Глава 4. ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ
4.1. Основные понятия и термины
Деградация почв представляет собой совокупность процессов, приводящих к изменению функций почвы как элемента природной среды, количественному и качественному ухудшению ее свойств и режимов, снижению природно-хозяйственной значимости земель. При этом под природно-хозяйственной значимостью понимается качество земель, лимитирующее характер и эффективность их хозяйственного использования, участия почвенного покрова в обеспечении функционирования экосистем (в том числе и агроэкосистем) и существования природных ландшафтов.
Деградация земель (почв) может быть вызвана и химическим загрязнением, т.е. изменением химического состава почв под воздействием промышленности, сельского хозяйства, бытовой и иной деятельности человека, что также приводит к снижению качества земель и плодородия почв.
Таким образом, ухудшение свойств почвы как среды обитания биоты в результате воздействия природных или антропогенных факторов называется деградацией, а почвы, в которых негативные процессы природного или антропогенного характера привели к снижению продуктивности растительной продукции или ее качества, называют деградированными.
Под степенью деградации почв и земель в целом понимается характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств. Крайней степенью деградации является уничтожение почвенного покрова.
Степень деградации почв и земель для каждого из выделенных видов деградации характеризуется ( в баллах) следующими уровнями:
0 — недеградированные почвы, продуктивность которых соответствует естественному плодородию (возможные отклонения в неблагоприятную сторону до 5%);
1 — слабодеградированные почвы, возможное снижение продуктивности которых не превышает 25%;
2 — среднедеградированные почвы с падением продуктивности на
25-50%;
3 — сильнодеградированные почвы, снижение продуктивности которых составляет 50-75%;
4 — очень сильно деградированные почвы, снижение продуктивности которых достигает 75% и более.
4.2. Методология определения степени деградации
В качестве критериев деградации почв, как правило, применяются не абсолютные значения показателей, а их изменение (кратность) по отношению к исходному или принимаемому за контроль состоянию почвы. За норму или эталон почвы при определении степени ее деградации может быть использована однотипная условно ненарушенная почва или данные предшествующих исследований. Предлагаемая ниже группировка показателей унифицирована, не учитывает типовых особенностей почв и предназначена, в первую очередь, для принятия административных решений по использованию земель.
Определение уровня загрязнения земель химическими веществами проводится на основании показателей, которые используются и в качестве градаций при картографировании загрязненных почв и земель (Приложение 5).
Сельскохозяйственные угодья 3-ей и 4-й степени деградации с сильноэродированными, сильнозасоленными, сильнозаболоченными почвами, подверженные опустыниванию, имеющие просадки поверхности вследствие добычи полезных ископаемых, когда использование земель с указанными признаками деградации по целевому назначению приводит к дальнейшему развитию негативных процессов, ухудшению состояния почв и экологической обстановки, а также земли, загрязненные выше 5-го (в обязательном порядке) и выше 4-го уровней (в отдельных случаях по заключению специалистов), подлежат консервации.
Подготовку материалов по консервации земель осуществляют органы Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, Комитета РФ по земельным ресурсам и землеустройству с участием Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ и Государственного комитета санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации.
В качестве характеристики скорости деградации почв используют величину периода деградации, т.е. гипотетическое время (в годах), за которое анализируемая почва пройдет по рассматриваемому показателю путь от нулевой (0) до четвертой (4) степени деградации. Таким образом, период деградации есть величина, обратная скорости деградации.
Величина периода деградации может иметь отрицательное значение. В таком случае речь идет не о деградации, а об улучшении почвы по рассматриваемому показателю.
При наличии нескольких факторов деградации почв установление ее степени проводится по каждому из наблюдаемых факторов.
Если деградация почвы характеризуется увеличением значения показателя (плотность почвы, количество патогенных организмов, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле:
Хmах — значение показателя, соответствующего 4-му баллу деградации;
ДТ — временной промежуток между двумя обследованиями
X1 — значение критерия деградации почвы при текущем обследовании;
Хо — предыдущее значение критерия деградации почвы.
В случае, когда деградация почвы характеризуется уменьшением значения показателя (содержание элементов питания, мощность органогенного горизонта и т.д.), период деградации определяется следующим образом:
Xmin — значение показателя, соответствующее 4-му баллу деградации.
