Прикладная экология. Учебное пособие

Таким образом, при добыче и освоении полезных ископаемых охрана окружающей природной среды приобретает с каждым годом все большее значение. Для решения данных проблем в России разрабатываются республиканские и региональные программы.

Вопросы для самопроверки

1.Дайте определение понятий «недра» и «полезные ископаемые».

2.Дайте классификацию полезных ископаемых.

3.Какими темпами ведется добыча полезных ископаемых в мире и в России?

4.Какие проблемы связаны с добычей и переработкой полезных ископаемых?

5.Каким образом добыча и использование полезных ископаемых влияют на окружающую природную среду?

6.Какие основные требования предъявляются к охране недр?

83

81

Тема 10. Земельные ресурсы: рациональное использование и охрана

План

1.Почва – ценнейшее богатство человечества.

2.Структура земельного фонда мира, материков и России.

3.Проблема охраны земельных ресурсов.

4.Повышение эффективности использования и охрана земель.

5.Альтернативное земледелие.

6.Рекультивация земель.

1. Почва – ценнейшее богатство человечества

Начиная с VII тысячелетия до нашей эры, почва – основа сельскохозяйственного производства, ценнейшее богатство человечества.

Почва – часть окружающей человека природной среды. Она возникла в результате сложного взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, растительного и животного мира.

Почва – основа для получения урожая сельскохозяйственных культур, главное богатство, от которого зависит наше существование. Почва, растительный и животный мир относятся к исчерпаемым, но возобновимым природным ресурсам. Существенное отличие почвы от других природных ресурсов состоит в том, что при правильном ее использовании она может не только не стареть, не изнашиваться, а даже улучшаться, повышать плодородие. Таким образом, почва – это особый природный ресурс: он и невозобновимый, и в то же время при правильном использовании неисчерпаемый.

Почвы, используемые в сельском хозяйстве под пашню, для выращивания сельскохозяйственных культур, характеризуются разным плодородием – способностью обеспечивать растения водой, элементами питания, воздухом и этим создавать возможность получения урожая сельскохозяйственных культур. Различают 2 вида плодородия почв: естественное и эффективное.

Естественное плодородие определяется содержанием гумуса, валовым запасом питательных веществ, естественным водным, воздушным и тепловым режимом. Эффективное плодородие определяется получением урожая благодаря не только естествен-

84

82

ным свойствам почв, но и свойствам, измененным хозяйственной деятельностью человека.

2.Структура земельного фонда мира, материков и России

Мировой земельный фонд складывается из земельных ресур-

сов всех стран, к которым обычно приплюсовывается и площадь Антарктиды. В этом случае его общая площадь принимается равной размерам суши с внутренними водоемами и определяется в 14,9 млрд. га. В статистических справочниках ФАО приводится площадь без Антарктиды и ледниковой Гренландии. Она равняется 13,39 млрд. га. Земельные ресурсы без крупных водных тел представляют собой сухопутные пространства самого различного характера. К ним относятся как территории с хорошо развитым почвенным покровом, так и различные природные и антропогенные пустоши, а также земли под самыми различными антропогенными объектами.

В целом природный и почвенный покров земного шара не очень-то благоприятен для земледелия. Пашня занимает всего 10% территории, луга и пастбища – 17%. Остальные 73% почв не используются в сельском хозяйстве.

Пахотные угодья и плантации приурочены к равнинам, пологим увалам, межгорным котловинам, днищам долин, к крупным конусам выноса. В горах земледелие ведется в ограниченных масштабах.

Среди прочих земель 150-200 млн. га, или 1,1-1,5% всего земельного фонда мира, находятся под городской застройкой, линейными сооружениями и горными разработками. Это так называемые земли специального использования. В категорию прочих земель включаются бесплодные пустыни, неиспользуемые земли и земли специального назначения. Тенденция увеличения площади прочих земель сохраняется в настоящее время, т.к. она непрерывно связна с такими процессами, как рост численности населения Земли, прогрессирующая урбанизация и увеличение производительных сил.

