Сохранение почвы: основные причины деградации и методы рекультивации земель
Ключевая характеристика сельскохозяйственной земли — это ее плодородность. Она складывается из разных составляющих (химический состав, увлажнение, уровень инсоляции и т.д.), но в конечном итоге значение имеет лишь общая характеристика. К сожалению, современные методы земледелия таковы, что они неизбежно приводят к деградации почв, то есть к снижению их плодородности. Задача каждого фермера, который хочет и далее получать высокие урожаи, заключается в сохранении плодородия почв, которые он обрабатывает или в восстановлении прежнего уровня плодородности, если земли сильно деградировали.
Причины деградации почвы
В природе характеристики плодородности почвы почти всегда постепенно увеличиваются. Дикие растения, впитавшие из земли различные химические элементы, погибая, возвращают их назад, привнося вдобавок еще и то, что они выработали из воздуха и солнечного света в процессе фотосинтеза.
Свой вклад в повышение плодородности дикой почвы вносят и животные организмы. Кому-то может показаться это невероятным, но на один гектар дикого поля приходится не менее 200 (!) кг микроорганизмов и еще около тонны животных покрупнее (от червей и насекомых до грызунов и мелких хищников). Помимо того, что все эти животные активно способствуют превращению местных растений в удобрения, они также создают в земле бесчисленное множество ходов и нор, по которым в землю попадает вода и воздух. А их наличие не менее важно для сохранения и повышения плодородия почвы.
К сожалению, методы обработки сельскохозяйственной земли радикально отличаются от естественных процессов и неизбежно наносят вред как всей экосистеме поля в целом, так и показателям плодородности почвы в частности. Регулярная вспашка, а также уничтожение сорняков и вредителей самым драматическим образом прерывают естественный ход вещей. Нарушается обмен воды и воздуха в почве, гибнет значительная часть мелкой фауны, целенаправленно пресекается видовое разнообразие растений.
Но хуже всего то, что люди, во-первых, изымают из природного круговорота органики на поле значительную часть биомассы в виде урожая, который никогда потом уже не возвращается в ту землю, из которой он высосал столько соков. Во-вторых, чтобы как-то компенсировать потерю питательных веществ в земле, ушедших вместе с увезенным урожаем, люди вносят огромное количество синтетических удобрений, а для борьбы с сорняками и вредителями используют ядохимикаты (пестициды и гербициды). Эта химия дает разовый эффект для увеличения одного конкретного урожая, под который она вносится, но в долгосрочной перспективе также снижает плодородность почвы, поскольку опять-таки истребляет микрофауну, так важную для сохранения плодородного слоя почвы.
Последствия деградации почв
Результаты сельскохозяйственной деятельности проявляются в виде катастрофических последствий, как в локальном, так и в глобальном масштабе. Если говорить о втором, то нужно отметить, что за последние 10 тыс. лет (когда люди занимались земледелием) общая площадь пригодных для использования в сельском хозяйстве земель сократилась вдвое. Доказано, что значительная часть современных пустынь и полупустынь появилась в результате антропогенного воздействия. Особенно здесь показателен пример Ближнего Востока, природа которого в древние времена была ближе к южной Европе, чем к северной Африке, как это имеет место быть сейчас.
Разумеется, не все земли, утратившие плодородность, деградировали именно из-за сельского хозяйства. Также очень сильно на это повлияла вырубка лесов и другие факторы.
Подводя итоги, среди основных причин, из-за которых возникает необходимость сохранения почвы, наиболее значимыми являются следующие:
- нарушение природной структуры почвы вследствие постоянной вспашки;
- уничтожение естественной экосистемы поля и разрыв круговорота питательных веществ в ней путем изъятия урожая и применения агрохимикатов;
- водная и ветровая эрозия из-за нарушения прочности и целостности верхнего слоя почвы при вспашке;
- интенсивный выпас скота, что, по сути, является тем же самым изъятием из круговорота экосистемы значительной части биомассы;
- уничтожение лесов значительно меняет баланс всей экосистемы на этой местности, способствуя ветровой и водяной эрозии, а также опустыниванию;
- неправильное орошение может приводить к засаливанию, закислению или заболачиванию местности в зависимости от природно-климатических особенностей региона;
- нерациональное внесение минеральных удобрений и пестицидов, а также промышленное загрязнение также делают землю непригодной для использования в сельском хозяйстве.