Если при определении химического загрязнения уровень содержания элемента в незагрязненной почве равен 0 (например, нефтепродуктов), то можно пользоваться следующей формулой:
В итоговой оценке степени деградации учитываются:
— процесс, имеющий наибольшую скорость деградации;
— балл степени нарушенности почвы;
Пример итоговой оценки степени деградации почвы:
а) физическое уплотнение — З 20 ; химическое загрязнение — 2 5
Сильнодеградированная почва с тенденцией увеличения плотности. Период деградации по этому показателю составляет 20 лет. По химическому загрязнению почва среднедеградированная, но оно прогрессирует так быстро (период деградации по этому показателю составляет 5 лет), что через 1-3 года степень химической деградации будет сравнима с физической и потому уже сейчас необходима разработка системы мероприятий по предотвращению поступления в почву токсичных веществ.
б) химическое загрязнение – З -5 ; физическое уплотнение — 2 5 .
Данная почва является сильнодеградированной из-за химического загрязнения. По физическому загрязнению она относится к сренедеградированной. Однако период деградации по ее химическому загрязнению равен минус 5 лет, что свидетельствует об ее улучшении за последний период наблюдений, в связи с чем основное внимание нужно уделить ликвидации причин и последствий интенсивно протекающих в почве процессов физической деградации.
Примеры расчета периода и степени деградации почв Задача 1,
Оценить степень и период деградации участка сельскохозяйственных угодий, находящегося в пределах городской черты. Тип почвы — серая лесная среднесуглинистая. Время действия основных деградационных процессов -15 лет.
Показатели состояния обследуемой, а также фоновой (ненарушенной) почвы представлены в таблицах 5.1 и 5.2.
Таблица 4.1 Показатели состояния обследуемой почвы
| Плотность, г/см 3 | Содержание тяжелых металлов (вал), мг/кг | Рb | Cd | Zn | Сu | Ni | Сг |
| 1,25 | 68,7 | 1,84 | 29,5 | 13,5 | 16,2 | 11,5 |
Показатели состояния фоновой почвы
| Плотность, г/см 3 | Содержание тяжелых металлов (вал), мг/кг | Рb | Cd | Zn | Сu | Ni | Сг |
| 1,20 | 12,5 | 0,30 | 15,5 | 8,0 | 12,6 | 8,1 |
Сравнивая полученные результаты с фоновыми, можно отметить, что произошло увеличение плотности обследуемой почвы (физическая деградация) и содержания тяжелых металлов (химическая деградация).
1) Определим степень и период физической деградаци
Кратность увеличения плотности почвы составляет 1,25/1,2 = 1,04, что соответствует 0 баллу деградации.
Однако при сохранении тенденции увеличения плотности, через некоторое время почва вероятно перейдет в разряд деградированных, поэтому рассчитаем период деградации:
Та = [(1,68 — 1,20) х 15] / (1,25 — 1,20) = 147 лет
Таким образом, физическая деградация почвы может быть обозначена О 147 , то есть почва, в настоящий момент имеющая нулевой балл деградации, через 147 лет при сохранении данной тенденции достигнет 4-го балла деградации.
2) Определим степень и период химической деградации
К металлам первой группы токсичности относятся свинец и кадмий. ОДК по свинцу для данной почвы составляет 65 мг/кг, ОДК по кадмию — 1,0 мг/кг. Тогда кратность превышения фактического содержания над ОДК составит:
— по свинцу 68,7/65,0 = 1,06 (1-я степень деградации);
— по кадмию 1 ,84/1 ,0 = 1 ,84 (1-я степень деградации).
Аналогично определяем степень деградации для металлов второй
()ДКZn =110 мг/кг, кратность превышения 29,5/1 10 = 0,27;
ОДКСu = 66 мг/кг, кратность превышения 13,5/66 = 0,20;
ОДКNi = 40 мг/кг, кратность превышения 16,2/40 = 0,41;
ПДКCr = 90 мг/кг, кратность превышения 1 1,5/90 = 0,13.
Балл деградации по всем элементам – 0.
