Вплив сільськогосподарського освоєння земель на екосистеми малих річок

Якщо ліс і луки відіграють позитивну роль у формуванні водності річкових систем та підтриманні якості води, то рілля, навпаки, може розглядатись як потенційний їх забруднювач. Рілля — це земельна площа, яка систематично обробляється і використовується для вирощування сільськогосподарських культур, у тому числі і багаторічних. Розрізняють ріллю зрошувальну, осушувану, ерозійно-небезпечну та інші.

Вплив ріллі на формування водності малих річок визнача­ється станом води у ґрунтах, їх інфільтраційною здатністю, а також можливістю знесення дощовими потоками ґрунту, що призводить до замулення річищ. Надходження органічних і мінеральних речовин з ріллі може істотно погіршувати якість води, спричиняти антропогенну евтрофікацію річкових екосис­тем. При цьому знесення хімічних речовин до річок із водо­збірної площі може відбуватись за рахунок як поверхневого, так і підземного стоку.

Вміст води у ґрунтах та їх інфільтраційна здатність зале­жать від структури, співвідношення твердих частинок різних розмірів, наявності органічних речовин і колоїдів, хімічних властивостей ґрунтового розчину та його реакції (рН). Вода в ґрунтах вкраплена у пори різних розмірів і форм. Розрізняють три основні категорії ґрунтових вод: гравітаційну, капілярну і зв'язану.

Гравітаційна вода заповнює найбільш широкі проміжки між твердими частинками і має здатність просочуватись під дією сил тяжіння глибоко — аж до досягнення ґрунтових вод. Саме гравітаційні води найбільше впливають на водність і якість води малих річок. Капілярна вода, яка заповнює найтонші проміжки між твердими частинками ґрунту, навпа­ки, під дією капілярних сил підтягується ближче до поверхні ґрунту, створюючи висхідний потік вологи. Зв'язана вода утримується на поверхні ґрунту адсорбційними силами. Маса її досить велика, вона відіграє певну роль у розчиненні солей та їх змиванні у річки. Крім наведених форм, у ґрунтах завжди присутня пароподібна волога. В залежності від співвідношення більших за розмірами піщаних частинок і більш дрібних гли­нистих, розрізняють піщані, супіщані та глинисті ґрунти. При цьому ґрунти з переважанням піску характеризуються висо­кою інфільтраційною активністю щодо дощових і талих сніго­вих вод, які швидко проходять вглиб ґрунту і поповнюють запаси ґрунтових вод. Навпаки, глинисті ґрунти більш водоутримуючі. Для них характерним є досить інтенсивний висхідний капілярний потік.

В утриманні води і розчинених в ній біогенних елементів важлива роль належить колоїдам. Ґрунтові колоїди мають надзвичайно велику сумарну поверхню і, в поєднанні з іншими факторами, забезпечують фізико-хімічну адсорбцію води та інших речовин.

В умовах інтенсифікації сільськогосподарського вироб­ництва, пов'язаної з застосуванням мінеральних і органічних добрив та хімічних засобів захисту рослин, ґрунти завжди несуть потенційну загрозу для екосистем водойм. Винос таких речовин у річки може відбуватись з поверхневим стоком, через забруднення ґрунтових вод і вітрову ерозію. Особливо це небез­печно при розорюванні долин річок, різкому зменшенні площ лук і розміщенні приватних городів безпосередньо в прибереж­них зонах малих річок. Хоча за останні роки темпи розширен­ня площ ріллі спадають, але вони залишаються досить висо­кими.

Підтримання нормального функціонування заплавних ландшафтів можливе лише за умови аграрних перетворень на площах, які не перевищують 40 % загального земельного фонду країни. Сюди належать не тільки орні землі, а й інші антропогенно змінені території (кар'єри, рекреаційні зони, міста, села).

В залежності від технології обробки ріллі може істотно змінюватись вологонакопичення в ґрунтах. При глибокій оранці більша кількість опадів накопичується в обробленому ґрунті, а поверхневий стік, навпаки, різко знижується. Встано­влено, що у верхньому 20—30-сантиметровому шарі ґрунту при глибинній оранці (до ЗО см) поверхневий стік води зменшується до 3,5 мм на один сантиметр заглиблення. Тобто на полі, зораному до глибини 20 см, поверхневий стік води може спадати на 20—70 мм.

Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва пов'я­зана з використанням високих норм органічних і мінеральних добрив, пестицидів та хімічних засобів захисту рослин. Внаслідок цього можуть порушуватись природні умови і забруднюватись ґрунтові і поверхневі річкові води. Негативний вплив на водні джерела залежить не тільки від кількості внесених хімічних засобів, а й від технології їх застосування у сівозмінах. Так, надмірне внесення азотних добрив при незбалансованому надходженні фосфору і калію призводить до нітратного забруд­нення довкілля, викликає нагромадження нітратів, нітритів і ]М"-нітрозамінів у сільськогосподарських культурах. Така залежність характерна і для водних екосистем, які знаходяться у зоні впливу поверхневих і ґрунтових вод, що змиваються з полів. Невикористані сільськогосподарськими культурами поживні речовини вимиваються з ґрунту і стають джерелом забруднення ґрунтових і поверхневих вод, водойм.

