Воздействие человека на почву

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

Глава 2 Разрушение почв в результате деятельности человека

Окружающая нас природная  среда характеризуется тесной связью всех своих составных частей, осуществляемой благодаря циклическим процессам  обмена веществ и энергией. Почвенный  покров Земли (педосфера) неразрывно связана этими процессами другими компонентами биосферы. Необдуманное антропогенное воздействие на отдельные природные компоненты неотвратимо сказывается на состоянии почвенного покрова. Общеизвестными примерами непредвиденных последствий хозяйственной деятельности человека служат разрушение почв в результате изменения водного режима после вырубки лесов, заболачивание плодородных пойменных земель из-за подъема уровня грунтовых вод после строительства крупных гидроэлектростанций и др. Серьезную проблему создает антропогенное загрязнение почв. Бесконтрольно нарастающее количество выбросов индустриальных и бытовых отходов в окружающую среду во второй половине 20 в. достигло опасного уровня. Химические соединения, загрязняющие природные воды, воздух и почву, по трофическим цепям поступают в растительные и животные организмы, вызывая этим последовательное повышение в них концентрации токсикантов. Охрана биосферы от загрязнения и более экономное и рациональное использование природных ресурсов – глобальная задача современности, от успешного развития которой зависит будущее человечества. В этой связи особо важное значение принимает охрана почвенного покрова, который принимает на себя большую часть техногенных загрязнителей, частично закрепляет их в почвенной массе, частично трансформирует и включает в миграционные потоки.

Проблема возрастающего  загрязнения окружающей среды уже  давно приобрела общепланетарное значение. В 1972 в Стокгольме состоялась специальная конференция ООН по окружающей среде, на которой была разработана программа, включающая рекомендации по организации глобальной системы мониторинга (контроля) окружающей среды.

Почву необходимо оградить от влияния процессов, разрушающих  ее ценные свойства – структуру, содержание почвенного гумуса, микробного населения, и в то же время от поступления  и накопления вредных и токсичных  веществ.

2.1 Эрозия почв

При нарушении естественного  растительного покрова под воздействием ветра и атмосферных осадков  может происходить разрушение верхних  горизонтов почвы. Это явление получило название эрозии почвы. При эрозии почва  теряет мелкие частички и меняет химический состав. Из эродированных почв выносятся  важнейшие химические элементы –  гумус, азот, фосфор и др., содержание этих элементов в эродированных  почвах может сократиться в несколько  раз. Эрозия может вызываться несколькими  причинами.

Ветровая эрозия вызывается развеванием незакрепленного растительностью почвенного покрова ветром. Количество выдуваемой почвы в отдельных случая достигает очень больших размеров – 120–124 т/га. Ветровая эрозия развивается преимущественно на территориях с уничтоженным растительным покровом и недостаточным атмосферным увлажнением.

В результате частичного развевания почва теряет с каждого гектара десятки тонн гумуса и значительное количество элементов питания растений, что вызывает заметное снижение урожайности. Каждый год из-за ветровой эрозии почв забрасываются миллионы гектар земель во многих странах Азии, Африки, Центральной и Южной Америки.

Развевание почв зависит от скорости ветра, механического состава почвы и ее структурности, характера растительности и некоторых других факторов. Развевание почв легкого механического состава начинается при сравнительно слабом ветре (скорость 3–4 м/с). Тяжелосуглинистые почвы развеваются ветром со скоростью около 6 м/с и больше. Оструктуренные почвы более устойчивы к эрозии, чем распыленные. Эрозионно-устойчивой считается почва, содержащая в верхнем горизонте более 60% агрегатов крупнее 1 мм.

Для защиты почв от ветровой эрозии создают препятствия для  движущихся воздушных масс в виде лесных полос и кулис из кустарников  и высокостебельных растений.

Одним из глобальных последствий  эрозионных процессов, происходивших  как в очень давние времена, так  и в наше время является образование  антропогенных пустынь. К ним  относят пустыни и полупустыни  Центральной и Передней Азии и  Северной Африки, которые своим образованием были обязаны, вероятнее всего, скотоводческим племенам, заселявших когда-то эти территории. То, что не могло быть съедено бесчисленными стадами овец, верблюдов, лошадей, было вырублено и сожжено скотоводами. Незащищенная после уничтожения растительности почва подвергалась опустыниванию. В совсем близкое от нас время, буквально на глазах нескольких поколений, аналогичный процесс опустынивания вследствие непродуманного овцеводства охватил многие районы Австралии.

