений не изменяет их реакцию, но длительное и систематическое использование высоких доз натриевой селитры может привести к перенасыщению натрием — засолению.

Для изменения кислотности почвы в нашей стране применяют вещества, содержащие известь: известковую и доломитовую муку, гашеную известь, молотый мел, торфяную золу, гажу, сланцевую и древесную золу, цементную пыль. Другим важным и дешевым источником пополнения запасов природных известковых материалов являются отходы промышленности, к которым относятся некоторые виды шлаков, шламов, золы сланцев, бурых углей, отходный мел, известковые доломиты, дефекат и другие. Любые изменения величины pH свидетельствуют о необходимости известкования. Поэтому для получения максимального урожая и высокого качества продукции следует создавать и поддерживать оптимальную реакцию почвенной среды.

что это такое и что делать? Что закисляет почву на огороде? Признаки и химическая мелиорация, удобрения для слабокислой почвы

Каждому виду растений требуется определенная кислотность почвы, чтобы чувствовать себя комфортно. В противном случае садовода ожидают плохая урожайность, слабые растения или же вовсе их гибель. Поэтому перед высаживанием различных культур стоит убедиться, что характер почвы будет подходящим для роста и развития тех или иных представителей флоры.

Что это такое?

Кислотностью почвы называется ее возможность проявлять свойства кислоты. Этот показатель зависит от количества ионов водорода, находящихся в грунте. Ко всему прочему, на кислотность оказывает влияние наличие такого металла, как алюминий, который закисляет землю.

В зависимости от уровня pH выделяют следующие группы почв:

К причинам закисления территорий относятся следующие факторы.

Опасность кислых почв состоит в следующих моментах:

Чрезмерно закисленная почва выглядит по-особенному, имеет рыжеватый или ржавый оттенок. А вода, которая скопилась в нижней части грунта, подернута переливающейся пленкой.

Довольно часто закислению подвергаются песчаные грунты, так как в них земледельцы вносят большое количество химических удобрений.

Признаки

Понять, что на участке высокий показатель кислотности грунта, можно по внешним признакам. Распознать кислую почву на огороде и в саду можно, не используя специальных реагентов и приборов, а основываясь на собственных наблюдениях. Некоторые землевладельцы пользуются специальным прибором Алямовского, который безошибочно выявляет кислый грунт. Прибор состоит из набора реактивов, которые предназначены для вытяжки грунта и его анализа. Принцип действия прибора имеет непосредственное сходство с лакмусовой бумажкой.

Специалисты пользуются аппаратами, в функции которых входит определение не только показателя рН, но и уровня влажности, температуры, освещенности. Большой популярностью пользуются народные методы выявления кислотности почв, к примеру, использование листвы смородины, вишни. Последние требуется заварить кипятком, после чего добавить к ним немного земли. Цвет полученной жидкости покажет степень закисленности грунта. При появлении красного оттенка можно говорить о низком показателе рН.

Растущие растения

Кислую почву любят многие виды растений, которые называются ацидофилами. Высокая кислотность грунта – это стимулирующий фактор для произрастания следующих растений:

Если же на участке слабокислый грунт, то на нем обычно растет вереск, василек, папоротник. Растущие на участке крапива, пырей, клевер свидетельствуют о нейтральной или слабокислой почве.

Другие

Признаками кислотной почвы на участке считаются следующие характеристики:

Как бороться с кислотностью?

Для того чтобы улучшить состояние земли, сделать ее более плодородной в теплице или на открытом участке применяется химическая мелиорация. Кислые почвы могут быть мелиорированы добавлением мочевины, золы – это поспособствует раскислению. Также понизить кислотность грунтов можно, если добавить в них удобрения. Проводить вышеперечисленные процедуры лучше по окончании летнего периода.

Известь

Для раскисления почвы специалисты рекомендуют обработать участок известью. Это вещество стоит вносить поэтапно, на протяжении нескольких лет. Изначально в грунт высыпают половину всего объема известки. Оставшееся вещество вносят в последующие два года по четвертой части нормы. Чтобы известковать чрезмерно кислый грунт, на 1 м2 требуется ввести от 5 до 7 кг извести. Среднекислая почва требует от 4 до 5 кг, а слабокислая – 2 кг на 1м2.

Проводить такие мероприятия стоит в осенний период, так как многие культуры могут отрицательно отреагировать на такую процедуру. Глубина внесения извести не должна превышать 20 см. Специалисты рекомендуют для раскисления использовать гашеную известь – для этого сухое вещество заливают водой. Смесь готовят в пропорциях 2,5 к 1. Начинать процедуру можно тогда, когда известь напитается жидкостью.

Преимуществами известкования считаются следующие моменты:

При внесении извести и доломитовой муки рекомендуется вводить в грунт удобрения с высоким содержанием бора, так как данный элемент теряет активность.

Растения-сидераты

Наиболее безопасным способом снижения кислотности почвы является высаживание на участке растений-сидератов, которым свойственно повышать рН-уровень. Для улучшения качества грунта огород или сад можно засадить рожью, овсом, бобовыми, люпином, фацелией. Чтобы метод показал высокую эффективность, сеять сидераты требуется несколько раз в год на протяжении пары лет. Высевание растений, которые снижают кислотность почвы, не навредит микроорганизмам, что обитают на участке.

Другие средства

Снизить уровень кислотности почвы можно также следующими способами.

Надежным способом увеличения уровня рН является внесение удобрений, а именно сульфата калия, аммония, хлористого калия, кальциевой, натриевой селитры, суперфосфата. После внесения в грунт вышеперечисленных веществ происходит выработка анионов и, как результат, подщелачивание земли. Применение удобрений должно быть периодическим, только таким образом можно добиться нормализации рН-уровня.

В весеннее время можно использовать мочевину, так как это универсальное средство подходит для любого грунта. Поэтому если нет четкой уверенности в закисленности почвы, то лучше вносить на участок мочевину.

Что можно посадить?

Не все любители растительности знают, что существуют такие виды растений, которые прекрасно растут и развиваются при повышенной кислотности грунта. На садовом участке с кислыми почвами можно посадить ягодные кустарники и получить в итоге богатый урожай малины, ежевики, крыжовника и смородины. Вышеперечисленные культуры прекрасно себя чувствуют на средне- и слабокислом грунте. Такие условия являются благоприятными и для садовых видов земляники, клубники.

Лесные ягоды отдают предпочтение чрезмерно закисленной земле. При желании посадить в своем саду бруснику, чернику или клюкву садоводу стоит подумать о внесении дополнительных удобрений, которые понижают уровень кислотности почвы. Вышеперечисленные кустарники дают хороший урожай при кислотности грунта от 4 до 4,5. Отдельное внимание стоит уделить голубике, так как она способна расти только на кислой земле. Если в саду планируется высаживание голубики, то почву стоит закислить до показателя 3,5 – 4,5.

Среди цветов, пожалуй, больше всего представителей, которые любят кислый грунт. К таковым относят следующие растения:

Меньше всего любителей закисленного грунта среди огородной растительности. Большинство видов предпочитает нейтральный уровень рН. «Поклонниками» кислых почв являются такие огородные растения:

Оптимальные показатели кислотности для садовых и огородных представителей флоры.

Также стоит заметить, что положительно к кислой почве относится хвойная растительность. Из комнатных растений любителями низкого рН грунта можно назвать гардению, монстеру, цикас, папоротник, фуксию. «Поклонниками» слабокислой земли считают бегонию, аспарагус, фиалку, пеларгонию, фикус. Слабокислая почва – это лучшее условие для роста картофеля, огурцов, цветной капусты, помидоров, редиски, а также ирисов, примулы, роз и гладиолусов.

