Деревья, кустарники, грибы, способствующие очищению почвы

Содержание:     

1. Введение .........................................................................................................  2-5                                                                                     
2. Теоретическая часть ......................................................................................  5-12

2.1. Какие существуют виды почв ...............................................................  5-7

2.2. Сидераты – растения, улучшающие почву ..........................................  7-8

2.3. Древесные биофильтры .........................................................................   8-9

2.4. Грибы-аккумуляторы .............................................................................  9-10

2.5. Регионы России с наиболее острой экологической ситуацией .........  10-11

2.6. Список городов с различной категорией опасности загрязнения почв металлами ......................................................................................................  11-12

Актуальность.

Глобальные экологические проблемы актуальны для России. Следует признать, что страна является одной из самых загрязненных в мире. Это сказывается на качестве жизни и пагубно влияет на здоровье людей. Возникновение экологических проблем в России, как и в других странах, связано с интенсивным влиянием человека на природу, которое приобрело опасный и агрессивный характер.

Промышленные и бытовые отходы сильно загрязняют почву, а сельскохозяйственная техника и удобрения истощают грунты.

В среднем на каждого жителя России приходится 400 кг твердых бытовых отходов в год. Единственный выход – это переработка отходов (бумага, стекло). Предприятий, которые занимаются утилизацией или переработкой отходов действует в стране очень мало.

Проблема загрязнения характерна и для Байкала, являющегося источником 80% питьевой воды России. Этой акватории был нанесен вред деятельностью бумажно-целлюлозного комбината, который сбрасывал неподалеку промышленные, бытовые отходы, мусор.

Загрязнение почв наносит непоправимый урон по различным животным и птицам, населяющим нашу страну.

Рассматривая природные экологические проблемы России, нельзя пройти мимо проблемы ухудшения состояния здоровья населения страны. Основные проявления этой проблемы следующие:

— деградация генофонда и мутации;

— увеличение численности наследственных заболеваний и патологий;

— многие заболевания приобретают хронический характер;

— ухудшение санитарно-гигиенических условий проживания отдельных слоев населения;

— увеличение численности наркоманов и алкоголезависимых людей;

— повышение уровня детской смертности;

— рост мужского и женского бесплодия;

— регулярные эпидемии;

— увеличение числа больных раком, аллергиями, сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Данный список можно продолжать. Все эти проблемы со здоровьем являются основным последствием ухудшения состояния окружающей среды. Если не решать эти проблемы в России, то число больных людей будет увеличиваться, а численность населения будет регулярно сокращаться.

Цель исследования:

Рассмотреть различные деревья, кустарники, грибы и их влияние на состояние почвы. Найти оптимальные варианты для улучшения экологической обстановки в страны

Гипотеза:

Существует некоторые живые организмы, которые достаточно несложно развести?, способные существенно улучшить экологическую обстановку в России и во всем мире, путем очищения почвы от загрязнений, вызванных человеком.

Введение.

По В. П. Максаковскому, общая площадь земельного фонда всей планеты составляет 134 млн. км2 (это площадь всей суши за исключением площади Антарктиды и Гренландии). Земельный фонд имеет следующую структуру:

11% (14,5 млн. км2) – обрабатываемые земли (пашни, сады, плантации, сеянные луга);

23% (31 млн. км2) – естественные луга и пастбища;

30% (40 млн. км2) – леса и кустарники;

2% (4,5 млн. км2) – населенные пункты, промышленность, транспортные пути;

34% (44 млн. км2) – малопродуктивные и непродуктивные земли (тундра и лесотундра, пустыни, ледники, болота, овраги, бедленды и водоемы суши).

Обрабатываемые земли дают 88% необходимых человеку продуктов питания. Луга и пастбищные земли обеспечивают 10% пищи, потребляемой человеком.

Обрабатываемые (прежде всего, пахотные) земли, в основном, сосредоточены в лесных, лесостепных и степных районах нашей планеты.

