Раздел 6. Рациональное использование и охрана почв

0. Определение степени деградации почв (лабораторная работа)

Конспект теории

Рациональное использование и защита почв от неблагоприятных воздействий в процессе хозяйственной деятельности человека зависят от профессиональной подготовки специалистов, от позиции их гражданственности, экологического мышления и подхода к решению конкретных задач. В современных условиях почти не осталось территорий, на которых бы проявлялось только природное (естественное) воздействие на почву. Широкое распространение получило антропогенное воздействие на почву, сопровождающееся изменением ее свойств и продуктивности. Часто эти изменения приводят к деградации.

Деградация почв – результат негативных изменений строения, состава и элементов функционирования почв, вызванных антропогенными процессами (Лебедева, Тонгоногов,2002). Деградация почв – это прежде всего нарушение экологических функций почв, снижение их эффективности.

Ежегодно в мире безвозвратно теряется 7 млн. га земель за счет таких процессов как водная эрозия, дефляция, загрязнения тяжелыми металлами, загрязнение органическими токсикантами, радиационное загрязнение, подкисление, засоление, осолонцевание, опустынивание, негативное действие машин и агрегатов при обработке почв и др.(рис. 18, 19).

Соотношение наиболее распространенных типов деградации почв Мира таково (Добровольский, 1997):

• смыв и разрушение водной эрозией – 56%,

• дефляция – 28%,

• химическая и биологическая деградация (обеднение элементами питания, засоление, загрязнение, закисление) – 12%,

• физическая деградация (переуплотнение, заболачивание, просадки) – 4%.

К этому следует добавить, что за историческое время человечество утратило больше (1,5-2,0 млрд га) плодородных почв, чем их находится сейчас в мировом землепользовании (1,5 млрд га). Скорость деградации почв за последние 50 лет возросла в 30 раз по сравнению со средне историческим периодом использования земель (Розанов и др., 1989).

Рис.18. Нарушение почвенного покрова в результате добычи угля открытым способом в Назаровском районе

Состояние почвенного покрова России совершенно неудовлетворительное. Вот только несколько цифр: из 222 млн га сельскохозяйственных угодий около 117 млн га подвержены эрозии, 40 млн га представлены засоленными и солонцовыми комплексами, 26 млн га переувлажнены и заболочены, 73 млн га почв являются кислыми, около 5 млн га загрязнены радионуклидами. За период 1970-1995 г.г. площадь деградированных почв увеличилась в 1,6 раза. По данным Государственного доклада Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, распаханность территории России превышает экологически допустимые пределы, что усиливает процессы деградации почв и снижает продуктивность сельскохозяйственных угодий.

Рис. 19. «Лунный» ландшафт, созданный вскрышными породами в Назаровской котловине

По данным института аграрных проблем Хакасии СО РАСХН (Савостьянов, 2003), в Средней Сибири, в пределах юга Красноярского края, Хакасии и Тывы, дефляция почв проявляется на площади 2,6 млн га (35% сельскохозяйственных угодий). Площадь земель, подверженных водной эрозии и засолению, составляет 0,7 млн га (10% площади сельскохозяйственных угодий). Наиболее сильно подвержена различным формам деградации пашня. Так, в республике Тыва только в результате дефляции деградировано более 90% пашни, в Хакасии – более 60%, в южных районах Красноярского края – 11%. Общая площадь деградированной пашни по региону равняется 1,5 млн га. Также сильно подвержены деградации пастбищные угодья: в Тыве – 1,3 млн га (43%), в Хакасии- 323 тыс. га (37%). Средний годовой прирост деградированной пашни от дефляции и эрозии за 1985-1995 г.г. составил 0,7-3,4%, а пастбищ – 0,2-3,4%. Однако следует заметить, что в последние годы (1998-2005) темпы деградации пашни сократились в связи с консервацией более 1 млн га и переводом их в залежь.

Таким образом, проблема эффективного использования почв имеет очень большое значение. Методы оценки состояния плодородия почв должны быть точными на основе глубоких знаний и контролируемых технологических действий.

В процессе подготовки специалистов необходимо углубление и расширение знаний о формах и масштабах антропогенных воздействий на почвы. Важно научиться анализировать материалы по экологической характеристике почв и почвенного покрова России и отдельных ее регионов (в частности, Сибири и Красноярского края). Полученная оценка должна дополняться показателями степени деградации почв, вызванной комплексом антропогенных факторов.

