Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Агроэкология. Учебное пособие
.pdf
12.5. Деградация торфяных почв
Территория Беларуси характеризуется широким распространением болот и заболоченных земель. Торфяные почвы различных
типов и с разной мощностью торфа до начала их интенсивного
хозяйственного использования занимали свыше 14,0 % от общей
площади республики. Наибольшее количество торфяных почв
(свыше 66,5 %) приурочено к региону Белорусского Полесья.
В Беларуси преобладают торфяные болота низинного типа,
что составляет
республики. В природе торфяные комплексы выполняют разнообразные функции: ландшафтную, аккумулятивную, биологическую, газорегулирующую, геохимическую, гидрологическую и климатическую. Все вышеназванные функции являются биосферными, так как болота, будучи продуктом эволюции
биосферы, оказывают большое влияние на экологические процессы. К сожалению, незаменимость и масштабность биосферных
боре объектов мелиорации и добычи торфа, что следует признать ошибкой с крупными негативными последствиями.
те гидротехнической мелиорации и их использования как источников топлива, органических удобрений и других компонентов.
но около 1,45 млн га торфяных почв, из них для сельскохозяйственных целей – 1,1 млн га. В пользовании сельскохозяйственных предприятий находится свыше 0,97 млн га угодий на
торфяных почвах различной мощности, ботанического состава
и уровней окультуренности.
торфа до 1 м, а 90 % торфяных почв Белорусского Полесья
подстилается рыхлыми песчаными отложениями.
следующем их сельскохозяйственном использовании определяются разложением и сработкой органического вещества
торфяных почв.
те минерализации, ветровой, водной, технической эрозий и
вымывания. Сработка торфяных почв может выражаться потерей торфа в
уменьшения мощности торфа в сантиметрах в год. Если сработка измеряется в линейных величинах (см/г.), то в нее, кроме
функций болот практически не учитываются при вы-
Наибольшей угрозе подвержены торфяные болота в результа-
В настоящее время в пределах территории
Большая часть (свыше 65 %) таких почв имеет мощность
Процессы деградации торфяных почв при осушении и по-
Под сработкой понимается общая убыль торфа в результа-
около 82 % общей площади торфяного фонда
Беларуси осуше-
тоннах на гектар в год или линейной величиной
181
указанных выше составляющих, входит процесс физического
уплотнения торфа при его обезвоживании под действием собственной массы и проходов сельскохозяйственной техники.
Сработка торфа на осушенных торфяных почвах в Беларуси колеблется в пределах 0,5–12 см/г., или 3–20 т/га и более.
На основании обобщения многочисленных данных по сработке торфяных почв установлено, что
наиболее характерными ее
величинами для условий республики являются 1–4 см/г.
Сработка торфа по мере длительности сельскохозяйственного использования уменьшается, но не прекращается. Степень ее проявления во времени разная: в первые годы она протекает более интенсивно, а в последующие годы снижается.
На основании данных многолетних наблюдений сработки
торфа осушенных
торфяных почв, используемых под возделывание различных сельскохозяйственных культур, подсчитано,
что торфяные почвы мощностью до 1 м на стационарных
площадках могут полностью лишиться торфа за 18–40 лет.
При сложившейся системе земледелия на осушенных торфяниках, при которой на них размещаются пропашные культуры, выращивается значительная доля зерновых, ежегодные потери органического вещества в
перерасчете на торф 40 %-ной
условной влажности составляет 9,43 млн т. В результате отчуждения такого количества вещества происходит быстрое
уменьшение мощности торфяной залежи с выходом на поверхность подстилающих песков.
К настоящему времени в Республике Беларусь деградировано более 200 тыс. га торфяных почв, на которых слой торфа
разрушен полностью.
Согласно прогнозным
расчетным данным, к 2020 г. ожидается увеличение площади деградированных торфяных почв
более чем на 10 %. Осуществление широкомасштабной мелиорации привело к резкому изменению соотношения осушенных болот и болот, находящихся в естественном состоянии (табл. 12.3).
Так, из 2,3 млн га болот, находящихся в 1960 г. в естествен-
ном состоянии, в настоящее время осушено
более 1,4 млн га.