Несмотря на то что проблем с закисленностью почвы может и не быть, проверять этот показатель все-таки требуется. Данное мероприятие позволит улучшить состояние земли и повысить ее плодородие.

Если же садовод владеет знаниями о признаках повышенной кислотности грунтов, то ему будет проще устранить проблему своевременно и спасти многие виды растений на участке.

Влияние кислотности почвы на растения. Способы нейтрализации высокой кислотности почвы

19.10.2017

Для каждой культуры существует оптимальное значение кислотности почвы, при котором она развивается наилучшим образом, поэтому «pH» (кислотно-щелочной баланс) является одним из наиболее важных показателей качества плодородия земли.

Кислотность грунта – это свойство, обусловленное определенным набором водородных ионов. Выражается кислотность обычно через «рН» раствора (жидкой фазы почвы), где «рН» - это отрицательный логарифм концентрации водородных ионов, выраженный в грамм-эквивалентах (в расчете на один литр грунтовой суспензии).

При «рН» равном семи, реакция раствора является нейтральной (количество ионов Н+ и ОН одинаково), если значение ниже семи, то почва является кислой, если выше семи, то щелочной. Таким образом, чем, ниже значение «рН», тем выше кислотность.


Влияние кислотности почвы на растения

Как правило, повышенная кислотность почвы угнетает рост и развитие растений. Происходит это по причине того, что в кислых грунтах преобладает содержание растворимого алюминия и его солей, а также марганца, которые связывают щелочные минералы: кальций, магний, калий, селен и прочие, препятствуя их нормальному усвоению растениями. Кроме того, в кислой почве быстрее и активнее размножаются болезнетворные бактерии, микроорганизмы и вредители, а удобрения, вносимые в грунт, не разлагаются. Это приводит дисбалансу в почве.

При этом следует помнить, что каждое растение, будь то садовое, огородное или комнатное, предпочитает определенную кислотность грунта. Одним культурам подходит слабо - кислая почва, другие лучше произрастают в нейтральной, третьи отдают предпочтение щелочному или слабо – щелочному грунту.

В зависимости от предпочтений растения подразделяются на следующие категории:


К ацидофилам относятся, как правило, дикорастущие растения и травы (полевой хвощ, щавель, мох, кислица, голубика и так далее).

К нейтрофилам можно отнести обыкновенный цикорий, ползучий клевер, пырей, осот, пастушью сумку, ковыль, гвоздику, колокольчики.

К базифилам принято причислять мать и мачеху, люцерну, тимьян, полевой вьюнок, венерин башмачок, каштан посевной, осоку, ландыш майский, сосну.

Тем не менее, при определении кислотности почвы абсолютно полагаться на дикорастущие травы не стоит, поскольку растения могут адаптироваться и нормально расти в самых различных грунтах. Поэтому для большей надежности стоит применять химический способ определения кислотности почвы.


Что же касается популярных садово – огородных культур, то, как правило, они не терпят очень окисленные почвы, хотя на слабо - кислых грунтах прекрасно себя чувствует и земляника, и малина, и айва, и яблоня, и жимолость.

Из огородных растений в слабо - кислой почве неплохо растет картофель, кабачки, томаты, тыквы, хотя основное большинство культурных растений, безусловно, предпочитают почву  с нейтральной реакцией или близкую к ней.

Почему важно, чтобы кислотность почвы соответствовала выращиваемой культуре?

Дело в том, что при несоответствии кислотности грунта у растений нарушается нормальный процесс питания и некоторые полезные вещества и соединения не усваиваются или усваиваются крайне плохо, в результате чего они растут медленно и болеют. Кроме того низкое значение «рН» может привести к тому, что многие микроэлементы, такие, как медь, цинк и бор могут оказаться для растений даже токсичными.

Как проверить кислотность почвы?

Как правило, реакция почвенного раствора на возделываемых землях в пределах «рН» находится от четырех до девяти (причем на сфагновых торфяниках значение может равняться трем единицам, а на солонцовых грунтах достигать даже десяти).


Для определения кислотности почвы в домашних условиях  можно использовать лакмусовые индикаторы и заранее приготовленную вытяжку из грунта. Вытяжка готовится в виде суспензии (из расчета одна часть к пяти). Для производства данного опыта нет необходимости иметь большой объем суспензии, достаточно подготовить небольшую пробирку, поместить в нее около двух грамм грунта и затем содержимое залить десятью миллилитрами воды, после чего пробирку следует встряхнуть и подождать пока отстоится осадок. Теперь можно опускать в раствор лакмусовую бумагу и смотреть, какой оттенок она приобретет.

Полученный цвет необходимо сравнить с данной таблицей.

Способы улучшения кислых почв

Одним из основных приемов для улучшения кислых почв является процесс известкования. Дело в том, что известь вытесняет из верхнего плодородного слоя земли водород и алюминий, заменяя их магнием и кальцием, благодаря чему снижается токсичное воздействие на растения. При этом микроэлементы, такие как калий, фосфор и молибден переходят в более усваиваемые формы.


Снижение кислотной реакции в сторону нейтральной способствуют более быстрому росту и развитию грунтовых микроорганизмов, которые участвуют в преобразовании азота, фосфора и других соединений, вырабатывая из них органические вещества.

Известкование почвы осуществляется внесением в почву известковой или доломитовой муки, которые следует разместить в грунте на глубине около двадцати сантиметров.

Сельскохозяйственная известь представляет собой карбонат кальция, карбонат магния или их смесь. На сегодня - это самое распространенное средство для нейтрализации кислоты.

Принцип внесения извести довольно прост: чем тяжелее почва, тем больше извести необходимо закладывать в землю, причем эту процедуру следует повторять каждые пять, шесть лет (следует помнить, что кислотность почвы ощутимо изменится лишь через два или даже три года).

При внесении извести следует не забывать о том, что известкование ведет к потере подвижности соединений бора и марганца, поэтому одновременно с процедурой закладки извести желательно вносить и борные удобрения.


Нормы внесения извести для снижения кислотности почвы


Кроме вышеперечисленных средств для нейтрализации кислотности можно использовать: жженую известь (предварительно следует ее обязательно погасить водой), гажа (озерная известь, которую добывают в пересохших водоемах), измельченный мел, торфяную или древесную золу.

Отличным средством для улучшения кислой почвы является выращивание растений - сидератов, которые способствуют повышению уровня «рН». К таким культурам относятся люпин, бобовые, сераделла, клевер, донник, белая горчица, рожь, гречиха, вика, фацелия и прочие.

Нельзя обойти вниманием и такой побочный продукт свеклосахарного производства, как дефекат или дефекационную грязь (фильтрационный осадок), который используется как удобрение, при этом значительно улучшая кислые почвы. Поскольку растения на кислых грунтах испытывают кальциевый голод, сахарная свекла компенсирует его недостаток, насыщая землю и нейтрализуя повышенную кислотность.


Преднамеренное окисление почвы

Как правило, преднамеренное окисление почвы является довольно редким явлением, обычно все происходит ровно наоборот. Но коль такая необходимость возникла, проще всего внести в грунт кислый болотистый торф. Это понизит уровень «рН».

В любом случае за кислотностью почв следует следить и время от времени ее контролировать, ведь от этого напрямую зависит ее плодородие, и соответственно, урожайность.

