shpory-ekologia

12.Понятие мелиорации. Основные виды и способы мелиорации. Экологическое значение мелиорации. Экологические последствия орошения. Нарушение водного баланса, засоление почв. Пути предупреждения и устранения негативных экологических последствий.Мелиорация - система научно обоснованных организационно-хозяйственных, технических, биологических и других мероприятий, направленных на улучшение природных условий используемых территорий. Преимущественно ориентирована на улучшение почвенных, гидрологических и климатических условий сельхозугодий (сельскохозяйственная мелиорация, включающая орошение, обводнение, осушение земель, противоэрозионные мероприятия, рассоление почв и т.д.). Объектами мелиорации могут быть также леса, ландшафты, климат, водные объекты, нарушенные земли и др. Соответственно различают: агролесомелиорацию; лесомелиорацию; фитомелиорацию.

• При комплексном ведении мелиоративных работ меняются соотношения всех средообразующих компонентов. Примером, может служить Колхидская низменность, расположенная в нижнем течении реки Риони (Черноморское побережье Грузии). Здесь проведен и постоянно поддерживается широкий комплекс мелиоративных приемов, в том числе и осушение болот, что позволяет получать устойчивые и высокие урожаи субтропических культур. Чаще мелиорации направлены на изменение какого-то одного компонента экосистемы. Каждый вид мелиорации, действуя на основной "мелиорируемый" компонент, оказывает непосредственное или косвенное воздействие на сопредельные территории и компоненты, что зачастую с экологических позиций не всегда является желательным, а порой и крайне опасным. Наиболее масштабно и интенсивно такие нежелательные процессы сопутствуют и преимущественно являются следствием гидромелиорации. Это характерно как для осушения, так и орошения. Данные виды мелиорации весьма кардинально изменяют естественные гидрологические процессы. Масштабность их использования на планете вызвана тем, что площадь аридных (засушливых) и семиаридных (полузасушливых) земель составляет свыше 50% поверхности суши. Земли этих территорий, обладая плодородными свойствами, испытывают недостаток влаги. Мелиорация земель призвана способствовать получению высоких и устойчивых урожаев, повышению плодородия почвы и рациональному использованию земельных ресурсов. К мелиорации относятся:

• орошение и осушение земель;

• обводнение пастбищ;

• регулирование течения рек и поверхностного стока вод;

• промывка водой засоленной почвы;

• вентиляция почв, плохо проводящих воздух, посредством подземных дрен;

• устройство гидротехнических сооружений и валов для предотвращения эрозии почв;

• удаление промоин и закрепление оврагов;

• укрепление сыпучих песков облесением, сидерацией и внесением органических удобрений;

• почво- и полезащитное лесонасаждение;

• коренное улучшение химико-физических свойств почвы путем известкования, гипсования и внесения органических и минеральных удобрений;

• устранение солонцовых пятен на полях, пастбищах и сенокосах;

корчевание пней, сведение кустарника, уборка валунов и камней с полей, лугов и пастбищ, уничтожение кочек, выравнивание микрорельефа. Каждый вид этих работ выполняют в зависимости от хозяйственной необходимости и целесообразности с учетом природных условий данной местности. При этом наиболее полный хозяйственный и экономический эффект мелиорация дает при комплексном осуществлении системы мелиоративных мероприятий. Например, использование минеральных удобрений на полях с повышенной кислотностью почв обязательно должно сопровождаться известкованием; орошение полей дает должный эффект в сочетании с внесением минеральных и органических удобрений, возделыванием на полях специально выведенных сортов растений, устройством дренажной сети, при строгом соблюдении норм полива. Экологические последствия возникающие при орошении: К настоящему времени в России в неудовлетворительном состоянии находится 771 тыс. га орошаемых земель, в том числе из-за недопустимой глубины залегания уровня грунтовых вод - 325 тыс. га, из-за засоления - 292 тыс. га, из-за одновременного действия обоих предыдущих факторов - 154 тыс. га. Общая площадь учтенных засоленных земель в России составляет 38,4 млн. га (19,9% всех сельхозугодий), из которых 34% - пашня и 66% - солонцы. Засоление почв, как известно, представляет собой повышение содержания в них легкорастворимых солей (карбоната натрия, хлоридов, сульфатов). Если процесс засоления обусловлен засоленностью почвообразующих пород, привносом солей грунтовыми и поверхностными водами, то засоление называют первичным или остаточным. В естественных условиях засоление происходит за счет выпадения солей из засоленных грунтовых вод, а также в результате эолового привноса извне (моря и океаны, соленые озера). Важным источником солей в ландшафте, в том числе в грунтовых водах и почвах, являются засоленные материнские породы (особенно соляные купола). Некоторое количество солей может поступать в верхние горизонты почвы с опадом растений-галофитов (солянок). На орошаемых массивах существенным источникомсолей в почвах могут быть оросительные воды. Одним из основных методов оценки процесса засоления является метод составления солевого баланса для данной почвы или земельного массива. Принято выделять три типа солевого баланса почв: стабильный (запас солей в почвенной толще не изменяется); баланс засоления (запас солей в почве возрастает); баланс рассоления (запас солей в почвенной толще уменьшается).

