ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЦЕННОСТЬ И СТРУКТУРА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ

Общая площадь суши Земли составляет около 150 млн км², что немногим менее одной трети всей поверхности планеты. Если ис­ключить площади материковых ледников и внутриконтинентальных вод, то оставшиеся несколько более 130 млн км² будут характе­ризовать территорию, покрытую почвами. При этом сюда будут вклю­чены как хорошо сформированные почвы (например, черноземы), так и примитивные или слаборазвитые почвы с коротким профи­лем (например, почвы песчаных пустынь, полярных районов, каме­нистых высокогорий и др.).

Формы использования человеком почвенного покрова весьма разнообразны. Являясь обязательным компонентом существования и благосостояния человечества, почвы служат фундаментом для по­селений, промышленных объектов и транспортной сети, обеспечи­вают рекреационные потребности людей, их используют для скла­дирования отходов производства и т. д. Наиболее фундаментальны­ми для человека функциями почв оказываются те, благодаря которым поддерживается приемлемая для него среда обитания и биологичес­кая продуктивность.

Среди многочисленных экологических функций почв выделяют глобальные и биогеоценотические (Г.В. Добровольский, Е.Д. Ники­тин, 2000). В качестве планетарного образования пеосфера влияет на все составляющие географической оболочки. Так, гидросферные функции почвенного покрова выражаются в формировании речного стока, трансформации поверхностных вод в грунтовые, в обеспече­нии живых организмов водоемов приносимыми почвенными со­единениями, в выполнении роли сорбционного барьера, защищаю­щего акватории от загрязнения.

Атмосферные функции почвенного покрова планеты заключаются в поглощении и отражении солнечной радиации, регулировании влагооборота и газового режима воздушного бассейна, в частности в удер­жании некоторых газов от ухода в космическое пространство и др.

Почвы участвуют в биогеохимической трансформации верхних слоев литосферы, оказываясь источником веществ для образования минералов, пород, полезных ископаемых, они обеспечивают пере­дачу аккумулированной солнечной энергии в глубокие части зем­ной коры, защищают ее от чрезмерной эрозии.

В широком общебиосферном плане почвенный покров выступает как связующее звено биологического и геологического круговоро­тов, как планетарная мембрана и узел всех биосферных связей, а также как фактор эволюции живых организмов.

На биогеоценотическом уровне также в полной мере проявляется полифункциональность почв. Г.В. Добровольский и Е.Д. Никитин (2000) выделяют около двух десятков биогеоценотических почвен­ных функций, которые обусловливают существование и эволюцию наземных экосистем. Особо важными для живых организмов пред­ставляются те из них, которые обеспечивают:

а) жизненное пространство, жилище и убежище;

б) условия депонирования семян и других зачатков, влаги, эле­ментов питания и энергии;

в) стимулирование и ингибирование биохимических и других процессов;

г) сорбцию веществ, поступающих из атмосферы и с грунтовы­ми водами, а также сорбцию микроорганизмов;

д) поступление сигналов для ряда циклических (сезонных и др.) биологических процессов, а также поддержание механизмов неко­торых сукцессионных смен;

е) регуляцию численности, состава и структуры биоценозов; со­хранение биоразнообразия;

ж) «память» биогеоценоза;

з) трансформацию веществ и энергии, находящихся в биогеоце­нозе;

и) санитарную функцию;

к) буферное и защитное экранирование биогеоценотической системы.

Наиболее интегральной экологической функцией почвенного покрова, ценнейшим для человека его качеством является плодоро­дие почв, т. е. способность обеспечивать формирование биомассы растений, их рост, развитие и циклическое воспроизводство. В бо­лее широком плане почва обладает биологической продуктивностью, которая касается не только растений, но и других организмов, пол­ностью или частично обитающих в почве.

Ранее были рассмотрены отдельные свойства и режимы почв, обеспечивающие высокий уровень плодородия. Их можно объеди­нить в четыре групры.

1. Комплекс физических свойств почв: водопрочная зернистая и мелкокомковатая структура; высокие общая порозность и пороз- ность аэрации, способствующие оптимальному воздушному режи­му; хорошие впитывающая и водоудерживающая способность; по­зитивные физико-механические свойства, обеспечивающие легкость обработки почв.

2. Комплекс химических и физико-химических свойств: высо­кое содержание гумуса с преобладанием в его составе гуматов каль­ция; высокое содержание доступных растениям форм азота, фос­фора и калия; наличие доступных форм необходимых микроэле­ментов; близкая к нейтральной реакция среды; высокая емкость поглощения и насыщенность почвенного поглощающего комплек­са кальцием, малое содержание или отсутствие поглощенных водо­рода, алюминия и натрия; отсутствие избытка легкорастворимых солей.

3. Комплекс биологических свойств: высокий уровень биологи­ческой активности; преобладание бактериальной микрофлоры; ак­тивность микроорганизмов-азотфиксаторов; ферментативная актив­ность микроорганизмов, продуцирующих ферменты-биостимулято­ры; наличие и активность мезофауны, разрыхляющей почву и способствующей образованию структуры.

4. Благоприятный гидротермический режим, обеспечивающий в течение всего вегетационного периода достаточные для оптималь­ного развития растений запас тепла и доступной влаги.

Уровни природного плодородия почв, не подвергающихся воз­действию человека, очень различны. Имеются почвы очень плодо­родные, в которых все или большая часть названных свойств близ­ки к оптимальным. Вместе с тем есть почвы, которые в естествен­ном состоянии отличаются низким плодородием.