Экосистема - структура, функции и типы экосистем

.

pH - это показатель кислотности раствора

pH - показатель кислотности раствора
Кислотно-основное равновесие:
pH - мера кислотности раствора
Эффективная сила кислоты или основания в растворе, или кислотность , будет варьироваться в зависимости от и от внутренней силы самой кислоты или основания и количество кислоты или основания, которое присутствует в водной решение.

Качественный рейтинг растворов как «более кислый» или «более основной». возможен на эмпирической основе качественных тестов, но такой подход бесполезен для количественного обсуждения.Количественно кислотность раствора измеряется и равна концентрации гидроксония ион в этом растворе .

pH водных растворов
Кислотность раствора изначально рассматривалась как молярная концентрация Н 3 О + присутствует в нем. Эту идею использовали шведский химик С. П. Соренсон, когда в 1909 году он определил кислотность раствора, выраженную в логарифмической записи. в качестве:

pH = -log [H 3 O + ]

Значение pH раствора является количественным показателем кислотности решения.Хотя аналогичная концепция основности во многом используется реже, иногда удобно использовать обозначение pOH. Только необходимо использовать одну шкалу, поскольку они связаны через ионный продукт воды:

[H 3 O + ] [OH - ] = K w = 1 х 10 -14

в единицах молярной концентрации. Логарифм обеих сторон;

лог [H 3 O + ] + лог [OH - ] = лог K w = -14

Тогда

-log [H 3 O + ] + (-log [OH - ]) = -log K w = +14

или

pH + pOH = p K w = 14

В воде мы находим фактический диапазон pH от 0 до 14, хотя в растворах, содержащих высокие концентрации сильных кислот или оснований, это диапазон может быть несколько превышен.Удобно классифицировать водные растворы в соответствии с их pH. Если pH раствора меньше чем 7, раствор называется кислый ; если pH около 7, раствор нейтральный; если pH больше 7, раствор называется базовый . В кислотном растворе концентрация ионов водорода больше. чем концентрация гидроксид-ионов. В нейтральном растворе концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов примерно равны.В основном раствора, концентрация гидроксид-ионов больше, чем концентрация ионов водорода.

Константа ионизации кислоты или основания является мерой собственной сила самой кислоты или основания в конкретном растворителе. Равная кислотность может быть получен из более высокой концентрации более слабой кислоты или более низкой концентрация более сильной кислоты.

Кислотность растворов сильных кислот
Сильная кислота , по определению, является полностью ионизированной кислотой. в водном растворе, то есть в кислоте, которая производит один или несколько протонов для каждой изначально присутствующей молекулы кислоты.В случае соляной кислота, ионизационная равновесная реакция:

HCl + H 2 O H 3 O + + Cl

[H 3 O + ] = [HCl]


Пример. Для расчета pH 0,0010 М водного раствора HCl;

[H 3 O + ] = 0,0010
pH = -log [H 3 O + ] = 3,00


Есть ли другой источник протонов, кроме самой кислоты? Автоионизация воды может дать 1 x 10 -7 M H 3 O + . Но этот дополнительный источник протонов обычно пренебрежимо мал по сравнению с к количеству, производимому кислотой. При наличии значительных концентрация сильной кислоты, ионизация воды будет подавлена сильной кислотой в соответствии с принципом Ле Шателье. Когда молярная концентрация сильной кислоты 0,001, концентрация гидроксида ион составляет всего 1 x 10 -11 M, а концентрация H 3 O + полученная ионизацией воды имеет пренебрежимо малое значение 1 x 10 -11 млн также.Следовательно, в водном растворе сильной кислоты кислотность равна в основном определяется концентрацией одной сильной кислоты.

Только при очень низкой концентрации сильной кислоты Автоионизация воды становится сопоставимым или доминирующим фактором к pH раствора.


Пример. При добавленном [H 3 O + ] 1 x 10 -8 M, [H 3 O + ] = [H 3 O + ] (добавлено) + [H 3 O + ] (ионизация).затем

[H 3 O + ] = 1 x 10 -8 + 1 x 10 -7 = 1,1 x 10 -7 M

После добавления кислоты pH будет около 6,96 , что незначительно. изменение с 7.00 в воде без кислоты. Предположение, что [H 3 O + ] фактически равно 10 -8 M будет дают совершенно нереалистичный pH 8. Добавление сильной кислоты не может сделайте любое решение более простым!


Кислотность растворов сильных оснований
сильное основание , как сильная кислота, практически полностью диссоциирует в воде; таким образом, 0.01 молярный NaOH на самом деле представляет собой водный раствор 0,01 М в Na + , а также 0,01 M в OH - . Ион натрия не может действовать в виде кислоты (без протонов) или в виде основания (положительный заряд отталкивает протон). Ионы натрия оказывают незначительное влияние на pH . Итак, pH определяется концентрацией гидроксид-иона. Часто бывает больше удобно рассчитывать pH основных растворов, предварительно рассчитав pOH, как это сделано в следующем примере.
Пример.PH 0,010 М водного раствора NaOH рассчитывается следующим образом:
[OH - ] = 0,010 М
рОН = 2,00
pH + pOH = pK w = 14,00, поэтому
pH = 12,00

Как и в случае водного раствора сильной кислоты, вклад от автоионизации воды почти всегда можно пренебречь. в водный раствор сильного основания, кислотность в основном определяется концентрация только сильной базы.

Слабые кислоты и основания

Равновесия с участием слабых кислот и слабых оснований можно рассматривать в так же, как и другие задачи равновесия: определить начальные концентрации, определить переменную, которая указывает, на сколько система должна сдвинуться, чтобы установить равновесия, и использовать полученные (конечные) равновесные концентрации в выражение для константы равновесия, чтобы получить алгебраическое уравнение это можно решить.

Пусть c равно начальной концентрации слабой кислоты, HA, в водном решение.

HA (водн.) + H 2 O (л) H 3 O + (водн.) + A - (водн.)

HA H 3 O + А -
начальный с 0 0
изменить х х
равновесие c-x х х

Конечные концентрации при равновесии приводят к следующему выражению:

Чтобы точно решить указанное выше уравнение, требуется формула корней квадратного уравнения.Приведенное выше уравнение можно переформулировать следующим образом:

Работа с квадратичной формулой немного утомительна и в некоторых случаях может не понадобиться. Приблизительное значение можно сделать, если x << с . Когда x намного меньше, чем c , знаменатель c-x можно просто сократить до c :

Конечно, можно проверить справедливость этого приближения, используя значение, полученное для x этим приблизительным методом в точном выражение равновесия и проверка того, K a согласен с заданным значением.Полезное эмпирическое правило состоит в том, что если x нет более 5% от c , приближение действительно. Степень того, как small x по сравнению с c , без сомнения, частично продиктовано на стоимость K a . (Из приведенного выше уравнения можно видите, что x также зависит от квадратного корня из c . Таким образом, при очень низких значениях c аппроксимация также не удастся.)

Для этого класса мы будем следовать этому правилу:

"Если K , значение меньше 0.001 (10 -3 ) и c находится на минимум 0,01 M, можно сделать приближение. В противном случае следует использовать точное решение через формулу корней квадратного уравнения ».

Еще одна вещь, которую студент должен уметь решить после получения Равновесные концентрации - это доля или процент ионизации для определенная кислота или основание:

Пример 1:

Каков pH 0,20 М раствора уксусной кислоты (K a = 1.8 х 10 -5 )?