В первой половине 20 в. половина всех обрабатываемых земель приходилась на черноземы степей и лесостепей, темные почвы прерий, серые и бурые лесные почвы, поскольку обрабатывать эти почвы наиболее удобно и продуктивно, в наше время эти почвы распаханы менее, чем на половину занятой ими территории, однако дальнейшее увеличение распашки этих земель сдерживается рядом причин. Во-первых, ареалы этих почв сильно заселены, в них сосредоточена промышленность, территория пересечена густой сетью транспортных магистралей. Во-вторых, дальнейшая распашка лугов, редких сохранившихся лесных массивов и искусственных насаждений, парков и других рекреационных объектов опасна в экологическом отношении.

Следовательно, необходимы поиски резервов в ареалах распространения других групп почв. Перспективы расширения пахотных земель в мире исследовались почвоведами разных стран. По одному из таких исследований, проведенному русскими учеными с учетом экологических условий, увеличение земледелия экологически допустимо за счет распашки 8,6 млн. км2 пастбищ и 3,6 млн. км2 лесов, при этом распашка лесных территорий предполагается, в основном, во влажных тропиках и отчасти в таежных лесах, а пастбищ – на территории сезонно влажных тропиков и субтропиков, а также во влажных тропиках, полупустынях и пустынях. По прогнозу этих ученых наибольшее количество пахотных земель в будущем должно быть сосредоточено в тропическом поясе, на втором месте будут земли субтропического пояса, в то время как традиционно считающиеся главной базой земледелия почвы суббореального пояса (черноземы, каштановые, серые и бурые лесные, темные почвы прерий) займут третье место.

Неравномерность использования в земледелии разных типов почв иллюстрирует картина земледельческого использования почвенного покрова материков. По состоянию на 70-е годы почвенный покров западной Европы был распахан на 30%, Африки – на 14 %, на огромной поверхности Северной и Южной Америки пахотные земли составляли всего 3,5% от этой территории, Австралия и Океания были распаханы чуть более чем на 4%.

Главная проблема мирового земельного фонда – деградация сельскохозяйственных земель. Под такой деградацией понимают истощение почвенного плодородия, эрозию почв, их загрязнение, снижение биологической продуктивности естественных пастбищных угодий, засоление и заболачивание орошаемых площадей, отчуждение земель для нужд жилищного, промышленного и транспортного строительства.

По некоторым расчетам человечество уже потеряло 2 млрд. га некогда продуктивных земель. Только из-за эрозии, широко распространенной не только в отсталых, но и в развитых странах, ежегодно из сельскохозяйственного оборота выпадает 6–7 млн. га. Примерно половина орошаемых земель мира охвачена засолена и заболочена, что также приводит к ежегодной потере в 200–300 тыс. га земель.

Теоретическая часть.

Какие существуют виды почв.

Плодородная земля должна содержать и азот, и фосфор. В ней должны быть такие минералы, как цинк, бор, медь и другие. Очень важно также наличие органики. Кислотность должна быть на уровне 5,6-6,1. Она должна «дышать» и впитывать влагу.

Различные виды почв отличаются такими характеристиками:

• структура;
• способность пропускать воздух;
• гигроскопичность;
• теплоемкость;
• плотность;
• кислотность;
• степень плодородия;
• насыщенность микро- и макроэлементами, органикой.

Глинистые. Это земля с высокой плотностью, слабо выраженной структурой, содержит до 80% глины, слабо прогревается и отдает воду. Плохо пропускает воздух, что замедляет разложение в ней органики. В мокром виде скользкая, липкая, пластичная. Из нее можно скатать брусок длиной 15-18 см, который затем легко, без трещин свернуть в кольцо. Обычно глинистые грунты закислены. Данный тип почв необходимо тщательно рыхлить и мульчировать. Корнеплоды, кустарники и деревья с развитой корневой системой достаточно хорошо растут на глинистых землях. Красный виноград технического сорта «Мерло» прекрасно растет на глинисто-галечных грунтах Помероля, самого маленького винодельческого региона Франции, провинция Бордо. Поддается улучшению путем высаживания в первый сезон однолетних культур, которые затем пойдут на перегной (например гороха, люпина).