Определим период деградации по этим элементам, используя ранее приведенную формулу (12):
Td = [(Хmах
Тd = [(325 — 12,5) х 15] / (68,7 — 12,5) = 83,6 года
Таким образом, почва за 83,6 года из недеградированной (12,5 мг/кг свинца в почве) перейдет в разряд очень сильно деградированной (выше 325 мг/кг свинца в почве). Однако в настоящий момент времени почва уже имеет первую степень деградации, на что ушло 15 лет. Следовательно, из состояния, характерного для почвы в настоящий момент времени, до момента перехода ее в очень сильно деградированное состояние уйдет 68,6 лет. в) по кадмию
Тd = [(5,0 — 0,30) х 15] / (1,84 — 0,30) = 45,8 года
Химическая деградация почвы по кадмию слабая, период деградации — 45,8 года. Время, за которое почва из слабодеградированной станет очень сильно деградированной, составляет 30,8 года, в) по цинку, меди, никелю, хрому
TdZn = [(2200 — 15,5) х 1.5] / (29,5 — 15,5) = 152 года
ТdCu = [(1320 — 8,0) х 15] / (13,5 — 8,0) = 3578 лет
ТdNi = [(800 — 2,6) х 15] / (16,2 — 12,6) = 3280 лет
ТdCr = [(1800 — 8,1) х 15] / (11,5 — 8,1) = 7905 лет
При расчете периода деградации в качестве критического уровня деградации можно принять предельно допустимое значение содержания тяжелого металла в почве.
В таком случае период, за который почва превысит данное содержание по цинку, составит:
Та а, = [(100 — 29,5) х 15] / (29,5 — 15,5) = 86 лет Таким образом, через 86 лет почва при сохранении имеющихся тенденций достигнет ПДК по данному элементу.
Произведенные расчеты свидетельствуют, что в данный момент времени почва является слабодеградированной по содержанию свинца и кадмия (химическая деградация). При сохранении имеющихся тенденций она перейдет в разряд сильнодеградированной через 68,6 лет по свинцу и через 30,8 лет по кадмию.
В данном примере степень деградации обследуемой почвы определялась по отношению к фоновой (ненарушенной почве). Этот метод имеет следующие недостатки:
— по ряду показателей сложно корректно подобрать фоновую почву;
— могут возникнуть затруднения при определении времени действия деградационных процессов.
Оценить степень и период деградации участка сельскохозяйственных угодий. Тип почвы — серая лесная легкосуглинистая. Показатели питательного режима почв представлены в таблице 5.3. Между двумя турами обследований прошло 10 лет.
Таблица 4.3 Показатели состояния почвы между двумя турами обследования
| тур обследования | Гумус, % | Биогенные элементы (вал), % | Р205 | К2О |
| 2,5 | 0,185 | 1,550 | |
| 2 | 1,9 | 0,137 | 1,210 |
Сравнивая результаты двух туров обследования, следует отметить, что произошло ухудшение питательных свойств почв: снизилось содержание гумуса и биогенных элементов (химическая деградация).
1) Определим степень и период деградации по содержанию гумуса Кратность снижения содержания гумуса составила 2,5/1,9 = 1,31 — т.е. 1-я степень деградации.
Тd = [(Хо — Xmin) X ДТ] / (Хо – Х1)
Тd = [(2,5 — 1,25) х 10] / (2,5 — 1,9) = 20,8 лет
Химическая деградация почвы по гумусу может быть обозначена 1 20,8 . При сохранении имеющейся тенденции уже через 10,8 лет почва перейдет в разряд очень сильно деградированной.
Источник
Деградация земель: причины и последствия
Деградация земель – это процесс, в результате которого ухудшается качество почвы, происходящий из-за таких аспектов, как неправильное землепользование, сельское хозяйство и пастбище, городские или промышленные цели. Процесс связан с ухудшением физического, биологического и химического состояния покрова планеты.
Причины деградации земель
Формы деградации земель: снижение плодородия почвы, неблагоприятные изменения щелочности, кислотности или солености, экстремальное затопление, использование токсичных загрязнителей почвы, эрозия и ухудшение ее структурного состояния. Эти элементы ежегодно способствуют значительному снижению качества земли. Чрезмерная ее деградация, таким образом, приводит к немедленным и долгосрочным воздействиям, которые приводят к серьезным глобальным экологическим проблемам.
В то время как деградация почвы может происходить естественным путем, она сильно подвержена антропогенной деятельности. Кроме того, изменение климата в сочетании с деятельностью человека продолжает усугублять деградацию почвы.
Факторы, вызывающие деградацию земель
Причины деградации земель:
- Физические факторы, которые изменяют естественный состав и структуру почвы. Дожди, поверхностный сток, наводнения, ветровая эрозия, обработка земли и массовые перемещения приводят к потере плодородного верхнего слоя, что ухудшает качество почвы.