HC 2 H 3 O 2 (водн.) + H 2 O (л) H 3 O + (водн.) + C 2 H 3 O 2 - (водн.)

HC 2 H 3 O 2 H 3 O + С 2 В 3 О 2 -
начальный 0.20 0 0
изменить х х
равновесие 0,20-х х х

Примерное решение:

K a = (x) (x) / (0,20 - x) @ х 2 / 0,20 = 1,8 х 10 -5

x = [(1.8 x 10 -5 ) (0,20)] 1/2

x = 1,9 x 10 -3 M = [H 3 O + ]; pH = -log (1,9 x 10 -3 ) = 2,72

Точное решение (с использованием квадратной формулы): x = 0,001888 или 0,0019 М.

Другие примеры (Следующие значения относятся к слабой кислоте, K a = 1,8 х 10 -5 )

Начальная концентрация

HA (в)

x (приблизительно) x (точное) [H + ] (точный) pH % ионизировано pH, если сильная кислота
1.00000 0,004243 0,004234 0,004234 2,373 0,42% 0,000
0.

0,004025 0,004016 0,004016 2,396 0,45% 0,046
0,80000 0,003795 0,003786 0,003786 2,422 0,47% 0,097
0,50000 0.003000 0,002991 0,002991 2,524 0.60% 0,301
0.20000 0,001897 0,001888 0,001888 2,727 0,94% 0,699
0,10000 0,001342 0.001333 0,001333 2,875 1,33% 1.000
0,05000 0,000949 0,000940 0,000940 3,027 1.88% 1,301
0,01000 0,000424 0,000415 0.000415 3,382 4,15% 2.000
0,00500 0,000300 0,000291 0,000291 3,536 5,82% 2,301
0,00100 0,000134 0,000125 0,000125 3.901 12,55% 3.000
0,00010 0,000042 0,000034 0,000034 4,464 34,37% 4.000
0,00001 0,000013 0,000007 0,000007 5,145 71.55% 5.000

Пример 2:

Каков pH 0,10 М раствора плавиковой кислоты?

HF (водн.) + H 2 O (л) H 3 O + (водн.) + F - (водн.)

ВЧ H 3 O + ф. -
начальный 0.10 0 0
смена х х
финал 0,10-х х х

Примерное решение:

К a = (x) (x) / (0,10 - x) @ х 2 / 0,10 = 6,8 х 10 -4

x = [(6.8 x 10 -4 ) (0,10)] 1/2

x = 8,2 x 10 -3 M = [H 3 O + ]; pH = -log (8,2 x 10 -3 ) = 2,08

Точное решение (с использованием квадратной формулы): x = 0,007913 или 0,0080 M; pH = 2,10 .

.

Хвостовосстановление и рекультивация плодородия почв

BIO Web of Conferences 17 , 00260 (2020)

Отвалы восстановления и рекультивация плодородия почвы

Алборов И.Д. 1 , Бекузарова С.А. 2 , Р.В. Осикина 1 , Г.П. Хубаева 1 , Д.Г. Качмазов 3 , Г.В. Лущенко 4 , Датиева И. 4 и Дзампаева М. 2

1 Северо-Кавказский горно-металлургический институт, 362021 Владикавказ, Республика Северная Осетия-Алания, Россия
2 Горский государственный аграрный университет, 362040 Владикавказ, Республика Северная Осетия-Алания, Россия
3 Южно-Осетинский государственный университет, 100001 Цхинвал, Республика Южная Осетия, Россия
4 Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного земледелия Владикавказского научного центра Российской академии наук, 363110 село Михайловский, Республика Северная Осетия-Алания, Россия,

Аннотация

В горнодобывающей промышленности остаются хвостохранилища, содержащие токсичные вещества.Для их реабилитации предлагается использовать местные цеолитсодержащие глины Северной и Южной Осетии Эредвит и Диалбекулит, содержащие комплекс минералов с щелочной реакцией окружающей среды. Помимо глин в субстрат вносится торф с повышенным содержанием гуминовых веществ. Подготовленный субстрат поливают минеральной серосодержащей водой источника Тамиск. На поверхность уплотненного участка высевают накапливающиеся ядовитые вещества и травы: однолетние и многолетние травы, например, амарант, бобовые, озимая камелина.Перед посевом семена травы смешивают с шелухой озимой камелины. Такая реабилитация загрязненных участков снижает токсичность хвостов до 90% и восстанавливает плодородие почвы.

© Авторы, опубликовано EDP Sciences, 2020


Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

1 Введение

В районах расположения горнодобывающих и перерабатывающих предприятий одним из основных источников нарушения и загрязнения различных компонентов природной среды является хранилище твердых минеральных отходов. В Российской Федерации общая масса твердых минеральных отходов превышает 20 миллиардов тонн. Пока что доминирующим методом обращения с отходами минерально-сырьевого комплекса является хранение на земле. Этот процесс приводит к возникновению неблагоприятных экологических ситуаций на территориях более 4 миллионов гектаров.Таким образом, эти территории характеризуются ухудшением санитарно-гигиенической обстановки, нарушением и изменением природных ландшафтов, а также утратой природных ресурсов [1, 2, 14, 15].

Одна из актуальных экологических проблем Российской Федерации - нарушение состояния окружающей среды при разработке месторождений полезных ископаемых. Горнодобывающая промышленность приводит к уничтожению почвы и растительности. Формируются пустынные и бесплодные техногенные ландшафты. Разрушительные последствия добычи полезных ископаемых проявляются в нарушении и загрязнении всех элементов биосферы: воды и воздуха, почвы, флоры и фауны.

Наиболее вредны пыльные горные отвалы, содержащие в пыли токсичные металлы. Cu, Zn, Pb, Ce, N1 и другие химические элементы и химические соединения вызывают отравление атмосферы и гибель живых организмов [3, 4, 11–13].

Согласно стратегии социально-экономического развития России, целью является обеспечение экономической безопасности страны. Данная цель связана с необходимостью значительного повышения эффективности отечественного производства, конкурентоспособности выпускаемой продукции.

Поэтому решение вопросов сохранения окружающей среды, необходимого для нормального функционирования окружающей среды, является одной из актуальных проблем. В связи с этим необходимы исследования по снижению растущей вредной технологической нагрузки на природу. На этапе добычи сырья некондиционное сырье отправляется в хвостохранилища, которые занимают значительные площади земель, вызывая промышленное загрязнение.

Из наиболее значимых факторов окружающей среды - исследования, направленные на восстановление загрязненных участков токсичными веществами.Этот фактор определяет благоприятное существование биообъектов на территории, где они обитают. Один из наиболее проблемных объектов - хвостохранилища, содержащие много вредных веществ (тяжелые металлы, радионуклиды).

В республиках Северная Осетия-Алания и Южная Осетия хвосты обогатительных фабрик расположены в долинах рек Фиагдон и Ардон, а также в Квайсинском районе. В долинах этих территорий проходят туристические маршруты и курортные зоны. Для этих территорий характерна ветровая эрозия и перенос больших масс по долинам, что угнетающе действует на живые организмы [1–6].Рекультивация этих участков и создание благоприятных условий для отдыхающих - основное направление представленного исследования.

Многие меры направлены на уменьшение эрозионных процессов для реабилитации склоновых земель и восстановления плодородия почв. Для этого в почву вносят влагопоглощающую бентонитовую измельченную глину; многолетние травы и удобрения высевают в смеси с гуматами [7].

