Почвозащитные системы земледелия и охрана почв

(Лекционный курс. 12 часов)

Введение

Почвозащитная система земледелия представляет собой комплекс защитных средств и приемов, направленных на регулирование поверхностного стока, защиту почв от смыва, размыва и намыва, восстановление и повышение плодородия смытых почв, и вовлечение смытых (бросовых) земель в рациональное хозяйственное использование. Система включает четыре крупных звена: агромелиоративное, фитомелиоративное, гидромелиоративное и организационно-хозяйственное.

В настоящее время одним из вопросов, волнующих современное человечество, – хватит ли земельных ресурсов нашей планеты, для того чтобы удовлетворить потребности в сельскохозяйственной продукции население Земли. В 1650 году, начало Промышленной революции, численность населения земного шара составила около 0,5 млрд. чел. и увеличивалась приблизительно на 0,3% в год. К 1900 г. (250 лет) численность населения достигла 1,6 млрд. чел, при годовых темпах роста 0,5%. В 1970 году численность населения уже равнялась 3,6 млрд. чел, а темпы роста увеличились до 2,1% в год. С 1971 по 1991 г смертность продолжала падать, но рождаемость при этом уменьшалась несколько быстрее. В то время как численность населения выросла с 3,6 до 5,4 млрд. чел., темпы её роста упали с 2,1 до 1,7% в год. В 2003 году численность составляла 6,3 млрд.чел., при темпе роста 1,3%. В 2010 году численность возросла до 6,8 млрд. чел., при темпе роста уже 1,1%. На 5 сентября 2018 года численность составила 7,53 млрд. чел.

По оценке Бюро переписи населения США, прогноз на 2050 год — 9,5 миллиардов человек.

Вплоть до 1970-х годов численность населения мира росла по гиперболическому закону, в настоящее время наблюдается прогрессирующее замедление темпов роста населения Земли.

1,1–1,2%

1,3%

0,5%

0,3%

2,1%

1,7%

Учитывая, что средняя потребность земли для производства с.-х. продукции на одного жителя планеты при существующем уровне урожаев составляет около 0,4 га, то в сельскохозяйственное использование ежегодно должно вводиться около 30 млн. га. Однако земельные ресурсы мира не безграничны. Сейчас пахотные земли занимают 1/10 часть суши (около 1,5-2 млрд. га). По оценке различных экспертов, потенциально пригодными для интенсивного сельскохозяйственного использования земли в мире составляют 3-5 млрд. га (не так уж и много!), если принять во внимание, что в большинстве случаев для освоения их потребуются мелиоративные работы и соответствующие крупные капиталовложения. При рассмотрении проблемы земельных ресурсов мира в связи с ростом населения и увеличением потребности в с.-х. продуктах невольно возникает вопрос: насколько бережливо используются имеющиеся земельные богатства нашей планеты? Можно не продолжать эту статистику, но тем не менее она показывает, что рост численности населения будет связан с решением продовольственных проблем, а, следовательно, и с использованием земли для производства продуктов питания. Посмотрев на печальную статистику, мы должны признать, что в результате хищнического использования земель уже выбыли из строя огромные сельскохозяйственные территории. По подсчетам ученых, за прошедшее столетие эрозии и дефляция уничтожили более 2 млрд. га. Это больше, чем сейчас обрабатывается земель! А это значит, что примерно 1/7 часть суши в результате эрозии и дефляции уже выбыла из сельскохозяйственного использования! Нерадостная статистика показывает, что, с одной стороны, при существующей средней урожайности культур требуется ежегодно вовлекать в сельскохозяйственное использование около 30 млн. га, а с другой – человечество каждый год теряет 6-7 млн. га почв.

При интенсивном использовании земли необходимо не только думать о том, как больше у нее взять, но и одновременно заботиться и об увеличении плодородия почвы.

По данным ЮНЕП (United Nations Environment Programme) разной степени деградации в мире подверглись почти 2 млн. га почвы, из них за счет водной эрозии – 55,6%, ветровой – 27,9%, химической (истощение, засоление, загрязнение) – 12,12%, физической (уплотнение, подтопление) – 4,2% (табл. 9).

