Плодородие земли, неблагоприятные последствия использования земельных ресурсов

Основной качественной характеристикой земельных ресурсов, используемых в сельском и лесном хозяйстве, является плодородие, обусловленное особыми свойствами самого верхнего слоя — почвы.

Почва представляет собой самостоятельное природное тело, обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами, и в то же время она средство производства в сельском и лесном хозяйстве. Факторами почвообразования выступают поверхностные слои литосферы, живые организмы (растения, животные, микроорганизмы), климат, рельеф, хозяйственная деятельность человека. Способность ее обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов, воды и воздуха называют плодородием почвы. В большинстве регионов Земного шара толщина почвенного покрова, обеспечивающего получение большей части пищевых продуктов, составляет всего 150-300 мм. Около трех четвертых всех почв планеты имеют низкую продуктивность из-за недостаточной обеспеченности теплом и влагой.

Важнейшими факторами плодородия почвы выступают: содержание в ней необходимых для развития растений питательных веществ (азота, фосфора, калия, кальция и др.); наличие доступной для растений влаги в течение всего вегетационного периода; хорошая аэрация почв, облегчающая развитие корневых систем растений и жизнедеятельность микроорганизмов. Различают естественное (потенциальное) плодородие, обусловленное общим запасом в почве питательных веществ и влаги, зависящее от природных факторов (содержания гумуса, механического состава и др.), а также искусственное плодородие, воспроизводимое путем агротехнических мероприятий и мелиорации и зависящее, прежде всего, от культуры земледелия и позволяющее использовать элементы плодородия в данном году. Рациональное сочетание естественного и искусственного плодородия образует ее экономическое (эффективное) плодородие. Главный прием регулирования запасов питательных веществ в почве, в особенности в доступных растениям подвижных формах, — внесение минеральных и органических удобрений. Оптимальная влажность в почве достигается с помощью агротехнических и гидротехнических мероприятий.

Изменчивость в пространстве и во времени процессов почвообразования обусловливает большое разнообразие почв планеты. В современных классификациях выделяется более 100 типов почв, которые объединяются в более высокие единицы.

Почвенный покров стран СНГ довольно сложный как по составу, так и по основным свойствам почв. Географическое распределение почв подчиняется ряду закономерностей. Наиболее отчетливо выражена их широтная зональность -- смена типов почв с севера на юг, объясняемая изменениями климатических условий (тепло и увлажнение), и растительности. На Восточно-Европейской равнине с севера на юг сменяются зоны тундровых, подзолистых, серых лесных, черноземных, каштановых и бурых полупустынных почв. Большинство зон подразделяются на подзоны с преобладанием определенных почвенных подтипов.

Рациональное землепользование может повышать естественное плодородие почв, улучшать состояние земельных ресурсов. Однако при неправильном, расточительном хозяйствовании происходят значительные потери продуктивных земель, проявляется деградация земель (почв). В Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием (1992) дается следующее определение: деградация земель означает снижение или потерю биологической и экологической продуктивности богарных пахотных земель, орошаемых пахотных земель, лесов и лесных участков в результате землепользования или действия одного или нескольких процессов, в том числе с деятельностью человека и структурами расселения, таких как:

--ветровая или водная эрозия почв;

--ухудшение физических, химических и биологических или экологических свойств почв;

--долгосрочная потеря естественного растительного покрова.

Одной из основных причин ухудшения качества земельных ресурсов является ускоренная эрозия почвы ( от лат. erosio — разъедание). Под термином «эрозия почвы» понимают разрушение верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающей почвообразующей породы поверхностными водами и ветром. Под влиянием хозяйственной деятельности человека возникает ускоренная эрозия, которая часто приводит к полному разрушению почвы.

Водная эрозия представляет собой смыв почвы струйками и ручейками талой или ливневой воды; неровности микрорельефа способствуют образованию промоин. При больших уклонах поверхности и на длинных склонах мельчайшие струйки сливаются в более крупные ручьи, которые быстро образуют струйчатые размывы, и если их своевременно не заровнять, возникают овраги. Наибольших размеров эрозия почвы достигает на распахиваемых землях, особенно на почвах легкого механического состава.

Интенсивное перемещение частиц почвы и подстилающих ее пород по земной поверхности, обусловленное ветром, называют ветровой эрозией. Она наблюдается в любое время года и при любой силе ветра, но наиболее интенсивно проявляется весной при сильных ветрах, когда почва взрыхлена и не покрыта растительностью. Ветровая эрозия проявляется в виде пыльных (черных) бурь и местной (повседневной) эрозии.