Однако добавленная глина, удобрения и гумат, измельченные в порошок, являются дорогостоящими.Только многолетние травы, посеянные в первый год, плохо развиваются и подвержены ветровой эрозии, особенно в сложных условиях.

Некоторые исследования направлены на восстановление нарушенных земель, которые проводятся в 2 этапа. Первый этап рекультивации связан с созданием изоляционного дренажа из камня, гравия, щебня с последующим нанесением слоя субстрата из речного песка, почвы, опилок, гранулированного шлака, угольного порошка, торфа, жмыха с перемешиванием всего. ингредиенты и раскатайте их.На втором этапе проводится биологическая мелиорация путем посева растительности в смеси с минеральными удобрениями [8].

Применяемые технологические процессы имеют низкую эффективность. Стандартные технологии предполагают выполнение довольно трудоемкого процесса, состоящего из нескольких приемов. Один из технологических приемов - приготовление водного раствора поливинилового спирта и нанесение его на поверхность почвы.

Влагосорбент предварительно вносится в почву на основе порошка бентонитовой глины.Дополнительно семена многолетних трав высевают в поверхностный слой почвы, добавляют удобрения и гуматы в виде смеси с порошком бентонитовой глины [9].

В данном исследовании в качестве рационального подхода предлагается метод реабилитации хвостохранилищ, который включает два этапа: технический и биологический. На первом этапе укладывается геосинтетический материал, искусственно созданный субстрат из плодородной почвы. На втором этапе засевают травосмеси низших трав и вносят натуральную древесную мульчу [10].

Саженцы считаются почвоустойчивыми. Однако при водной эрозии они смываются на пологих землях, не достигая полного развития. Кроме того, эти низовые злаки не обладают сорбционными и аккумулирующими свойствами для поглощения токсичных веществ, находящихся в верхнем слое хвостохранилища. Эти процессы снижают эффективность традиционных методов восстановления.

Целью данной исследовательской работы является разработка экономичного и экологически безопасного метода реабилитации хвостохранилищ и восстановления нарушенных земель.

2 Методы исследования

Хвостохранилище засыпают субстратом из цеолитсодержащей глины и торфа местного происхождения в соотношении 1: 2, модифицированного сероводородной минеральной водой, и после трамбовки высевают семена растения. Высевают семена амаранта, однолетних и многолетних зернобобовых трав, озимой камелины. Особую озабоченность у этих растений вызывает их способность к накоплению токсичных веществ из почвы. Перед посевом семена этих культур смешивают с отходами лузги озимой камелины.

Природные агроруды Северной и Южной Осетии содержат много элементов, улучшающих плодородие почвы. Они включают кремний, железо, кальций, марганец, калий, натрий, фосфор, серу, медь и цинк. Из-за высокого содержания кальция (более 30%) реакция цеолитсодержащих глин является щелочной (pH 8,1). Первый источник глины Эредвит находится на высоте 1000 м над уровнем моря в Южной Осетии.

Другой глиняный источник - Диалбекулит - находится на такой же высоте в пойме реки Урсдон в Северной Осетии.Оба типа этих глин обладают высокой сорбционной способностью - торф одних и тех же мест, насыщенный влажностью до 85%. В смеси с глинами он имеет теплопроводность (0,37%) и прочность на сжатие 140 кг / см 2 .

Клей Эредвит и Диалбекулит берут по 2 тонны, смешивают с торфом, покрывая поверхность хвостохранилища площадью 2,5 га с последующим поливом сероводородной водой источника Тамиск в количестве 400 литров. Затем обработанный участок прокатывают.Шелуху озимой камелины измельчают и смешивают с семенами растений - аккумуляторами.

В то же время наши исследования были направлены на реабилитацию загрязненных почв с помощью растений, обладающих сорбционной способностью. Это растения: амарант, бобовые и их растительные остатки, бобовые, амброзия, стевия, кукурузные початки, корзины подсолнечника, масличные культуры (камелина, гизотия, крамбе и другие растения).

Наряду с растениями для рекультивации почв введены цеолитсодержащие глины местного происхождения (горы и предгорья Северного Кавказа), а также биологические удобрения, обеспечивающие восстановление нарушенных земель.

Эксперименты проводились на опытных площадках Горского государственного аграрного университета, Геофизического института и Северо-Кавказского научно-исследовательского института горного и предгорного земледелия Владикавказского научного центра РАН, Северо-Осетинского государственного университета имени К.Л. Хетагурова, Комплексный научно-исследовательский институт РАН имени Х.И. Бербеков (Грозный).

3 Результат

Участок, обогащенный органическими веществами, значительно снижает токсичность и восстанавливает жировой слой, пригодный для выращивания сельскохозяйственных культур.Причем восстановление загрязненных участков проводилось на основе переработанных отходов барды и кукурузных початков, смешивая их с местными природными цеолитсодержащими глинами. Добавляя кукурузные початки к глиняному субстрату, улучшается аэрация территории и ее фильтрация. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Следовательно, технология улучшения почвы возможна без больших затрат и, что очень важно, с одновременной утилизацией продукции растениеводства и спиртовой промышленности.

Передовая технология заключается в смешивании природных цеолитсодержащих глин с кукурузными початками, измельченными в барде после спирта. Как показывают исследования, эта технология позволяет реабилитировать земли, нарушенные горными работами, снизить количество тяжелых металлов и кислотность почвы (Ph).

После обмолота семян озимой камелины остается ее шелуха, в которой содержится достаточное количество фосфора (3-4%), флавоноидов, рутина (0,6-07%). Эти вещества обладают стимулирующими свойствами и защитными свойствами от болезнетворных микроорганизмов и различных стрессов.

Использование озимой камелины в технике создает благоприятные условия для развития посевных семян. При смешивании всех компонентов глины и торфа используется насыщенная минеральная вода «Тамиск». Эта вода может снизить содержание ртути и мышьяка в хвостах.

Технология предполагает, что после уплотнения смеси глины и торфа, содержащих более 40% гуминовых веществ, субстрат насыщается минеральной сероводородной водой источника Тамиск, в которой содержится около 100 мг / дм. 3 .

Семена высевают в год обработки хвостов - в августе. Этот период позволяет обеспечить рост зеленой массы растений в следующем году, что снижает токсичность нарушенного участка. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 1.

Снижение содержания тяжелых металлов

.

Почвы в агроэкосистемах Карточки

Срок
Определение

или Поверхностный горизонт

Горизонт, что-то ускользает от него. Может накапливаться органическое вещество.

Срок
Определение

Зона в леднике, откуда берется лед.В Канаде был один в Британской Колумбии, Северо-Западном Востоке и в северном Квебеке.

Срок
Определение

Светлый горизонт на поверхности. Не хватает органических веществ. Имеет глину, орион, алюминий и / или углерод.

Срок
Определение
Срок
Определение

Поверхностный горизонт темного цвета, обогащенный органическим гуминовым веществом.H - гуминовый.

Срок
Определение

Повышенное содержание фосфора в воде из-за навоза или стока удобрений приводит к перенаселению водорослей. Когда они умирают и поедаются другими бактериями, весь кислород в воде расходуется, и более крупные дышащие кислородом формы жизни, такие как рыбы и ракообразные, задыхаются. Водоросли не приросли к земле, они свободно плавают в воде.

Срок
Определение

Третий по распространенности элемент земной коры. Минерал с высокой подвижностью в почве при низком pH. Горизонт B, в который попал алюминий, - это Bf.

