Лекции по экологии почв

Тема: Экология почв или экологическое почвоведение. История науки, основные периоды в ее развитии, современное состояние и направленность современных экологических исследований.

До недавнего времени понятие экология почв в качестве самостоятельного научного раздела со своим объектом, предметом, методами, понятийным аппаратом, теоретическими положениями, законами, т. е. всеми атрибутами самостоятельной науки, не имело какого-либо распространения. Все проблемы и вопросы, относящиеся к экологии почв, были размыты в рамках разделов почвоведения — генезиса и географии почв. Более того, до сих пор некоторые ученые считают некорректным словосочетание экология почв, поскольку экология в классическом первоначальном смысле — это наука о взаимоотношениях организма со средой их обитания, и почва, по их мнению, выступает именно в роли последней.

Экология почв как самостоятельная теоретическая наука в настоящее время находится в стадии становления, хотя истоки ее можно отнести к концу XIX — началу XX века.

Уже в работах В. В. Докучаева прослеживается постановка тех проблем и вопросов, которые имеют непосредственное отношение к экологии почв.

Прежде всего, введенное В. В. Докучаевым понятие естественно-исторического тела, каковым является почва, стало основным, базисным понятием широкого класса естественно-исторических (водстбиосферных) наук. «Являясь элементарным (далее неразложимым без потери качества), оно стало исходным моментом, всеобщей и универсальной основой изучения биосферы и ее систем, тем зародышем, из которого развились все другие понятия биосферных наук».

В. В. Докучаев также в разное время подчеркивал, что необходимо овладевать почвой и управлять ею с целью чисто практической; что для этого надо, прежде всего, решить вопрос о закономерных соотношениях между характером и распределением почв и факторами почвообразования, причем следует иметь в виду всю единую, цельную и нераздельную природу, а не отрывочные ее части; что необходимо изучать соотношения, генетическую вековечную и закономерную связь, которая существует между мертвой и живой природой, между растениями, животными и минеральными царствами, а также человеком, причем ядром учения об этих соотношениях — между живой и мертвой природой, между человеком и остальным миром, как органическим, так и минеральным, должно быть почвоведение. Л. И. Прасолов был первым, кто ввел термин экология почв (используя его как синоним термина педоэкология) и предложил выделить экологию почв в самостоятельный раздел почвоведения наряду с генезисом и географией почв. Он рассматривал ее как учение об отношении почв к окружающим их условиям. Основным вопросом этого учения, считал он, должно быть выяснение причинной зависимости свойств почв. Предложенное Л. И. Прасоловым понятие экология почв и обоснование необходимости выделения экологии почв в самостоятельный раздел почвоведения не имели сначала отклика у почвоведов и ученых сопредельных наук, хотя отдельные вопросы, относящиеся к экологии почв, как ее понимал Л. И. Прасолов, рассматривались. В первой половине 60-х годов появилась первая специально посвященная этой проблеме монография В. Р. Волобуева «Экология почв» (1963), за которой затем последовали другие, развивающие разные аспекты экологии почв: «Система почв мира» (1973) и «Введение в энергетику почвообразования» (1974).

В этих работах, как и в первой своей монографии «Почвы и климат» (1953), В. Р. Волобуев обосновывал самостоятельность экологии почв как учения о закономерных соотношениях между почвой и средой ее формирования или «как отрасли почвоведения, специально посвященной выявлению и характеристике закономерных соотношений между почвой и почвообразователями — горной породой, организмами, климатом и рельефом». «Несомненно, предметом экологии почв являются и те соотношения между почвой и средой, которые возникают при разного рода воздействиях на почву производстбиосферных) наук. «Являясь элементарным (далее неразложимым без потери качества), оно стало исходным моментом, всеобщей и универсальной основой изучения биосферы и ее систем, тем зародышем, из которого развились все другие понятия биосферных наук».

Близки к идеям В. Р. Волобуева взгляды Э. Эвальда (1972), который считал, что экология почв должна рассматриваться как раздел, равноправный с учением о генезисе почв, основной задачей которого должна быть разработка моделей потоков вещества и энергии между современными почвами и их средой.

Однако даже вышедшие фундаментальные работы В. Р. Волобуева и большое количество работ других исследователей, освещавших разные аспекты взаимоотношений почвы с окружающей средой, не привели к признанию экологии почв в качестве самостоятельного раздела почвоведения.

И. А. Соколов (1993) рассматривает экологию почв как раздел почвоведения, занимающийся изучением закономерностей, действующих в системе почва — факторы. Как и В. Р. Волобуев, И. А. Соколов сделал очень много для развития этого направления, рассматривая его как самостоятельный раздел теоретического генетического почвоведения. Он показал, что термин экология почв правомочен, раздел экология почв равноправен с такими разделами почвоведения, как генезис и география почв, а объект и предмет этой области знаний специфичен.