Спостереження за вимиванням хімічних речовин з різних ґрунтів Полісся показали, що при внесенні за 6 років 345 кг/га азоту його втрати внаслідок вимивання з сипкого піщаного ґрунту склали 161 кг/га, а з щільнопіщаного — 83 кг/га. Якщо прослідкувати шляхи поширення вимитого з ґрунту азоту, то в кінцевому ланцюгу він виявляється у річках і, зрештою, в питній воді. Азотвмісні сполуки в підвищених концентраціях є небезпечними токсикантами для людей і тварин.

Фосфор, який вноситься у складі мінеральних добрив, у більшості ґрунтів має тенденцію до швидкого зв'язування у форми погано розчиннріх апатитів (у збагачених вапном ґрун­тах) або у форми фосфату заліза чи алюмінію на менш завапнованих землях.

В Україні в зонах нормативного застосування фосфорних добрив його надходження у річки і озера може підвищити загальну концентрацію фосфору у воді до 0,16 мг/дм³. При передозуванні мінеральних добрив у водні джерела надходить не лише фосфор, а й інші хімічні речовини, які є постійними компонентами добрив.

Не менш небезпечними для річкових систем є калійні добрива, до складу яких входить хлор. Він засвоюється з ґрунту рослинами в кількості 1/6 від його загального вмісту у таких добривах. Решта виводиться з дренажними водами в природні водні джерела та підґрунтові горизонти. Взаємодіючи з натрієм, кальцієм, магнієм, нікелем, хлор утворює з ними розчинні солі, які легко вимиваються з ґрунту і переходять з інфільтраційними водами до підземних і поверхневих джерел водопостачання. Це ж саме можна сказати і про мікроелементи Сu, В, Мg, Мn, які разом з мінеральними добривами вносяться у ґрунт, а далі надходять у інфільтраційні води.

Для удобрення ріллі часто застосовують такі відходи промислового виробництва, як осад стічних вод, фосфогіпс, сапропелі та інші речовини. Більшість з таких відходів мають у своєму складі важкі метали та токсичні речовини. Наприк­лад, піритні недогарки, що використовуються як мідні доміш­ки, містять у своєму складі 40—63 % заліза, 1—2 % сірки, 0,47 % міді, 0,42—1,35 % цинку, 0,32—0,58 % свинцю та інші метали. Широко застосовуваний у сільському господарстві фосфогіпс містить 70—75 % сульфату кальцію, 2—5 % фосфору, 2,5 % заліза та алюмінію. Навіть такі природні добрива, як сапропелі, які видобуваються із заболочених місць, можуть призводити до забруднення ґрунту і ґрунтових вод кадмієм та іншими важкими металами.

Навколо великих міст і населених пунктів на значних площах ріллі застосовують осад стічних вод. До його складу входить близь­ко 77 % органічних речовин, 1,1 % фосфору, 0,3 % кадмію та інші хімічні елементи. Розрахунки показують, що при внесенні на поля 25 т/га (норма) осаду стічних вод з ним надходить еколо­гічно небезпечна кількість кадмію, що дорівнює 5 мг/кг ґрунту.

Для боротьби з сільськогосподарськими шкідниками засто­совують різні за своїм складом хлорорганічні та фосфорорга­нічні пестициди, мідовмісні отруйні сполуки та інші отруто­хімікати.

Усі вони інфільтруються оброблюваними землями і надхо­дять у ґрунтові води. Особливо небезпечним для водойм і водотоків є порушення технологічних процесів їх застосу­вання. Непоодинокими є випадки масового отруєння риби у водоймах, розташованих за десятки кілометрів від місць складування хімічних добрив і отрутохімікатів у непристосованих приміщеннях або просто під відкритим небом у незахищених від опадів місцях. (Механізм таких негативних наслідків в усіх випадках один — це надходження розчинних хімічних речовин з підземним стоком або поверхневим змивом у водотоки. По них вони надходять до малих, середніх і навіть великих річок. Саме антропогенна евтрофікація та хімізація ріллі зумовлює її негативний вплив на річкові системи.

На відміну від водосховищ і озер евтрофікація малих річок не завжди призводить до «цвітіння» води. Її наслідком є заростання русел і плесів вищою водяною рослинністю. В річкових екосистемах, навіть при уповільненні стоку річки, зберігається певна швидкість течії, що не дає можливості розвиватися синьозеленим водоростям, тому весь біогенний стік захоплюється як зануреними, так і напівзануреними водя­ними рослинами.

У руслових ставах на малих річках, незважаючи на лентич- ний характер їх екосистем, інтенсивного «цвітіння» також не буває внаслідок розвитку макрофітів як вздовж русла основної річки, так і по берегах, хоча в складі фітопланктону деякі види синьо-зелених водоростей можуть навіть доміну­вати.

Негативно впливає на якість води в малих річках випасання худоби та зимове стійлове утримання її у тваринницьких комп­лексах. Великі маси гною, які вивозяться на поля і городи, забруд­нюють не тільки ґрунтові, але й поверхневі води. Особливо загрозливих масштабів це набуває в районах розміщення великих тваринницьких комплексів. Технологія безпідстилочного вирощування тварин у таких комплексах передбачає змивання місць їх утримання. Великі маси змитої води, забрудненої висококонцентрованими органічними речовинами, подаються на поля зрошення. Саме вони є джерелом поповнення водою низької якості підземних горизонтів та річкових систем, які розташовані поблизу комплексів.

Дата добавления: 2015-05-24