Суглинистые. Внешне похожа на глинистую, но с лучшими для сельского хозяйства характеристиками. Суглинок — это грунт, который также можно скатать во влажном состоянии в колбаску и загнуть в кольцо. Образец суглинистого грунта держит форму, но потрескается. Цвет суглинка зависит от примесей и может быть черным, серым, бурым, красным и желтым. Благодаря нейтральной кислотности, сбалансированному составу (глина — 10-30%, песок и другие примеси — 60-90%) суглинок достаточно плодороден и универсален, подходит для выращивания практически всех культур. Строение почвы отличается тонкозернистой структурой, что позволяет ей оставаться рыхлой, хорошо пропускать воздух. Благодаря примесям глины суглинок долго удерживает воду.

Песчаные. Легкая, рыхлая, сыпучая песчаная почва содержит высокий процент песка, не удерживает влагу и питательные вещества. К положительным свойствам песчаников можно отнести высокую воздухопроницаемость и быстрое прогревание. На таком грунте хорошо растут: плодовые и ягодные деревья; виноград; клубника; морковь; лук; смородина; растения семейства тыквенных. Можно улучшить путем высаживания в первый сезон однолетних культур, которые затем пойдут на перегной (например гороха, люпина).

Супесчаные. Для определения этого вида грунта также пробуем слепить из влажной земли бублик. Супесчаная почва скатается в шар, но её не получится раскатать в брусок. Содержание в ней песка — до 90%, глины до 20%. Субстрат легкий, быстро прогревается, хорошо удерживает тепло, влагу и органику, достаточно легко обрабатывается.

Известковые. Почвы этого вида могут быть легкими и тяжелыми, их недостатками являются: бедность — низкий уровень питательных веществ; низкая кислотность; каменистость; быстрое пересыхание. Для удержания влаги известковые грунты необходимо регулярно рыхлить. На известковых почвах Шампани прекрасно растет виноград сортов «Совиньон блан» и «Шардоне», из которых делают известное на весь мир игристое вино.

Торфяные. Данные почвы обладают повышенной кислотностью, слабо прогреваются, могут заболачиваться. При этом они достаточно легко поддаются окультуриванию. Посадку садовых деревьев производят в ямы с внесенным суглинком или другим плодородным грунтом. На торфяных почвах высокие урожаи дают смородина, крыжовник, рябина, земляника.

Черноземы. Считаются эталонными по своим свойствам почвами. Обладают устойчивой комково-зернистой структурой. Долго удерживают влагу. Очень плодородны, содержат много гумуса и минералов, но требуют грамотного использования.

Сидераты – растения, улучшающие почву.

Сидераты - растения, быстро набирающие зелёную массу, которые скашивают и заделывают в почву, либо оставляют на поверхности в качестве почвозащитного слоя, а оставшиеся в земле корни растений перегнивают, обогащая её и образуя воздушные канальцы. При этом большинство из них - это прекрасного вида растения. Сидераты выращивают как зеленое удобрение. Это один из самых эффективных способов восстановить плодородие почвы.

• Обогащают почву азотом (после отмирания корневой системы и надземной части растения, органические вещества, содержащие азот, переходят в почву);
• Разрыхляют почву и улучшают ее структуру (разросшиеся корни оставляют многочисленные канальцы, улучшая тем самым водный и воздушный режим почвы);
• Защищают почву от эрозии (сидераты как бы сшивают почву изнутри корнями и одновременно прикрывают ее плотным листовым покровом на поверхности);
• Обогащают почву питательными веществами (питание извлекают из нижних слоев, недоступных для многих культурных растений, благодаря глубоко проникающей мощной корневой системе);
• Подавляют рост сорняков (за счет загущенных посадок, а также специфических выделений корней).
• При сплошном посеве в жаркое летнее время не дают почве перегреваться, сохраняя её во влажном и прохладном состоянии.
• Подавляют размножение вредителей и болезней (опять же благодаря специфическим выделениям корней).
• Притеняют почву (после срезания или отмирания зеленая масса служит естественной мульчей);
• Обогащают почву органикой (под воздействием микроорганизмов и червей растительные остатки превращаются в гумус).