Имеются расчеты, показывающие, что при в среднем на каждого нового человека планеты при существующем уровне урожайности сельскохозяйственных культур требуется 0,4-0,5 га для производства пищи и 0,1 га территории под жилище, дороги и другие несельскохозяйственные нужды. В связи с продолжающимся ростом населения на Земле проблема обеспечения его, в первую оче-

85

83

редь, продуктами питания будет возрастать, если не будет роста урожайности сельскохозяйственных культур, дальнейшего освоения территорий под пашню для расширения посевных площадей.

Общая площадь потенциально пригодных почв для земледелия в мире по разным источникам составляет 3,2-4 млрд. га. Сейчас в обработке находится 1,5 млрд. га. Однако для включения в сельскохозяйственное производство этого резерва потребуются колоссальные вложения труда и средств.

3. Проблема охраны земельных ресурсов

Процессы и явления, снижающие почвенное плодородие, разрушающие земельные ресурсы страны, уменьшающие площадь сельскохозяйственных земель, с некоторой условностью можно разделить на 4 группы:

1.Природные процессы, неблагоприятное воздействие которых на почвенный покров предотвратить нельзя. Это землетрясения, извержения вулканов и т.д.

2.Природные процессы, которые человек иногда может в какой-то мере предотвратить или уменьшить их неблагоприятное воздействие на почву. В некоторых случаях хозяйственная деятельность человека активизирует проявление этих природных процессов.

3.Природные процессы, интенсивное проявление которых во многом обусловлено неразумной хозяйственной деятельностью человека.

4.Явления, целиком связанные с хозяйственной деятельностью

человека.

Приведенное разделение относительно. В связи с особенностями природных условий территории и хозяйственного использования земель некоторые процессы из 1-ой группы могут быть перенесены во 2-ую и даже в 3-ью группу. В разных регионах страны влияние этих процессов на уровень снижения плодородия почв и разрушения земель различно. Следовательно, в различных зонах страны должны применяться и разные меры по охране почв от воздействия неблагоприятных процессов, ведущих к снижению плодородия почв, к разрушению земель.

Из всех неблагоприятных процессов наибольшее значение имеет в целом для страны защита почв от водной эрозии и ветровой эрозии (дефляции). Эрозия представляет собой разрушение и

86

84

снос почвенного покрова, иногда и почвообразующих пород потоками воды или ветром. При этом разрушается самый верхний, плодородный слой почвы.

Возникновение и развитие эрозийных процессов определяется взаимодействием многих факторов - это климат, рельеф, геология почвы, растительность, экономические условия. Между всеми факторами, создающими возможность для проявления эрозии, существует тесная взаимосвязь. При одном сочетании условий климата, рельефа, геологии почв и растительности эрозия вообще не возникает; при другом может появиться; при третьем эрозия не только появляется, но и примет катастрофический характер.

Для создания плодородного слоя мощностью 18 см природа затрачивает от 1400 до 7000 лет, т.к. почвообразование идет со скоростью 0,5-2 см в 100 лет. Разрушение этого слоя эрозией может произойти за 20-30 лет, а иногда за один ливень или пыльную бурю.

Распашка обширных площадей в России и других странах стала причиной пыльных бурь и гибели миллионов гектаров плодороднейших земель.

Потери пашни значительны и по другим причинам, и во многих случаях их можно избежать.

Избыточное орошение, в первую очередь в условиях жаркого климата, может вызвать засоление почв и выпадение их из сельскохозяйственного оборота. Реализация программы осушения земель нередко приводила к потере плодородия почв и за 10-15 лет выводу их из оборота.

Радиоактивное загрязнение почвы несет большую опасность. Из почвы радиоактивные вещества попадают в растения, затем в организмы животных и человека, накапливаются в них, вызывая различные заболевания. Долгоживущие радиоактивные элементы сохраняются в экосистемах сотни лет.