В суббореальных поясах Земли наиболее высоким уровнем есте­ственного плодородия обладают черноземы луговых степей и чер- ноземовидные почвы прерий. В более влажных лесных областях суб- бореального и особенно бореального поясов, хотя и имеется доста­точное количество влаги, повышается кислотность почв и понижается содержание элементов минерального питания. В еще более высоких широтах в бореальном поясе не хватает тепла, почвы часто переув­лажнены и поэтому менее плодородны.

В почвах аридных областей главный лимитирующий фактор плодородия — недостаток влаги, часто высокая щелочность, избы­ток солей, неблагоприятные физические и физико-химические свой­ства, связанные с наличием поглощенного натрия (например, в со­лонцеватых почвах и солонцах).

По отдельным континентам, странам и суше в целом были под­считаны площади почв, сельскохозяйственное использование кото­рых затрудняется как природными факторами, так и развитием не­которых отрицательных свойств почв при их использовании (табл. 26.1). Были учтены следующие лимитирующие факторы и свойства: недостаток и избыток влаги, уплотнение почв, малая их мощность (каменистость), наличие вечной мерзлоты.

Из названных факторов в мире в целом наиболее широко про­является недостаток влаги; засухи выступают как лимитирующий фактор плодородия на 28 % площади суши. В Южной Азии, Африке и Австралии ими охвачено 43—55 % территории. Весьма значитель­ное лимитирующее воздействие оказывают уплотнение почв (23 %,) и их малая мощность (22 %). Избыток влаги ограничивает возмож­ности сельскохозяйственного использования почв на 10 %, а вечная мерзлота — на 6 % площади суши. Таким образом, остается всего лишь 11 % площади суши, на которой почвы не подвержены воз­действию названных лимитирующих факторов.

О структуре использования почвенных ресурсов можно судить на основании мировых статистических данных об использовании земель (World Resources, 1998—1999). Выделяются площади па­шен, пастбищ, лесов и кустарников и прочих земель, частично или полностью лишенных почвенного покрова (снега, ледники, скальные поверхности, развеваемые, лишенные растительности пески).

Такие данные показывают, что в настоящее время лишь не­большая часть общей площади суши мира (11,2 %) распахана. Од­нако по отдельным континентам и странам площади распаханных почв и доля их участия в общем земельном фонде существенно варьируют.

Таблица 26.1

Главные неблагоприятные факторы, затрудняющие сельскохозяйственное использование почв, % от общей площади (Global soil change)

Площадь распаханных земель близка к средней мировой в Се­верной и Центральной Америке (12,7 %), несколько выше в Азии (16,8 %). Слабо используется в земледелии почвенный покров в Южной Америке (6,4 %) и особенно в Африке (6,4 %) и в Австралии с Океанией (6,1 %). Наиболее высока степень распаханности земель в зарубежной Европе (32,3 %).

Сравнение площадей пахотных земель по географическим поясам показывает, что первое место по общей площади пахотных земель (неорошаемых и орошаемых) занимают субтропики (730 млн га); почти такие же площади пахотных земель в суббореальных поясах (720 млн га) и несколько меньше в тропических (656 млн га).

В пределах каждого пояса степень использования почв под пашню различается по областям увлажнения. В тропическом поясе в гумидных областях на ферраллитных почвах пашни занимают 422 млн га. В тропических семиаридных областях, где распространены красно-бу­рые саванновые почвы и слитоземы, — 222 млн га, а в тропических аридных с пустынными почвами — всего лишь 13 млн га.

В субтропиках наблюдается подобная дифференциация: 430 млн га пахотных земель в гумидных областях (красноземы и желтоземы), 220 млн га в семигумидных областях (коричневые почвы и слитозе­мы) и в аридных областях (с преобладанием орошаемых земель на сероземах) — 80 млн га.

Еще большие площадные различия в использовании земель под пашню по областям увлажнения выявляются в суббореальном по­ясе. Основные пахотные земли (на буроземах, подбелах и др.) приурочены к гумидным областям (460 млн га), в 2 раза меньше площади пашен (250 млн га) — в субаридных областях (чернозе­мы, каштановые почвы). В суббореальных аридных областях ис­пользуются только орошаемые пашни (серо-бурые пустынные, бурые пустынно-степные почвы) на очень незначительных пло­щадях — 10 млн га.

В бореальном поясе все пашни находятся в гумидных условиях, здесь используются подзолы, подбуры, глееземы; их общая площадь 130 млн га.

При оценке участия пахотных почв различных географических поясов в общей биопродуктивности необходимо учитывать разли­чия термического режима: в бореальных и суббореальных поясах возделывается один урожай в год, в субтропических — 1,5—2,0, в тропических — 2,0—2,5.

Площадь сельскохозяйственных земель в мире не остается по­стоянной. В развивающихся странах она неуклонно увеличивается, в развитых странах проявляется обратная тенденция. Сокращение площади пашни за последние годы в развитых странах связано с экономическими причинами — ростом производительности продук­ции, перепроизводством основных сельскохозяйственных культур и снижением цен на фермерскую продукцию.

