3.5.2.8. Охрана почв.

Роль почв в круговороте веществ в природе и жизни человека

Почва – верхний тонкий слой земной коры, большой частью покрытый растительностью и обладающий естественным плодородием. Образуется в результате преобразования коры выветривания совместной деятельностью воды, воздуха и организмов.

Почва является особым компонентом природы где взаимодействуют верхний рыхлый слой литосферы, климат, растительный и животный мир. Почва - сложная, динамичная среда, где непрерывно совершаются синтез и разрушение органических веществ, круговорот элементов, компонент природы обеспечивающий процессы жизнедеятельности высших и низших растений. После отмирания остатки растительности и животного мира поступают в почву, где под действием микроорганизмов подвергаются глубокому преобразованию, биогенные элементы достигают первоначального состояния и готовы к следующему этапу усвоения растениями. В результате происходит закономерная миграция химических элементов в системе почва- растения – почва, названная биологическим круговоротом веществ. Благодаря этому процессу в почве постоянно поддерживается плодородие.

Биологический круговорот лежит в основе сельскохозяйственного производства.

Почва – одно из главнейших богатств природы и основная часть земельных ресурсов. Это пространственный базис размещения и развития хозяйств, средство производства сельского хозяйства. Как и в далеком прошлом, так и в настоящее время человек получает из почвы все необходимое для поддержания жизни. Почва дает населению мира основную массу продовольствия и значительную часть сырья для промышленности. Почва и ее плодородие – важнейший и незаменимый источник пищевых ресурсов для человечества, главное богатство, от которого зависит наша жизнь. Поэтому необходимо всегда заботиться о ней и делать все, чтобы оставить ее неизменной или улучшенной последующим поколениям. Помимо того, почва это место поселения людей, строительства различных сооружений, дорог и других коммуникаций.

Кроме перечисленного, почва имеет важное санитарно- гигиеническое и медицинское значение.

Почва является средой обитания различных микроорганизмов, некоторые из которых болезнетворные.

На состояние здоровья человека может оказывать влияние (через растения и животных) химический состав почвы. Недостаток (или избыток) отдельных химических элементов бывает столь велик, что вызывает нарушения обмена веществ и эндемические заболевания населения. Например, эндемический зоб, болезни человека, связанные с недостатком подвижного йода в почве.

Современное состояние почвенного покрова Земли

Почва - основная часть земельных ресурсов. Общая площадь суши земного шара 149 млн км², или 14,9 млрд га. Из них непродуктивные земли (ледниковые покровы, безжизненные пустыни, скалы, прибрежные пески, озера, водохранилища, реки) составляют 42,7 млн км², или 28,6% суши, города, населенные пункты, различные шахты, аэродромы и др. занимают 7,1 млн км² или 4,7%, антропогенный бедленд 4,5 млн км² или 3,0%. Пахотно-непригодные, но продуктивные земли (тундра, болота, заселенные почвы, мерзлота и др.) составляют 70,3 млн км² или 47%. Пахотно-пригодные земли 24,7 млн км² или 16,6%.

Из этих цифр видно, что более 36% территории суши не производит первичную биологическую продукцию, 64% - различные категории земель, продуцирующие биомассу, но обладающие крайне неоднородным биопродуктивным потенциалом. Только 16% из продуцирующих биомассу земель пригодны для возделывания сельскохозяйственных культур, из которых на современном этапе обрабатываются около 15 млн км², т.е. 10% суши.

Плодородие почв зависит от многих природных факторов. На преобладающей части суши природные факторы лимитируют возможности земледелия. Обширные территории подвержены аридизации –это пустынные и полупустынные территории, в ряде районов обнаружены дефицит биофильных элементов и накопление токсичных соединений. В горах земледелие сдерживается уклонами поверхности, высоким риском развития эрозии и маломощностью почвенного покрова. Избыточное увлажнение, распространение многолетней мерзлоты и др. факторы также лимитируют развитие земледелия. Из-за ветровой и водной эрозии, засоления и других причин ежегодно в мире теряются 5-7 млн га возделываемых земель.