Кто может быть сидератом из растений?

Бобовые способны накапливать в 6 раз больше радиоактивных элементов, чем злаковые.

Одуванчик и полынь накапливают медь, цинк, железо, свинец, марганец.

Овес, пшеница, а также клевер, бодяк и тысячелистник нейтрализуют тяжелые металлы в почве.

Некоторые декоративные травянистые растения тоже очищают почву. Алиссум  накапливает никель, армерия – цинк и свинец, некоторые молочаи и седумы – кадмий и никель, фиалка – цинк, пион – свинец и никель.

Сафлор красильный – декоративный однолетник высотой до 1 м, шириной 30–35 см. Цветет с июня по сентябрь желто- или оранжево-красными цветками. Листья напоминают листья чертополоха с острыми шипами. У сорта «Orange Grenade» окраска соцветий меняется от оранжевой до почти чисто-красной, «White Grenade» отличается желтыми цветками с ярко-лимонными полосками. Сафлор эффективно аккумулирует тяжелые металлы. Чередование посадок горчицы белой и сафлора ускоряет процесс очистки почвы.

Гречиха — растение семейства Гречишные, отличается быстрым ростом, обогащает почву органическим веществом, фосфором и калием, хорошо усваивает органические фосфаты. Гречиха является лучшим сидератом под плодовыми деревьями и кустами. Рекомендуется выращивать на бедных, тяжелых, кислых почвах.

Гречиха сахалинская – многолетнее травянистое растение с ползущим корневищем. Стебли прямые, до 3 м высотой. Листья до 30 см длиной и 20 см шириной. За год плантация этой культуры может поглотить из 1 га почвы 24 кг свинца и около 2 кг кадмия. За лето гречиху скашивают трижды. Ее многолетнее выращивание на одном месте позволяет существенно снизить концентрацию тяжелых металлов в почве.

Люпин — род растений семейства Бобовые, выращивают на зеленое удобрение. Люпин способен накапливать в почве до 200 кг азота с 1 га. Люпин хорошо растет на бедных кислых почвах. Растение сеют в конце июля — середине августа после уборки картофеля, капусты, зеленных. После люпина можно выращивать практически все культуры.

Сераделла посевная — род растений семейства Бобовые. Влаголюбивое, хорошо растущее на легких слабокислых почвах. Сераделлу обычно высевают ранней весной как самостоятельную культуру или подсевают к злаковым (овсу, ржи).

Донник, буркун — род двулетних, иногда однолетних растений семейства Бобовые. Высевают его весной, летом или осенью. В севообороте чаще высевают под покров зерновых культур. Хорошо растет на нейтральной почве.

Горчица белая — однолетнее масличное растение семейства Крестоцветные. Растет практически на любых почвах. Зеленую массу растения скашивают, когда листья свежие и сочные. После посадки горчицы снижается заболеваемость растений фитофторозом, ризоктониозом, паршой клубней и т.п. Также посевы горчицы снижают численность проволочника.

Сидераты семейства Крестоцветные нельзя чередовать с крестоцветными овощными культурами, такими, как редис, репа, горчица, капуста и пр. У этих растений общие болезни и вредители.

Масличная редька — однолетнее растение семейства Крестоцветные высотой 1,5-2 м. Сеять редьку можно с ранней весны до поздней осени. Пакет семян смешивают с одним стаканом сухого песка и разбрасывают по участку, затем боронят. Растение обладает фитосанитарными свойствами — уничтожает возбудителей болезней, подавляет нематоды.

Подсолнечник однолетний, или масличный — однолетнее растение семейства Астровые с глубокой корневой системой. Растение дает много компостной массы. Растет на любых почвах с рН от очень кислой (рН4) до щелочной (pH8).