В отличие от учения о генезисе экология почв не занимается познанием механизмов формирования почвенных свойств. В отличие от географии почв она изучает распределение почв не в реальном географическом пространстве, а в абстрактном многомерном координатном пространстве, где в качестве координат может выступать любое сочетание факторов почвообразования или отдельных их характеристик.

И. А. Соколов подчеркивал, что экология почв может рассматриваться как самостоятельный раздел, как связующее звено между учениями о генезисе и географии почв и писал: «Единство этих трех разделов и составляет ядро фундаментального почвоведения, на котором базируются все прикладные его ветви». Им сформулирован ряд законов распределения почв в частном реальном экологическом пространстве (экологическом пространстве, образованном частью существующих в настоящее время факторов или их характеристиками) для зрелых автономных почв, а также закономерностей, относящихся к некоторым более частным вопросам экологии почв, среди них законы: литогенной полирефлекторности климатических условий, климатической конвергенции почвообразования, экологической полисенсорности почв к изменению условий климата, закон сложной иерархии факторов и др. И. А. Соколовым (1993) впервые показано, что законы почвенно-экологических связей (т. е. связей среда — почва) могут быть различны (и даже противоположны) для разных педокосмов: гумидного — мира элювиальных выщелоченных, кислых ненасыщенных, ферри-сиалитных мезоморфных и гидроморфных почв и аридного — мира аккумулятивных, насыщенных, нейтрально-щелочных, карбонатных и (или) засоленных ксероморфных почв. Им также впервые обращено внимание на то, что увлажненность в большей степени обусловливает качественную направленность почвообразования в то время, как термический фактор ответствен за количественную его сторону, интенсивность почвообразовательных процессов.

Таким образом, экология почв — это наиболее широкое понятие.

Как ясно из приведенного обзора, предметом «экологии почв» во всех этапных работах выступают закономерности, действующие в системе почва — факторы, или закономерности соотношений между почвой и средой ее формирования. Это дает основания для изучения почвы только как «черного ящика», а закономерности ее внутренних превращений, ее функционирования оказываются за пределами интересов этого раздела науки.

Почва, с одной стороны, является биокосным телом, или биокосной экологической системой, поскольку в ней биотические и абиотические компоненты связаны потоками вещества и энергии. В то же время почва как тело, в котором взаимодействуют организмы и абиотические компоненты, сама собой представляет в целом естественно-историческое тело природы. И как целостность (почвенное тело) она сама взаимодействует с окружающей абиотической (воздух, воды, пыль, горные породы, климат и т. д.) и биотической (той биотой, которая не составляет с почвой ее тело, например, растения) средой, обмениваясь в целом веществом, энергией и информацией с этой средой. То есть одним из главных вопросов экологии почв должно быть изучение не только внешнего обмена веществом и энергией почвы с окружающей средой, в том числе с факторами-почвообразователями, но и внутреннего единства, внутренних причинных связей ее как системы.

Таким образом, экология почв должна изучать законы функционирования почв в биосфере.

Экология почв, как и другие науки об экосистемах, должна заниматься вещественно-энергетическим обменом внутри почвы и с окружающей ее средой, выявлять общие закономерности этого обмена и устанавливать законы функционирования почв. Однако до сих пор в рамках экологии почв занимались только выяснением элементарных проявлений взаимодействия почв со средой, установлением простейших форм воздействия факторов среды на функционирование почв. Ни объект, ни предмет экологии почв как науки о функционировании системы биосферного типа до сих пор не определялись, а те определения, которые имеются, отвечают только одной стороне функционирования почвы как системы — ее внешним связям.

Таким образом, с одной стороны, экологию почв рассматривают как раздел теоретического генетического почвоведения, равноправный с другими его разделами — генезисом почв и географией почв, составляющими теоретическую основу почвоведения, с другой, почва представляет собой природную экологическую систему, подчиняется общим законам функционирования природных систем любого иерархического уровня и, следовательно, экология почв должна быть разделом экологии.

Вопрос о месте экологии почв в системе научных знаний еще не решен. Возникшую на стыке двух естественно-исторических наук — почвоведения и экологии — экологию почв тем не менее нельзя рассматривать просто как интеграцию двух наук, а следует понимать как особую специфическую науку со своими законами, методами, принципами и правилами, которая решает широкий круг проблем, связанных с функционированием биосферы (и ноосферы). Представляется, что экология почв является одним из самостоятельных учений биосферного класса наук. Примером встречного движения наук о биосфере и формирования не интегрированной, а новой синтетической науки является ряд законов экологии почв, сформулированных И. А. Соколовым (1993) в рамках этого учения как раздела генетического почвоведения. Предложенные законы, отражая реально существующие закономерности поведения почв в природе, являются одновременно законами экологии почв и в том случае, если она выступает как раздел почвоведения, и в том, если экология почв рассматривается как учение о функционировании почв в биосфере. Это позволяет рассматривать ее как самостоятельное учение в ряду биосферного класса наук, возникшее не в недрах одной из областей естественно-исторических наук — почвоведения или экологии, а в недрах учения о биосфере в целом.