Срок
Определение

Поверхностный горизонт, аналогичный Ah, но обработанный.P - вспаханный. Этот горизонт будет иметь совершенно одинаковую глубину из-за обработки почвы. В зоне обработки почвы все слои перемешиваются.

Срок
Определение

Горный ледник в Британской Колумбии. Он отступает.

Срок
Определение
Срок
Определение

или Подземный горизонт.

Горизонт под A. Что-то просветилось в него из-за горизонта A.

Срок
Определение
Экструзивные, основные, магматические породы. Имеет прекрасную текстуру.
Срок
Определение
Горизонт A B, в который просвечивает железо и / или алюминий.F для Fe. Обнаруживается, когда исходный материал является кислым, например, в PEI.
Срок
Определение
Процесс формирования структуры почвы.
Срок
Определение
Живой организм Земли.
Срок
Определение
Чернозем с очень высоким содержанием органических веществ. Встречается в южных прериях.
Срок
Определение
Тип строения грунта.Агрегаты размером с кулак. Не желательно выращивать растения, потому что контакт семян с поверхностью почвы ограничен (осмос плохой).
Срок
Определение
Горизонт A B не очень хорошо развит. M - для минимального развития. Лишь незначительно изменен почвенными процессами.
Срок
Определение
Горизонт А Б, в котором просвечивали соли натрия.N означает Na. Встречается на западном побережье и в Онтарио. При высыхании Bn становится чрезвычайно твердым. В мокром состоянии он похож на зыбучий песок.
Срок
Определение
Тип границы между почвами. Это плавный, постепенный переход или жесткая линия? Насколько изменчива глубина границы в ландшафте?
Срок
Определение
Чернозем со средним содержанием органического вещества.Найден в средних прериях.
Срок
Определение

Ah, Bm, Ck

Заказ грунта в Канаде. Имеет горизонт Bm. Имеет тонкий ах. Минимально развитый горизонт Б. Развивается из регосола. Со временем превращается в лувисол. Встречается в лесных районах.

Срок
Определение
Горизонт А Б, в котором просвечивала глина.T в переводе с немецкого означает «глина»: «тонна». Не обязательно глина фактурная.
Срок
Определение

Масса твердых частиц почвы, деленная на общий объем почвы (включая поры).

Чем выше BD, тем короче и толще корни.

Культивация со временем увеличивает плотность застройки.

Срок
Определение
Горизонт под Б. Не подвержен почвенному прогрессу. В основном соли, карбонаты, оглеение и исходный материал.
Срок
.

1. Как изменились экосистемы?

1. Как изменились экосистемы?

  • 1.1 Какие типы экосистем были изменены?
    • 1.1.1 Наиболее значительные структурные изменения
    • 1.1.2 Характеристики мировых экологических систем
    • 1.1.3 Экосистемы, наиболее затронутые деятельностью человека
    • 1.1.4 Темпы изменений наземных экосистем
  • 1.2 Как изменилась окружающая среда циклы менялись?
  • 1.3 Какие изменения биоразнообразия наблюдались?
    • 1.3.1 Изменения в распространении видов
    • 1.3.2 Изменения внутри таксономических групп
    • 1.3.3 Влияние человека на темпы исчезновения
    • 1.3.4 Изменения в генетическом разнообразии

1.1 Какие типы экосистем были изменены?

    • 1.1.1 Наиболее значительные структурные изменения
    • 1.1.2 Характеристики мировых экологических систем
    • 1.1.3 Экосистемы, наиболее затронутые деятельностью человека
    • 1.1.4 Темпы изменений в наземных экосистемах
1.1.1 Наиболее значительные структурные изменения

Исходный документ для этого Дайджеста заявляет:

Структура мировых экосистем во второй половине двадцатого века изменилась быстрее, чем когда-либо в зарегистрированной истории человечества, и практически все экосистем Земли в настоящее время значительно преобразованы в результате деятельности человека. Наиболее значительным изменением в структуре экосистем стало преобразование примерно четверти (24%) земной поверхности Земли в культивируемые системы.(См. Вставку 1.1.) За 30 лет после 1950 года в пахотные земли было преобразовано больше земель, чем за 150 лет между 1700 и 1850 годами.

В период с 1960 по 2000 год емкость водохранилищ увеличилась в четыре раза; в результате количество воды, хранящейся за большими плотинами, по оценкам, в три-шесть раз превышает количество воды, удерживаемой естественными речными руслами (без учета естественных озер) (см. рисунок 1.1). В странах, по которым имеются достаточные многолетние данные (включая более половины современной площади мангровых зарослей), примерно 35% мангровых зарослей было потеряно за последние два десятилетия.Примерно 20% коралловых рифов мира были потеряны и еще 20% деградировали за последние несколько десятилетий двадцатого века. Вставка 1.1. а в таблице 1.1 обобщены важные характеристики и тенденции в различных экосистемах.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть сравнительную таблицу систем отчетности, определенных в Millennium Assessment.

Хотя самые быстрые изменения в экосистемах сейчас происходят в развивающихся странах, промышленные страны исторически переживали сопоставимые темпы изменений. Пахотные земли быстро разрослись в Европе после 1700 года, а также в Северной Америке и бывшем Советском Союзе, особенно после 1850 года. Примерно 70% первоначальных лесов и пастбищ умеренного пояса и средиземноморских лесов были потеряны к 1950 году, в основном из-за перехода под сельское хозяйство. Исторически вырубка лесов была намного более интенсивной в регионах с умеренным климатом, чем в тропиках, и Европа - это континент, на котором сохранилась наименьшая часть первоначальных лесов. Однако изменения до индустриальной эры, казалось, происходили гораздо медленнее, чем нынешние преобразования.

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.26

1.1.2 Характеристики мировых экологических систем

В исходном документе для этого сборника говорится:

Вставка 1.1. Характеристики мировых экологических систем

Мы сообщаем результаты оценки по 10 категориям суши и морской поверхности, которые мы называем «системами»: лесные, культивируемые, засушливые, прибрежные, морские, городские, полярные, пресноводные, островные, и гора.Каждая категория содержит несколько экосистем. Однако экосистемы в каждой категории имеют общий набор биологических, климатических и социальных факторов, которые, как правило, схожи внутри категорий и различаются по категориям. Категории отчетов MA не являются пространственно исключающими; их области часто пересекаются. Например, переходные зоны между лесом и пахотными землями включены как в категории отчетности по лесной системе, так и по культурной системе. Эти категории отчетности были выбраны потому, что они соответствуют регионам ответственности различных государственных министерств (таких как сельское хозяйство, водное хозяйство, лесное хозяйство и т. Д.), А также потому, что они являются категориями, используемыми в рамках Конвенции о биологическом разнообразии.

(нажмите на ссылки ниже, чтобы получить дополнительную информацию и карты)

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.27-30

1.1.3 Экосистемы наиболее затронутые деятельностью человека

Исходный документ для этого сборника гласит:

Экосистемы и биомы, которые в наибольшей степени подверглись глобальным изменениям в результате деятельности человека, включают морские и пресноводные экосистемы, широколиственные леса умеренного пояса, луга умеренного пояса, средиземноморские леса. , и сухие тропические леса. (см. Рисунок 1.2) В морских системах мировой спрос на продукты питания и корма для животных за последние 50 лет привел к настолько сильному давлению рыболовства, что биомасса как целевых видов, так и случайно пойманных («прилов») сократилась. в большей части мира до одной десятой уровня до начала промышленного рыболовства. В глобальном масштабе деградация рыболовства также отражается в том факте, что добываемая рыба все больше поступает из менее ценных более низких трофических уровней, поскольку популяции видов более высоких трофических уровней истощаются.(См. Рис. 1.3.)