Вследствие эрозии почвы на земном шаре в ХХ столетии из сельскохозяйственного оборота выбыло несколько десятков миллионов гектаров пахотных земель, а несколько сотен миллионов гектаров нуждаются в проведении противоэрозионных мероприятий. Наибольших размеров эрозия почвы достигла в США, Канаде, странах Средиземноморья, Ближнего Востока, Южной Азии, в Китае и Австралии. В странах СНГ водной и ветровой эрозии почвы подвержено по имеющимся оценкам около 475 млн. га сельскохозяйственных угодий, в том числе 177 млн. га пашни. Площадь оврагов превысила 10 млн. га, а их общая протяженность составила более 1 млн. км.

В результате водной эрозии на склонах с каждого гектара ежегодно смывается примерно 18 т мелкозема, где содержится 120 — 200 кг гумуса, 5 — 6 кг фосфора и калия, 8 — 10 кг/га азота, переносится ветром 3 т, что приводит к большим потерям не только питательных веществ, но и продуктивной влаги, загрязняются водоемы. Наибольший ущерб эрозия почв наносит сельскому хозяйству— на слабосмытых почвах снижение урожайности различных сельскохозяйственных культур составляет 5 — 20%, на сильносмытых почвах — до 30 — 60%.

Для уменьшения негативных последствий эрозии земель и предотвращения ее дальнейшего развития необходимо проведение комплекса организационно-хозяйственных, агротехнических, лесомелиоративных и других противоэрозионных мероприятий. Это запрещение или ограничение рубки леса в эрозионно опасных местах, регулирование пастьбы скота, соблюдение правил вспашки земель и сева на крутых склонах (поперек склона), регулирование стока, укрепление оврагов, склонов, облесение и залужение эродированных земель и т.д.

Во многих регионах земного шара усиливается аридизация (снижение увлажненности) обширных территорий, под угрозой распространения пустынь находится пятая часть суши. По подсчетам специалистов ООН, за вторую половину ХХ в. площадь Сахары разрослась на 650 тыс. км², край ее ежегодно продвигается на 1,5—10 км, а Ливийской пустыни — до 13 км в год. Развитие орошаемого земледелия в условиях аридного климата с длительным сухим сезоном вызывает вторичное засоление почв — накопление в верхних горизонтах почвы вредных для растений солей. Засолению подвержено около 50% площади орошаемых земель мира.

Земля, прежде всего почвенный покров, подвержена различным внешним воздействиям. Любые действия, приводящие к нарушению физических, физико-химических, химических, биологических и биохимических свойств почвы, вызывают ее загрязнение. Загрязнение земель — это внесение химических загрязнителей в количествах и концентрациях, превышающих способность почвенных экосистем к их разложению, утилизации и включению в общий круговорот веществ и обусловливающее в связи с этим изменение физико-химических, агротехнических и биологических свойств почвы, снижающих ее плодородие и ухудшающих качество производимой продукции. В больших масштабах происходит загрязнение почв при открытых разработках полезных ископаемых; вследствие покрытия ее поверхности выбросами, отвалами, пустой породой; неорганическими отходами и отбросами промышленности; веществами, переносимыми воздухом; радиоактивными веществами; вследствие сельскохозяйственной деятельности, работы транспорта и коммунально-бытовых предприятий.

По результатам наземных, авиационных и космических наблюдений, а также экспертных оценок к началу 90-х годов ХХ столетия примерно четверть всех земель стран Содружества была отнесена к зонам постоянного загрязнения. Лишь около 45% территории СНГ оставалась экологически чистой.