Рост городского населения приводит к изменению способа землепользования. Урбанизация территории наносит значительный ущерб сельскохозяйственным землям. Постоянно растут масштабы сооружаемых объектов. На сегодня человеческое общество осознало, что земельные ресурсы имеют определенные границы и чаще они невосполнимы. Изъятие сельскохозяйственных и лесных угодий проводит к потере общей продуктивности возделываемых территорий.

В эпоху научно-технической революции почва стала постоянным объектом человеческой деятельности, что породило значительные изменения в ее состоянии. И далеко не все изменения оказались положительными. Причины негативных последствий воздействия человеческой деятельности на почву различны. Природа выработала отлаженный механизм самовосстановления почв и способности оптимального приспособления к всевозможным неблагоприятным воздействиям. Однако современный уровень технических вооружений человечества позволяет обрабатывать такие площади, потери которых естественным путем не восстанавливаются. Техногенные нагрузки на почвенный покров возрастают до размеров, превосходящих порог устойчивости природных систем. Некоторые причины ухудшения качества земель или выхода их из возделываемых, могут быть отнесены к стихийным силам природы, а большинство к целенаправленной деятельности человека: неправильный полив орошаемых земель, нарушение правил агротехники и севооборота, вырубка охранных лесов, распахивание склонов, чрезмерный выпас скота, изъятие сельскохозяйственных земель и, наконец, загрязнение почв.

Эрозия почв. Размеры потерь за счет эрозии и засоления

По масштабам и губительным последствиям для земель наибольший вред представляют процессы почвенной эрозии. Использование земель без соблюдения правил агротехники и учета местных условий способствуют почвенной эрозии, в результате чего снижается плодородие почв, падает продуктивность естественной растительности, снижается урожайность сельскохозяйственных культур, а продукты почвенной эрозии с содержащимися в них различными веществами либо попадают в водные объекты и загрязняют их, либо ветром переносятся на дальние расстояния, загрязняя атмосферу и новые территории. Почвенная эрозия-это разрушение почвы и подстилающие почвообразующие породы поверхностными водами (собственно эрозия) и ветром (дефляция). Наиболее опасной и распространенной является водная эрозия. Под водной эрозией почв следует понимать разрушение и удаление продуктов разрушения под воздействием поверхностного стока, а также стока ирригационных вод. Наибольших размеров эрозия почв достигает на распахиваемых землях, особенно на почвах легкого механического состава: при неправильной агротехнике. Эрозия почв всегда существовала в природе как естественный процесс, скорость которого того же порядка, что и скорость процесса почвообразования. Этот процесс остановить нельзя и нет в этом необходимости.

Наряду с этим нормальным геологическим процессом, являющимся частью эволюции рельефа Земли, имеет место ускоренная или разрушительная эрозия, возникающая под влиянием человеческой деятельности. При ускоренной эрозии потери компонентов почвы не успевают компенсироваться и почва частично или полностью теряет свое плодородие. На образование гумусного слоя толщиной 20 см природа затратила не менее 2-7 тыс. лет. При ускоренной эрозии полное разрушение этого слоя может произойти за 10-30 лет, а нередко он смывается с пахотной площади всего лишь за один-два дня.

Из всех стран мира наибольшее развитие эрозии почв было отмечено в США. Еще 1939г. было подсчитано, что за 150 лет истории США не менее 114 млн га удобных земель подверглось интенсивной эрозии и значительная часть их была потеряна.

В середине 50-х годов из 160 млн га пашни имевшейся в США, до 120 млн.га было охвачено эрозией, из них 40 млн га земель стали непригодными для возделывания. Такие явления отмечаются: на Мадагаскаре, в Чили, в России, на Украине и др. странах. Эрозией охвачены степная и лесостепная зоны Восточной Европы от Карпат до южно-уральских степей. Россия еще до Октябрьской революции лишилась в результате ускоренной эрозии до 30 млн га черноземных почв.

Потери почвенного покрова могут быть и за счет ветровой эрозии. И здесь доля ущерба, связанного с человеческой деятельностью, намного превышает естественное развеивания верхних горизонтов почвы. Учеными подсчитано, что в результате ветровой эрозии на планете ежегодно в атмосферу попадает более 500 млн т. почвенных частиц в виде пыли.