За всю историю земледелия в результате неправильного использования почв человечество потеряло около 2 млрд. га биопродуктивных земель, превратив их в пустыни и «дурные земли» горных склонов и пр. Это больше, чем вся площадь современного земледелия (1,5 млрд. га). Скорость потери плодородных почв увеличилась за последние 50 лет в 30 раз по сравнению со средней исторической и составляет по разным данным – 15 млн. га в год.

Каждый год эрозия уносит от 25 до 40 млрд. т верхнего слоя почвы, что значительно снижает урожайность и способность почвы сохранять углерод, питательные вещества и воду. 760 тыс. кв. км земель во всем мире подвержено засолению, которое вызвано, в основном, реализацией крупных ирригационных проектов. Площадь орошаемых пахотных земель увеличилась в 5 раз, а площадь земель, где применяются пестициды, в 1990-2011 гг. выросла в 3 раза. Только на 10% земель отмечается улучшение.

На планете площадь пригодных для земледелия почв не так уж много и по наиболее верным прогнозам их площадь составляет всего 2,7-3,3 млрд. га.

Деградация почв земель затрагивает в той или иной степени четверть населения Земли или 1,5 млрд. человек. Эта проблема также касается и России.

За последние 25 лет площадь сельхозугодий сократилась более чем на 33 млн. га, несмотря на ежегодное вовлечение в сельскохозяйственный оборот новых земель. К факторам, способствующим разрушению почв, относятся также подземные и открытые разработки полезных ископаемых.

По оценкам научных учреждений, почвы сельхозугодий теряют ежегодно около 1,5 млрд. т плодородного слоя вследствие проявления эрозии.

Причины деградации земель (в т.ч. эрозии почв). Основные причины деградации земель с.х. назначения связаны с социально-экономическими, организационно-хозяйственными и природными факторами, к числу которых относятся:

• недооценка роли комплекса агротехнических, агрохимических, мелиоративных и противоэрозионных мероприятий в повышении продуктивности земель при соблюдении требований охраны окружающей среды, экологической устойчивости и продуктивного долголетия природных систем;

• отсутствие адаптивно-ландшафтного подхода к организации территории землепользования (природопользования) с научно обоснованными ограничениями на антропогенную нагрузку, что определяет целостность и сбалансированность функционирования агроландшафтов, их экологическую устойчивость и предупреждение развития процессов деградации природной среды;

• недостаточность информационно-аналитического обеспечения при использовании земельных ресурсов;

• неудовлетворительное использование достижений научно-технического прогресса при проведении работ по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия.

Какова же ситуация с земельным фондом у нас в стране, т.е. в Российской Федерации.

По данным Росреестра площадь земельного фонда Российской Федерации на 1 января 2017 г. составила 1712,5 млн. га без учета внутренних морских вод и территориального моря.

Земельные угодья являются основным элементом государственного учета земель и подразделяются на сельскохозяйственные и несельскохозяйственные угодья.

По данным Росреестра, на 1 января 2017 г. площадь земель сельскохозяйственного назначения составила 383,6 млн. га. Если в 2015 г. по сравнению с 2014 г. площадь категории земель в составе земельного фонда России уменьшилась на 1,8 млн. га, то в 2016 г. по сравнению с предыдущим годом уменьшение составило около 0,1 млн.га.

В структуре с.-х. угодий площадь пашни сотавляет 55%, залежи – 2%, многолетние насаждения – 1%, сенокосов – 11%, пастбищ – 31%.

К сожалению, происходит ежегодное уменьшение площади с.-х. угодий. Основными причинами уменьшения сельхозугодий являются проявление эрозии почв, недостаточно регламентированный отвод земель для несельскохозяйственных нужд, затопление, подтопление и заболачивание, зарастание лесом и кустарником.

Необходимо говорить и о процессах деградации почвенного покрова. Процесс деградации почвенного покрова – потеря плодородия почв в отличии от загрязнения атмосферного воздуха и водных объектов, исчезновения редких видов животных и растений большинством людей воспринимается незаметно и не так остро ощущается в повседневной жизни. Однако кажущаяся медлительность процесса деградации почв обманчива и, к сожалению, нередко приобретает характер чрезвычайной ситуации и экологического бедствия.