4.Повышение эффективности использования и охрана земель

Свыполнением целого ряда мероприятий связано повышение эффективности использования земель. К ним относятся:

совершенствование структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур;

введение и освоение рациональной системы севооборотов;

87

85

развитие семеноводства и внедрение районированных сортов;

применение повторных, пожнивных и других посевов, увеличивающих выход продукции с гектара пашни;

борьба с вредителями, болезнями, сорняками;

проведение трансформации, мелиорации и улучшение угодий;

широкое применение органических и минеральных удобрений;

правильная агротехника и рациональное использование сельскохозяйственной техники.

Почвозащитные мероприятия должны проводиться в ком-

плексе. Комплексность определяется мелиоративно-эффективным и экономически целесообразным сочетанием 4 групп почвозащитных мероприятий: организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных и гидротехнических.

Организационно-хозяйственные мероприятия включают установление правильного сочетания и взаимоувязанного размещения на местности необходимых организации территорий и остальных трех групп почвозащитных мероприятий с учетом при- родно-экономических условий хозяйства.

Агротехнические почвозащитные мероприятия проводят-

ся во всех зонах и при любых природно-экономических условиях и подразделяются на следующие подгруппы:

1)Фитомелиоративные, включающие в себя приемы по защите почв от эрозии путем высева однолетних и многолетних трав.

2)Приемы почвозащитной обработки почв.

3)Снегозадержание и регулирование снеготаяния.

4)Агротехнические приемы повышения плодородия эродированных почв, основанные на внесении повышенных норм органических, минеральных и бактериальных удобрений, микроудобрений, известковании кислых и гипсовании засоленных смытых почв.

5)Агрофизические приемы повышения противоэрозионной устойчивости почв, основанные на их обработке полимерами, структурообразователями и латексами, внесение различных препаратов.

Лесомелиоративные почвозащитные мероприятия заклю-

чаются в посадке лесных полос и массивов.

88

86

Кгидротехническим мероприятиям относится подготовка

ксельскохозяйственному использованию сильно расчлененных линейных эрозий или крутых склоновых земель.

5. Альтернативное земледелие

Отрицательные последствия интенсификации земледелия способствовали развитию с начала 60-х годов ХХ века альтернативного земледелия, которое часто называют биологическим, биодинамическим или органическим.

Сущность альтернативного заключается в полном или частичном отказе от синтетических удобрений, пестицидов, регуляторов роста и кормовых добавок. Агротехнические мероприятия основываются на строгом соблюдении севооборотов, введении в их состав бобовых культур, сохранении растительных остатков, применении навоза, компостов и сидератов, проведении механических культиваций, использовании биологического метода защиты растений.

Целью альтернативного земледелия является получение продукции, не содержащей остаточных количеств агрохимикатов, сохранение почвенного плодородия и, в конечном счете, охрана окружающей среды.

Основным аспектом альтернативного земледелия является сохранение первоначальной структуры почвы и эдафона. Предпочтение отдается мероприятиям, которые способствуют сохранению эдафона, стимулируют биологическую активность почвы, способствуют накоплению гумуса в почве, направлены на уничтожение сорняков, препятствует заражению почвы возбудителями различных болезней.

Обработка почвы в альтернативном земледелии основывается на следующих принципах:

не допускается внесение в глубокие почвенные горизонты неперегнивших органических веществ; необходимо осуществлять лишь их мелкую заделку, чтобы они перегнивали в поверхностном слое;

в зависимости от особенностей альтернативного земледелия применяют навозно-земляной и обычный компост или свежий навоз;

89

87

рекомендуется по возможности отказаться от отвальной вспашки почвы;

рыхление почвы позволяет сохранить активность эдафона.

Большое внимание уделяется борьбе с уплотнением почвы. Применяется только легкая сельскохозяйственная техника. Не допускается применение химических средств защиты растений. Для борьбы с вредителями, болезнями и сорняками при возделывании сельскохозяйственных культур используются агротехнические и биологические методы.