Сказанное диктует цель и задачи лабораторной работы студентов.

Выделим основные понятия и термины, необходимые для анализа полученных результатов:

Деградация почв – ухудшение свойств почвы как среды обитания организмов в результате воздействия природных или антропогенных факторов.

Деградированные почвы – почвы, в которых негативные процессы природного или антропогенного характера привели к снижению продуктивности растительной продукции или ее качества.

Степень деградации почв – характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств.

Для оценки степени деградации почв (в баллах) приведем следующие уровни (Титова, Дабаханов, 2000):

0 – не деградированные почвы, продуктивность которых соответствует естественному плодородию;

1 – слабо деградированные почвы, возможное снижение продуктивности на которых не превышает 25%;

2 – средне деградированные почвы с падением продуктивности на 25-50%;

3 – сильно деградированные почвы, снижение продуктивности которых составляет 50-75%;

4 – очень сильно деградированные почвы, снижение продуктивности которых достигает 75 и более.

Считают, что крайней степенью деградации является уничтожение почвенного покрова.

В качестве критериев деградации почв применяются:

• изменение показателей по отношению к исходному состоянию почвы;

• изменение показателей по отношению к состоянию почвы, принимаемому за контроль;

• изменение показателей по отношению к однотипной, условно ненарушенной почве;

• изменение показателей по сравнению с данными предшествующих исследований.

Период деградации почв – гипотетическое время (в годах), за которое анализируемая почва пройдет путь по рассматриваемому показателю от нулевой до четвертой степени деградации.

Период деградации – это величина, обратная скорости деградации.

Материалы и оборудование: компьютер, тетрадь, справочная литература.

Содержание и методика работы

Работа выполняется по заданиям, выдаваемым преподавателем индивидуально каждому студенту. Определение степени и периода деградации почвы проводится по каждому из наблюдаемых факторов деградации: физической, химической и биологической. При этом, критериями каждого фактора деградации почв служат соответствующие показатели.

Если деградация почвы характеризуется увеличением значения показателя (плотность почвы, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле:

Т_д = [( Х_max – Х₀ ) х ∆Т] / ( Х₁ – Х₀) (1)

где: Х_max – значение показателя, соответствующего 4 баллу деградации,

∆Т – временной промежуток между двумя обследованиями (в годах),

Х₁ – значение критерия деградации почвы при текущем обследовании,

Х₀ – предыдущее значение критерия деградации почвы.

Если деградация почвы характеризуется уменьшением значения показателя (содержание гумуса, элементов питания, мощность гумусово-аккумулятивного горизонта и т.д.), то период деградации определяется следующим образом:

Т_д = [( Х₀ – Х_min ) х ∆Т] / ( Х₀ – Х₁ ) (2)

где Х_min - значение показателя, соответствующее 4 баллу деградации.

Если при определении химического загрязнения уровень содержания элемента в незагрязненной почве равен 0, то период деградации определяется по формуле:

Т_д = Х_maх х ∆Т / Х₁ – Х₀ , (год) (3).

В итоговой оценке степени деградации почв учитываются:

• процесс, имеющий наибольшую скорость деградации,

• балл степени нарушенности почвы,

• период деградации.

Методика определения степени физической деградации почв

Физическая деградация устанавливается по следующим показателям: изменению мощности гумусово-аккумулятивного горизонта, мощности абиотического (эолового, например) горизонта, плотности почвы, уровня грунтовых вод (табл.48).

Пример расчета. Плотность чернозема выщелоченного, используемого под посевы полевых культур в течение 30 лет, равна 1,22 г/см³. Плотность фоновой (нераспаханной) почвы – 0,98 г/см³.

Как видим, произошло увеличение плотности почвы. Кратность увеличения составляет 1,22 / 0,98 = 1,24. Находим по табл. 1, что это соответствует 2 баллу деградации. Далее рассчитаем период деградации по формуле 1:

Х_maх = 1,22 х 1,4 = 1,71

Х₀ = 0,98

∆Т = 30

Т_д = [(1,71 – 0,98) х 30] / (1,22 – 0,98) = 91 год.

Таким образом, физическая деградация чернозема выщелоченного может быть обозначена 2⁹¹. Иначе говоря, почва, имеющая в настоящий период 2-ой балл деградации, через 91 год при сохранении данной тенденции достигает 4-го балла деградации.

Таблица 48.