Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Социальная экология. Взаимодействие общества и природы. Учебное пособие
.pdf
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 181
Полная компенсация истощающихся запасов гумуса вне
сением удобрений — задача не из простых. Вряд ли она вооб
ще разрешима. Прежде всего, значительная часть элементов из
удобрений не усваивается растениями. Коэффициент исполь
зования элементов из минеральных удобрений для азота и ка
лия составляет обычно всего 60 %, а для фосфора и того мень
ше: 25–30 %. Поведение элементов питания, вносимых в почву
с удобрениями, существенно отличается от поведения элемен
тов в составе почвенного гумуса. Уже по этой причине восста
новление полной сбалансированности элементов питания
в почве на практике никогда не происходит.
Кроме того, во многих районах мира удобрений попросту
не хватает. Например, в России достаточное количество удоб
рений вносилось в основном под технические и овощные культуры (хлопчатник, сахарная свекла и т. д.). Что касается зерновых, занимающих огромные площади пахотных земель, то по
этим культурам сложился устойчивый дефицит в таких элементах питания, как азот и калий. На фоне непрерывно снижающихся запасов гумуса данный факт представляется особенно
тревожным. По многим почвам в границах СНГ потери гумуса
составляют ныне не менее 30–40 %.Автакихрегионах, как
Молдавия, юг Украины, Заволжье, ряд областей Черноземной
зоны России запасы почвенного гумуса снизились в 2–3 раза
и более
1
. Эти потери относятся главным образом к эродиро
ванным черноземам. Не столь быстро, но зато неуклонно, по
тери гумуса происходят и на слабо эродированных землях как
результат общего истощения почв. Истощаются знаменитые
черноземы Каменной степи (Воронежская область). На эксплу
атируемых участках в открытой степи содержание органики
оценивается в среднем величиной 60 г на 1 кг почвы. На участ
ках, находящихся под защитой лесополос, это содержание воз
растает до 91 г/кг. Для сравнения: на целинных участках степи
содержание органики равно 110 г/кг и даже больше. В преж
ние времена, когда в Каменной степи вообще не было пахот
ных земель, можно было найти участки с содержанием гумуса
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Лемешев М. Я. Природа и мы. — М., 1989. — С. 123.
182 ГЛАВА V. ПОЧВА
12–16 %. Теперь таковых не осталось. Зато растет площадь зе
мель с пониженным содержанием гумуса. В конце прошлого
века почвы Центрально-Черноземной зоны России с гумусно
стью 4–7 % занимали площадь 4 млн га, теперь — 11 млн га.
Площадь земель с содержанием гумуса 2–4 % возросла на
35%,ассодержанием1–2%—почтив4,5раза
1
. Аналогич
ные явления происходят во многих других районах России,
а также во многих странах мира, особенно слаборазвитых.
Растущее обеднение почв элементами питания ставит хо
зяйственников перед необходимостью наращивать производ
ство и применение минеральных удобрений. Очень важно усо
вершенствовать технологию внесения удобрений с тем, чтобы
минимизировать потери элементов питания. Но даже при ра
циональном использовании удобрений последние не смогут
быть полноценной заменой утраченному гумусу.
Хорошо известно, что вместе с минеральными удобрениями в почву неизбежно вносятся так называемые балластные
элементы, которые растениям не нужны и которые правильнее
было бы рассматривать как загрязнения. Например, внося
в почву калий в виде хлористого калия, мы фактически загрязняем почву хлором, единственно положительное свойство которого заключается в его подвижности, что обеспечивает его
быстрое вымывание. Но при этом загрязняются хлором грунтовые воды и водоемы. Внесение в почву суперфосфата обога
щает почву в большинстве случаев ненужной и даже вредной
серой в виде сульфата кальция. Даже азот, если он присутству
ет в почве в форме избыточных нитратов, становится ее загряз
нителем. Не исключается возможность попадания в почву вме
сте с удобрениями также радиоактивных нуклидов, которые
содержатся иногда в небольшом количестве в исходном сырье,
используемом в производстве удобрений.
При длительной эксплуатации земель, особенно в условиях
монокультурного сельскохозяйственного производства, в почве
развиваются процессы, именуемые почвоутомлением. Это явле
ние обусловливается накапливанием в почве метаболитов и
токсинов, выделяемых корневой системой растений. Кроме то
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Иващенко А. Земля // Чувство земли. — М., 1988. — С. 96.