Для хозяйств с альтернативным земледелием, в которых содержатся животные, вместо сложных кормовых смесей характерно возвращение к естественным (натуральным) кормам.

6. Рекультивация земель

Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, уничтожена растительность, называют нарушенными. Нарушение природных ландшафтов горнорудной промышленностью сопряжено с нанесением окружающей среде огромного ущерба.

Все нарушенные территории делят на 2 группы:

земли с насыпанным грунтом – промышленные отходы, отвалы подземных горных разработок;

территории, поврежденные в результате выемки грунта – карьеры и отвалы при открытых горных работах, провалы на месте

подземных разработок.

Для использования нарушенных земель в хозяйственных целях необходимо их восстановление. Процесс восстановления нарушенных земель называется рекультивацией.

Восстановление территорий осуществляется в 4 направлениях: для сельскохозяйственного использования, под лесные насаждения, под водоемы, жилищное и капитальное строительство. Обычно выделяют 2 этапа рекультивации: горнотехнический и биологический.

Горнотехнический этап состоит в подготовке территории: планировка отвалов, придание удобной для использования формы, насыпание плодородных грунтов, создание подъездных путей и т.д.

90

88

Биологический этап заключается в восстановлении нарушенных земель путем выращивания сельскохозяйственных культур или посадки древесных пород.

На рекультивированных землях рекомендованы: парозернопропашные и травянозернопашные севообороты. На рекультивированных землях необходимо вносить органические и минеральные удобрения в дозах на 20-30% выше, чем на рядом с ними расположенных старопахотных землях. На рекультивированных землях целесообразно выращивать сады, размещать лесные насаждения, кормовые и лекарственные травы и т.д.

Вопросы для самопроверки

1.Какова структура земельного фонда мира?

2.В чем заключаются проблемы охраны земельных ресурсов?

3.Какие мероприятия являются благоприятными для повышения эффективности использования и охраны земель?

4.Какие группы почвозащитных мероприятий вы знаете? В чем их суть?

5.Какова сущность и цель альтернативного земледелия?

6.Какие вы знаете принципы обработки почвы при альтернативном земледелии?

7.Что такое «рекультивация земель»?

8.Какие необходимо проводить работы для восстановления нарушенных земель?

91

89

Тема 11. Сельскохозяйственные (аграрные) экосистемы и охрана окружающей среды

План

1.Сельское хозяйство как источник продовольственных ресурсов.

2.Влияние сельскохозяйственной деятельности человека на экологическое равновесие в природе.

3.Энергопотребление, функционирование и биопродуктивность агроэкосистем.

4.Отношения организмов агроэкосистем.

5.Ландшафтная организация агроэкосистем.

6.Роль отдельных компонентов в агроэкосистемах.

7.Экологические аспекты интенсификации земледелия.

8.Адаптивная система ведения сельского хозяйства.

1. Сельское хозяйство как источник продовольственных ресурсов

Человек в сельскохозяйственной деятельности, используя земельные, водные, растительные, животные и энергетические ресурсы, обеспечивает себя, в первую очередь, пищей. При этом своей сельскохозяйственной деятельностью человек оказывает на природу большее воздействие, чем в любой другой деятельности.

В конце ХХ – начале ХХI вв. ежедневно в мир приходило около 250 тысяч человек, которых нужно накормить, одеть и обеспечить жильем. Ожидается, что к 2020 году население Земли достигнет 8 млрд. человек. Производство достаточного количества продовольствия для обеспечения населения Земли продуктами питания является одной из многих сложных, взаимосвязанных проблем. Другая важная проблема – качество пищи, наличие в ней необходимых организму белков, витаминов, микроэлементов и т.д.

Почва является основным средством сельскохозяйственного производства, главным источником продуктов питания. Море и искусственные производственные площади (гидропоника, теплицы) играют значительно меньшую роль в производстве продуктов питания.

На Земле сегодня насчитывается около 80 тысяч видов съедобных растений, а кормят человечество только 30 сельскохозяйственных культур. Пшеница, рис, кукуруза, картофель являются

92

90