Чрезмерное осушение, неудовлетворительное состояние водорегулирующих систем в сочетании с пренебрежением противопожарной безопасностью часто приводят к возникновению
182
Таблица 12.3. Изменение площади торфяных болот Беларуси, га,
с 1960 по 2010 г.
Область
Брестская 669 364 270 721 398 642 59,6
Витебская 328 018 218 210 109 807 33,5
Гомельская 478 800 152 641 326 158 68,1
Гродненская 155 363 43 983 111 379 71,7
Минская 535 330 149 717 385 612 72,0
Могилевская 183 692 65 449 118 242 64,4
Республика
Беларусь
Общая
площадь болот
(на 1960 г.)
2 350 567 900 723 1 449 843 61,7
Площадь болот
в естественном
состоянии
(на 2010 г.)
Площадь
осушенных
болот
(на 2010 г.)
Доля
осушенных
болот, %
(на 2010 г.)
пожаров на торфяниках. В последнее десятилетие на фоне более частого и длительного по времени проявления засух и засушливых явлений торфяные пожары становятся заметным
фактором деградации торфяных почв.
В большинстве случаев основными причинами возникновения пожаров на торфяных болотах являются: самовозгорание торфа (54 %); искры от транспорта и другой техники
(30 %);
неосторожное обращение с огнем (16 %). В засушливые периоды 2-й половины лета на болотах с нарушенным гидрологическим режимом верхний слой торфа может высыхать
до относительной влажности 25–100 %. При такой влажности
он может загораться и поддерживать горение в нижних, менее
сухих слоях.
Серьезной и не до конца решенной проблемой Беларуси яв-
ляется использование
выработанных торфяных месторождений. Общая площадь месторождений, в пределах которых находятся нарушенные торфяные почвы, составляет свыше
330 тыс. га. Восстановление природоохранных и средоформирующих функций на основе разработок научно обоснованных
направлений их использования является одной из приоритетных задач борьбы с деградацией земель.
12.6. Изменение климата и проблема деградации почв
Проблему деградации почв нельзя связывать только с хозяйственной деятельностью человека и нерациональным использованием земель. Несмотря на их очевидную роль в раз-
183
витии и распространении процессов деградации почв, все более существенное значение играют последствия изменения
глобального и регионального климата.
В частности, наблюдаемое потепление в северных и центральных районах Евразии вызвало увеличение максимальных
и минимальных значений температуры, рост числа жарких
дней, уменьшение амплитуды суточного хода температуры
воздуха над сушей.
Тенденции и закономерности
изменения климатических
условий на территории Беларуси изучены достаточно полно и
всесторонне. Установлено, что за весь период инструментальных метеорологических наблюдений с 1881 по 2002 г. среднегодовая температура воздуха возросла почти на 1 °С и с 1988 г.
она превышала норму. Отмечено изменение осадков на территории Беларуси, которое отличается выраженной неоднородностью как
в пространстве, так и во времени. Для северной
части республики зимой и в отдельные месяцы теплого периода года (июнь – сентябрь) зафиксировано некоторое повышение количества осадков; для южной и центральной частей Беларуси, в особенности юго-востока Гомельской и Брестской
областей, наоборот, – заметное их уменьшение.
Произошло существенное уменьшение осадков внутри
года
и в отдельные годы. Это явление участилось в августе, когда
месячные значения осадков уменьшились почти на 25 %. В последние годы стали наблюдаться большие недоборы осадков в
апреле – мае и рост осадков в феврале, июне. Число случаев
засух и засушливых явлений на юге Беларуси возросло почти
в 2 раза, а в
ее центральной и северной частях – в 1,3 раза. За
период с 1989 по 2002 г. наблюдалось 9 лет с засушливыми
условиями. Они охватывали значительную территорию республики в течение двух и более месяцев вегетационного периода. Произошло увеличение числа и расширение территориального проявления таких экстремальных метеорологических явлений, как заморозки, оттепели, ливневые осадки, ураганы
шквалы, грозы и др.