По расчетам Продовольственной и сельскохозяйственной орга­низации ООН (ФАО), для того чтобы обеспечить продовольствием увеличивающееся население планеты (80 млн чел. в год) в ближай­шие 30 лет в развивающихся странах необходимо будет дополни­тельно освоить 120 млн га земель. В основном этот земельный по­тенциал находится в семи тропических странах Центральной Афри­ки и Латинской Америки. В таких регионах, как Северная Африка и Ближний Восток, уже освоено 87 % земель, пригодных для земледе­лия, а в Южной Азии освоено 94 % таких земель (World agriculture towards 2015-2030. FAO, 2003).

Значительная доля мировых земельных ресурсов (более 26 %) используется в качестве постоянных пастбищ, 32 % земель заняты лесами и кустарниками.

По данным Государственного доклада «О состоянии и об охра­не окружающей среды Российской Федерации в 2001 году» (2002), площадь земельного фонда России на 1 января 2002 г. составила 1709,8 млн га. Из них пашней было занято 7,2 %, кормовыми угодь­ями — 5,3 %, лесами и кустарниками — 52,5 %.

СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ И ФАКТОРЫ ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ

Наиболее значимым фактором, определяющим состояние по­чвенных ресурсов, является хозяйственная деятельность людей, в первую очередь — сельскохозяйственная, поскольку она охватыва­ет наибольшие площади земель. До появления земледельческой культуры, на первых этапах развития человеческого общества воз­действие человека на почвы было незначительным. Но с возник­новением земледелия, различных форм обработки земли, сельско­хозяйственной техники, а позднее и удобрений, по мере развития различных отраслей промышленного производства, с ростом чис­ленности населения планеты это воздействие все более и более возрастало.

В истории глобальных изменений почв и почвенного покрова, вызванных антропогенным фактором, можно выделить несколько периодов (Global soil change, 1990):

— в палеолите и неолите (1—2 млн лет назад) были очень мед­ленные и слабые изменения почв;

— в течение последних 10 тыс. лет развивающееся земледелие, вначале охватив тропические территории, распространилось в суб- бореальные и бореальные области; в аридных и семиаридных райо­нах составной частью земледелия стало орошение;

— в течение последних 300 лет произошла колонизация конти­нентов, земледелие начало развиваться в зоне степей, прерий и са­ванн с преимущественным развитием товарного производства сель­скохозяйственных продуктов; заметное воздействие на почвы стали оказывать поселения людей, дорожная сеть;

— в течение последних 150 лет получила развитие и распростра­нение химизация сельского хозяйства; в качестве фактора измене­ний почвенного покрова начала проявлять себя бурно развивающа­яся промышленность;

— последние 50 лет сельскохозяйственное производство разви­вается на основе научно-технического прогресса, с использованием интенсивных технологий; высокие темпы набирают добывающие, энергетические, перерабатывающие отрасли экономики, нередко становясь мощным фактором воздействия на почвенный покров.

Воздействие человека на почвы может быть косвенным и прямым.

I. Косвенное (через факторы почвообразования) воздействие осуществляется путем:

1) изменения среды почвообразования:

а) макро- и микроклимата;

б) химического состава атмосферы (повышения содержаний в воздухе С0₂, СН₄, SO_x, NO_x, продуктов радиоактивного распада);

в) увеличения содержания аэрозолей как природного (пыль), так и антропогенного (техногенные аэрозоли, силикаты, суль­фаты и др.) происхождения;

2) изменения гидросферы:

а)уровня морей (включая изменения интенсивности приливов);

б) глубины залегания и режима грунтовых вод;

в) режима рек и озер (при строительстве плотин, каналов);

3) изменений в литосфере (почвообразующих породах):

а) изменения окислительно-восстановительных и кислотно- основных условий;

б) изменения условий миграции и аккумуляции солей и в целом солевого баланса;

в) извлечения на поверхность пород, обогащенных разными, в том числе токсичными, химическими элементами и их соеди­нениями;

4) изменения естественного растительного покрова:

а) в результате вырубки или посадки лесов, перевыпаса скота на пастбищах;

б) при выжигании лесов, саванн и кустарников;

в) в результате перегрузки современной экологической емкости природного ландшафта пахотными угодьями, пастбищами и т. д. II. Прямое воздействие человека на почвы осуществляется:

а) при ее обработке, особенно с применением разнообразной тяжелой сельскохозяйственной техники;

б) при орошении и осушении почв;

в) при применении органических и минеральных удобрений, а также ядохимикатов;

г) при турбациях почвенного профиля при строительных и дру­гих работах и т. д.

Современное состояние значительной части почвенного покро­ва мира — это результат развития промышленности и сельского хозяйства в течение последних 100—150 лет при всевозрастающем росте народонаселения.

Воздействия человека на почвы, прямые или косвенные, имеют как положительные, так и отрицательные последствия.