Значительный ущерб почвам наносит засоление, которое влечет за собой или полное исключение почв из активного сельскохозяйственного использования, или снижение их производительности. Засоление почв может происходить самыми различными способами. Одна из главных причин неумеренный, бессистемный полив при отсутствии дренажа.

Строительство и расширение городов и населенных пунктов, промышленных предприятий, дорог и других сооружений неизбежно связаны с изъятием земель на несельскохозяйственные нужды. Масштабы изъятия довольно велики. В настоящее время под предприятиями, транспортными сооружениями и коммуникациями находятся около 60 млн га земли.

Загрязнение почв

Одним из основных последствий расширяющейся техногенной миграции элементов является интенсивное загрязнение почвенного покрова, что тесно связанно с загрязнением других компонентов природной среды - атмосферы и гидросферы.

В роли основных загрязнителей почв выступают металлы и их соединения, радиоактивные элементы, а также удобрения и ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве.

В процессе производственной деятельности человек разрабатывает и рассеивает сконцентрированные в земной коре запасы железа, меди, свинца, ртути и др. металлов, которые переходят в результате распыления в дисперсное состояние и интенсивно мигрируют, а затем вторично аккумулируются в зоне гипергенеза (на поверхности Земли). Ежегодно из недр Земли извлекаются не менее 4 тыс. км³горных пород и руд, причем ежегодный прирост составляет 3%. Загрязнение почв происходит также и в результате рассеивания веществ при использовании готовой продукции вследствие ее износа, механического истирания, гниения и коррозии. Только коррозия приводит к потере 10% вырабатываемого металла.

В результате неполного использования сырья, прямых потерь и отходов производства концентрация некоторых металлов в почве постоянно увеличивается. Загрязнение почвы наблюдается вокруг предприятий черной металлургии. Расчеты показывают, что в результате работы металлургических предприятий на поверхность почвы ежегодно поступает не менее 150 тыс.т меди, 122 тыс.т цинка, 90 тыс.т свинца, 12 тыс.т никеля, 1500 т молибдена, 800 т кобальта и 31 т ртути.

В связи с тем, что самоочищение почвы практически не происходит или скорость его чрезвычайно низка, токсические вещества накапливаются в ней, что приводит к постепенному изменению химического состава почв, нарушается единство геохимической среды живых организмов. Из почв токсические вещества попадают в растения, затем в организмы животных и, наконец, в организмы людей, вызывают нарушение процессов обмена веществ, дисфункции, расстройство хромосомного аппарата и т.д.

Для поддержания плодородия почв приходится землю удобрять, питать ее биогенными элементами. Растениям необходимы азот, фосфор, калий, кальций и множество микроэлементов. Азота в почве всегда достаточно, но не все формы азота доступны растениям, кроме того соединения азота разлагаются медленно, постепенно обеспечивая почву необходимым плодородием. В удобрения азот вносится в виде солей аммония или нитратных солей, в самой усвояемой для растений форме. Если продукция выращена на «переудобренных» нитратами почвах, то мы можем получить их дозу, превышающую норму в 2-5 раз, причем «залповым» образом. Это наиболее опасно, так как в организме избыточные нитраты не успевают выводиться или расходоваться на синтез биомолекул, а превращаются в нитриты. Именно последние и представляют угрозу здоровью людей.

Значительное загрязнение почвы происходит в процессе сельскохозяйственного производства, так как невозможно обойтись без мероприятий по защите растений. В противном случае значительная часть урожая (по данным ФАО 43%) уничтожаются вредителями, болезнями и сорняками. Ежегодно на поля поступают около 3 млн т. пестицидов и 500 млн т. удобрений. Целый ряд неблагоприятных последствий связан с применением пестицидов.

Под термином «пестициды» сейчас объединяются более 1000 химических соединений, на основе которых мировая промышленность выпускает более 100 тыс. препаратов. Наиболее важные группы препаратов –это инсектициды и гербициды. Первые служат химическим средством борьбы с насекомыми, вторые для уничтожения сорняков растений.