Предварительные сценарии оценки изменения климата в
Республике Беларусь показывают, что при условии продолжающегося повышения концентрации парниковых газов в атмосфере среднегодовая температура воздуха для временного
среза 2001–2039 гг. возрастет на 1,4 °С, а для 2040–2069 гг. –
на 2,3 °С.
,
184
Минимальная температура воздуха повысится соответственно на 1,5 и 2,5 °С, а максимальная – на 1,3 и 2,2 °С. Это
приведет также к изменению атмосферных осадков и более
контрастному перераспределению их внутри года.
Почти повсеместно в Беларуси предполагается уменьшение урожайности сельскохозяйственных культур. Лишь в северных районах республики возможно небольшое увеличение
урожайности озимых культур за
жима вегетационного периода.
Несмотря на отсутствие четко выявленных соотношений и
взаимодействий климатической и антропогенной составляющих опустынивания и деградации почв, данные связи очевидны. В первую очередь эти процессы затронут легкие по гранулометрическому составу почвы (рыхло- и связнопесчаные),
которые в настоящее время используются в сельскохозяйственных целях. Общая площадь таких почв составляет более
600 тыс. гa. Указанные почвы отличаются малой влагоемкостью, быстро иссушаются и чаще испытывают недостаток
влаги. Иссушению будут подвергаться также верхние горизонты торфяных почв, при этом наиболее часто и более продолжительному воздействию – мелкозалежные торфяники на площади около 580 тыс. га.
счет улучшения теплового ре-
12.7. Оптимизация использования почв
Важное направление в области охраны почв – оптимизация
сельскохозяйственного использования земель Беларуси. Ее
целью является исключение из активного использования низкокачественных, неустойчивых для земледелия земель, переориентация их на более экономически эффективное и экологически обоснованное использование. В ближайшем будущем планируется перепрофилировать около 800 тыс. га
сельско хозяйственных земель, из них 444,1 тыс.
шенные сенокосы и пастбища. Около 53 % площади таких
почв расположено на осушенных землях. В несельскохозяйственные земли предлагается перевести 205,5 тыс. га, в том
числе около 140 тыс. га – под залесение и 68 тыс. га – под вторичное заболачивание.
Оптимизация площадей обрабатываемых земель позволяет
не только повысить эффективность земледелия незатратными
методами, но
более экологически устойчивые системы землепользования.
и уменьшить риск деградации земель, создать
га под улуч-
185
Национальная стратегия использования торфяных почв и,
прежде всего, маломощных сводится к тому, чтобы в ближайшие годы полностью вывести из севооборотов зерновые и
пропашные культуры, оставив доминантом луговые травы
длительного использования. Необходимо обеспечить развитие
высокопродуктивного, экономически выгодного луговодства,
считая его основой экологически безопасного земледелия.
Для восстановления всех биосферных функций болот пер
спективно заболачивание выработанных торфяных месторождений. К настоящему времени проведены работы по повторному заболачиванию на торфяных месторождениях в разных зонах Беларуси с общей площадью свыше 30 тыс. га.
Экологическая реабилитация обеспечивает возобновление
не только болото- и торфообразовательного процессов, но также и всех биосферных функций болот. На восстановленных
болотах
можно создавать природоохранные зоны, улучшающие состояние природной среды. Новая стратегия использования выработанных торфяных месторождений исходит из того,
что эти месторождения являются не только значительным территориальным ресурсом, но и могут быть весьма эффективным средством стабилизации и поддержания благоприятной
природной среды после их повторного заболачивания.
С целью сохранения биологического
и ландшафтного разнообразия на территории Беларуси планируется в ближайшие годы
увеличить лесистость за счет облесения непригодных для сельскохозяйственного использования и малопродуктивных земель,
расширить систему защитных лесонасаждений.
По-прежнему актуальной остается задача образования новых охраняемых природных территорий, создания в Беларуси
экологической сети и интеграции ее в общеевропейскую эколо
гическую сеть, сохранения типичных и уникальных ландшафтов, а также актуализация Красной книги Республики Беларусь.