Отрицательный эффект влияния легкорастворимых солей на растения связан с совокупным действием трех различных механизмов. Преобладающую роль играет обычно высокое осмотическое давление почвенного раствора, возникающее из-за содержания растворенных солей и приводящее к плохой усваиваемости влаги растений. Поэтому растения на засоленных почвах часто страдают от засухи даже при высокой влажности почвы. Еще один механизм неблагоприятного воздействия легкорастворимых солей на растения заключаются в резком ухудшении физических свойств почв в присутствии катионов натрия. При этом почва теряет структуру, ухудшаются ее водный и воздушный режимы. Основной мелиоративный прием, направленный на повышение продуктивности засоленных почв, - промывки водой, благодаря которым при наличии дренажа из почвенного профиля удаляются легкорастворимые соли с растворимостью более 2 г/л. Особенно плохо из-за низкой водопроницаемости поддаются мелиорации почвы содового засоления, не содержащие гипса. Для повышения урожайности с/х культур в таких случаях целесообразен подбор солеустойчивых видов растений.

Зачастую засоление происходит при нерациональном орошении. Этот процесс называют "вторичным засолением". Почвы считают засоленными при содержании более 0,1% по весу токсичных для растений солей или более 0,25% солей в плотном остатке (для безгипсовых почв).Процесс вторичного засоления может накладываться на почвы естественно засоляющиеся, остаточно-засоленные, исходно незасоленные или глубоко-рассоленные. Основной механизм этого процесса - привнос солей с оросительными водами в растворимом или взвешенном состоянии и выпадение солей в почвенной толще из минерализованных грунтовых вод, уровень которых при орошении часто поднимается. Последнее явление особенно распространено на равнинных, плохо дренированных территориях. При недостаточном дренаже вторичное засоление может иметь катастрофические последствия. Из-за большого накопления солей в почвах обширные массивы орошаемых земель становятся непригодными для земледелия и их приходится выводить из сельскохозяйственного использования. Выделяют следующие стадии процесса вторичного засоления почв, которые генетически связаны между собой и закономерно сочетаются в пространстве: засоление почв вдоль новых каналов; - общее засоление орошаемой территории; - рассоление староорошаемых территорий при одновременном засолении некоторых внутриоазисных пространств и периферии оазисов. Вторичное засоление почв на орошаемых участках часто сопровождается загрязнением почв тяжелыми металлами, пестицидами, гербицидами, нитратами, соединениями бора. Все эти вещества в районах интенсивного сельскохозяйственного использования попадают в почву как из оросительных, так и из грунтовых вод. При вторичном засолении происходят существенные изменения многих химических свойств почв: одновременно с накоплением легкорастворимых солей аккумулируются гипс и карбонаты, оказывающие благоприятное воздействие на физические свойства почв; в неблагоприятную сторону изменяется состав почвенного поглощающего комплекса, в котором Са²⁺ замещается ионами Мд²⁺ и Na⁺, возрастает подвижность соединений калия, кремния, железа. Для оценки потенциальной опасности вторичного засоления введено понятие о критическом уровне грунтовых вод, при котором начинается засоление корнеобитаемых слоев почвы, приводящее к угнетению и гибели сельскохозяйственных культур. Опыт показывает, чем выше степень минерализации грунтовых вод, тем с большей глубины идет засоление почв. В среднем при минерализации грунтовых вод 10-15 г/л критическая глубина их залегания составляет 2,0-2,5 м. При орошении рекомендуетсяподдерживать уровень грунтовых вод не выше этой отметки. Для предупреждения вторичного засоления требуется устройство дренажа, проведение полива в строгом соответствии с оросительными нормами, отведение минерализованных грунтовых вод в дренажную сеть, применение полива дождеванием, создание лесных насаждений вдоль каналов. Преимущества имеет, несомненно, капельное внутрипочвенное орошение. Для удаления солей из почвы проводится многократная промывка пресной водой. На солонцах и солонцеватых почвах (с содержанием более 5-10% обменного натрия) рекомендуется применять гипсование или отходы от производства удобрений (фосфогипс). Для оценки экологической допустимости возможных воздействий на орошаемые почвы разработаны критерии и параметры нормального и неблагоприятного состояния почв, основанные на сумме агрофизических, физико-химических, биохимических, гидрохимических показателей и показателей эрозионной опасности.