Отдельно стоит упомянуть о тех ситуациях, когда происходит снятие и сохранение плодородного слоя почвы. Например, при крупномасштабном строительстве прилегающая к стройплощадке территория подвергается значительному урону в плане целостности и плодородности верхнего слоя грунта. Чтобы потом эту землю можно было использовать для выращивания культурных растений, перед строительством ее срезают, а по окончании строительных работ — возвращают обратно. Однако это идеальная ситуация. К сожалению, так делается далеко не всегда.
Методы сохранения плодородных почв
На то, чтобы сформировать 1 см гумуса (плодородного слоя почвы) в природных условиях средней полосы требуется около ста лет. Очевидно, что такие сроки для фермеров никуда не годятся, поскольку выращивать урожаи нужно сейчас, а не через тысячу лет. Поэтому первоочередной задачей становится сохранение плодородности грунта хотя бы на текущем уровне и постепенное его повышение из года в год.
Чтобы сохранение и восстановление плодородия почв представляло собой постоянный процесс, который в то же время не мешает заниматься сельскохозяйственной деятельностью, следует придерживаться известных каждому фермеру правил:
- Меньше химии. По возможности использовать меньше ядохимикатов и синтетических удобрений. О том, что пестициды и гербициды убивают не только вредителей, но и значительную часть полезной микрофлоры и микрофауны поля, известно каждому более-менее подготовленному фермеру. Не следует злоупотреблять химией просто потому, что так сегодня принято в отрасли. Если имеется возможность заменить хотя бы часть минеральных удобрений навозом, торфом или компостом, непременно следует это сделать. Также не нужно обрабатывать посевы всеми доступными ядохимикатами просто ради профилактики. Их применение должно быть сфокусировано против конкретной проблемы, поскольку всегда нужно помнить и о неизбежном ущербе для экосистемы поля от этой химии. Выиграв чуть-чуть на борьбе с почти отсутствующими вредителями, можно здорово проиграть на потере организмов-симбионтов.
- Строгое соблюдение правил севооборота. Много распространятся о преимуществах и пользе чередования сельхозкультур на одном участке поля нет никакой необходимости. Для тех, кого интересует сохранение почвы, севооборот обязателен. Он значительно снижает истощение почвы и предотвращает массовое размножение вредителей. За счет этого опять-таки снижается необходимость в применении агрохимии. Часто без нее можно обойтись вовсе, заменив ее натуральными аналогами.
- Черный пар. О пользе «отдыха» для земли было хорошо известно еще нашим предкам. До появления всякой агронауки и ботаники, крестьяне знали, что если поле перестало давать богатые урожаи, нужно оставить его на несколько лет или даже десятилетий. Конечно, столетия назад не было такой проблемы, как отсутствие свободной земли. Каждый мог взять себе новый участок взамен истощенного и обрабатывать его по мере своих возможностей. Но даже сегодня можно выделить в севообороте время для черного пара ради сохранения плодородных почв. Каждый обрабатываемый участок поля должен хотя бы раз в 5-6 лет просто постоять сезон без посевов. Помимо чисто химических процессов, происходящих в «отдыхающей» земле, в ней также происходит восстановление микрофауны, значение которой для плодородности почвы очень велико.
- Сидераты. Если достать необходимое количество натуральных удобрений не удается, их можно с успехом заменить растениями-сидератами. Когда их зеленая масса достигает максимальной величины, сидераты просто запахивают в поле как удобрения.
- Мульчирование. В промышленном сельском хозяйстве эта технология довольно трудно применима, так как требует специального оборудования и повышенных трудозатрат, но вот в условиях частного огорода или сада такой метод очень даже действенен. Мульчирование очень хорошо помогает бороться с ветровой и водяной эрозией, а также способствует сохранению влаги в почве.