В целом по России 56 млн. га пашни (45%) характеризуется низким содержание гумуса, 43 млн. га (36%) – повышенной кислотностью (отмечается увеличение кислотности в лесостепной и черноземной зонах), 28 млн. га (23%) – низким содержанием фосфора и 12 млн. га (9%) – низким содержанием калия, что лимитирует уровень урожайности на этих землях.

Более 50 млн. га сельскохозяйственных угодий, в том числе свыше 35 млн. га пашни, подвержено водной и ветровой эрозии, 66 млн. га сельскохозяйственных угодий эрозионно-опасны. Практически все земли сельскохозяйственного назначения Центрально-Черноземного и Северо-Кавказского районов эродировано и эрозионно-опасно, в Поволжье, Западной Сибири и Южном Урале каждый третий–четвертый гектар пашни подвержен эрозии. В результате ветровой эрозии продолжается процесс опустынивания земель.

Эрозионные процессы представляют собой разрушение и снос почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветра. Последствия эрозии, приводящие к трансформации почвенного покрова, несут не только реальную угрозу снижения почвенного плодородия, но и деградации почв в целом. Эрозионные процессы охватывают на севере Нечерноземной зоны 5-20% пашни, в Центральном федеральном округе 10-20%, в южных регионах до 50%.

По данным государственного учета земель на сельскохозяйственных угодьях, отнесенных к категориям земель сельскохозяйственного назначения, а также включенных в фонд перераспределения земель, в Российской Федерации водной эрозии подвержено 17,8% площади сельскохозяйственных угодий, из них пашни 12,1%, ветровой эрозии – 8,4% и 5,3% соответственно. Совместному воздействию водной и ветровой эрозии 2,4% площади сельскохозяйственных угодий. Кроме того, перенувлажненные и заболоченные земли занимают 12,3%, засоленные и солонцеватые – 20,1% сельскохозяйственных угодий.

Таблица 3

Площади земель, подверженных эрозии почв, %

	Виды эрозии
	водная	ветровая	совместное воздействие	Сумма
Сельскохозяйственные угодья	17,8	8,4	2,4	28,6
из них пашня	12,1	5,3		17,4

Водная эрозия распространена, в основном, на территории Приволжского (50%), Южного (24,3%) и Центрального (12,4) федеральных округов.

Ветровая эрозия в большей мере распространена в Сибирском (45,1%), Южном (40,2%) и Приволжском (9,1%) федеральных округах.

Мы знаем, что почва – сложный биологическая система, где все находится во взаимосвязи и взаимодействии. С ней очень тесно связана жизнедеятельность растений, микроорганизмов и множества других живых существ. Почва – первооснова получения необходимых продуктов питания для человека, кормов для животных и сырья для промышленности. По мере развития общества, роста численности населения значение почвы как средства производства возрастает. Отсюда защита почвы от эрозии и дефляции, повышение ее плодородия должна рассматриваться как важнейшая составная часть общечеловеческой проблемы охраны окружающей среды. Это определяет необходимость разработки научно обоснованных систем почвозащитного земледелия.

Эрозия почв является наиболее вредоносной из всех видов деградации почв. По образному выражению И.А. Крупеникова (1985), “эрозия выполняет по отношению к почве роль гильотины – она ее в буквальном смысле обезглавливает: лишает верхних гумусовых горизонтов, в которых сосредоточено почвенное плодородие”. Если кислую почву можно нейтрализовать, засоленную – рассолить, солонцеватую – рассолонцевать, уплотненную – разуплотнить, то превратить эродированную почву в неэродированную уже невозможно. К этому нужно добавить, что, если повышенная кислотность, солонцеватость или уплотненность вызывает ухудшение свойств почв только на той площади, где они проявляются, то эрозия почв причиняет ущерб и окружающей территории за счет отложения в поймах продуктов выноса береговых оврагов, заиления водоемов и ухудшения качества воды в них.