Таким образом, практически пока не существуют методы, которые позволили бы анализировать и оценивать одновременно сверхбольшие объемы информации о свойствах почв, факторах почвообразования и наборе их характеристик, необходимых для выведения закономерностей распределения типов почвообразования и почв в полном экологическом пространстве. Совершенствование имеющихся и разработка новых методов остаются до сих пор одними из самых актуальных проблем экологии почв.

Таким образом, наука экология почв находится еще в стадии становления. Она, естественно, должна быть выделена в отдельный раздел биосферного класса наук. Объектом ее должна быть почва как экологическая система, а предметом — законы ее структурно-функциональной организации, закономерности и связи с окружающей ее средой, заключающиеся в обмене веществом и энергией. В целом она должна основываться на естественноисторическом подходе В. В. Докучаева, который предсказал необходимость развития таких аспектов роли почвы в биосфере и предвосхитил ее появление.

Источник

Конспект лекции по экологии «Глобальные функции почвы»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Глобальные функции почвы

Каждое природное тело или образование имеет свои функции, причем различного масштаба. Функции почвы глобальные и многогранны. Первая и главная из них — это обеспечение существования жизни на Земле. Именно из почвы растения, а через них и животные, и человек получают элементы минерального питания и воду для создания своей биомассы. В почве аккумулируются необходимые организмам биофильные элементы в доступных для них формах химических соединений. В почве укореняются наземные растения, в ней обитает огромная масса почвообитающих животных, она плотно населена микроорганизмами. Без почвы существование природных ассоциаций живых организмов на Земле невозможно. Таким образом: почва — это следствие жизни и одновременно условие ее существования. Вторая важнейшая глобальная функция почвы — это обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) веществ на земной поверхности. Попадая на поверхность земли (при формировании земной коры, вулканизме, излияниях в разломах), первичные горные породы подвергаются выветриванию. В верхней части коры выветривания формируется почва, аккумулирующая элементы питания живых организмов. Эти элементы захватываются из почвы растениями и через ряд промежуточных трофических циклов (растения — животные — микроорганизмы) возвращаются назад в почву, что и составляет малый биологический круговорот веществ. Из почвы элементы частично выносятся атмосферными осадками в гидрографическую сеть, в зоны аккумуляции и в конечном итоге в Мировой океан, где дают начало образованию осадочных горных пород, которые в геологической истории Земли могут либо выйти опять на поверхность, либо вначале подвергнуться глубинному метаморфизму. Это большой геологический круговорот веществ. Почва является связующим звеном и регулятором взаимодействия двух этих циклов вещества на земной поверхности. Третья глобальная функция почвы — регулирование химического состава атмосферы и гидросферы. Почвенное «дыхание» вместе с фотосинтезом и дыханием живых организмов играет определяющую роль в создании и поддержании состава приземного слоя атмосферного воздуха, а через него и атмосферы в целом. В геологической истории Земли, вероятно, почва сыграла немаловажную роль в создании современной атмосферы С другой стороны, именно почвенный покров определяет состав тех веществ, которые поступают в гидросферу на континентальной ветви глобального круговорота воды. Четвертая глобальная функция почвы — регулирование биосферных процессов. Распределение живых организмов на суше Земли и их плотность в значительной степени определяются географической неоднородностью почвы и ее плодородием наряду с климатическими факторами. Пятая глобальная функция почвы — это аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности. В конкретном проявлении биосферы на Земле почва является неотъемлемым компонентом природных экосистем или биогеоценозов, из которых состоит биосфера. Почва это особая подсистема, связанная с другими подсистемами многочисленными прямыми и обратными функциональными связями. Таким образом роль почвы трудно переоценить.

Почвенный мониторинг: цели и задачи

Почвенный мониторинг является составной частью экологического мониторинга. Экологическая роль почвы как узла связей биосферы, где наиболее интенсивно идут все процессы обмена веществ между земной корой, гидросферой, атмосферой и обитающими на суше организмами, определяет необходимость специальной организации почвенного мониторинга как неотъемлемой части общего мониторинга окружающей среды.

В последнее время исследователи все чаще обращаются к системному анализу, тем не менее до сих пор еще в отношении к почве не использованы те наиболее существенные моменты системного подхода, которые позволяют представить ее как целостную, саморегулируемую, самостоятельную функциональную систему открытого характера, где наблюдается исключительно тесная взаимосвязь с условием внешней среды. В методологическом отношении необходимо понятие о почве, как о системе. Только применение системного анализа и представление почвы как саморегулируемой системы является основой как при изучении эволюции почв и механизмов почвообразования так и при прогнозировании антропогенного воздействия на почвенный покров.

Можно вывести две основные цели почвенного мониторинга:

1) своевременное обнаружение неблагоприятных изменений свойств почв и почвенного покрова при различных видах его использования, а также при развитии естественного почвообразовательного процесса;

2) контроль за состоянием почв по сезонам года под сельскохозяйственными культурами для выдачи своевременных рекомендаций по применению регулирующих мероприятий.