Пресноводные экосистемы были изменены за счет создания плотин и забора воды для использования людьми. Строительство плотин и других сооружений вдоль рек оказало умеренное или сильное воздействие на сток в 60% крупных речных систем мира. Удаление воды для нужд человека привело к сокращению стока нескольких крупных рек, в том числе рек Нил, Желтая и Колорадо, до такой степени, что они не всегда текут в море.

По мере того как потоки воды уменьшились, уменьшились и потоки наносов, которые являются источником питательных веществ, важных для поддержания устьев рек.Доставка наносов в устья рек во всем мире сократилась примерно на 30%.

В наземных экосистемах более двух третей площади двух из 14 основных наземных биомов мира (умеренные луга и средиземноморские леса) и более половины площади четырех других биомов (тропические сухие леса, умеренные широколиственные леса, тропические леса). пастбища и затопленные пастбища) были преобразованы (в основном в сельское хозяйство) к 1990 году, как показано на Рисунке 1.3. Среди основных биомов только тундра и бореальные леса демонстрируют незначительные уровни потерь и преобразования, хотя они начали подвергаться воздействию изменения климата.

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.26

1.1.4 Темпы изменений наземных экосистем

В исходном документе для этого сборника говорится:

В глобальном масштабе скорость преобразования экосистем начала замедляться, в основном из-за снижения скорости расширения возделываемых земель, а в некоторых регионах (особенно в зонах умеренного климата) экосистемы возвращаются к условиям и составу видов, аналогичным их предварительному преобразованию. состояния.Тем не менее, темпы преобразования экосистем остаются высокими или увеличиваются для конкретных экосистем и регионов.

Под эгидой ОЭ было проведено первое систематическое изучение состояния и тенденций наземного и прибрежного земного покрова с использованием глобальных и региональных наборов данных. Схема обезлесения, облесения и деградации засушливых земель в период с 1980 по 2000 год показана на Рисунке 1.4. Возможности для дальнейшего расширения возделывания сокращаются во многих регионах мира, поскольку большая часть земель, хорошо подходящих для интенсивного сельского хозяйства, была преобразована в культивацию.Повышение продуктивности сельского хозяйства также снижает потребность в расширении сельского хозяйства.

В результате действия этих двух факторов большая часть земель в обрабатываемых системах (площади, на которых обрабатывается не менее 30% земель) фактически обрабатывается, интенсивность обработки земли увеличивается, длина пара сокращается, а управление практики переходят от монокультур к поликультурам. С 1950 года площади пахотных земель стабилизировались в Северной Америке и уменьшились в Европе и Китае.Площадь возделываемых земель в бывшем Советском Союзе сократилась с 1960 года. В умеренных и северных зонах лесной покров увеличивался примерно на 2,9 миллиона гектаров в год в 1990-х годах, из которых примерно 40% приходилось на лесные плантации. В некоторых случаях темпы преобразования экосистем явно замедлились, поскольку большая часть экосистемы в настоящее время преобразована, как в случае с широколиственными лесами умеренного пояса и средиземноморскими лесами.

Источник & ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.26-32

1.2 Как изменились экологические циклы?

В исходном документе этого сборника говорится:

Экосистемные процессы, включая круговорот воды, азота, углерода и фосфора, во второй половине двадцатого века изменились быстрее, чем когда-либо в зарегистрированной истории человечества. Изменения экосистем, произведенные человеком, изменили не только структуру систем (например, местообитания или виды, присутствующие в конкретном месте), но также их процессы и функционирование.Способность экосистем предоставлять услуги напрямую зависит от работы естественных биогеохимических циклов, которые в некоторых случаях были значительно изменены.

Источник и ©: Обобщенный отчет об оценке экосистем на пороге тысячелетия (2005),
Глава 1, стр.32

1.2.1 Круговорот воды

В исходном документе этого сборника говорится:

Водозабор из рек количество озер для орошения, городского или промышленного использования увеличилось вдвое с 1960 по 2000 год.(Во всем мире 70% воды используется для сельского хозяйства.) Строительство крупных водохранилищ удвоило или утроило время пребывания речной воды - среднее время, то есть время, которое требуется капле воды, чтобы достичь моря. Во всем мире люди используют чуть более 10% имеющихся возобновляемых источников пресной воды в бытовых, сельскохозяйственных и промышленных целях, хотя в некоторых регионах, таких как Ближний Восток и Северная Африка, люди используют 120% возобновляемых источников энергии (избыток получается за счет использование запасов подземных вод по темпам, превышающим их скорость пополнения).

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.32

1.2.2 Углеродный цикл

В исходном документе этого сборника говорится:

С 1750 г. концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась примерно на 34% (с примерно 280 частей на миллион до 376 частей в 2003 году). Примерно 60% этого увеличения (60 частей на миллион) произошло с 1959 года. Влияние изменений в наземных экосистемах на углеродный цикл обратилось вспять за последние 50 лет.Эти экосистемы в среднем были чистым источником CO 2 в течение девятнадцатого и начала двадцатого веков (в основном из-за обезлесения, но с вкладом от деградации сельскохозяйственных, пастбищных и лесных угодий) и стали чистым поглотителем где-то примерно в середине прошлого века (хотя потери углерода в результате изменения землепользования продолжают оставаться на высоком уровне) (высокая степень достоверности). Факторы, способствующие росту роли экосистем в связывании углерода, включают облесение, лесовозобновление и управление лесным хозяйством в Северной Америке, Европе, Китае и других регионах; изменились методы ведения сельского хозяйства; и удобряющее воздействие осаждения азота и увеличения содержания CO в атмосфере 2 (высокая степень достоверности).

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.33

1.2.3 Азотный цикл

В исходном документе для данного сборника указано:

Общее количество реактивный или биологически доступный азот, созданный в результате деятельности человека, увеличился в девять раз в период с 1890 по 1990 год, причем большая часть этого увеличения приходится на вторую половину века в связи с более широким использованием удобрений.(См. Рисунки 1.5 и 1.6.) Недавнее исследование глобального вклада человека в потоки химически активного азота показало, что потоки увеличатся примерно со 165 тераграмм реактивного азота в 1999 году до 270 тераграммов в 2050 году, т.е. на 64%. Более половины всех синтетических азотных удобрений (которые были впервые произведены в 1913 году), когда-либо использовавшихся на планете, было использовано с 1985 года.

Деятельность человека в настоящее время примерно удвоила скорость образования химически активного азота на поверхности земли.Поток химически активного азота в океаны увеличился почти на 80% с 1860 по 1990 год, примерно с 27 тераграмм азота в год до 48 тераграммов в 1990 году. (Это изменение не является равномерным по Земле, однако, в некоторых регионах, таких как Лабрадор и Гудзонов залив в Канаде практически не претерпел изменений, потоки из более развитых регионов, таких как северо-восток Соединенных Штатов, водоразделы Северного моря в Европе и бассейн Желтой реки в Китае, увеличились в 10-15 раз.)

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.33

1.2.4 Фосфорный цикл

В исходном документе этого сборника говорится:

Использование фосфорные удобрения и скорость накопления фосфора в сельскохозяйственных почвах увеличились почти в три раза в период с 1960 по 1990 год, хотя с тех пор этот показатель несколько снизился. Текущий поток фосфора в океаны в три раза превышает фоновый (примерно 22 тераграмма фосфора в год по сравнению с естественным потоком в 8 тераграмм).