Положительное антропогенное воздействие на почвы. К положи­тельным эффектам воздействия человека на почвы приводят целе­направленные действия, базирующиеся на научно обоснованных рекомендациях и адекватной земельной политике. Особенно показа­тельны позитивные антропогенные изменения почв, которые приво­дят к повышению их продуктивности и проявляются в значительном росте урожайности сельскохозяйственных культур. Из двух факторов прироста мировой земледельческой продукции — освоение новых зе­мель и увеличение урожайности — именно последний фактор играл в последние десятилетия основную роль в мире, особенно в Северной Америке, Европе и некоторых странах Азии. Так, в глобальном масш­табе в период 1960—1980 гг. увеличение пахотных земель не превыси­ло 10 %, тогда как урожайность зерновых выросла почти на 60 %, а корнеплодов — более чем на 20 % (табл. 26.2). Если бы не удалось таким образом поднять урожайность, то для поддержания нынешнего уровня продовольственного обеспечения жителей Земли было бы необходимо освоить под пашни половину всех нынешних залесен­ных территорий планеты. Особенно быстро урожайность росла до 1980—1990 гг. (табл. 26.3). Так, во Франции урожайность пшеницы вы­росла с 1,8 т/га в 1950 г. до порядка 7 т/га, в Мексике — с 1,7 до 4,4 т/га, в Южной Корее урожайность риса в период 1961—1977 гг. увеличилась с 3,1 до 4,9 т/га. В развивающихся странах в целом урожаи пшеницы и риса росли соответственно на 3,8 и 2,3 % ежегодно в период между 1961 и 1989 г. (State of the World, 2001; World agriculture. FAO, 2003).

Таблица 26.2

Увеличение пахотных земель и урожайности в период 1964—1985 гг. (World resourses)

Таблица 26.3

Средняя урожайность зерновых культур и корнеплодов в странах мира (World resourses)

Столь существенный рост урожайности достигался прежде все­го за счет увеличения норм внесения удобрений. Если в 1950 г. в глобальном плане их вносилось 17 млн т, то в 2000 г. — 134 млн т., т. е. в 8 раз больше. Между этими годами в Северной Европе, например, стало вывозиться на поля в 5 раз больше удобрений, соответственно — 45 и 250 кг/га. Еще более высокие нормы внесе­ния минеральных удобрений (310—380 кг/га) были отмечены в пос­леднее десятилетие в Чехословакии, Венгрии, Великобритании, а также в Японии. Самое же высокое потребление минеральных удоб­рений было в ФРГ, Бельгии (550—570 кг/га) и особенно — Нидер­ландах (780 кг/га). Относительно малые дозы внесения были в Ка­наде и США (100—120 кг/га). С 1995 по 2000 г. потребление удоб­рений возрастало в мире в среднем на 3 % в год, в 2000/2001 гг. оно упало наЗ%, но в 2001/2002 гг. вновь увеличилось на 1 % (Current world fertilizer trends and outlook to 2007/2008. FAO, 2003).

Это замедление темпов роста потребления удобрений было связа­но с тем, что несмотря на высокие вносимые дозы с 1980—1990 гг. замедлилось увеличение урожайности культур. Урожайность зерна в среднем по миру росла всего на 1 % в год, а в развитых странах — еще медленнее. Например, в США урожаи пшеницы увеличиваются очень медленное 1983 г., а в Японии риса — с 1984 г. Такое явление объяс­няется физиологическими лимитами растительных организмов, при которых достигается максимально возможный прирост биомассы, и культуры ще слабо реагируют на улучшение условий их питания.

Тем не менее использование удобрений останется еще на дол­гие годы важнейшим фактором повышения продуктивности почв. В настоящее время удобрения обеспечивают 43 % всех потребнос­тей сельскохозяйственных растений в минеральном питании, а в ближайшие десятилетия эта величина может достигнуть более 80 %. По прогнозам, в развивающихся странах вплоть до 2030 г. потребле­ние удобрений ежегодно будет возрастать на 1,1 %, что должно обеспе­чить к этому сроку увеличение производства зерна на 70 % (Fertilizer and the Future, 2003; World agriculture, 2003).

Таким образом, применение минеральных удобрений совместно с органическими наряду с совершенствованием способов внесения удобрений, приемов обработки почв и подбором наиболее высоко­производительных в данных биоклиматических условиях сортов куль­турных растений остается для человечества составной частью стра­тегии улучшения земледельческих качеств почвенного покрова и решения продовольственных проблем.

Наряду с удобрениями для повышения плодородия почв приме­няется их мелиорация, и в частности — для почв с неблагоприят­ным водным режимом — их орошение и осушение.

Орошаемое земледелие особенно быстро развивается в после­днем столетии: в 1900 г. было 48 млн га орошаемых земель, к кон­цу XX в. площадь орошаемых земель в мире возросла на 220 млн га, т. е. увеличилась в 5 раз. В 1997—1999 гг. орошаемые земли зани­мали 1/5 всех обрабатываемых земель в развивающихся странах, но давали 2/5 урожаев всех культур и почти 3/5 всего производства зерновых.

Около 80 % орошаемых почв сосредоточено в субаридных и арид­ных областях, однако в гумидных субтропиках и тропиках красно­земы, желтоземы, а также различные типы ферраллитных почв так­же орошаются при культуре риса. Около 85 % орошаемых земель находится в Азии, преимущественно в развивающихся странах. По прогнозам ФАО, развивающиеся страны расширят площадь своих орошаемых земель к 2030 г: по крайней мере на 40 млн га (World agriculture, 2003).

Кроме орошения мелиорация почв включает широкий спектр дру­гих агрофизических, агрохимических, агротехнических и инженерных мероприятий, которые способствуют повышению и сохранению высо­кого уровня продуктивности почв и соответственно улучшению их качества. Согласно В.А. Ковде, применительно к почвенно-экологи- ческим условиям суббореального пояса Евразии весь комплекс мели­оративных действий включает три основных направления.

