Значимость проблемы

Основные деструктивные процессы в почвах, их физическая деградация связаны, в первую очередь, с проявлением водной и ветровой эрозии. При этом важно оценивать, наряду с фактической эродированностью почв, потенциальную подверженность их эрозионным процессам и условия проявления эрозии. Развитие водной и ветровой эрозии почв приводит к уничтожению пахотных земель, переходу части земель в разряд оврагов и балок, к падению плодородия почв, к уменьшению биопродуктивности угодий, к потере элементов питания, к нарушению экологической ситуации.

Как указывают А.Н.Каштанов и В.Е. Явтушенко (19) в России подвержено эрозии почти четверть сельскохозяйственных угодий, что составляет более 50 млн. га. В 1990 году 30,4% сельскохозяйственных угодий были отнесены к дефляционно-опасным землям, 18,6% - к землям, подверженным водной эрозии и 1,5% - к землям, которые подвержены одновременно и водной и ветровой эрозии. Для пахотных земель эти значения еще больше, соответственно 35,0; 20,5 и 1,7%. Около половины площадей сельскохозяйственных угодий России размещено на полях с уклоном более 1⁰. Только на эродированных землях ЦЧЗ недобор продукции растениеводства ежегодно составляет в пересчете на зерно 12,2 млн. тонн (Иванов). С полей и пастбищ бывшего СССР ежегодно сбрасывается 3330 км³ поверхностных вод и смывается 2-3 млрд. тонн мелкозема, а с ним теряется около 100 млн. тонн гумуса, 5-4 – азота, 1,8 – фосфора, 36 – калия, в том числе 460 тыс. тонн нитратного и аммиачного азота, 240 – подвижного фосфора и 480 тыс. тонн – обменного калия.

Расчеты В.Е. Явтушенко и А.Н. Каштанова показывают, что стоимость потерь питательных веществ, вследствие почвенной эрозии, в среднем по стране составляет более половины стоимости минеральных удобрений, ежегодно поставляемых химической промышленностью сельскому хозяйству до 1991 года. С учетом потерь гумуса ущерб от эрозии равняется стоимости минеральных удобрений, применяемых в хозяйствах. Эрозионно-опасные земли в отдельных областях составляют 40% пашни. Приведенные примеры свидетельствуют о большой народнохозяйственной значимости проблемы эрозии почв.

Экологическая оценка водной и ветровой эрозии почв

Развитие эрозии почв определяется факторами внешней среды и свойствами почв; эффект от воздействия одной причины зависит от уровня воздействия других причин. Оптимум параметров свойств эродированных почв зависит как от сочетания всех свойств почв, так и от возникших взаимосвязей в экологической системе.

При оценке эрозии следует учитывать взаимосвязь почва – растение - среда, в том числе на уровне существующих в экологической системе различных полей; взаимосвязь почва – уровень антропогенного воздействия на нее, как с точки зрения техногенного давления, в том числе воздействия удобрениями, мелиорантами и ядохимикатами, так и с точки зрения возможной интенсификации использования почвы и ландшафта, максимально допустимого, с экологической точки зрения, урожая; с точки зрения изменения микроклимата, надпочвенного покрова, свойств почв, потенциальных возможностей почв; изменения в процессе эрозии энтропии и свободной энергии почвы, экологической системы.

При развитии эрозии происходит потеря вещества и энергии за счет переноса по воздуху, поверхности, внутрипочвенного стока. Нестабильными, нарушенными с экологической точки зрения, становятся почва, рельеф, микроклимат, состав грунтовых вод. Появляются новые, экологически неустойчивые почвы в местах развития эрозии и в бывших депрессиях, а в целом, уменьшается разнообразие почв во времени и в пространстве, на уровне почвенного профиля и структурных отдельностей. Развитие эрозии обусловливает большую потерю вещества из вносимых удобрений, ядохимикатов, мелиорантов, менее эффективное их использование.

Увеличение степени открытости системы приводит к потере гумуса, образованию его фракций, менее богатых энергией и информацией, к образованию менее богатых энергией минералов. При этом наблюдается ухудшение структуры, соответствующее уменьшению меры разнообразия в пределах почвы, уменьшению числа экологических ниш, видов и популяций. Данный процесс сопровождается уменьшением биологической информации и, в целом, уменьшением сложности и информации в системе почва – биогеоценоз. Это соответствует росту энтропии системы и уменьшению ее свободной энергии. Одновременно происходит ухудшение плодородия почв, уменьшение биопродуктивности, коэффициента использования солнечного света, что соответствует уменьшению накопления свободной энергии и негэнтропии в системе почва-растение. Как следствие, отмечается уменьшение устойчивости почв и биогеоценоза к неблагоприятным воздействиям. В связи с изменением при эрозии свойств почв и всех параметров экологической системы меняются и оптимумы свойств почв, модель плодородия. При этом, меняется как пригодность почв под отдельные культуры, так и оптимумы свойств почв под эти культуры.

Меры, направленные на борьбу с эрозией, должны приводить к увеличению негэнтропии системы, ее внутренней энергии и к ограничению роста энтропии. В связи с этим, при борьбе с эрозией необходимо сократить интенсивность выноса вещества и энергии; рост беспорядка системы, предотвратить ее упрощение, что соответствует упорядочению чередования культур во времени и в пространстве, сохранению разнообразия экологических ниш, видов и популяций, разнообразию свойств почв на уровне структуры почвенного покрова, почвенных горизонтов, микро- и мезозон.

С практической точки зрения, это соответствует изменению структуры посевных площадей и сельскохозяйственных угодий, в соответствии с экологическими требованиями: оптимизация свойств почв с учетом экологии растений, посев сидератов, оструктуривание, внесение органических удобрений, известкование кислых и гипсование щелочных почв, посев культур, уменьшающих воздействия на почву ветра и воды, оставляющих в почве большую корневую систему. Необходимость накопления негэнтропии диктует и особый биохимический состав выращиваемых культур, повышение урожая за счет удобрений и существующих агротехнических приемов. Для борьбы с эрозией необходима комплексная оценка причин ее развития, комплексная оценка происходящих изменений не только в почве, но и в экологической системе, разработка приемов комплексного воздействия на факторы развития эрозии, почву, биопродуктивность.