Сидераты можно условно разделить на группы по выполняемым функциям:

• Накопление азота из атмосферы – бобовые;
• Перевод фосфатов в усвояемые формы – бобовые, горчица и гречиха;
• Усвоение азота из почвы, защита от минерализации почвы и вымывания питательных веществ в подпочву – крестоцветные, злаковые;
• Глубокое рыхление почвы – горчица, редька, люпин, эспарцет, гречиха;
• Защита от нематод – бобовые, подсолнечник, фацелия, райграс;
• Очищение почвы от радиоактивных элементов – ячмень, люцерна, горчица, подсолнечник, карликовая или пушистая береза.

Сидераты сеют весной и осенью, до и после посадки основной культуры. Весной сеют густо, осенью — реже.

Если сеют ранней весной, то подбирают скороспелые холодостойкие растения.

Запахивают сидераты за 1-2 недели до посадки основной культуры.

Эффективность зеленого удобрения зависит от возраста растений. Молодые растения богаты азотом, поэтому после их заделки основную культуру можно сажать через 2-4 недели. При этом важно помнить, что слишком большое количество зеленой массы заделывать не стоит.

Приблизительные сроки посева некоторых сидеральных культур:

• Любые сроки – донник, горчица, фацелия.
• Ранней весной – весной – люпин, гречиха, овёс, люцерна.
• Начало лета — лето – горчица, фацелия, клевер, люцерна, вика, горох, клевер, рапс.
• Осенью – клевер, озимая рожь, озимый овёс, масличная редька.

Почву под сидеральные культуры следует хорошо подготовить.

Каждый год в начале мая необходимо сеять на разных участках такие скороспелые культуры, как горох, укроп, картофель ранний, редис, кольраби, салат, цветную капусту.

После уборки урожая растительные остатки нужно заделать в почву, выровнять поверхность и посеять зеленое удобрение, предварительно внеся 1 ведро нитроаммофоски на 1 сотку. Если почвы кислые, то вносят 0,3-0,5 кг извести на 1 м2 на глубину 5-7 см. Семена сеют вразброс, заделывают граблями, присыпают землей.

Древесные биофильтры.

Деревья и кустарники часто используют как эффективные и естественные биофильтры в городах и сельской местности, так как они:

• обладают высокой продуктивностью;
• способны поглощать загрязняющие вещества из нескольких почвенных горизонтов, благодаря большой поверхности и объему корневой системы;
• могут адсорбировать пылевые и аэрозольные частицы на высоте до 30 м;
• достаточно быстро адаптируются к смене окружающей среды.

Так, к примеру, для создания фитозаградительных барьеров вдоль автомагистралей, улиц с активным движением транспорта для защиты воздушной и водной сред часто высаживают различные виды тополя, клена, каштана, липы. Осину, различные виды берез, сосну используют при проведении комплексных работ по фитомелиорации – очистке почвы от нефти и нефтепродуктов.

При проведении мероприятий по очистке территорий, загрязненных радионуклидами, высаживают манчьжурский орех и амурский бархат, которые считаются гораздо более устойчивыми к радиационному воздействию, чем хвойные деревья и многие лиственные породы. Эти виды отличаются способностью к быстрому вегетативному восстановлению (корневой и пневой порослью) после облучения, а также обладают сильно развитой листовой и корневой поверхностью, что позволяет им удерживать пылевые частицы и капли воды с радионуклидами и локализовать их в ветках, коре, древесине, плодах.

Большинство деревьев могут вступать в симбиотические взаимоотношения с грибами с формированием микоризы. Микориза улучшает почвенную структуру, связывает ионы тяжелых металлов, защищает растения от токсичных органических соединений, помогая им лучше адаптироваться и выживать в условиях повышенного загрязнения окружающей среды. Благоприятный эффект от такого «сотрудничества» наблюдали, к примеру, для ели обыкновенной, различных видов клена, растущих на урбанизированных территориях в «сожительстве» с грибным мицелием.