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 183
го, в почве начинают доминировать однотипные группы мик
роорганизмов и вредителей, соответствующие используемой
монокультуре. Почвенные биоценозы упрощаются, снижается
интенсивность процессов самоочищения почвы.
Почвоутомление характерно при выращивании клевера,
льна, сахарной свеклы, хлопчатника и некоторых других куль
тур. При этом урожайность резко падает, несмотря на приме
нение удобрений. Известно, в частности, что потребление ми
неральных удобрений в бывшем СССР с 1965 по 1986 год воз
росло в 4,5 раза, что практически не привело к повышению
урожайности основных сельскохозяйственных культур; более
того, урожайность некоторых культур снизилась.
2. Водная эрозия
Сток дождевой и талой воды всегда сопровождается процессом разрушения и смыва почвы, именуемым водной эрозией.
Процесс этот можно считать нормальным, если смыв почвы водными потоками в целом компенсируется процессами почвообразования. Однако так, к сожалению, бывает далеко не всегда.
С расширением масштабов человеческой деятельности процессы нормальной эрозии повсеместно нарушены. Возникают условия, при которых создаваемый тысячелетиями почвенный
слой может быть уничтожен за несколько десятилетий.
Водная эрозия бывает плоскостная (поверхностная) и ли
нейная (овражная). Плоскостная эрозия имеет место при отно
сительно равномерном распределении стока по поверхности
земли. Относительно одинаковой будет, соответственно, и ин
тенсивность смыва почвенных частиц по всей площади стока.
Эрозия становится заметной при крутизне склона 0,5–1° на
суглинистых почвах и при крутизне 1–2° — на супесчаных.
Линейная эрозия возникает при концентрации стока в сужен
ных руслах. В этом случае разрушение почвы происходит пре
имущественно в вертикальном направлении: возникают про
моины, которые в последующем начинают углубляться, пере
растая в овраги. Последние могут достигать длины в несколь
ко километров, прежде чем выработается так называемый ïðî
филь равновесия.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
184 ГЛАВА V. ПОЧВА
В условиях естественного леса эрозионные процессы
практически не проявляются. Густая травянистая раститель
ность, особенно деревья и кустарники, уменьшают до миниму
ма воздействие на почву поверхностного стока. Раститель
ность предохраняет почвенные агрегаты от ударной силы дож
девых капель, создает повышенную шероховатость, затрудня
ющую стекание поверхностных вод, укрепляет своими корня
ми саму почву, в целом создает условия для перевода поверх
ностного стока в грунтовый, подпочвенный.
Освободив почву от естественной растительности для це
лей сельского хозяйства, человек привел в действие огромное
число факторов, стимулирующих эрозионные процессы. Во
всех случаях агроценозы уступают естественным экосистемам
по степени противоэрозионной устойчивости. Не исключено,
что так будет всегда. А это значит, что будет непрерывно подтачиваться тот фундамент, на котором держится вся биосфера.
На развитие эрозионных процессов в сельскохозяйственных районах существенное влияют количество и характер атмосферных осадков. Особенно важное значение имеют распределение осадков в течение года и количество осадков, выпадающее за один дождь, а также интенсивность дождя, измеряемая количеством воды (в мм), выпадающей в единицу времени (обычно в 1 мин). Осадки небольшой продолжительности, но высокой интенсивности называют ливнями.
Исследования показывают, что при одном и том же коли
честве выпавшего дождя эрозия почвы сильно зависит от его
1
интенсивности. В литературе приводятся данные
, когда повы
шение интенсивности дождя от 0,15 до 0,30 мм/мин увеличило
смывв4раза,аливень интенсивностью 2,03 мм/мин вызвал
смыв почвы в 20 раз больший, чем ливень интенсивностью
0,31 мм/мин.
Эрозия, обусловленная стоком талых вод, в значительной
степени определяется скоростью таяния снега. Бурное таяние
приводит к формированию большого стока и ускоренному
смыву самого верхнего, оттаявшего слоя почвы. Насыщенные
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Захаров П. С. Эрозия почв и меры борьбы с ней. — М., 1978. — С. 17.
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 185
талой водой частицы верхнего слоя легко отрываются и, пере
ходя во взвешенное состояние, уносятся потоком.