Целям охраны естественного разнообразия почв Беларуси
будет служить Красная книга почв, правовые и методические
основы, а также организационные механизмы формирования и
ведения которой только начали создаваться. В нее будут включены основные виды почв, имеющие
важное экологическое и
научно-познавательное значение для Беларуси. Требует совершенствования государственный учет земель, подверженных
деградации. В нем целесообразно отражать земли по степени
загрязнения и нарушенности при различных видах хозяйственной деятельности, а также земли, подверженные эрозии, и т.д.
-
-
186
Глава 13
БИОИНДИКАЦИЯ И БИОТЕСТИРОВАНИЕ
В АГРОЭКОЛОГИИ
13.1. Общие положения
Согласно программе ЮНЕСКО «Человек и биосфера»,
многофункциональный комплекс экологического мониторинга
представляет собой систему регулярных длительных наблюдений в пространстве и во времени, дающую информацию о состоянии окружающей среды с целью оценки прошлого и настоящего, а также прогноза в будущем параметров окружающей среды, имеющих значение для человека.
К методам
метод, основывающийся на использовании биоиндикаторов.
Биологические индикаторы (биоиндикаторы) – виды, груп-
пы видов или сообщества живых организмов, по наличию,
степени развития, изменению морфологических, генетических, биохимических и других признаков которых судят о состоянии, специфических особенностях и свойствах окружающей природной среды и ее компонентов, об антропогенных
изменениях среды, в том числе о составе почвы, присутствии
полезных ископаемых, обеспеченности территории микроэлементами, влагой, питательными веществами, наличии, составе
и концентрациях в среде загрязняющих веществ. Например,
обилие лишайников свидетельствует об отсутствии в воздушной среде вредных примесей (особенно сернистого газа и соединений свинца); ручейников – о чистоте воды; серных
терий – о сильном загрязнении воды и т.д.
Традиционно для эколого-токсикологической оценки применяют химико-аналитические методы. Они дают «моментальный снимок» картины загрязненности определенных
объектов (воды, почвы, донных отложений и т.д.) конкретными токсикантами. Однако они не могут отразить состояние экосистемы в целом, оценить весь спектр
веществ (поллютантов) и их взаимодействие друг с другом
(эффект «коктейля»). Кроме того, существенные недостатки
данных методов – их высокая трудоемкость, необходимость
приобретения дорогостоящего высокоточного аналитическо-
ведения мониторинга относится биологический
бак-
загрязняющих
187
го оборудования. При этом выявление спектра загрязняющих веществ – компонентов окружающей среды – не всегда
позво ляет судить об их токсичности для теплокровных животных и человека. Для многих химических веществ не
разработаны гигиенические нормативы (ПДК, пороговые
дозы и т.п.), по ним можно оценить степень воздействия на
человека.
В то время
как приборы определяют лишь те вещества,
для которых они предназначены, не реагируя на вещества,
концентрация которых в воде или воздухе ниже предела обнаружения, биоиндикатор воспринимает все загрязняющие
вещества. Очевидно, что возможности биоиндикаторов могут служить важным дополнением к физическим и химическим методам измерений. Но основывающаяся на использовании биоиндикаторов
и включающая биоиндикацию и биотестирование биодиагностика имеет вполне самостоятельное
значение, позволяя выявлять причины или факторы изменения состояния среды.
Биодиагностика выступает в качестве средства интегральной оценки воздействия поллютантов, что очень важно, например, для установления подверженности агроценозов антропогенным воздействиям.
Доступность, простота, экспрессность и надежность используемых методов
контроля определяют перспективность
биодиагностики.
Биодиагностика включает в себя биоиндикацию и биотестирование.
Биоиндикация заключается в оценке качества среды обита-
ния и ее отдельных характеристик по состоянию биоты в природных условиях.
Биотестирование представляет собой оценку (преимуще-
ственно в лабораторных условиях) качества объектов окружающей среды с использованием живых организмов.
Биоиндикация позволяет
оценить общее состояние окружающей среды и выявить наличие в ее компонентах какихлибо загрязняющих веществ.
Биотестирование позволяет с помощью специально подобранных, высокочувствительных к загрязнениям животных
биотестов определить интегральную токсичность проб с исследуемых территорий, оценить эколого-токсикологическое
состояние агроценозов и возможные его последствия.