Источник и ©: Обобщенный отчет об оценке экосистем на пороге тысячелетия (2005 г.),
Глава 1, стр. 33-35

1.3 Какие изменения биоразнообразия наблюдались?

    • 1.3.1 Изменения в распространении видов
    • 1.3.2 Изменения внутри таксономических групп
    • 1.3.3 Влияние человека на темпы исчезновения
    • 1.3.4 Изменения в генетическом разнообразии
1.3.1 Изменения в распространении видов

В исходном документе для этого сборника говорится:

Изменение в экосистеме обязательно влияет на виды в системе, а изменения видов влияют на процессы в экосистеме.

Распределение видов на Земле становится более однородным. Под однородным мы подразумеваем, что различия между набором видов в одном месте на планете и набором в другом месте в среднем уменьшаются. Естественный процесс эволюции, и особенно сочетание естественных препятствий для миграции и местной адаптации видов, привели к значительным различиям в типах видов в экосистемах разных регионов. Но эти региональные различия в биоте планеты в настоящее время уменьшаются.

Эта тенденция обусловлена ​​двумя факторами. Во-первых, исчезновение видов или потеря популяций приводит к утрате присутствия видов, которые были уникальными для определенных регионов. Во-вторых, скорость вторжения или интродукции видов в новые ареалы уже высока и продолжает быстро ускоряться с ростом торговли и более быстрой транспортировки. (См. Рис. 1.7.) Например, большая часть из примерно 100 неместных видов в Балтийском море является аборигеном Великих озер Северной Америки, а 75% недавних прибытий около 170 неместных видов в Великие озера являются аборигенами. Балтийское море.

Когда виды сокращаются или вымирают в результате деятельности человека, их заменяет гораздо меньшее количество расширяющихся видов, которые процветают в измененной человеком окружающей среде. Один из эффектов заключается в том, что в некоторых регионах, где разнообразие было низким, биотическое разнообразие может действительно увеличиваться в результате вторжений неместных форм. (Это верно для континентальных районов, таких как Нидерланды, а также для океанических островов.)

Источник & ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.35

1.3.2 Изменения внутри таксономических групп

В исходном документе для этого Дайджеста говорится:

В целом ряде таксономических групп размер или ареал популяции или оба вида у большинства видов в настоящее время сокращаются. Исследования земноводных во всем мире, африканских млекопитающих, птиц на сельскохозяйственных землях, британских бабочек, карибских кораллов и рыбопромысловых видов показывают, что ареал или численность большинства видов сокращается. Исключения включают виды, которые находились под защитой в заповедниках, для которых были устранены особые угрозы (такие как чрезмерная эксплуатация) или которые имеют тенденцию процветать в ландшафтах, измененных в результате деятельности человека.

От 10% до 30% видов млекопитающих, птиц и земноводных в настоящее время находятся под угрозой исчезновения (от средней до высокой степени достоверности), на основании критериев МСОП – Всемирного союза охраны природы для угроз исчезновения. По состоянию на 2004 г. комплексные оценки каждого вида в основных таксономических группах были завершены только для трех групп животных (млекопитающие, птицы и земноводные) и двух групп растений (хвойные деревья и саговники, группа вечнозеленых пальмоподобных растений). Специалисты по этим группам классифицируют виды как «находящиеся под угрозой исчезновения», если они соответствуют набору количественных критериев, включающих размер их популяции, размер территории, в которой они обитают, и тенденции изменения размера или площади популяции.

В соответствии с широко используемыми критериями исчезновения МСОП, подавляющее большинство видов, отнесенных к категории «находящихся под угрозой исчезновения», имеют примерно 10% шанс исчезновения в течение 100 лет, хотя некоторые долгоживущие виды будут существовать гораздо дольше, даже если их небольшие размер популяции и отсутствие пополнения означает, что у них очень высокая вероятность исчезновения.) 12% видов птиц, 23% млекопитающих и 25% хвойных пород в настоящее время находятся под угрозой исчезновения; 32% амфибий находятся под угрозой исчезновения, но информация более ограничена, и это может быть занижено.Более высокий уровень угрозы был обнаружен в саговниках, из которых 52% находятся под угрозой. В целом, в пресноводных средах обитания наиболее высока доля видов, находящихся под угрозой исчезновения.

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.35-37

1.3.3 Влияние человека на темпы исчезновения

В исходном документе для этого сборника говорится:

За последние несколько сотен лет люди увеличили скорость вымирания видов в 1000 раз фоновыми темпами, типичными для истории планеты (средняя достоверность). (См. Рис. 1.8.) Вымирание - естественная часть истории Земли. По большинству оценок общее количество видов сегодня составляет от 5 до 30 миллионов, хотя общее количество может быть выше 30 миллионов, если в малоизвестных группах, таких как глубоководные организмы, грибы и микроорганизмы, включая паразитов, будет больше видов, чем в настоящее время оценивается. . Сегодняшние виды составляют лишь 2–4% всех когда-либо существовавших видов. Летопись окаменелостей, по-видимому, отмечена пятью крупными массовыми вымираниями, последнее из которых произошло 65 миллионов лет назад.

Средняя скорость вымирания ископаемых видов морских и млекопитающих (исключая исчезновения, произошедшие в пяти основных массовых исчезновениях) составляет примерно 0,1–1 вымирание на миллион видов в год. За последние 100 лет зарегистрировано около 100 задокументированных случаев исчезновения птиц, млекопитающих и земноводных, что в 50–500 раз превышает фоновые показатели. Включая возможно вымершие виды, этот показатель более чем в 1000 раз превышает фоновый. Хотя данные и методы, используемые для оценки текущих темпов исчезновения, улучшились за последние два десятилетия, значительная неопределенность все еще существует в измерении текущих темпов исчезновения, поскольку степень исчезновения неописанных таксонов неизвестна, статус многих описанных видов плохо известен, трудно задокументировать окончательное исчезновение очень редких видов, и между воздействием угрожающего процесса и последующим исчезновением существует временной лаг.

Источник и ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.37

1.3.4 Изменения в генетическом разнообразии

В исходном документе этого сборника говорится:

Гены

Генетическое разнообразие снизилось во всем мире, особенно среди культурных видов. Вымирание видов и потеря уникальных популяций привели к утрате уникального генетического разнообразия, содержащегося в этих видах и популяциях.В отношении диких видов данных о реальных изменениях в величине и распределении генетического разнообразия мало, хотя исследования документально подтвердили снижение генетического разнообразия диких видов, которые активно эксплуатируются. В культивируемых системах с 1960 года произошел фундаментальный сдвиг в структуре внутривидового разнообразия на фермерских полях и в системах ведения сельского хозяйства, поскольку выращиваемые фермерами сорта сельскохозяйственных культур перешли от адаптированных к местным условиям и развитых популяций (местные сорта) к более широко адаптированным сортам. произведены через официальные системы разведения (современные сорта).Примерно 80% площадей под пшеницей в развивающихся странах и три четверти рисовых площадей в Азии засеяны современными сортами. (Для других культур, таких как кукуруза, сорго и просо, доля посевных площадей современных сортов намного меньше.) Потери генетического разнообразия сельскохозяйственных культур и домашнего скота на фермах были частично компенсированы сохранением генетического разнообразия семян. банки.

Источник & ©: MA Millennium Ecosystem Assessment Report (2005),
Chapter 1, p.37

.

Смотрите также