I. Предупредительные (защитные) мероприятия и мелиорации, рассчитанные на сохранение высокопродуктивных почв, предпо­лагают:

1) исключение монокультуры на полях;

2) внедрение севооборотов с культурой бобовых и парами;

3) противоэрозионные обработки склонов — поперечная, кон­турная и безотвальная вспашка, проведение мероприятий по снего­задержанию для предупреждения засух;

4) общая противоэрозионная организация территории хозяйств и обработка почв;

5) фитомелиорации подвижных песков и залужение крутых склонов;

6) фитомелиорация и оборотное использование (пастбищеоборот) равнинных и особенно горных пастбищ;

7) дренаж, предупреждающий подтопление, заболачивание и за­соление почв под влиянием крупных водохранилищ и других вод­ных объектов;

8) окультуривание пахотных почв — регулярное обогащение орга­ническим веществом, поддержание комковато-зернистой структуры, рыхлого сложения корнеобитаемого слоя, устранение кочек, пней, неровностей рельефа и пестроты пахотного слоя (срезки, землевание).

II. Коренные улучшения малопродуктивных и непродуктивных почв включают следующие мелиоративные мероприятия:

1) осушение заболоченных земель (с сохранением оптимального режима фунтовых вод — субирригация) для предупреждения пере­сушки;

2) орошение незаселенных почв:

а) основное для почв пустынь и полупустынь;

б) дополнительное к осадкам для условий степей;

в) минимальное для условий заливных лугов и пойм (ороше­ние должно проводиться только из закрытой оросительной сети с КПД 90 %, только водой высокого качества при контроле спе­циалистов);

3) комплекс мероприятий по орошению, рассолению и освое­нию засоленных почв и солончаков полупустынь и пустынь:

а) глубокий эффективный дренаж;

б) планировки (выравнивание) микрорельефа;

в) химические мелиорации (при содовом засолении);

г) мелиоративные промывки;

д) эксплуатационные промывки;

е) вегетационные поливы (10—20% от водозабора);

ж) дренаж глубокий для отвода промывных и фунтовых вод;

з) изоляция минерализованных (1,5—3,0 г/л и выше) дренаж­ных вод от рек и использование их для полива высоко солеустойчивых культур и галофитов на песках или в засоленных по­нижениях;

4) комплекс мероприятий по мелиорации солонцов и такыров:

а) выравнивание микрорельефа;

б) плантаж (если есть в почвах гипсовый горизонт на глубине 60—30 см) и внесение мелиоративных доз органических удобре­ний (до 100 т/га);

в) внесение гипса, кислотных отходов, фосфогипса, извести в сочетании с высокими мелиоративными дозами органических удобрений и землевание на солонцах, не имеющих гипсового горизонта;

г) снегозадержание или умеренное увлажнение для удаления продуктов обменных реакций;

д) фавопольные севообороты и применение физиологически кислых удобрений, повторное внесение органических удобрений;

5) мелиорация кислых почв — известкование кислых оподзо- ленных, кислых осушенных болотных, дельтовых, приморских (суль­фидных) почв; обогащение их злаками, золой, измельченными алю-

мосиликатными минералами в сочетании с органическими и физи­ологическими щелочными минеральными удобрениями, использо­вание известковых сапропелей;

6) осушение торфяников, их землевание, покрытие сапропелем и окультуривание;

7) мелиорация слитых, переуплотненных бесструктурных тяже­лых почв, глубокое безоборотное рыхление, щелевание, кротование, обогащение известковым и органическим веществом, пескование совместно с навозным удобрением;

8) инженерное и лесомелиоративное закрепление и хозяйствен­ное освоение оврагов — строительство плотин и небольших прудов, облесение и залужение склонов, близких к оврагам.

III. Восстановительные мелиорации, рекультивация разрушен­ных и создание новых искусственных почв:

1) рекультивация терриконов, отвалов, открытых шахтных вы­работок, выработанных торфяников, карьеров, взрывных воронок и траншей;

2) выполаживание полностью эродированных массивов, их зем­левание, облесение и залужение;

3) землевание полностью развеянных ветрами пахотных почв и песков;

4) внесение сапропеля или пойменного аллювия на бесплодные песчаные подзолы, торфяники и тяжелосуглинистые почвы;

5) кольматаж (водное население мелкозема) болот, галечниковых пространств, песков и такыров;

6) создание на смытых склонах гор и холмов капитальных тер­рас и обвалований, обеспечивающих ликвидацию эрозии, создание искусственных почв и освоение их под многолетние и однолетние культуры.

Перечисленные выше мелиоративные мероприятия должны быть дифференцированы применительно к конкретным физико-географическим условиям и типам почв. Научной основой для разработки почвенно-мелиоративного проектирования служат специальные почвенные карты, содержащие информацию об актуальных свой­ствах почв и возможном их изменении при том или ином типе ис­пользования. Одной из важнейших задач современного почвоведе­ния является разработка общей концепции и критериев качества почв, а также методов его улучшения.

Отрицательное антропогенное воздействие на почвы. Хозяйствен­ная деятельность людей приводит не только к положительным, но и к отрицательным результатам в состоянии почв.

Так, наряду с несомненным положительным эффектом приме­нения минеральных удобрений наблюдаются и нежелательные по­следствия.

1. Избыток азотных удобрений обусловливает накопление в почве нитратов; при поглощении нитратов растениями они пре­образуются в весьма токсичные соединения — нитрозамины, вы­зывающие при потреблении сельскохозяйственной продукции тя­желые заболевания человека. Вымывание избыточных нитратов из почв создает опасность загрязнения грунтовых и поверхност­ных вод, они становятся непригодными для питья и приготовле­ния пищи.