Рекультивация земель
Выше мы уже вскользь упомянули о таком способе восстановления земли, как рекультивация. Простое занятие сельскохозяйственной деятельностью редко бывает настолько разрушительным, чтобы возникла необходимость в проведении столь серьезных восстановительных мер. Обычно рекультивацию проводят на землях, сильно пострадавших от промышленной или строительной деятельности человека:
- загрязненных токсичными веществами или разнообразным мусором,
- полностью или частично утративших плодородный слой почвы,
- получивших значительные нарушения целостности рельефа (ямы, бугры).
Также рекультивации, сохранению и восстановлению почв подлежат земли, в которых была нарушена естественная циркуляция поверхностных и грунтовых вод. На них искусственно восстанавливаются естественные направления движения воды.
За очень редким исключением рекультивация осуществляется в два этапа:
- Комплекс технических мероприятий. На этом этапе восстанавливается природный рельеф местности, или проводится его имитация. Например, отвалы и терриконы горнодобывающих предприятий, которым нельзя вернуть исходный вид Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . ровного участка, подвергаются террасированию. На ровных же участках удаляется либо закапывается весь мусор, а также загрязненные слои почвы. В случае необходимости укладывается новый верхний слой плодородной земли, строятся дренажные или наоборот оросительные системы, укрепляются склоны холмов.
- Биологическая культивация. На втором этапе проводятся мероприятия, направленные непосредственно на улучшение плодородных характеристик почвы. В частности проводится биологическая очистка, вносятся удобрения, участок засаживают многолетними травами и деревьями. Проводятся другие агротехнические мероприятия по сохранению почвы и ее восстановлению.
В России порядок проведения работ по восстановлению нарушенных земель регламентируется законодательством и уполномоченными органами государственной и местной власти. Рекультивация проводится строго на основе предварительно составленного проекта.
В зависимости от того, каковы были изначальные причины, по которым возникла необходимость в проведении восстановительных работ, использование рекультивированной земли в сельском хозяйстве становится возможным как в течение ближайших лет, так и может оказаться недопустимым в обозримой перспективе в принципе. Например, площадка, восстановленная после проведения обычных строительных работ или демонтажа здания, может быть включена в севооборот в самые кратчайшие сроки, в то время как рекультивированные территории бывших свалок и промышленных предприятий не подлежат использованию в сельском хозяйстве вообще.
Источник
Комплекс мер по сохранению почвенного плодородия называют что
«Почва — четвертое царство природы»
Изучая на уроках географии почвы, меня заинтересовал вопрос, как долго, земли обрабатываемые человеком, могут сохранять свои плодородные свойства.
Почва — ценнейшее природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных — кормами, а промышленность сырьем. Она играет большую роль в природе и в жизни общества. Почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95% продовольственных ресурсов для населения планеты, и служит условием дальнейшего развития жизни на Земле. Веками и тысячелетиями создавалась она. Чтобы правильно использовать почву, надо знать, как она образовывалась, ее строение, состав и свойства.
В Россошанском районе Воронежской области основным направлением производственной деятельности является сельское хозяйство, а именно выращивание зерновых, зернобобовых культур, подсолнечника и сахарной свеклы. (Приложение 1) Несмотря на рекордные урожаи 2017 года, существует озабоченность в связи с отрицательным влиянием современной сельскохозяйственной деятельности на плодородие почв. Выращивание сельскохозяйственных культур сопровождается выносом элементов питания с урожаем, что является одной из причин потерей плодородных свойств.
Сельскохозяйственное производство неразрывно связано с необходимостью повышения и стабилизации плодородия почв, обеспечивающее выращивание запланированных урожаев и получения высококачественной продукции.
Целью этой работы являлось для меня проведение собственного изучения данного вопроса.
Причины потери плодородия почвы.
Особое свойство почвенного покрова – его плодородие, под которым понимается совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных культур. Естественное плодородие почвы связано с запасом питательных веществ в ней и ее водным, воздушным и тепловым режимами. Почва обеспечивает потребность растений в водном и азотном питании, являясь важнейшим агентом их фотосинтезирующей деятельности.