Масштабы многолетнего использования пестицидов на огромных территориях приводят к широкому загрязнению окружающей среды. Более того, молекулы ядохимикатов, особенно стойкие соединения включаются в природные процессы миграции и круговорота веществ. Они разносятся вместе с атмосферными потоками на большие расстояния. Например, в Антарктиде за десятки тысяч км от зон применения, ледниковый панцирь накопил более 2000 т ДДТ. Эти вещества вместе с водным стоком стекают с полей в реки и озера, накапливаются в донных отложениях, поступают в воды Мирового океана. Самое главное они включаются в пищевые цепочки, переходят из почвы и воды в растения , затем в животных и птиц, а в конечном счете попадают с пищей в организм человека. И на каждом этапе своей миграции наносят вред и ущерб.

Радиоактивность – особый тип загрязнения окружающей среды, в том числе и почвы. Различают естественную радиоактивность, которая существовала до появления человека на Земле и продолжает существовать, и искусственную радиоактивность, которые являются загрязнителями. Основными источниками радиоактивного облучения являются:

-естественно встречающиеся радионуклиды чрезвычайно

высокой концентрации;

-диагностические рентгеновские лучи и радиоизотопы;

-радиоактивные осадки (как природного, так антропогенного

происхождения);

-выбросы и отходы ядерных реакторов;

-испытания ядерного оружия;

-предприятия химической переработки ядерного топлива;

Меры по сохранению почвенного покрова и повышению плодородия почв

Почвенные ресурсы Земли ограничены как по площади, так и по качеству. В результате роста населения наблюдается сокращение площади под пашни на душу населения. Данный показатель в среднем в мире составляет 0,4 га, а в Кыргызстане 0,25 га. Все это свидетельствует о необходимости бережного и рационального использования почвенных ресурсов.

Основные потери продуктивных земель и уменьшение их плодородия связаны с почвенной эрозией, засолением орошаемых земель, опустыниванием, с разработкой ископаемых, изъятием земель под строительство населенных пунктов, промышленных предприятий, дорог и т.д., а также с загрязнением почв.

Защита почв от эрозии включает профилактические мероприятия и конкретные мероприятия, направленные на уменьшение интенсивности эрозионных процессов. Противоэрозионные мероприятия подразделяются на организационно – хозяйственные, агротехнические, лесомелиоративные и гидротехнические.

Защита почв от вторичного засоления включает мероприятия по прогнозу водно – солевого режима орошаемых массивов, по применению совершенных и новых методов орошения, по разработке теоретических основ эффективного восстановления и повышения плодородия почв орошаемых районов и др.

При изъятии земель для несельскохозяйственных целей необходима разработка научно обоснованных норм земельных площадей для строительства и установление строгого государственного контроля за их соблюдением. Кроме того, под строительство, по возможности, надо выбирать условно непригодные для сельского хозяйства земли. Повышение этажности застройки городов и населенных пунктов, прокладка коммуникации под землей, глубоко продуманные экологические расчеты при создании водохранилищ и др. меры способствуют решению данной проблемы.

Почвенный покров является приемником большинства химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Благодаря своим свойствам почва является также главным аккумулятором, сорбентом и разрушителем вредных веществ. Человечество нуждается в продовольствии и чем дальше, тем больше. Применение удобрений и ядохимикатов необходимая реальность. Как же преодолеть кризис, порождаемый массовым применением пестицидовУчеными ведутся работы по выведению сортов, устойчивых к вредителям, по введению в естественные популяции насекомых – вредителей генетически модифицированных насекомых, например стерильных самцов. Другим многообещающим направлением является создание бактериальных и вирусных препаратов селективного действия для насекомых – вредителей. Еще одним направлением борьбы с вредителями станут пестициды третьего поколения. Речь идет о высокоизбирательных препаратах из числа гормонов, антигормонов и других веществ, способных действовать на биохимические системы определенных видов насекомых и не оказывающих ощутимого действия на другие виды насекомых или иные организмы.

Очень важен тщательный контроль загрязнения почв в ближайшем окружении городов и промышленных объектов, а также на фоновом уровне. Он отражает общее глобальное загрязнение атмосферы и – как следствие этого – почвы.

Большое значение для понимания процессов загрязнения почв особенно в результате атмосферного переноса, имеет изучение поступления загрязняющих веществ на поверхность земли. Для этой цели широко применяется контроль загрязнения атмосферных осадков.

К принципам осуществления профилактических мероприятий по уменьшению загрязнения почв относится разработка нормативов ПДК веществ в почвах с учетом процессов самоочищения почв.