Один из основных методов оценки процесса засоления — составление солевого баланса для данной почвы или земельного массива. Баланс представляет собой суммарный запас легкорастворимых солей в почве, равный разности между приходными статьями баланса (поступление солей из грунтовых вод, эоловый привнос солей, поступление солей из оросительных вод и минерализующихся растительных остатков, из удобрений) и его расходными статьями (отток солей из почвы в грунтовые воды с просачивающимися атмосферными осадками, вынос с оросительными водами, выдувание солей ветром с поверхности почвы, вынос солей с урожаем сельскохозяйственных культур). Принято выделять три типа солевого баланса почв: стабильный (запас солей в почвенной толще не изменяется); баланс засоления (запас солей в почве возрастает); баланс рассоления (запас солей в почвенной толще уменьшается). Неблагоприятное влияние засоления почвы на развитие сельскохозяйственных культур связано не только с повышенным осмотическим давлением почвенного раствора, ухудшением водно-физических свойств почв, особенно в провинциях содового засоления, и неблагоприятным солевым составом, но и с повышенной концентрацией соединений бора, которая может достигать токсичного для растений уровня — 0,3...1,0мг/л. Наиболее чувствительны к бору почти все плодовые культуры.

Экологически безопасное функционирование орошаемых агроэкосистем может быть достигнуто только при условии сбалансированного взаимодействия природных и антропогенных факторов с учетом:

• требуемых гидротермического, воздушного, окислительно-восстановительного и питательного режимов почв в соответствии с фазами развития возделываемых сельскохозяйственных культур или агрофитоценозов;

• оптимальных агро- и гидромелиоративных нагрузок на орошаемые почвы, не приводящих к деградации последних;

• необходимых и допустимых агро- и гидромелиоративных воздействий на почвы в естественно или искусственно гидрогеологически и геохимически подчиненных по отношению к орошаемому агроценозу ландшафтах, не вызывающих деградации указанных почв;

• допустимых изменений гидрологического и геохимического режимов грунтовых и подземных вод (в первую очередь пресных питьевых, различных минеральных вод и иных);

• нормированных изменений гидрологического и геохимического режимов поверхностных вод в районах водозабора, сброса и последующего транзита коллекторно-дренажных вод, обеспечивающих условия жизни различных гидробионтов и человека;

• поддержания необходимого или допустимого санитарно-гигиенического состояния всех компонентов данного агроценоза и подчиненных по отношению к нему ландшафтов;

• сохранения состава основных и уникальных видов растений и животных (поддержание биоразнообразия) региона, в котором создается орошаемый агроценоз, а также в районах сброса и транзита коллекторно - дренажного стока.

Для оценки экологической допустимости возможных воздействий на орошаемые почвы разработаны критерии и параметры нормального и неблагоприятного состояния почв, основанные на сумме агрофизических, физико-химических, биохимических, гидрохимических показателей и показателей эрозионной опасности.