Задачи почвенного мониторинга включают в себя:

контроль за размерами и интенсивностью ежегодных потерь почвы от дождевой и ветровой эрозии;

выявление регионов с дефицитным балансом главнейших элементов питания растений; обнаружение и оценка скорости потерь гумуса, азота, фосфора и других элементов питания;

долгосрочный и сезонный (по фазам развития растений) контроль за влажностью, температурой почв и содержанием доступных растениям форм питательных элементов;

контроль за изменением кислотности и щелочности почв;

контроль за изменением солевого режима почв;

контроль за физическим состоянием почв;

контроль за загрязнением почв ТМ, пестицидами, нефтепродуктами и т.д.;

экспертная оценка (надзор) за вероятным изменением свойств почв в связи с проектированием гидростроительства, мелиораций;

инспекторский контроль за правильностью отчуждения пахотопригодных почв для промышленных и коммунальных целей.

Таким образом, целью мониторинга почв и почвенного покрова является определение локальных, региональных и глобальных изменений свойств почв и их пространственного распределения под влиянием как естественных факторов, так и антропогенных воздействий. Последние заслуживают особо пристального внимания.

Прямые и косвенные антропогенные воздействия на почву весьма разнообразны. В самом общем виде они могут быть сгруппированы по характеру воздействия (механические, физические, химические, биологические и др.) и по источникам воздействия (климатические, гидрологические, геологические, техногенные и т.п.).

Почвенный мониторинг реализуется на трех уровнях: мониторинг состояния почвенного покрова, мониторинг состояния почв, мониторинг загрязнения почв. Цели его определены теми коренными изменениями почв, которые возникают при длительном антропогенном воздействии на них: эрозионными процессами, накоплением токсичных элементов, прогрессирующим засолением, дефицитным балансом гумуса и азота, нарастанием кислотности почв.

В полной мере комплексный почвенный мониторинг в настоящее время не проводится. Государственный комитет по метеорологии и контролю за состоянием окружающей среды осуществляет мониторинг температуры и влажности почв для сельского хозяйства. Ведутся наблюдения за состоянием почв, испытывающих локальное и глобальное загрязнение. В основном подобные работы проводят НИИ при отсутствии какого-либо государственного регулирования, утвержденных методик. Налицо полная разобщенность региональных природоохранных научных (АН, ВУЗы) и практических организаций (Гипроземы), отсутствие единой мониторинговой политики, систематизации накопленной информации по отдельным регионам.

В зависимости от целей и задач мониторинга объектами его могут стать или специально выбранные территории, наиболее подверженные опасности глубокого изменения свойств почв под антропогенным воздействием, или вся площадь, занятая в сельскохозяйственном производстве. В качестве обязательных объектов мониторинга должны быть выделены фоновые территории, в число которых, кроме биосферных заповедников, должны быть включены и используемые в хозяйствах земли с минимальным техногенным воздействием. Периодичность наблюдений определяется темпами развития контролируемых процессов (от 1 года до десятков лет) или физиологическими особенностями возделываемых культур.

Деградацией почв называется постепенное ухудшение качества почвы в результате изменений, разрушающих ее структуру, ведущих к появлению негативных химических свойств и утрате ее плодородия.

Деградация почвы может происходить как в результате стихийных природных явлений (землетрясение, извержение вулкана, ураган), так и в результате нерегулируемой хозяйственной деятельности человека.

Явление деградации можно разделить на семь основных групп, связанных с различными направлениями нарушений почвенного покрова и процессов, происходящих в почвах и экосистемах.

1. Нарушение биоэнергетического режима почв и экосистем:

— почвоутомление и истощение почв.

2. Патологическое состояние почвенных горизонтов и профиля почв:

— отчуждение и выключение почв из действующих экосистем;

— эрозия и дефляция почв;

— образование бесструктурных кор и переуплотненных горизонтов;

3. Нарушение водного и химического режима почв:

— селевые разливы и оползни;

— вторичное засоление почв;

— природная и вторичная кислотность почв;

4. Затопление, разрушение и засоление почв водами водохранилищ:

— затопление пойменных и первых надпойменных террас;

— подъем уровня грунтовых вод и подтопление почв;

— абразия берегов и засоление дельт.

5. Загрязнение и химическое отравление почв

6. Переохлаждение и вторичная мерзлотность почв

7. Разрушение почв военными действиями, атомной радиацией

Нарушение биоэнергетического режима почв

1. Девегетация почв — потеря почвами лесного, кустарникового, травянистого живого растительного покрова — явление, ведущее к постепенному омертвлению почв, к снижению их биопродуктивности и к утрате экологических функций .

Почвы с ослабленным растительным покровом или лишенные его полностью не возобновляют и утрачивают корневую биомассу, запасы ценных минеральных и органических веществ, теряют свои биоэнергетические ресурсы, делаются стерильными , снижают процессы фиксации атмосферного азота, становятся бесструктурными, легко эродируются, особенно на склонах, делаются менее обеспеченными влагой и постепенно снижают свое плодородие.