2. Многие удобрения, например сульфат аммония, аммиачная селитра, суперфосфат и другие, при длительном применении под­кисляют почвы и таким образом ухудшают их свойства. Поэтому, чтобы избежать подкисления почв, наряду с удобрениями необхо­димо вносить для нейтрализации кислотности почв известь.

3. В некоторых удобрениях в виде примесей присутствуют мик­роэлементы (свинец, кадмий, фтор), накопление которых в почвах может вызвать токсический эффект. Некоторые токсичные микро­элементы (мышьяк, ртуть) входят в состав ядохимикатов: гербици­дов, инсектицидов и пестицидов, применяемых для борьбы с сор­няками, вредными насекомыми, в качестве протравителей семян, для борьбы с болезнями растений. Многие из этих веществ медлен­но разлагаются в почвах и накапливаются в количествах, превыша­ющих предельно допустимые концентрации (ПДК).

Загрязнение почв токсичными микроэлементами и остаточны­ми ядохимикатами — одна из серьезных проблем сельскохозяйствен­ного использования земель. Загрязнению подвергаются не только почвы пахотных угодий, но прилегающие к ним территории, заня­тые сенокосами и пастбищами, куда могут поступать загрязнители при поверхностном, внутрипочвенном боковом стоке и с фунтовы­ми водами.

Вокруг промышленных центров и транспортных магистралей техногенное загрязнение почв тяжелыми металлами и другими ток­сичными микроэлементами, а также полициклическими аромати­ческими углеводородами повышается в десятки раз: создаются ло­кальные техногенные геохимические аномалии в радиусе несколь­ких километров от источников загрязнения.

Выбросы в атмосферу оксидов азота, серы и их последующее окисление создают опасность появления кислотных дождей и соот­ветственно подкисления почв.

Особенно заметное подкисление почв за последние 30 лет про­изошло в Скандинавии. В ряде стран Западной Европы более 50 % используемых почв подкисляется и теряет продуктивность.

Наряду с загрязнением почв их хозяйственное, в том числе зем­ледельческое, использование сопровождается развитием еще целого ряда отрицательных процессов. Главные из них — эрозия и дегуми- фикация почв.

Ускоренная антропогенная эрозия — один из наиболее широко распространенных негативных процессов, разрушающих почвенный покров и снижающих плодородие почв. Подсчитано, что одна треть всех пахотных земель планеты страдает от сильной водной и ветро­вой эрозии. Количество питательных веществ, ежегодно безвозв­ратно смываемых с пахотных земель, равно примерно количеству ежегодно производимых минеральных удобрений.

Активной эрозии подвергаются одни из самых плодородных почв мира — черноземы и черноземовидные почвы прерий.

Главные районы неорошаемого земледелия и производства пше­ницы и кукурузы — это степи и прерии Восточной Европы и Запад­ной Сибири, Маньчжурии, Северной Америки (США и Канада), Аргентины, Юго-Восточной Австралии. Почвообразующими поро­дами здесь часто являются лёссовидные суглинки и лёссы, что обус­ловливает легкую податливость образующихся на них почв водной, особенно овражной, эрозии и превращение части плодородных зе­мель в сильно расчлененные и деградированные — бедленды. Борь­ба с водной и ветровой эрозией почв хотя и ведется повсеместно и в ослаблении этих процессов достигнуты за последние 30—50 лет определенные успехи, все же ликвидировать их полностью не уда­ется. Смываются частично или полностью верхние — самые плодо­родные — гумусовые горизонты почв.

Весьма серьезные проблемы сохранения почв и почвенного по­крова стоят при использовании почв в условиях орошения. Соглас­но международной статистике, около 50 % ныне орошаемых земель подвержены вторичному засолению, подщелачиванию и подтопле­нию. Это связано как с технологическим несовершенством методов поливов, так и с недостатками проектирования, выбором террито­рии и общего устройства ирригационных систем без должного учета солевых и водных балансов орошаемых территорий, водно-солевого режима почв и грунтовых вод. Явления порчи земель при орошении известны с давних времен. Ярким примером этому является Месопотамская равнина — один из очагов древнейшего орошения, не­когда плодородные земли которой обращены в пустыню.

Каждый год около миллиона гектаров орошаемых земель выхо­дят из строя. Особенно значительны эти потери в развивающихся странах.

Обсуждая глобальные тенденции изменения почв и почвенного покрова, Б.Г. Розанов и другие приводят следующие данные. За последние 300 лет в орошаемое земледелие было вовлечено около 250 млн га, из которых около 160 млн га подверглось вторичному засолению, из них 50 млн га оказались катастрофически засоленны­ми до полного исключения из пахотного фонда.

К указанным потерям орошаемых почв необходимо добавить еще ряд, связанных со следующими причинами:

1) подтоплением и засолением неорошаемых земель вдоль кана­лов и вокруг водохранилищ;

2) опустыниванием земель в низовьях рек, из которых забира­ется слишком много воды при ирригации в верхнем и среднем течении и сбросе части минерализованных дренажных вод обрат­но в реки (дельты рек Амударьи и Сырдарьи, Инда, Ганга, Колора­до и др.);

3) затоплением и засолением земель в местах сброса и накопле­ния дренажных соленых вод в местных депрессиях рельефа (в Сред­ней Азии таким коллектором засоленных вод является Сарыкамыш- ская впадина).