Разрушительные способности поверхностного стока будут
тем больше, чем больше крутизна местности. При прочих рав
ных условиях смыв почвы увеличивается в 1,5–2 раза при уд
воении крутизны. Замечено также, что на степень проявления
водной эрозии влияет длина склона, поскольку по направле
нию к нижней части склона в большинстве случаев, особенно
при снеготаянии, происходит нарастание объемов стекаемой
воды. Наблюдения показывают, что смыв почвы увеличивает
ся пропорционально длине склона в степени 1,5. Данная зави
симость может быть ослаблена в условиях развитого микроре
льефа, когда наличие многочисленных возвышений и углублений тормозит сток, создавая более благоприятные условия для
фильтрации. Уменьшение скорости и массы стекающей воды
снижает интенсивность эрозии. С увеличением крутизны склона роль микрорельефа становится все менее значимой.
Эрозионная опасность обычно возрастает с увеличением
площади водосборного бассейна, а также с ростом коэффици-
ента расчлененности гидрографической сети. Коэффициент
расчлененности определяют делением суммы длин всех рек,
балок, оврагов и их ответвлений (в км) на площадь водосбора
2
). Проведенные в свое время исследования данной зави-
(в км
симости на примере Ростовской области обнаружили такую
картину. В районах с коэффициентом расчлененности гидро
–1
графической сети 0,3 км
доля эрозированных земель соста
вила величину 9,1 %,аврайонах с коэффициентом расчленен
ности 0,6 км
–1
— величину 23 %1.
Немаловажное значение для степени развития эрозионных
процессов играют свойства самой почвы, такие как водопро
ницаемость, структура, содержание гумуса, поглотительная
способность, влажность и т. д. Смыв почвы тем меньше, чем
больше водопроницаемость почвы, чем выше содержание
в ней гумуса и структурных агрегатов (с размерами 0,5–1 мм
и более). Опасность эрозии возрастает при насыщении почвы
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Захаров П. С. Эрозия почв и меры борьбы с ней. — М., 1978. — С. 27.
186 ГЛАВА V. ПОЧВА
влагой. Заполняя межагрегатные поры, вода, с одной стороны,
ухудшает водопроницаемость почвы, а с другой — действует
как смазка, благодаря которой уменьшается сцепление между
соседними агрегатами и увеличивается их подвижность.
Наконец следует упомянуть еще об одном факторе, влия
ющем на развитие водной эрозии почв, — водно-физических
свойствах подстилающей материнской породы. Например, мы
знаем, что овражная эрозия практически не происходит на ска
льных породах. Л¸ссы и л¸ссовидные суглинки, напротив,
предрасполагают к усиленной эрозии, так как характеризуют
ся небольшой водопроницаемостью и легкой размываемостью.
Почвы, образовавшиеся на этих породах, широко распростра
нены, в частности, на территории Украины. Эрозия здесь дово
льно частый гость.
По мнению специалистов, в мире в 1990-е годы ежегодно
из-за эрозии терялось 20 млрд т плодородных почв. За десятилетия после окончания Второй мировой войны Европа потеряла 23 % своих пригодных для полеводства почв, Африка — 22,
Азия—20%
1
. Как видим, беда не обошла и Европу с ее отно-
сительно высокой культурой земледелия.
Об интенсивности почвенной эрозии можно судить по величине твердого стока рек, определяемого количеством взвешенных в воде твердых веществ (в тоннах), проносимых речным потоком через сечение реки за единицу времени (обычно
год). Данные говорят о том, что в течение XX века твердый
сток, измеренный в устьях рек, непрерывно увеличивался
причем в нарастающем темпе: в 1920-е годы он был равен
3 млрд т в год, в 1960-е — 9, в 1970-е — 24 млрд т. Естествен
но, что в эти данные не вошли показатели, характеризующие
количество эродированного материала, оставшегося на пой
менных террасах и в донных осадках водоемов суши. Предпо
лагается, что эти показатели превосходят величину твердого
стока в 10 раз.
-
-
-
-
-
2
,
-
-
-
1
Наука и жизнь. — 1996.—¹8.—С.60.
2
Ковда В. А. Почвенный покров, земледелие и социально-экологиче
ские проблемы // Вопросы социоэкологии. — Львов, 1987. — С. 149.
-
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 187
Современные темпы эрозии оцениваются приблизительно
величиной 24 млрд т/год. Это означает, что за десятилетие по
теря почвенных ресурсов мира составляет более половины
всей массы почв на пахотных землях США.