Общая площадь антропогенных  пустынь к концу 1980-х превысила 9 млн. км², а это почти равно территории США или Китая и составляет 6,7% всего земельного фонда планеты. Процесс антропогенного опустынивания продолжается и сейчас. Под угрозой опустынивания оказались еще от 30 до 40 млн. км² в пределах более 60 стран. Проблему опустынивания относят к глобальным проблемам человечества.

Основные причины антропогенного опустынивания – это избыточный выпас скота, вырубка лесов, а  также чрезмерная и неправильная эксплуатация обрабатываемых земель (монокультурность, вспашка целины, возделывание склонов).

Остановить процесс опустынивания  можно, и такие попытки предпринимаются, прежде всего в рамках ООН. Еще в 1997 Международной конференцией ООН в Найроби был принят план борьбы с опустыниванием, касающийся, в первую очередь, развивающихся стран и включавший 28 рекомендаций, осуществление которых, по мнению экспертов, могло бы, по крайней мере, предотвратить расширение этого опасного процесса. Однако осуществить его удалось лишь частично – по разным причинам и, в первую очередь, из-за острой нехватки средств. Предполагалось, что для претворения этого плана в жизнь потребуется 90 млрд. долларов (по 4,5 млрд. в течение 20 лет), но полностью изыскать их так и не удалось поэтому срок действия этого проекта был продлен до 2015 года. А численность населения в аридных и полуаридных регионах мира, по оценкам ООН, составляет сейчас более 1,2 млрд. человек.

Водная эрозия – разрушение незакрепленного растительностью  почвенного покрова под воздействием текучих вод. Атмосферные осадки сопровождаются плоскостным смывом мелких частиц с поверхности почвы, а ливневые дожди вызывают сильное  разрушение всей почвенной толщи  с образованием промоин и оврагов.

Этот вид эрозии появляется при уничтожении растительного  покрова. Известно, что травянистая  растительность задерживает до 15–20% выпадающих осадков, а кроны деревьев еще больше. Особо важную роль играет лесная подстилка, которая полностью  нейтрализует ударную силу дождевых капель и резко снижает скорость текучей воды. Сведение лесов и  уничтожение лесной подстилки вызывает усиление поверхностного стока в 2–3 раза. Усиленный поверхностный сток влечет за собой энергичный смыв верхней  части почв, наиболее богатой гумусом  и элементами питания, и способствует энергичному образованию оврагов. Благоприятные условия для водной эрозии создает и распашка обширных степей и прерий и неправильная обработка  почвы.

Смыв почв (плоскостная  эрозия) усиливается явлением линейной эрозии – размывом почв и почвообразующих  пород в результате роста оврагов. В отдельных районах овражная сеть столь развита, что занимает большую часть территории. Образование оврагов полностью разрушает почву, усиливают процессы поверхностного смыва и расчленяют пахотные площади.

Масса смываемой почвы  в районах земледелия составляет от 9 т/га до десятков тонн с каждого  гектара. Количество органических веществ, смываемых на протяжении года со всей суши нашей планеты, составляет внушительную цифру – около 720 млн. т.

Предупредительными мероприятиями  водной эрозии являются сохранение лесных насаждений на крутых склонах, правильная вспашка (с направлением борозд поперек  склонов), регулирование выпаса скота, укрепление почвенной структуры  посредством рациональной агротехники. Для борьбы с последствиями водной эрозии применяют создание полезащитных лесных полос, устройство различных  инженерных сооружений для задержания поверхностного стока – плотин, запруд в оврагах, водозадерживающих  валов и канав.

Эрозия – один из наиболее интенсивно протекающих процессов  разрушения почвенного покрова. Самая  отрицательная сторона эрозии почвенного покрова заключается не во влиянии  на потери урожая данного года, а  в разрушении строения почвенного профиля  и потере важных составных его  частей, для восстановления которых  требуются сотни лет.