Под действием эрозии резко снижается плодородие почвы, повреждаются растения. Потери урожая при прочих равных условиях зависят от степени смытости почвы. Подсчитано, что в среднем на слабосмытых почвах недобор урожая составляет 10-20%, на среднесмытых – 40-60%, а на сильносмытых – 80% и более. Надо отметить, что разные культуры по-разному реагируют на смытость почвы. Так, урожай зернобобовых культур на смытых почвах снижается примерно на 10%, кукурузы – до 60%, а сахарной свеклы – до 80%. Ясно, что растения, обладающие симбиотической азотфиксацией, слабее других реагируют на неблагоприятные свойства смытых почв. Общий по стране недобор продукции растениеводства за счет эрозии почв составляет примерно 20%.

Имеются сведения и об экологическом ущербе, вызываемом эрозией почв. Сейчас показано, что почва является не только основным средством сельскохозяйственного производства, но и незаменимым компонентом биосферы, аккумулирующим и распределяющим энергию, поступающую благодаря фотосинтезу растений, удерживающим жизненно важные элементы питания, преграждающим путь загрязняющим веществам, регулирующим состав гидросферы и атмосферы, представляющим, наконец, экологическую нишу для многих видов животных и микроорганизмов (Добровольский, Никитин, 1990).

Процессы эрозии не только ухудшают свойства конкретных почв, но и усложняют структуру почвенного покрова в целом и усиливают его контрастность (Крупеников, 1990). Последнее связано не только со смывом и выдуванием, но и с аккумуляцией почв. Площадь ареалов при переходе от несмытых почв к слабосмытым уменьшается в 2-3 раза, а к среднесмытым – в 4-7 раз. Это свидетельствует о деградации почвенного покрова, усилении его фрагментарности и повышении трудностей обработки почвы.

От эрозии почв страдает не только сельское хозяйство. Почва, смываемая с полей, откладывается в прудах, озерах, водохранилищах и реках, вызывая их обмеление или полное заиление. Важно отметить, что при стоке воды и смыве почвы с пашни отчуждается от 10 до 30% вносимых удобрений и пестицидов, и они не только безвозвратно теряются, но и оказывают огромное негативное влияние на экологическое состояние территории, особенно на качество воды.

Отсюда защита почв от эрозии и дефляции, повышение ее плодородия должна рассматриваться как важнейшая составная часть общечеловеческой проблемы охраны окружающей среды. Это определяет необходимость разработки научно обоснованных систем почвозащитного земледелия.

Наука и практика показывает важность комплексного подхода к решению проблемы охраны почв. В природе нет почв, абсолютно устойчивых против водной эрозии и дефляции. Земли отличаются друг от друга лишь степенью устойчивости, но при определенных условиях могут подвергаться разрушительному воздействию ветра и воды. Из такого положения напрашивается вывод о том, что все системы земледелия обязательно должны быть почвозащитными.

Задача повышения интенсификации сельскохозяйственного производства, получения достаточного количества и хорошего качества сельскохозяйственной продукции ставит нас перед необходимостью бережного отношения к земле. Все наше землепользование во всех районах страны должно обеспечивать защиту почв от различных процессов и явлений, снижающих плодородие почв, разрушающих земельный фонд страны. Из всей проблемы почвозащитного земледелия мы рассмотрим, в первую очередь, вопросы противоэрозионного земледелия, которое должно обеспечивать защиту почв от эрозии в процессе интенсивного с.-х. использования земель. Борьбу с эрозией иногда называют проблемой охраны почв или консервации почв. Наша задача научится не просто охранять почвы, а наиболее полно и рационально их использовать в сельскохозяйственном производстве. Однако это использование должно обеспечивать не только сохранение, но и повышение плодородия почв.

В районах, где природные условия создают опасность проявления эрозии, вся система земледелия должна быть почвозащитной, а по своему содержанию – противоэрозионной. Мероприятия по защите почв от эрозии должны охватывать все звенья сельскохозяйственного производства, связанные с использованием земли.

Давайте рассмотрим систему мелиоративных противоэрозионных мероприятий, принятую у нас в стране и отражающую весь комплекс мероприятий и приемов, необходимых для защиты почв от эрозии. Классификация этих мероприятий представлена на данном плакате. Как вы видите, вся система мелиоративных мероприятий состоит из 4-х блоков. Организационно-хозайственного, агромелиоративного, лесомелиоративного и гидромелиоративного.