- Биологические факторы, которые непосредственно зависят от деятельности людей и растений, из-за чего снижается качество земли. Определенные вилы бактерий и грибков оказывают сильное влияние на микробную активность почвы через биохимические реакции. По этой причине снижается урожайность и продуктивная пригодность почвы. Человеческая деятельность, например, плохие методы ведения сельского хозяйства, может также истощать питательные вещества в земле, тем самым снижая ее плодородие. Биологические факторы влияют в основном на снижение ее микробной активности;
- Химические факторы. По причине чрезмерной щелочности, кислотности или заболачивания воды происходит сокращение питательных веществ в почве. Из-за этого меняются ее химические свойства, которые определяют наличие питательных веществ. Вызвано накоплением соли и вымыванием питательных веществ, которые ухудшают качество почвы, вызывая нежелательные изменения в основных химических компонентах почвы. Эти химические факторы обычно приводят к необратимой потере почвенных питательных веществ и производительности, такой как упрочнение глинистых почв, богатых железом и алюминием, в жесткие лотки.
Все указанные выше физические факторы приводят к различным типам эрозии почвы (главным образом, водной и ветровой эрозии) и действиям по отслоению почвы, и их физические силы в конечном итоге изменяют состав и структуру почвы, изнашивая верхний слой почвы, а также органическое вещество. В долгосрочной перспективе физические силы и процессы выветривания приводят к снижению плодородия почвы и неблагоприятным изменениям в составе / структуре почвы.
Кроме того, деградация земель сельскохозяйственного назначения непосредственно связано с чрезмерным и неправильным использованием пестицидов и химических удобрений убивают организмы, которые способствуют связыванию почвы. Большинство методов ведения сельского хозяйства непосредственно касаются применения удобрений и пестицидов. Нередко это сопровождается их неправильным или чрезмерным применением. Результат – уничтожение полезных бактерий и других микроорганизмов, которые помогают в формировании почвы.
Причины деградации земель по вине человека
Другие причины деградации земель:
- Вырубка лесов – из-за воздействия на почву минералов путем удаления деревьев и растительного покрова, которые поддерживают наличие слоев гумуса и подстилки на поверхности почвы;
- Промышленная и горнодобывающая деятельность – за счет загрязнения, уничтожения растительного покрова и выпуска в почву множество токсичных химикатов, таких как ртуть, отравляя и делая земли непродуктивными для любых других целей;
- Неправильная практика выращивания – разбивает почву на более мелкие частицы, которые увеличивают скорость эрозии;
- Урбанизация – денудирует (сносит, переносит) растительный покров почвы, уплотняет почву во время строительства и изменяет схему дренажа, покрывает почву непроницаемым слоем бетона, который усиливает поверхностный сток, что приводит к большей эрозии верхнего слоя почвы;
- Перевыпас – разрушает поверхностный растительный покров и частицы почвы, увеличивая темпы ее эрозии.
Сложные формы химических веществ удобрения также ответственны за денатурирование основных минералов почвы, вызывая потери питательных веществ из почвы. Следовательно, неправильное или чрезмерное использование удобрений увеличивает скорость деградации почвы, разрушая биологическую активность почвы и накапливая токсичность из-за неправильного использования удобрений.
Все это приводит в тому, что запускаются необратимые процессы деградации земель, снижение биоразнообразия стимулирует следующий виток деструктивных процессов.
Решение проблемы деградации земель
Снижение качества почвы является одной из основных причин деградации земель и считается причиной 84% постоянно уменьшающихся площадей. Год за годом огромные акры земли теряются из-за эрозии почвы и загрязнения. Около 40% сельскохозяйственных угодий в мире значительно ухудшается по качеству из-за эрозии и использования химических удобрений, которые препятствуют регенерации земли. Снижение качества почвы в результате чрезмерного применения сельскохозяйственных химических удобрений также приводит к загрязнению воды и земли.
Пути решения этой проблемы:
- Сокращение вырубки леса;
- Мелиорация земель;
- Предотвращение их засоления;
- Правильные механизмы обработки почвы являются одним из наиболее устойчивых способов избежать ухудшения ее качества.
Все эти меры требуют взвешенного и грамотного решения со стороны государственных властей разных государств. Они затронут не только сельское хозяйство, доля которого в развитых странах около 1%, но и строительный, промышленный комплекс, обеспечивающий в значительной степени благосостояние граждан. Поэтому такие решения не вызовут массового одобрения со стороны населения, особенно развитых стран. Но они необходимы, чтобы остановить деградацию земель в глобальном масштабе.
Источник