2.2 Засоление почв

На территориях с недостаточным  атмосферным увлажнением урожайность  сельскохозяйственных культур сдерживается недостаточным количеством поступающей  в почву влаги. Для восполнения  ее недостатка с давних времен применяется  искусственное орошение. Во всем мире почвы орошаются на площади свыше 260 млн. га.

Однако неправильное орошение приводит к накоплению солей в  орошаемых почвах. Главными причинами  антропогенного засоления почв являются бездренажное орошение и неконтролируемая подача воды. В результате этого повышается уровень грунтовых вод и когда уровень грунтовых вод достигает критической глубины, начинается энергичное соленакопление за счет испарения содержащей соли воды, поднимающейся к поверхности почвы. Этому способствует и орошение водой с повышенной минерализацией.

В результате антропогенного засоления во всем мире ежегодно теряется около 200–300 тыс. га высокоценных поливных земель. Для охраны от антропогенного засоления создаются дренажные  устройства, которые должны обеспечить расположение уровня грунтовых вод  на глубине не менее 2,5–3 м, и системы  каналов с гидроизоляцией для  предотвращения фильтрации воды. В  случае накопления водорастворимых солей рекомендуется промывка почв с дренажным водоотводом для удаления солей из корнеобитаемого слоя почвы. Охрана почв от содового засоления включает в себя гипсование почв, применение минеральных удобрений, содержащих кальций, а также введение в севооборот многолетних трав.

Для предупреждения негативных последствий орошения необходим  постоянный контроль за водно-солевым  режимом на орошаемых землях.

2. 3 Рекультивация почв, нарушенных промышленностью и строительством

Хозяйственная деятельность человека сопровождается разрушением  почвы. Площадь почвенного покрова  неуклонно уменьшается за счет строительства  новых предприятий и городов, прокладки дорог и линий высоковольтных электропередач, затопления сельскохозяйственных угодий при строительстве гидроэлектростанций, развития горнодобывающей промышленности. Так, огромные карьеры с отвалами выработанной породы, высокие терриконы  вблизи шахт являются неотъемлемой частью пейзажа районов действия горнодобывающей  промышленности.

Многими странами проводится рекультивация (восстановление) разрушенных  участков почвенного покрова. Рекультивация  – это не просто засыпка горных выработок, а создание условий для быстрейшего формирования почвенного покрова. В процессе рекультивации происходит формирование почв, создание их плодородия. Для этого на отвальные грунты наносят гумусированный слой, однако если отвалы содержат токсичные вещества, то сначала его покрывают слоем нетоксичной породы (например, лёсса) на которую уже наносится гумусированный слой.

В некоторых странах на отвалах и карьерах создают экзотические архитектурно-ландшафтные комплексы. На отвалах и терриконах разбиваются  парки, в карьерах устраиваются искусственные  озера с рыбой и колониями  птиц. Например, на юге Рейнского  буроугольного бассейна (ФРГ) отвалы с конца прошлого века отсыпали с  расчетом создания искусственных холмов, позже покрытых лесной растительностью.

Глава 3 Химизация земледелия

Успехи земледелия, достигнутые  в результате внедрения достижений химии, хорошо известны. Высокие урожаи получаются благодаря использованию  минеральных удобрений, сохранение выращиваемой продукции достигается  с помощью пестицидов – ядохимикатов, созданных для борьбы с сорняками  и вредителями. Однако все эти  химические средства нужно применять  очень осторожно и строго соблюдать  разработанные учеными количественные нормы вносимых химических элементов.

1. Применение минеральных  удобрений

Когда дикие растения отмирают, они возвращают в почву поглощенные  ими химические элементы, поддерживая  этим биологический круговорот веществ. Но с культурной растительностью  этого не происходит. Масса культурной растительности лишь частично возвращается в почву (примерно на одну треть). Человек  искусственно нарушает сбалансированный биологический круговорот, вывозя урожай, а вместе с ним и поглощенные  из почвы химические элементы. В  первую очередь это относится  к «триаде плодородия»: азоту, фосфору  и калию. Но человечество нашло выход  из этого положения: для восполнения  потерь элементов питания растений и повышения урожайности эти  элементы вносятся в почву в форме  минеральных удобрений.