Предотвращение этих процессов, борьба с ними и мелиорация ныне выведенных из строя земель — главные проблемы современ­ного орошаемого земледелия.

Сокращение мировых почвенных ресурсов связано не только с развитием рассмотренных выше неблагоприятных явлений, но и с потерей пахотно- и лесопригодных почв:

а) при градостроительстве, строительстве промышленных пред­приятий и дорог;

б) при открытых горных разработках, строительстве карьеров, при погребении под отвалами пород, угольными терриконами, свал­ками и т. д.

По имеющимся данным (Global soil change, 1990), только в США более 2 млн га сельскохозяйственных земель ежегодно изымаются для городского и транспортного строительства, а также под водо­хранилища. В Германии, Чехословакии более 2,5 % всех сельскохо­зяйственных земель изъято за одно десятилетие под строительство. В Канаде в период 1981 — 1986 гг. свыше 55 тыс. га сельскохозяй­ственных и лесных земель превращены в городские и покрыты ас­фальтом. Превращение сельскохозяйственных земель в городские необратимо. Плодородные почвы навсегда теряются, возникает не-

обходимость вовлечения в сельскохозяйственное использование ча­сто менее плодородных земель, нуждающихся в тех или иных мели- орациях, поэтому приходится переходить к нетрадиционным фор­мам земледелия.

Глобальный и региональный анализ состояния почвенных ре­сурсов планеты показывает общий весьма высокий уровень их ант­ропогенной деградации (Oldeman, 1994; Sustaining the Global Farm, 1999; Глобальная экологическая перспектива, 1999).

Вследствие деятельности человека деградировало около 2000 млн га почв, что приблизительно составляет 15 % от поверхности суши Зем­ли. При этом около 910 млн га земель оцениваются как умеренно деградированные со значительным уменьшением плодородия, око­ло 300 млн га почв — как сильно деградированные и 9 млн га — как крайне деградированные, т. е. не подлежащие восстановлению. Ко­личественное соотношение основных видов деградации почв сле­дующее (%): 56 приходится на водную эрозию, 28 — на ветровую, 12 — на химическую и 4 — на физическую деградацию почв. Ведущи­ми факторами деградации почв выступают перевыпас скота (35 %), сведение лесов (30 %), сельскохозяйственная деятельность (27 %), чрезмерная эксплуатация растительного покрова (7 %) и промыш­ленная деятельность (1 %). При этом разные регионы мира характе­ризуются преобладанием тех или иных факторов деградации почв и различной ее степенью (рис. 26.1).

Так, в Азиатско-Тихоокеанском регионе подвержено деградации около 13 % земель, или 850 млн га, — большая часть из них находится в Азии, а 104 млн га — в Тихоокеанском субрегионе. Наиболее силь­ной водной эрозией охвачены почвы в Гималаях, Центральной Азии, Китае, Австралии. Наиболее сильная ветровая эрозия проявляет себя в Афганистане, Индии, Иране и Пакистане. В регионе 60 млн га сельскохозяйственных земель засолены. Весьма остро проблема за­соления почв стоит в Северной Индии, Бангладеш, Австралии, чему способствует нерациональное использование подземных и поверхно­стных вод, несовершенство систем орошения. В Камбодже, Таиланде и Вьетнаме, особенно в прибрежных областях, где возделываются различные аквакультуры, при низком уровне управления плантация­ми образуются малоплодородные сульфатно-кислые почвы. Недоста­ток элементов минерального питания растений (азота, фосфора, ка­лия) особенно характерен для почв Австралии, Бангладеш, Непала, Пакистана и Шри-Ланки. Сильное техногенное загрязнение почвен­ного покрова отмечается на севере региона, а также в отдельных рай­онах Австралии и Новой Зеландии. Среди поллютантов — кадмий, хром, свинец, мышьяк, диоксины и др. В Японии и Южной Корее

Рис 26.1. Масштабы и степень деградации почв на континентах мира

источниками загрязняющих веществ являются предприятия химичес­кой и гальванической промышленности, минеральные удобрения, шахты и отходы нефтеперерабатывающих заводов. Из-за чрезмерной вырубки лесов в верховьях рек во многих странах Азии возникают угрозы наводнений в нижних частях речных бассейнов, приводящих к затоплению почвенного покрова.

В Африке деградация почв стала главным препятствием для эко­номического развития большинства африканских стран, поскольку в сельском хозяйстве занято 60 % населения континента. Водная и ветровая эрозия, химическая и физическая деградация почв охваты­вают почти 17 % территории континента. Это касается всех типов землепользования. Особенно сильно эрозией разрушены обрабаты­ваемые земли на крутых склонах в Зимбабве, Кении, Эфиопии, Марокко, Алжире. На пастбищах Уганды, Руанды, Бурунди и дру­гих стран проявляют себя отчетливые признаки переуплотнения почв и они деградированы практически повсеместно. Процессы опусты­нивания происходят на 46 % территории Африки, причем для 55 % этих земель риск деградации характеризуется высокой и очень вы-

сокой степенью. Даже лесные земли в Африке теряют свои про­дуктивные качества из-за различных техногенных воздействий. Ос­новными причинами деградации почв являются архаичная сельс­кохозяйственная практика, в частности переложное земледелие, и нарушение технологии севооборотов. Значительная часть сельских общин в Африке перемещает свои поля по мере того, как после паводка обнажаются низменные местности, на поверхности кото­рых аккумулируются речные наносы, богатые элементами минераль­ного питания растений.