В России водная эрозия почв распространена на Средне
русской возвышенности и ее отрогах, по правому берегу Вол
ги, в предгорных районах Северного Кавказа, Алтая. К наибо
лее пострадавшим от эрозии районам относятся Воронежская,
Липецкая, Курская, Белгородская области. В начале 1980-х го
дов доля эродированных земель в этих районах составляла
в среднем величину около 34 %, а для Белгородской области
доходила почти до 53 %.
Для орошаемых земель Нижнего Поволжья характерна ир
ригационная эрозия. Подсчитано, что в результате нерациональных поливов в год смывается 3 т/га почвы и более. Причем
на поверхностный сток непроизводительно расходуется 30 %
и более оросительной воды
1
.
Развитие эрозионных процессов приводит к снижению
урожайности сельскохозяйственных культур. Недобор урожая
на слабосмытых почвах составляет 10–20 %, на среднесмытых — 30–50, на сильносмытых — 60–80 %
2
. Наиболее чувствительны к эрозии озимая пшеница, сахарная свекла, кукуруза,
подсолнечник. Каждая смытая тонна почвы равносильна потере нескольких десятков килограммов зерна. Между тем, смыв
почв с каждого гектара пашни обычно колеблется от 4 до 20 т,
в зависимости от крутизны склона. На пахотных почвах Запад
ной Сибири
3
поверхностным стоком сносится 10–15 т/га,авот
дельных случаях смыв почвы может достигать 60–80 т/га.
В настоящее время площадь эрозионноопасных сельско
хозяйственных угодий в России достигает 90 %, из них полно
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
1
Проездов П. Н., Маштаков Д. А., Аверьянов О. А. Защита от иррига
ционной эрозии черноземных и каштановых почв Нижнего Поволжья // Раз
витие научного наследия акад. Н. И. Вавилова. Тезисы международной на
учной конференции. — Саратов, 1997. — Ч. 1. — С. 147–148.
2
Фокин А. Д. Почва, биосфера и жизнь на Земле. — М., 1986. — С. 132.
3
Рейнгард Я. Р. Условия развития эрозионных процессов в Омской об
ласти // Защита почв от эрозии и дефляции. — Новосибирск, 1981. —
С. 39–55.
-
-
-
-
188 ГЛАВА V. ПОЧВА
стью эродированные земли составляют более 15 %. Ежегодно
пашня теряет до 1,5 млрд т мелкозема и до 20 млн т питатель
ных элементов. Почва теряет свое плодородие. Положение
усугубляется снижением объемов применения органических
и минеральных удобрений, химических мелиорантов, а также
растущим экологическим невежеством работников сельского
хозяйства.
Для снижения эрозии некоторые авторы рекомендуют по
всеместно перейти к поверхностной обработке почвы, которая
одновременно позволит уменьшить примерно на 30 % минера
лизацию почвенной органики. Причем повышения биологиче
ской активности почвы можно добиться поверхностной задел
кой органических удобрений и растительных остатков
1
.
Одна из агромелиоративных мер защиты почв от ирригационной эрозии — полимерофертигация (внесение удобрений
и полимеров-структурообразователей с поливной водой).
3. Дефляция
Заметный вклад в деградацию почвенных ресурсов вносят
воздушные потоки, способные переносить частицы почвы
с одного места на другое. В этой связи говорят о ветровой эрозии почвы, именуемой также дефляцией.
Дефляция характерна прежде всего для аридных и полуаридных территорий. Частички сухой почвы легко вовлекают
ся в движение даже при относительно слабых ветрах. Характер
перемещения частиц зависит от их размеров, типа почвы и
скорости ветра. Частицы песчаной почвы диаметром 0,5–1 мм,
перемещающиеся путем перекатывания по поверхности земли,
составляют в среднем 16 % от общего количества движущихся
частиц. Для суглинка эта доля падает до 7 %. В зависимости от
скорости ветра перекатыванием перемещается от 5 до 25 %
движущихся частиц указанного диаметра.
Основная доля движущихся частиц (55–70 %) перемеща
ется скачками. Размеры этих частиц оказываются в пределах
-
-
-
-
-
-
-
1
Дудинцев Е. В., Федорищев В. Н. и др. Экологически щадящие техно
логии минимальной обработки почвы // Инженерная экология. — 1997. —
¹ 3. — С. 2–6.
-
§ 15. ИСТОЩЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ 189
0,1–0,5 мм. Причем для песка эта доля составляет величину
68 %, для суглинка — 55 %.