Основным органическим веществом, содержащим питательные вещества, является гумус.Подсчитано, что в условиях Центрально-Черноземной зоны каждый гектар пашни ежегодно теряет 0,5-1 тонну гумуса, а это составляет 0,2-0,5% его общего запаса в почве. Почти 120 лет назад основная часть земель Воронежской области содержала 7-10% гумуса, при этом на значительной площади количество его достигало 10-13%. Сейчас земель, содержащих 10-13% гумуса не осталось. Резко уменьшилась площадь почв, содержащих 7-10% гумуса, возросла площадь с содержанием гумуса 4-7% и появились почвы с 2-4% гумуса. Подсчитано, что почти каждый год в Центрально-Черноземной зоне потери питательных веществ, уносимых с полей, в 2 раза превышают количество минеральных удобрений, ежегодно вносимых хозяйствами [Лопырев М.И.,1999. с.3].
Возделывание сельскохозяйственных культур сопровождается выносом элементов питания с урожаем и усилением минерализации гумуса за счет повышения аэрации при интенсивных механических обработках. В результате происходят потери гумуса. Они особенно велики в условиях достаточного увлажнения и прогревания почвы, и меньше в сухой, недостаточно аэрируемой почве. Поэтому проблема бездефицитного и положительного баланса гумуса одна из самых важных.
Состояние почв Россошанского района.
Главным природным богатством Россошанского района являются черноземные почвы глинистого и суглинистого механического состава. Формированию в районе этих почв способствовал относительно сухой континентальный климат, степная растительность, тяжелые по механическому составу почвообразующие породы (лессовидные глины и суглинки). В связи с тем, что территория района изрезана густой овражно-балочной сетью, почва имеет разную степень смытости. Преобладающая мощность гумусовых горизонтов на территории района составляет 40-80 см, содержание гумуса достигает 6-9%, а если механический состав легкий, то 4-5%.
Черноземы Россошанского района широко используются в сельскохозяйственном производстве. По данным отдела программ и развития сельской территории администрации Россошанского муниципального района общая площадь земель района составляет 237,155 га, из них 196 686 га занимают земли сельскохозяйственного назначения. На территории района ведут деятельность 30 сельхозпредприятий и 107 крестьянско-фермерских хозяйств 1 .
В минувшем 2017 году россошанские аграрии проделали очень большую и качественную работу, которая позволила получить высокие результаты в растениеводстве:
— валовой сбор зерновых и зернобобовых культур по всем категориям хозяйств составил в зачётном весе 246,4 тыс. тонн зерна, при средней урожайности 36,1 ц/га.
— второй год подряд свеклосеющие хозяйства района достигают рекордных результатов в валовом производстве этой культуры – в переработку сдано в зачётном весе 256,2 тыс. тонн сахарной свёклы, а средняя урожайность составила 339 ц/га.
— валовой сбор подсолнечника по району в 2017 году достиг в зачётном весе 31,6 тыс. тонн, а средняя урожайность составила 18,0 ц/га. (Приложение2)
Оценка состояния плодородия.
Получение, в последние годы, очень высоких урожаев сельхозкультур, требует постоянной работы по возврату элементов питания в почву, сохранению и восстановлению почвенного плодородия.
С целью оценки состояния и изменения плодородия почв систематически проходит агрохимическое обследование земель сельскохозяйственного назначения. Данные исследования проводятся в лабораторных условиях, с использованием специализированного оборудования. В нашей области этим занимаются ФГБУ Государственный Центр агрохимической службы «Воронежский» и ФГБУ»Станция агрохимической службы «Таловская». Эти организации составляют агрохимические паспорта картограммы и паспортные ведомости полей по каждому отдельно обрабатываемому участку. В них приводятся данные химических анализов по содержанию гумуса, подвижных форм фосфора, обменного калия, суммы обменных оснований, гидролитической кислотности, кислотности почв (рН) и наличие в почве подвижных форм микроэлементов.
Проведение собственных исследований.
Я решил провести собственный агрохимический анализ почвы. В условиях школьной химической лаборатории можно определить кислотность почв, которая является одним из важных условием плодородия и влияет на рост и развитие сельскохозяйственных культур.