3. Агроэкосистемы-вторичные, измененные человеком биогеоценозы, ставшие значительными элементарными единицами биосферы; их основу составляют искусственно созданные, как правило, обедненные видами живых организмов биотические сообщества. Эти сообщества формируют и регулируют люди для получения с-х продукции. Агроэкосистемы отличются высокой биологической продуктивностью и доминированием одного или нескольких избранных видов растений или животных. Выращиваемые культуры и разводимые животные подвергаются искусственному, а не естественному отбору. Как экологические системы агроэкосистемы неустойчивы: у них слабо выражена способность к саморегулированию, без поддержки человеком они быстро распадаются или дичают и трансформируются в естественные биогеоценозы (мелиорированные земли-в болота, насаждения лесных культур-в лес). Можно выделить три базовых типа агроэкосистем: природоемкий, прородоохранный, природоулучшающий. Природоемкие агроэкосистемы характеризуются неполным воспроизводством естественного плодородия, что приводит к падению его уровня. Для природоохранного типа агроэкосистем характерны простое воспроизводство естественного плодородия и, как следствие, сохранение его уровня. Природоулучшающий тип направлен на расширенное воспроизводство и повышение уровня естественного плодородия. В последнее время доминирует природоемкий тип.

Функции агроэкосистем в основном ограничиваются предоставлением средств жизни. Принципиальное отличие даже упрощенных агроэкосистем от естественных заключается в преимущественном выносе с урожаем потительных веществ, аккумулируемых в выращенной продукции. Некоторые процессы в агроэкосистемах происходят не так, как в природных системах. Так, скорость инфильтрации воды в природных экосистемах выше, что существенно снижает и поверхностный сток, и вероятность развития эрозии почвы. В естеств.условиях эрозию сдерживает также растительный покров, сохраняющийся в течение всего года. Потери влаги в природной экосистеме обычно выше. Вследствие больших потерь влаги по почвенному профилю перемещается меньший объем воды, что снижает вымывание и поступление в грунтовые воды питательных веществ. В природных экосистемах в больших количествах содержатся органические коллоиды, которые обеспечивают ионо-обменную и водоудерживающую способность почвы. Потери почвой коллоидов в агроэкосистемах вызваны окислением и разрушением органического вещества, что происходит в результате длительной обработки почвы, а также при орошении. Цикл круговорота биогенных элементов в природных экосистемах более закрытый, чем в агроэкосистемах, где значительная их часть отчуждается с урожаем. Газообразные потери азота из почвы в агроэкосистемах значительно выше, чем в природных экосистемах, вследствие большей активности денитрифицирующих МО. Естеств.экосистемы выполняют три основные жизнеобеспечивающие ф-и: место, средство, условия жизни. Агроэкосистемы в отличие от них формируются для получения максимально возможного количества продукции, служащей первоисточником пищевых, кормовых, лекарственных и сырьевых ресурсов, т.е. ф-и агроэкосистем в основном ограничиваются предоставлением средств жизни.В этом главная причина преобладания ресурсоемкого и природоразрушаущего типов агросистем

16. Вермикультура-это компостные черви в органическом субстрате. Вермикультуру можно представить как сложное биоценотическое сообщество, ограниченное определенным биотопом в составе культурного ландшафта. Черви объединяют несколько типов групп беспозвоночных, среди которых коловратки, нематоды, энхитреиды, кольчатые и дождевые черви. Именно последние имеют большое значение в почвообразовательном процессе, в формировании и поддержании плодородия почв. Дождевые черви, роясь в почве, значительно влияют на ее свойства. Они способствуют перемешиванию и разрыхлению земли, накоплению органических веществ, образующих гумус. Дождевые черви улучшают аэрацию почвы, облегчают доступ влаги, усиливают процессы гумусообразования, нитрификации и аммонификации. Наряду с производством биогумуса вермикультура перспективна для более разностороннего использования в хозяйственных целях. Предпосылкой тому могут служить высокая питательная ценность биомассы, содержание некоторых веществ, препятствующих возникновению и развитию ряда заболеваний. Добавление биомассы червей в рацион с-х животных и птицы способствует увеличению выхода продукции и улучшению ее качества. Небезынтересны возможности применения вермикультуры в медицине, фармакологии, косметической промышленности. Различные типы экстрактов червей используют как медицинские препараты, в качестве защитной косметики для кожи. Так, на основе экстракта из вермикультуры разработана мазь, которая эффективна при лечении лишая, экземы.