Наконец, самые мелкие частицы почвы диаметром менее
0,1 мм перемещаются во взвешенном (аэрозольном) состоя
нии. Их доля в общем потоке движущихся частиц колеблется
в пределах 15–40 %. Причем для песка эта доля около 17 %,
для суглинка около 38 %
1
.
При скорости ветра меньше 12–15 м/с частицы почвы не
переносятся на большое расстояние. Перемещение частиц вос
принимается как поземка с появляющимися время от времени
пылевыми столбами. Унос почвы в этом случае относительно
невелик. Зато ветры такой силы дуют практически постоянно,
и годовой итог дефляции может быть довольно значительным.
При скорости ветра более 12–15 м/с ситуация качественно
меняется. Эрозионный процесс становится более интенсивным. Доля частиц, перемещающихся во взвешенном состоянии, существенно возрастает. Причем перенос осуществляется
на значительные расстояния. Возникает явление, которое называют пыльной бурей.
При сильном ветре разрушается и уносится иногда весь
пахотный слой почвы. Вместе с почвой уносятся семена и молодые ростки. Гибнут также и те растения, которые успели
укорениться, поскольку они подвергаются сильному механическому воздействию потока аэрозольных частиц. Как показывают наблюдения, подавляющая масса таких частиц (90 % и
более) движется в приземном слое воздуха 0–10 см.
Сдуваемая с полей почва осаждается затем в понижениях
местности (чаще всего в оврагах, кюветах дорог и т. д.), накап
ливается у препятствий (строений, заборов, зеленых насажде
ний). В конечном счете с потоками талой и дождевой воды она
переходит в озера и реки. Перемещаемый ветром материал во
время пыльных бурь может достигать сотни тонн на каждый
гектар площади. Так, например, пыльные бури 1960 года в юж
ных степях Украины и Северного Кавказа, охватившие пло
щадь более 4 млн га, унесли с полей около 1 млрд т почвы. Во
многих местах гумусовый слой почвы был выдут полностью.
-
-
-
-
-
-
1
Захаров П. С. Эрозия почв и меры борьбы с ней. — М., 1978. — С. 14.
190 ГЛАВА V. ПОЧВА
В 1963 году пыльные бури в Хакасии снесли с пахотных зе
мель слой почвы в среднем 3–4 см на площади 692 тыс. га.
Разрушение почв, повреждение и уничтожение посевов на
площадях в десятки и сотни тысяч гектар характерно для пы
льных бурь средней мощности в южных районах России. А та
кие бури бывают нередко. В южных районах Заволжья за год
случается в среднем 12–13 дней с пыльными бурями, в восточ
ной части Саратовской области и на Приволжской возвышен
ности — 5–8 дней, в Волгоградской области — 4–12 дней. По
сле распашки более 25 млн га целинных и залежных земель
Северного Казахстана, где преобладают легкие песчаные поч
вы, пыльные бури стали обычным явлением и на этих террито
риях. Из-за них к настоящему времени пришли в негодность
сотни тысяч гектар земель, прежде всего супесчаных и легкосуглинистых черноземов, а также каштановых почв. Дефляционному воздействию подвержено около половины пахотных
земель
1
.
В Западной Сибири от дефляции страдают степная зона и
южная часть лесостепи. Потери почвы от выдувания здесь достигают 185–250 т/га ежегодно. В результате только на юге
Омской области потеря гумусового слоя около 12 см регистрируется на 33 % площади пашни. Это по данным 1970-х годов
2
Степень дефляционной опасности существенно зависит от
агрегированности (комковатости) пахотного слоя. Исследования, проведенные на типичных для степной зоны Западной
Сибири почвах, позволили выработать примерную шкалу деф
ляционной опасности. А именно: почвы следует считать силь
но податливыми к дефляции, если в слое 0–5 см почвы агрега
ты размерами более 1 мм составляют 45 %. При содержании
данных агрегатов в пределах 45—60 % почвы следует считать
умеренно устойчивыми к дефляции. Дефляционно устойчивы
ми будут почвы с содержанием агрегатов более 60 %
3
.
-
-
-
-
-
-
-
-
.
-
-
-
-
1
Шипунов Ф. Докучаевские «бастионы». — Ì., 1988. — Ñ. 44–45.
2
Рейнгард Я. Р. Влияние физико-географических условий на развитие
эрозионных процессов и почвенно-эрозионное районирование территории
Омской области: Автореф. канд. дис. — Омск, 1975.
3
Основы использования и охраны почв Западной Сибири. — Новоси
бирск, 1989. — С. 64–65.
-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]