Мною были взяты образцы почв с обрабатываемого поля одного из сельхозпредприятий нашего района. (Приложение 3) По результатам проведенного опыта я выяснил, что данные образцы имеют кислотность в пределах рН 5,1-5,5 что является реакцией слабокислой. (Приложение 4)
Как установлено почвоведами, культурные растения не переносят кислой реакции и хорошо растут только на нейтральных и близких к ним по значению реакции среды почвах. Такая почвенная реакция благоприятна для развития полезных почвенных микроорганизмов, обогащающих почву азотом.
Одним из главных признаков плодородия почвы является наличие в ней гумусовых веществ, которые обуславливают чёрную, тёмно-серую и серую окраски. Для определения гумуса в почве разработаны различные методики, но для школьной лаборатории они не приемлемы. Поэтому я делал визуальную оценку образцов почвы по их цвету. Данные образцы имели тёмно-серую окраску, что предположительно соответствует среднегумусной почве с содержанием гумуса 4-7%.
Способы сохранения плодородия почв.
Проведя собственные исследования, и тщательно изучив теоретическую информацию, я представил предложения по сохранению плодородия почв, и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.
В настоящее время, одним из основных способов восполнения плодородных свойств почвы является внесение минеральных и органических удобрений. В рамках данной работы я выяснил, что за 2017 год на поля района внесено 8 375,1 тонны действующего вещества минеральных удобрений или 89,5 кг действующего вещества на гектар пашни. Рост внесения минеральных удобрений к 2016 году составил 17,2%. Органических удобрений внесено 523 тыс. тонн, что составляет 4,18 т/га. По данным МКУ «Центр поддержки АПК» это количество вносимых удобрений является хорошим показателем, но не выполняется на 100%.
Чтобы улучшить пищевой режим почв и растений, обеспечить бездефицитный баланс питательных веществ в почве, необходимо применять органические и минеральные удобрения.
Необходимый элемент системы удобрения – составление баланса питательных веществ. Подсчитывают, сколько вынесут планируемые урожаи азота, фосфора, калия, сколько питательных элементов будет восполнено заделкой навоза, сколько азота оставят в почве многолетние и однолетние бобовые, сколько потребуется минеральных удобрений.
Особая роль принадлежит органическим удобрениям — навозу. Подстилочный навоз — самое ценное органическое удобрение. В среднем в тонне навоза содержится 0,5 % азота, 0,25 % фосфора, 0,6 % калия (на 1 тонну навоза при 75 % влажности). Кроме того, навоз содержит значительное количество микроэлементов: бор, марганец, цинк, молибден, кобальт и др. Вносить навоз следует в полу перепревшем состоянии в теплое время года, равномерно разбрасывая по поверхности поля.Доза навоза на паровых полях, по которым будут посеяны озимые 50-55 т/га, при внесении навоза под картофель, овощи или другие пропашные культуры, дозу увеличивают до 80 т/га.
Бесподстилочный жидкий навоз, как и подстилочный, следует вносить в оптимальных дозах, равномерно распределяя его по поверхности почвы. Примерные дозы жидкого навоза под пропашные культуры составляют 40-90 т/га, зерновые 25-35 т/га.
Для бездефицитного баланса гумуса на каждый гектар пашни необходимо вносить 8-10 т навоза, т.е. ежегодно хозяйство должно вносить 8-10 тонн органических удобрений умноженное на свою площадь. Эта задача для хозяйства весьма сложная, поэтому необходимо использовать другие источники пополнения гумуса почвы. Наиболее доступный способ пополнения объемов органических удобрений — запашка измельченной соломы. Зерновые, солома которых не используется на хозяйственные нужды, убирают комбайном без копнителя, с измельчителем. После уборки вносят разбросным способом по 10-15 килограммов азотных удобрений на тонну соломы и все это заделывают на глубину 8-12 см.
Наряду с органическими, широко применяют и минеральные удобрения.
Влияние минеральные удобрений двояко и направлено на почву и сами растения. В свою очередь почвы по-разному усваивают минеральные удобрения, подвергая их разнообразным превращениям.