188
13.2. Биоиндикация
Биоиндикация позволяет на определенной территории непосредственно наблюдать реакцию живых организмов в течение длительного времени. Происходящие в природных системах изменения при этом как бы фиксируются на кинопленке.
Реакции, выявляемые в процессе биомониторинга, отражают
отклик живых организмов на комбинированное воздействие
поступивших в экосистему токсикантов, который затруднительно оценить по результатам
дикация, отражая уровень загрязненности экотоксикантами,
дает информацию о состоянии экосистемы в целом.
Среди биологических индикаторов целесообразно различать биоиндикаторы уровней загрязнения и биоиндикаторы
состояния экосистемы.
Биоиндикаторы уровней загрязнения представляют собой
организмы-концентраторы. В них происходит интенсивное накопление (концентрирование) определенных поллютантов. В этом
случае оценку загрязненности среды
сти токсикантов) осуществляют по отклику организмов, выражающемуся в определенных физиологических реакциях и в накоплении токсикантов в определенных органах и тканях.
Накопление в организме животных или растений тех или
иных загрязняющих веществ существенно отличается. Подобрав биоиндикаторы, которые активно аккумулируют в своем
организме интересующее нас в целях
можно целенаправленно изучать на различных территориях
уровни антропогенного загрязнения. В этом отношении достаточно убедительные результаты получены при использовании
в качестве биоиндикаторов низших растений, и особенно эпифитных лишайников. Лишайники хуже, чем высшие растения,
защищены покровной тканью, потому особенно чувствительны к загрязняющим веществам. С их помощью определяют
держание экотоксикантов в объектах окружающей природной
среды. Способность индикаторных организмов к бионакоплению загрязняющих компонентов облегчает их определение
традиционными химико-аналитическими методами.
Биоиндикаторы состояния наиболее полно и адекватно соответствуют конечным задачам экологического мониторинга.
Считается, что индикаторный организм становится монитором, если может служить как для качественной характеристики, так
и для количественной оценки состояния среды обита-
химического анализа. Биоин-
обитания (и биодоступно-
мониторинга вещество,
со-
189
ния или экосистемы. Например, молодые растения табака очень
чувствительны к присутствию в воздухе фитооксидантов – озона и органических пероксидов. Поскольку легко регистрируемое изменение пигментации листьев вследствие их некротизации линейно зависит от содержания в воздухе этих токсикантов, то использование растения табака позволяет сделать вывод
о возникновении и степени тяжести
Успешное применение в качестве биоиндикаторов находят
дикорастущие тест-объекты, в частности из семейства рясковых. Интенсивность фототаксиса хлоропластов в листецах ряски, оцениваемая по изменению количества хлоропластов в
эпистофном положении, можно рассматривать как чувствительный показатель, свидетельствующий о степени загрязнения элементов агроландшафта.
«смоговой ситуации».
13.3. Биотестирование
В системе контроля состояния природных сред и экосистем
важную и самостоятельную роль играет биотестирование.
Суть этого метода заключается в определении действия токсикантов на специально выбранные организмы в стандартных
условиях с регистрацией различных поведенческих, физиологических или биохимических показателей. Биотестирование
широко применяют для контроля качества природных и токсичности сточных вод
тизы новых технологий очистки стоков, при обосновании нормативов ПДК загрязняющих компонентов.
Применение биотестирования имеет ряд преимуществ перед физико-химическим анализом, средствами которого часто
не удается обнаружить неустойчивые соединения или количественно определить ультрамалые концентрации экотоксикантов.
Довольно часты случаи, когда выполненный современными
средствами химический анализ
кантов, тогда как использование биологических тест-объектов
свидетельствует об их присутствии в исследуемой среде. Биотестирование дает возможность быстро получить интегральную
оценку токсичности, что делает весьма привлекательным его
применение при скрининговых исследованиях.
В отличие от биоиндикаторов, одним из основных требований к которым является толерантность, тест-объекты
выбирают среди наиболее чувствительных к загрязняющим
компонентам видов.
, при проведении экологической экспер-
не показывает наличия токси-
обычно
190
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]