Для борьбы с этим явлением необходимо обеспечивать: в пастбищном хозяйстве — оптимальную нагрузку поголовья скота, подсевы и подкормки трав; в полеводстве — правильные травопольные севообороты, регулярные органические удобрения, контурную организацию сети дорог и территорий хозяйств, контурную обработку полей с учетом рельефа; в лесном хозяйстве — быстрое возобновление и сохранение лесной растительности.

2. Дегумификация почв — потеря почвами главного носителя плодородия — гумуса. 1 тонна гумуса содержит 4-5 млн. ккал биологически ценной энергии. 1 га черноземных почв в своем гумусовом горизонте мощностью 100-150 см содержит 500-800 т гумуса и удерживает уже сотни миллионов ккал активной энергии. Гумусовая оболочка почв суши всей планеты удерживает n 10 19-20 ккал энергии, то есть количество, которое Солнце ежегодно посылает Земле.

Девегетация почв, окисление гумуса и особенно эрозия повсеместно вызвали уменьшение мощности гумусовых горизонтов на 5-10-30 и более см и уменьшили содержание гумуса на 20-35-50%, и этим обусловили снижение плодородия почв и урожаев. На черноземах Русской равнины установлено, что снижение мощности гумусового горизонта на 1 см снижает потенциальный урожай зерновых примерно на 1 ц/га.

Интенсивность потерь углерода гумуса составляет ныне по оценкам 700 10 6 т/год.

3. Почвоутомление и истощение почв.

Длительное и бессменное возделывание одного и того же вида сельскохозяйственных растений через 4-6 лет приводит к «утомлению» почвы и снижению урожаев, несмотря на вносимые удобрения. Это, в частности, отмечено при монокультуре свеклы, кукурузы, картофеля, пшеницы.

Объясняется это рядом причин. В почвах накапливаются метаболиты и токсины, выделяемые корнями при вегетации растений и при разложении остатков после уборки урожая. Постепенно в пахотном слое начинают господствовать однотипные группы микроорганизмов и вредителей, вызывающие болезни, свойственные данной культуре. Применение высоких доз удобрений и биоцидов еще более усугубляет ситуацию.

Меры борьбы — правильный плодосмен, севооборот.

Патология почвенных горизонтов и профиля почв

Почвенный покров суши в нормальном состоянии представлен многочисленными типами и разновидностями почв , которые имеют и общие черты, отличающие почвы как особые природные образования от горных пород, грунтов и наносов.

Почвы, даже зачаточные, имеют темноокрашенный верхний гумусовый горизонт. Чем плодороднее почва, тем гумусовый горизонт мощнее, до 150 см у черноземов. Гумусовый горизонт рыхло оструктурен и объемный вес его колеблется в пределах 0.8-1.2 г/см 3 .

Почвенный покров и его гумусовая оболочка являются главным носителем плодородия экосистем суши, обеспечивающим их равновесное состояние и функционирование. Именно этот главный аппарат биосферы разрушается при необдуманной деятельности людей.

1. Отчуждение и выключение почв из действующих экосистем

Примерно 2 млрд.га различных почв в мире выключено из природных экосистем биосферы городами, поселками, дорогами и тропами, портами, складами, линиями передач и связи, трубопроводами, шахтами, карьерами, водохранилищами, каналами, свалками. При этом из биосферы ежегодно утрачивается до 20 млн.га продуктивных почв. Поверхностный гумусовый горизонт этих территорий уничтожен физически или утрамбован в породу, либо закрыт слоем асфальта, лишен жизни и отравлен. Растительность, почвенная фауна, микроорганизмы, вся биоэнергетика и биогеохимия сведены к минимуму.

Нарушение почв при открытых разработках вызвано их разрушением при добыче щебня, разработке карьеров, буровых скважин и другими работами подобного типа, необходимыми при осуществлении различных строек. К самой активной форме разрушения почвы относятся открытые разработки, особенно при добыче каменного угля. По данным на 1985 г. в Советском Союзе насчитывалось более 1 млн. га деградированных подобной деятельностью земель, из которых возвращены в производство около 100 тыс.га. Кроме почв, разрушенных непосредственно открытыми разработками, повреждаются и близлежащие участки площадью в 5-10 раз больше. На таких площадях меняется режим грунтовых вод, природная геохимическая миграция элементов, эрозионные процессы и пр.

Для возвращения таких площадей в сельскохозяйственный и лесохозяйственный обороты проводится рекультивация земель. Под рекультивацией понимают образование из пустой породы почвы с новым профилем, пригодным для использования в сельском и лесном хозяйстве или для различных видов работ. При создании нового почвенного профиля учитываются свойства вынутой пустой породы, поэтому в каждом отдельном случае выемку и укладку ее в отвалы производят в определенной последовательности. Почва, ранее разрушенная открытой разработкой, считается рекультивированной и пригодной для вовлечения в сельскохозяйственный оборот, когда с нее можно получить урожаи, качественно и количественно эквивалентные урожаям, получаемым с нормальных почв этой зоны в нормальных технологических условиях.