Грибы-аккумуляторы.

Достаточно интенсивно способны поглощать и накапливать тяжелые металлы грибы. Интересно, что отдельные виды обладают определенной избирательностью по отношению к этим элементам.

К примеру, грибы-зонтики наиболее активно аккумулируют кадмий, свинушки, грузди, сыроежки, некоторые виды дождевиков – медь, шампиньоны и белые грибы – ртуть.

Грибы также активно способны сорбировать из лесной подстилки радионуклиды, в частности радиоактивный цезий. Так, в первые годы после аварии на Чернобыльской АЭС грибы использовали как биоиндикаторы радиоактивного загрязнения.

Наиболее активно из субстрата грибами поглощаются легкорастворимые соединения тяжелых металлов и радиоизотопов. В молодых плодовых телах отмечают более высокие их концентрации, чем в старых. Наибольшие количества, как правило, аккумулируются в шляпках грибов, особенно в гименофорах. Со временем в условиях постоянного загрязнения эти элементы могут накапливаться в мицелии.

Интенсивность поглощения и накопления тяжелых металлов и радионуклидов грибами сильно зависит от условий окружающей среды, в первую очередь от плотности, состава и степени увлажнения субстрата. К примеру, было установлено, что на увлажненных лесных почвах грибы гораздо интенсивнее накапливают радиоизотопы, чем те же виды, растущие на почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. Определяющими также являются различные видовые особенности, в частности глубина расположения мицелия, тип питания. Так, в грибах-симбионтах содержится больше тяжелых металлов, чем в древоразрушающих грибах-сапрофитах.

Чистим землю.

В случаях очень сильного загрязнения необходимо удалить и заменить поверхностный слой почвы (20–30 см), как это делается в теплицах.

Для обезвреживания тяжелых металлов в почву добавляют природные и искусственные сорбенты (цеолиты, вермикулит и др.). Они предотвращают попадание токсичных веществ из почвы в растения.

Полезно промывать почву придорожного сада значительным количеством воды. Это способствует вымыванию вредных веществ. Но этот способ эффективен, только когда на участке имеется хороший дренаж, иначе вредные вещества грунтовыми водами разнесутся по всему участку.

Выбранный участок нужно выровнять и со всех сторон окружить насыпью высотой 15–20 см, затем залить чистой водой.

Количество промывной воды должно быть таким, чтобы загрязнители были удалены из корнеобитаемого слоя почвы. Для большинства овощных культур он составляет 30–60 см, для плодовых – 100–120 см.

Лучше всего проводить промывку весной, когда в почве уже имеется большой запас влаги.

Регионы России с наиболее острой экологической ситуацией.

Список городов с различной категорией опасности загрязнения почв металлами.

Список литературы.

1. https://ecoportal.info/problemy-ekologii-v-rossii/
2. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/VOZDESTVIE_CHELOVEKA_NA_POCHVU.html
3. Григорьев Л.Н., Буренина Т.И. Химия окружающей среды (атмосфера, литосфера): Учебное пособие. Часть 1. СПб.ГТУ РП. С.Пб., 2000.71 с.: ил.7. ISBN5-230-14289-8.
4. http://givoyles.ru/articles/lyudi-i-derevya/rasteniya-filtry-sekrety/
5. https://iz.ru/778391/aleksandra-rykova/na-pochve-vrednosti-kto-vozglavil-reiting-griaznoi-zemli
6. Ежегодник. Загрязнение почв Российской Федерации токсикантами промышленного происхождения в 2006 году. – Обнинск: ИПМ ГУ «НПО «Тайфун», 2008
7. http://ecology.md/page/sideraty-rastenija-uluchshajushhie-pochvu
8. https://info.wikireading.ru
9. http://sadsevzap.ru/sozdaem-sad/sad-u-dorogi/rasteniya-dlya-sada-u-dorogi/rasteniya-ochishchayut-pochvu
10.  http://0sade.ru/udobrenija/kakie-rastenija-udobrjajut-pochvu.html
11.