На основе культуры червей изготовляют ценнейшее органическое удобрение биогумус. Биогумус представляет собой комковатое микрогранулярное вещество коричнево-сероватого цвета с запахом земли. Биогумус содержит в хорошо сбалансированной и легкоусвояемой форме все необходимые для питания растений вещества. В зависимости от размера гранул биогумус подразделяют на следующие виды: модер(0,3…0,7 мм), мор(0,7…1мм), муль(до 0,1мм). Ценные свойства биогумуса при применении его благоприятно сказываются на формировании урожайности с-х культур, стимулируют улучшение качества получаемой продукции. Способность дождевых червей изменять поведение токсикантов в системе почва-растение или снижать вовлечение в биологический круговорот в-в в концентрациях, предоставляющих опасность для живых организмов, позволяет получать с помощью биогумуса экологически безопасную с-х продукцию. Так, даже при наличии ТМ в биогумусе они содержатся в виде комплексных соединений хелатного типа, что делает их малодоступными растениям. Выявлено положительное влияние биогумуса на уменьшение содержания нитратов в с-х продукции и улучшение ее пищевой ценности при одновременном увеличении урожайности.

13. По классификации ФАО к современным агрохимикатам относятся средства химизации сельского хозяйства, оказывающие большое влияние на агроценозы и их продуктивность. К ним относятся МУ, химические средства защиты, регуляторы роста растений, искусственные структурообразователи почвы. Применение ОУ и МУ – одно из основных условий повышения урожайности с-х культур, а также важное звено технологий их выращивания. Неблагоприятное влияние удобрений на ОПС, те или иные компоненты агроценозов может быть самое различное (загрязнение почв, поверхностных грунтовых вод, усиление эвтрофирования водоемов, уплотнение почв, нарушение круговорота и баланса питательных веществ, ухудшение агрохимических свойств и плодородия почвы; ухудшение фитосанитарного состояния посевов и развитие болезней, снижение продуктивности с-х культур и качества получаемой продукции). Большинство МУ характеризуется физиологической кислотностью, поэтому их применение в избыточных количествах обусловливает развитие процессов подкисления почв. Кроме того, это приводит к снижению суммы поглощенных оснований, усилению минерализационных процессов, нарушению состояния подвижных форм макро-и микроэлементов в почве и элементного состава растений. В результате подкисления почвенного раствора фосфаты фиксируются почвой, что ухудшает фосфорное питание растений; кроме того, при этом высвобождаются ионы алюминия, которые токсичны для почвенной биоты и растений. Избыток МУ вызывает нарушения в биологической компоненте почвы, вследствие чего нарушаются процесссы трансформации органического вещества. Кроме того, увеличивается доля микроскопических грибов в структуре микробного ценоза. Это грозит опасностью образования микотоксинов в почве, продуктах питания. Внесение ОУ в сочетании с МУ превосходит по своей эффективности воздействие эквивалентного количества питательных в-в применяемых раздельно органических или минеральных удобрений. Только использование органо-минеральной системы удобрений в сочетании с другими агротехническими и биологическими приемами создает надежную основу для повышения плодородия почв, роста урожайности с-х культур, регулирования качества продукции и минимизации отрицательного воздействия на ОПС.

9. Мониторинг- система наблюдений и контроля за состоянием окружающей человека природной среды с целью разработки мероприятий по ее охране, рациональному использованию природных ресурсов и предупреждению критических ситуаций, вредных или опасных для здоровья людей, живых организмов и их сообществ, природных комплексов и объектов. Различают мониторинг биосферный (глобальный), региональный, локальный (импактный), экологический, биологический, санитарно-токсикологический, международный, национальный, базовый(фоновый), непосредственный и дистанционный. Первоочередное внимание в мониторинге уделяют наблюдению за антропогенными изменениями в природе. Производственный экологический мониторинг включает в себя три этапа работ:

1) фоновый мониторинг (оценка состояния природных компонентов до начала строительства);

2) мониторинг происходящих изменений в состоянии природных компонентов в период строительства;

3) мониторинг происходящих изменений в состоянии природных компонентов в период эксплуатации объекта строительства.