Накопление твердых бытовых отходов (ТБО) на заселенных площадях — неизбежный результат современной цивилизации. Это могут быть минеральные отходы или отложения пустой породы вблизи действующих шахт, промышленные, городские (хозяйственные, торговые) и сельские отходы, отбросы и мусор. Накопление ТБО оказывает значительное влияние на окружающую среду. Считается, что каждый житель Земли ежедневно производит в среднем 2-4 кг отходов и мусора, а все население земного шара (1985 год) 8-16 млн.т/сут или около 3-6 млрд.т/год. К 2000 г. ТБО от производства и потребления достигнут 15 млрд.т/год.

Отвалы промотходов занимают большие площади, которые становятся полностью непригодными для использования и размещены нерационально. На этих площадях полностью исчезает растительность и отсутствует возможность ее восстановления.

2. Эрозия и дефляция почв

Эрозия и дефляция существовали и существуют в природе независимо от человека. Эрозией во всем мире охвачено до 70-80% площади сельхозугодий. С 1 га склоновых земель, даже покрытых растительностью, может смываться ежегодно 1-2 т. Но при этом почвы склонов, лишенных древесного и травянистого покрова, утрачивают от эрозии по 10-15 т/га, а в отдельные периоды ливневых дождей 20-30 и до 50 т/га. Овраги и поверхностный смыв разрушают и уносят ежегодно миллиарды тонн почвенного мелкозема. Это приводит к тому, что гумусовый горизонт почвы смывается за 10-15 лет, а на поверхность выходят безгумусовые неплодородные горизонты или горные породы. Одновременно резко возрастает засушливость местности (влага не задерживается), снижается интенсивность круговорота углерода и азота, утрачиваются запасы питательных элементов, снижаются урожаи.

За последнее время появились новые данные о возрасте гумусовых горизонтов почв. Hа основании их обобщения рассчитана средняя скорость образования гумусового горизонта. Для подзолистых почв она составляет 0,1-0,2 мм/год, черноземов выщелоченных, оподзоленных и типичных Русской равнины — 0,4-0,45 мм/год. Дерново-подзолистые, серые лесные занимают промежуточное положение. В связи с этим интересен как с научной, так и с практической (экономической) точек зрения, вопрос о допустимой норме потерь почвы. Верхний ее уровень должен определиться экономическими соображениями, а нижний — интенсивностью почвообразования. Однако, вследствие отсутствия данных соотношения скоростей естественного и антропогенного преобразовательных процессов, сделать окончательные выводы о нижнем пределе допустимого смыва сложно. Hаиболее приемлемыми считаются нормы 0,5-2,0 т/га в зависимости от типа почвы, степени ее смытости и плотности материнской породы. В США «терпимой эрозией» считается смыв 2-12 т/га год, но в действительности смыв достигает 25-50 т/га в год. «Hормальный» смыв почв составляет 0,5 см за 100-200 лет на полях черного пара; без полосно-кулисной организации его полей смыв может достигать 70 см за 100 лет. Hа полях пшеницы за 100 лет смывается около 17 см. Под покровом трав величина смыва снижается до 0,6-4,6 см за 100 лет. Так что можно предположить, что на сегодня уже смыты с больше части полей верхние самые плодородные горизонты почв.

Склоны круче 3-5 0 по возможности должны быть исключены из пахотного полеводства и отведены под пастбища, защищенные лесонасаждениями в сочетании с организацией территории. Равнинные и полого-склоновые территории земледелия должны быть обеспечены контурной обработкой и распределением полей и дорог, а также защищены системой лесополос с учетом господствующих ветров. Овраги — выполаживание, облесение, садоводство.

Hа равнинных территориях склоны крутизной до 9 0 используются под посевы обычных полевых культур, на склонах 9-15 0 размещаются почвозащитные севообороты. Более крутые склоны исключаются из интенсивного земледелия, их используют под посевы многолетних трав на сено и для выпаса.

В структуре посевов холмистых районов должен быть увеличен удельный вес многолетних бобовых до 50% и сокращена площадь, занятая пропашными культурами. Hа длинных склонах, где возрастают масса, скорость и несущая сила воды, рекомендуется полосное земледелие. Здесь применим севооборот с приблизительно равными площадями, занятыми зерновыми, кормовыми культурами и травами. Пропашные культуры чередуют с почвозащитными. Там, где эрозия особенно опасна, используют постоянные полосы из многолетних трав, кустарников и деревьев. Эродированные участки отводят под почвозащитные лугово-пастбищные севообороты, а сильноэродированные — для постоянного залужения или облесения.

3. Образование бесструктурных кор и переуплотненных горизонтов

Нормальные плодородные почвы обладают рыхлой комковато-зернистой структурой и характеризуются удельным весом 1.2-1.3 г/см 3 . Движение тяжелых машин и обработка полей при высокой влажности за несколько лет уплотняют почву и значительно понижают ее плодородие. Объемный вес при этом увеличивается до 1.5-1.8 г/см 3 , при пахоте почва не крошатся на структурные агрегаты, а выламывается в виде огромных глыб («чемоданы»), которые долго сохраняются и крайне осложняют обработку полей.