70-80 % минеральных удобрений следует вносить с осени под глубокую пахоту. Остальную часть удобрений вносят в виде подкормки и при посеве в рядки. Удобрения, как твердые, так и жидкие, вносят поверхностно разбросным способом, внутрипочвенно (локальный способ) и опрыскиванием жидкими удобрениями (внекорневая подкормка). Равномерность внесения удобрений зависит от качества удобрений (сыпучесть, вязкость жидких), применяемых машин и их регулировки, поверхности почвы, погодных условий и др. (Приложение 5)
В последние годы все шире получает распространение локальное внесение удобрений, т.е. размещение удобрений в зоне распространения корневой системы растений. Эффективность локального внесения удобрений в 2-5 раз выше разбросного.
Еще одним важным фактором в сохранении плодородия почв является севооборот. Главное агротехническое значение севооборота состоит в том, что каждая культура размещается в лучших условиях для своего роста и развития и в тоже время подготовляет хорошие условия для следующей за ней культуры в севообороте.
Чередование различных культур позволяет им лучше использовать питательные вещества, имеющиеся в почве и вносимые с удобрениями. Различные культуры в зависимости от их облиственности, продолжительности вегетации, а также количества и качества корневых и пожнивных остатков неодинаково влияют на свойства почвы. Чем больше имеется корневых и пожнивных остатков, тем больше накапливается перегноя в почве и улучшается ее структура. Также, вынос питательных веществ из почвы разными культурами неодинаков. Так, зерновые культуры относительно много выносят фосфора и мало калия. Корнеплоды, напротив, при том же количестве фосфора значительно больше выносят калия. А включение в севооборот бобовых растений ведет к обогащению почвы азотом.
Поэтому, важным резервом сохранения плодородия почвы и повышения урожайности продукции растениеводства является строгое соблюдение балансов посевных площадей, т.е. площадь зерновых колосовых (рожь, пшеница, ячмень) должна быть равна площади пропашных, зернобобовых, многолетних и однолетних трав и паров. При этом под пар следует отвести около 8 % пашни, под горох — 10 %.
Недопустимо повторное размещение пропашных культур, особенно сахарной свеклы и подсолнечника, по пропашным и зерновых колосовых по зерновым колосовым. Только кукурузу можно возделывать бессменно на одном месте в течение нескольких лет.
Подсолнечник целесообразно возделывать на прежнее место не ранее, чем через 7-8 лет, а сахарную свеклу — через 3-4 года.
Общий принцип чередования культур следующий:
Чистый, занятой пар, горох.
Озимые зерновые культуры.
Яровые зерновые культуры
В ходе проделанной работы я выяснил, что в условиях постоянного роста потребностей населения возникает необходимость увеличения количества производимой сельскохозяйственной продукции. Основным способом решения данного вопроса является повышение урожайности на имеющихся площадях.
Я понял, что урожайность напрямую связана с состоянием почвы. Для сохранения и повышения плодородия почв большое значение имеютмероприятия направленные на увеличение количества элементов питания, доступных для растений, путем внесения в почву органических и минеральных удобрений и применение севооборота. Эффективность применения удобрений зависит от того насколько полно и правильно учитываются агрохимические показатели плодородия почв, потребность сельскохозяйственных культур в питательных элементах, от качества обработки почвы и других факторов.
В ходе проделанной работы я пришел к выводу, что если человек будет рационально использовать почву и бережно к ней относится, то она сможет еще долго обеспечивать нас всем необходимым для жизни!
Список использованных источников и литературы.
Лопырев М.И., Проектирование и внедрение эколого-ландшафтных систем земледелия в сельскохозяйственных предприятиях Воронежской области. – Истоки, 1999. – 186с.
Учебники и учебные пособия.
Заев П.П., Коротков А.А., Федосеева М.П., Белова З.В. Общее земледелие с почвоведением. – Ленинград, Колос, 1978. – 412с.
Пономарева З.В., Федотов С.В., Овчаренко В.Ф. География Россошанского района. – ВГПУ, 2003. – 147с.
Кутовая Н.Я., Рекомендации по применению минеральных удобрений. – Белгород. – 2004. – 120с.
Валовое производство подсолнечника, тыс. тонн
Валовое производство сахарной свеклы, тыс. тонн
Внесение минеральных удобрений с помощью разбрасывателя РУМ
Источник