В задачи производственного экологического мониторинга входит: осуществление наблюдений за техногенным воздействием на компоненты природной среды при строительстве объектов, их эксплуатации и постэксплуатационном периоде; анализ и обработка полученных в процессе мониторинга данных; оценка изменений состояния компонентов природной среды в результате техногенных воздействий;

Результаты производственного экологического мониторинга используются в целях:

контроля соответствия воздействия строительства и эксплуатации объекта на различные компоненты природной среды предельно допустимым нормативным нагрузкам;

контроля соответствия состояния компонентов природной среды санитарно-гигиеническим и экологическим нормативам; разработки и внедрения мер по охране окружающей среды.

Объектами производственного экологического мониторинга являются:

выбросы организованных и неорганизованных источников; атмосферные осадки (снежный покров); поверхностные воды; донные отложения; почвенный покров; растительный покров; животный мир.

Основными источниками воздействия на объекты мониторинга являются строительная техника и транспортные средства, временные объекты, обслуживающие строительство, объекты сопутствующей инфраструктуры, производственные работы всех перечисленных объектов, нахождение людей в зоне строительства и прилегающей к ней территории, последующая эксплуатация оставшихся объектов после завершения строительства.

При проведении производственного экологического мониторинга следует учитывать, что воздействия на компоненты природной среды в процессе строительства значительно больше, чем во время эксплуатации объекта, а для объективной оценки масштаба негативных воздействий необходима оценка состояния природных компонентов до начала строительства – фоновый мониторинг. Иногда фоновый мониторинг проводится на сопредельных к строительству территориях, в случаях, если его невозможно было провести до начала строительных работ.

2. Численность населения земного шара систематически возрастает, темпы его роста увеличиваются. В период 1965-1970гг. темп роста населения Земли достиг беспрецентного в истории пика – 2,1% в год. Специалисты-демографы связывают это с успехами здравоохранения, улучшением санитарно-гигиенических условий жизни в развивающихся странах, отсутствием в эти годы крупных военных конфликтов. Следствиями стали снижение смертности и увеличение продолжительности жизни людей. В 1982г. население планеты увеличивалось со средней скоростью 146 человек в минуту, или 210 тыс. в день. Численность населения России в 1998г. составила 147,1 млн человек. Проблемы обеспечения людей продуктами питания связаны не только с ресурсами биосферы, исторически сформировавшимся на тех или иных территориях, но и тесно переплетаются с социальными и политическими условиями каждой конкретной страны. Последние в значительной мере определяют развитие производительных сил и производственных отношений, уровень научно-технического прогресса, объем и качество выпускаемой продукции, а также характер ее распределения между членами общества. При условиях равномерного распределения между людьми земельных ресурсов планеты на каждого жителя пришлось бы по 3 га, а валовый сбор всех зерновых культур в мире дал бы возможность полностью обеспечить биологические потребности человека в пище. Однако резервы пахотных земель иссякают; освоение новых земель сдерживается неблагоприятными для растениеводства природными условиями. Снижение объемов производства продуктов питания для людей за последние годы объясняется следующими причинами: сокращением пригодных для производства зерна земель; недостатком пресной воды для орошения; снижением эффективности МУ; падением содержания гумуса в корнеобитаемых горизонтах почвы; медленным развитием с-х технологий; значительным сокращением биологических ресурсов океанов и морей. По подсчетам экспертов, только из-за деградации с-х среды, без учета других причин, ежегодный недобор урожая зерновых культур составляет 14 млн.т. Продовольственная безопасность: в середине 90-х годов 20века впервые прозвучал тревожный вопрос о продовольственной безопасности России в связи с падением производства зерна, ростом импорта продовольственных товаров и уменьшением потребления продуктов питания населением страны. Продовольственная безопасность – это состояние экономики, при котором гарантируется обеспечение доступа всех жителей страны и в любое время к продовольствию в количестве, необходимом для активной и здоровой жизни. В среднем считается, что государство не может гарантировать продовольственную безопасность, если суммарный импорт продуктов превышает 15%. Критическим пределом продовольственной безопасности страны считается 50%-ная доля импорта продуктов, поскольку при прекращении импорта потребление продуктов питания населением сократится вдвое. Россия обладает самым большим в мире потенциалом с-х угодий и при благоприятных условиях может не только решить проблему продовольственной безопасности, но и стать экспортером с=х продукции, что напрямую зависит от структуры экономики и проводимой политики в стране.