Необходимо отметить и обычное для большинства старопахотных почв образование подпахотного уплотненного горизонта на глубине 20-40 см. Водное и минеральное питание растений, их аэрация на подобных почвах всегда неблагоприятны.

Меры борьбы ( предложите сами ) — облегчение веса сельскохозяйственных машин, уменьшение числа обработок, периодическое глубокое (до 40-45 см) безоборотное рыхление уплотненных почв, травосеяние и внесение органических удобрений в севооборотах.

Нарушение водного и химического режима почв

1. Сухость и опустынивание почв

Для создания живой растительной биомассы абсолютная потребность в доступной влаге исключительно велика. Оптимальная влажность почв для большинства растений находится в пределах 60-100% от полевой (наименьшей) влагоемкости. Фактическая влажность почв пустынь и степей обычно ниже оптимума, что снижает продуктивность этих экосистем. До 50% поверхности суши не обеспечены регулярным атмосферным увлажнением, из них треть подверглась опустыниванию в результате ошибочных действий человека, которые выразились в уничтожении лесов и кустарников на топливо, строительство; высокой численности поголовья скота, ведущей к вытаптыванию и переуплотнению почвы, разрушению дернины . Уничтожение пустынной растительности привело к развитию опустынивания, расширению пространства подвижных песков.

2. Селевые разливы и оползни

Нарушение гидрологического режима горных и холмистых ландшафтов, связанное с вырубкой лесов, вызвало катастрофический характер стока ливневых дождевых вод. Почвы оголенных склонов могут полностью исчезнуть за 3-5 лет вплоть до горной породы. Одновременно катастрофический сток талых и ливневых вод, выходя из вмещающих рек, сметает на своем пути мосты, поля, сады, населенные пункты. Эти наводнения, т.н. «сели» покрывают освоенные земли наносами каменистого бесплодного ила и песка. Аналогичные последствия вызываются и оползнями.

3. Вторичное засоление почв

Природная засоленность грунтов, почвообразующих пород и почв характерна для пустынь и пустынных степей. Существующая в мире современная практика орошения часто приводит к перемещению солей из подпочвенных горизонтов к поверхности и образованию вторично засоленных бесплодных почв и солончаков. В почвах при этом накапливаются токсические для растений углекислые, сернокислые и хлористые соли натрия и магния в количестве 2-5%. Происходит все это потому, что воду на поля подают с избытком, а в итоге 50-60% поступающего объема вод фильтруется в грунт, вызывая общий подъем засоленных вод к поверхности. В бывшем СССР из 20 млн.га орошаемых земель засолилось и утратило плодородие около половины.

4. Природная и вторичная кислотность почв

Для большинства сельхозрастений оптимальная реакция почв находится в интервале рН 6.5-8.0. Почвы промывного водного режима (назвать) обладают повышенной кислотностью (рН 5-6, подвижный Al). Общая биопродуктивность почв снижается в увеличением кислотности. Кислотность атмосферных осадков приводит к резкому возрастанию кислотности поверхностного стока и почв.

5. Переосушение почв

Широко распространенная форма деградации почв. Она наблюдается при осуществлении примитивно выполненных проектов строительства сети осушительных каналов, не обеспечивающих оптимальный уровень залегания грунтовых вод, при котором происходит подпочвенное увлажнение растений в засушливые периоды. Большой вред хозяйствам черноземной и нечерноземной зон был нанесен переосушкой малых рек.

Загрязнение как один из видов деградации почв:

Загрязнение почвы по современной экологической концепции означает любое действие, вызывающее нарушение нормального функционирования почвы посредством физического, химического или биологического ее разрушения или снижения плодородия, приводящее к качественому и количественному уменьшению биомассы. Кроме того, загрязнение почвы — это не только проникновение некоторых элементов извне, но и повреждение одного из компонентов почвы, приводящее к снижению плодородия, нарушению нормального ее функционирования.