Латинская Америка занимает третье место (после Азиатско-Ти­хоокеанского региона и Африки) по площади земель, подвержен­ных деградации — около 190 млн га, или 16 % от общей площади деградированных земель в мире. Рост населения и сельскохозяй­ственная экспансия, направленная на освоение новых территорий под пашни и пастбища, привели за последние 25 лет к сокращению площади тропических лесов на 120 млн га. От 30 до 50% сельскохо­зяйственных прощадей подвержены эрозии сильной или средней степени, 25—30 % орошаемых земель испытывают вторичное засо­ление, особенно в Аргентине, Бразилии, Чили, Мексике и Перу. Физическая деградация обрабатываемых почв продолжается в Па­рагвае, Уругвае, Аргентине. Интенсификация сельского хозяйства приводит к утрате биогенных веществ. Начиная с 1980 г. в Южной Америке 68 млн га земель в значительной степени потеряли свою продуктивность. За последние 30 лет в результате использования пестицидов резко возросло химическое загрязнение почв, и как след­ствие — появилась угроза здоровью людей. Возросшую озабочен­ность вызывает также загрязнение почв, связанное с внесением минеральных удобрений.

В Северной Америке, несмотря на значительные средства, на­правляемые государствами на борьбу с деградацией почв, ряд поч­воохранных проблем еще не решен в полной мере. К социально- экономическим факторам деградации земель здесь относятся расту­щий спрос на продукцию сельского хозяйства в мире и либерализация торговли, интенсификация и индустриализация сельского хозяйства. Сегодня в США средние ежегодные эрозионные потери почв пре­вышают допустимый уровень на 62 млн акров (15 млн га). Почвен­ная эрозия проявляется на 20 % площадей пастбищ в западных шта­тах. Вторичное засоление ведет к деградации орошаемых почв на некоторых территориях Северных равнин. В Канаде сельскохозяй­ственные земли, почвенный покров которых засолен на площади свыше 15 %, составляют 2 %. В ряде районов сохраняется угроза сокращения площадей влажных земель, играющих важную роль в регулировании локального водного баланса. Одна из ключевых про­блем в Северной Америке, связанных с деградацией земель, обус­ловлена использованием пестицидов, которое привело к увеличе­нию урожайности продовольственных культур, но оказывает опре­деленное негативное воздействие на состояние окружающей среды и здоровье людей. Несмотря на то что производящиеся с 1975 г. так называемые мягкие пестициды разлагаются быстрее стойких орга­нических пестицидов и не накапливаются в почвах, в краткосроч­ной перспективе они оказываются более быстро действующими и высоко токсичными для биоты.

В Европе негативные результаты хозяйственной деятельности человека на земле выражаются в почвенной эрозии, уплотнении верхних горизонтов почв, их точечном и рассеянном загрязнении. Особенно заметна плоскостная и овражная эрозия в Средиземно­морских странах и Альпийском регионе, где она вызывается рас­пашкой склонов, чрезмерной эксплуатации пастбищ, непомерны­ми рекреационными нагрузками. Верхние наиболее плодородные горизонты почв во многих местах здесь потеряли значительную часть своей мощности или полностью смыты. В некоторых районах Сре­диземноморья, а также в черноземных областях Молдовы и Украи­ны возникли практически необратимые деструктивные изменения почв, которые проявились в результате постоянных потерь почвен­ного материала в течение 50—100 лет. Уплотнение верхних почвен­ных горизонтов наряду с сокращением площади лесов привело к увеличению объемов ливневого стока, вызывающего наводнения, сели и оползни. Загрязнение почвенного покрова происходит по всей Европе, хотя подкисление почв в результате выпадения кис­лотных дождей, сократившееся на 50 % с 1980 г., больше не рас­сматривается как чрезвычайная проблема. Загрязнение особенно значительно в пределах урбанизированных и горнодобывающих районов, где ему способствуют не отвечающие экологическим нор­мам способы утилизации отходов. В Восточной Европе реализация крупных ирригационных и гидроэнергетических проектов в сочета­нии с некачественным управлением водными ресурсами привела к засолению и подтоплению обширных пространств, в частности в Беларуси и Украине.

В России, по данным Государственного доклада «О состоянии и об охране окружающей среды РФ в 2001 году», почвенный покров характеризуется не менее существенным уровнем деградации. Так, общая площадь эрозионно и дефляционно опасных почв составляет более половины всех сельхозугодий, в том числе более 40 % почв пашни. Вынос питательных веществ с этих земель в 4 раза превосходит их внесение с удобрениями. Около 7 % общей территории страны подвержены воздействию различных форм опустынивания, причинами чего выступают превышение допустимых антропоген­ных нагрузок на засушливые земли, истощительное использование почвенных, водных и растительных ресурсов. В гумидных районах России до 50 % площадей сельскохозяйственных земель испытыва­ют переувлажнение и заболачивание. Из обследованных в 2001 г. 70 млн га земель 2 млн га сельхозугодий загрязнено тяжелыми метал­лами. Присутствие заметных количеств радионуклидов по-прежнему отмечается в почвах Брянской, Тульской, Калужской и Челябинской областей. Значительное загрязнение земель нефтью и нефтепродук­тами наблюдается в Западно-Сибирском и Северо-Кавказском ре­гионах, в Башкортостане и Татарстане, на территории Среднего и Нижнего Поволжья.

Дата добавления: 2014-05-19; просмотров: 625; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!