Показатель снижения качества

и количества растительной

продукции от получаемой на

аналогичных незагрязненных почвах, %

Практически не загрязнена

Очень сильно загрязнена

В последние годы из общего ассортимента экотоксикантов выделены самые приоритетные загрязнители почвы и агросферы, так, называемые суперэкотоксиканты. В их числе хлорированные диоксины, дибензофураны, бензантрацены, ниатрозамины и нафтиламины. Известно, что они и некоторые ТМ являются потенциальными мутагенами и канцерогенами. Они индуцируют или ингибируют жизненно важные ферментные системы человека. Суперэкотоксиканты, кроме отмеченных эффектов, обладают еще и сенсибилизирующим действием, и сверхкумуляцией. Согласно А.Д.Кунцевичу, «практически для всех суперэкотоксикантов теряет смысл понятие ПДК». Человек подвергается их действию как в процессе дыхания, так и орально (с продуктами питания и водой, в которые они попадают из почвы и гидросферы). Hаиболее сложные проблемы возникают с так называемыми консервативными загрязнителями. К ним относят все тяжелые токсичные металлы, долгоживущие радионуклиды (Т1/2>12 мес) и высокоперсистентные пестициды (ХОП, хлортриазины, сульфонил мочевины). К неконсервативным загрязнителям относятся короткоживущие радионуклиды и большинство пестицидов. Для них чрезвычайно важны энтальпия и другие факторы деструкции и биотрансформации. Загрязнители, не вошедшие в три указанные группы (например, фториды, нефтепродукты, ПАВ, хлорбифенилы, бензпирен), по своему поведению и трансформации в почве примыкают к одной из отмеченных выше групп.

Состояние почвенного покрова по РТ

Почвенный покров РТ, % по типам почв (Газеев, Силкин, 1996)

Серые, темно-серые лесные 15.1

Коричнево-серые, дерново-карбонатные 10.2

Светло-серые лесные 17.3

Почвы овражно-балочного комплекса 2.9

С 1990 г. по 1995 г. из сельскохозяйственного оборота выбыло 126,8 тыс.га сельхозугодий, из них 34,8 га пахотных земель. Основные причины: отводы земель с переводом их в другие категории, деградация земель в результате развития эрозионных процессов, подтопления, заболачивания, засоления, нарушения земель при обработке общераспространенных полезных ископаемых (песка, глины), подчас без разрешительных документов, захламление отходами производства и потребления и другие негативные явления, связанные с хозяйственной деятельностью человека.

Развитию эрозии в республике способствует сильная горизонтальная и вертикальная расчлененность рельефа всего Волжско-Камского края, сведение естественной растительности, распашка бывших лесных и степных ценозов. Только за послевоенное время, площадь пашни подверженной эрозии, возросла в 2,5 раза и составляет на сегодня 1 млн.330 га. Еще более 600 тыс.га являются эрозионноопасными. В среднем за год в республике с 1 га пашни смывается от 5-7 до 22 тонн самого плодородного верхнего слоя почвы. Каждый сантиметр смытого гумусового горизонта почвы снимает потенциальные урожаи зерна на полях на 0,5-2,4 ц/га, каждая потерянная тонна гумуса сопровождается уменьшением запасов полезной энергии в почве на 4-5 х 10 56 0 ккал/га. В зависимости от степени смытости потери гумуса в пахотном слое нечерноземных почв региона по сравнению с несмытыми составляют следующие величины: в слабосмытых в 1,2-1,4 раза, среднесмытых — в 1,5-2 раза, сильноcмытых — в 2,5 раза и более. Слабая степень эрозии почв снижает урожаи не менее, чем 15-25%, интенсивная — вдвое и больше, выводя, в конечном счете, почвы из использования в земледелии.

В республике эрозии наиболее подвержено Предкамье, где по правым склонам долин р.Камы, Вятки, местами Казанки доля смытых земель достигает 70-75%. Hа втором месте находится правобережье Волги — смыто 42% пашни.

Для республики настоящим бичем стали и овраги. Суммарная их длина составляет более 15 тыс. км. Овражной эрозии наиболее подвержено Предволжье, где густота оврагов в 1,5 раза выше среднереспубликанской (0.23 км/км 2 ), мало уступает и Предкамье. Здесь большинство оврагов в своем развитии приблизились к максимуму. В последние годы наибольшие скорости прироста отмечаются в Восточном Закамье. В результате эрозии за год с территории республики размывается и перемещается около 2 млн.м 3 грунта. В современный период во всех физико-географических зонах интенсивность оврагообразования более, чем в 2 раза выше, чем прежде.

В рамках ведения мониторинга земель, который входит в Единую систему мониторинга окружающей природной среды РТ, предусмотрено постоянное наблюдение за состоянием земельного фонда республики, но из-за отсутствия достаточного финансирования работы, предусмотренные Программой мониторинга, не производятся.

Критическое состояние земельного фонда РТ обусловлено рядом причин, наиболее существенными из которых являются: отсутствие правовых норм регулирования экологически безопасного использования земель различных категорий; разработка и реализация проектов внутрихозяйственного землеустройства без учета требований природоохранительного законодательства; отсутствие системы экологических стимулов рационального использования земельных ресурсов (государственная поддержка мероприятий по улучшению земель, льготное налогообложение, механизм расчета и взыскания экологического ущерба, нанесенного экосистемам в результате хозяйственной и иной деятельности); принятие решений на различных уровнях управления в области земельных отношений без необходимого обоснования и учета природных особенностей территорий; отсутствие систематических наблюдений за состоянием земельного фонда; слабая изученность качественного состояния почв (загрязнение токсикантами промышленного происхождения, содержание в почвах эссенциальных (жизненно важных) элементов); несовершенство учета качества земель, отсутствие информационной базы (банк данных, включая электронные карты).