Значительную опасность для здоровья человека представляет загрязнение земель тяжелыми металлами, в том числе такими как железо, марганец, цинк, медь, молибден, известными в сельском хозяйстве под названием микроэлементов, необходимых растениям в малых количествах. Однако, если их концентрация превышает допустимую норму (плотность более 4,5 г/см³), они накапливаются в растительной продукции и становятся токсичными для человека и животных. По степени опасности различают три их класса. К классу I относятся мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк; к классу II -- кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма; к классу III -- ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций. Коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания в почве (С_i) к фоновому (С_ф):

К_с = С_i / С_ф (7.1)

Наибольшему загрязнению тяжелыми металлами подвержены почвы в городах и зонах их влияния. Это вызвано, с одной стороны, свойством почвы накапливать загрязняющие вещества, с другой — поступлением на поверхность городских земель больших количеств разнообразных химических веществ с атмосферными осадками, выпадением аэрозолей, бытовыми и производственными отходами. Накопившиеся за длительный период в почвенной толще загрязняющие вещества являются источниками вторичного загрязнения атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод. Содержание загрязняющих веществ в почвенном покрове городов изменяется в широких пределах: от минимальных значений, близких к фоновым, в районах новостроек, до концентраций, в десятки раз превышающих фоновые, в зонах влияния промышленных предприятий и старообжитых районах городов.

Загрязнение почв, связанное с сельскохозяйственным производством, проявляется в избыточном накоплении химических веществ в результате известкования кислых почв, внесения минеральных удобрений и пестицидов, а также чрезмерного полива сельскохозяйственных угодий стоками животноводческих комплексов. Низкая культура земледелия, а также внесение удобрений в почву с помощью устаревшей техники предопределяют, что только 10-15% их достигает растений, а остальные загрязняют окружающую среду.

К негативным явлениям, связанным с применением минеральных удобрений, относится загрязнение почв, грунтовых и поверхностных вод нитратами. При этом необходимо учитывать роль нитратов как обязательного участника круговорота азота в природе, источника азотного питания растений. Опасность представляет избыточное содержание нитратов в воде, пище и кормах, которое обусловлено неоправданно высокими дозами применения азотных удобрений и их неравномерным распределением по пашне. Для предотвращения негативного действия нитратов под все сельскохозяйственные культуры применительно к разным типам почв разработаны оптимальные дозы внесения азотных удобрений, которые гарантируют получение чистой продукции и исключают загрязнение окружающей среды.

Необходима рациональная система применения минеральных и органических удобрений. При обоснованном определении видов, норм, сроков и способов их внесения существенно сокращаются потери питательных веществ, снижается возможность попадания их из почвы в грунтовые воды и водоисточники, уменьшается накопление остаточных веществ в почве и растениях.

Для предотвращения загрязнения почв пестицидами необходимо прежде всего разработать систему защиты растений с ограниченным применением ядохимикатов, исключить проявление ветровой и водной эрозии, обратить особое внимание на соблюдение точных доз вносимых химикатов, в частности, способами опрыскивания.

Рациональное применение гербицидов учитывает свойства почв, особенно содержание органического вещества. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, при научно обоснованном применении гербицидов, правильно определенной дозе не возникает существенной опасности. В перспективе расширение биологических методов защиты растений, восстановление плодородия почв, борьба с сорной растительностью исключают или существенно ограничивают применение многих химических методов в сельском хозяйстве.

Одной из наиболее серьезных проблем стран СНГ является радиоактивное загрязнение земель, обусловленное аварией на Чернобыльской АЭС и другими техногенными катастрофами. Почва стала накопителем радиоактивных веществ, которые затем вместе с питательными веществами переходят в сельскохозяйственные растения, животных и, в конечном итоге, к человеку.

Выпадения радионуклидов, продолжавшиеся в течение 3 месяцев после катастрофы на ЧАЭС, вызвали масштабные загрязнения земель в Европейской части бывшего СССР. Причем радиоактивное загрязнение распространялось неравномерно. Для оценки уровня загрязненности территории наиболее широко используемым показателем является плотность загрязнения по радиоактивному цезию--137; территория считается загрязненной, если значение этого параметра превышает 1 Ки/км². На основании такого определения загрязненными признаны: в Беларуси -- 46500км² земель (22,4% ее площади), в России -- 59300км² (0,3%), в Украине -- 37600км² (6,2% территории). Площадь сельскохозяйственных земель с отмеченной плотностью загрязнения по цезию--137 в Беларуси составила 18000км² (22% всех сельхозугодий республики), из хозяйственного обращения было изъято 2640км².

На расстоянии 30 км от ЧАЭС определена наиболее опасная полоса -- зона отчуждения, из которой население было эвакуировано в 1986г., а затем в Беларуси создан Полесский радиационно-экологический заповедник. Основная часть зоны отчуждения не может быть возвращена в сельскохозяйственный оборот даже в отдаленной перспективе вследствие высокой плотности загрязнения долгоживущими радионуклидами.

Радиологический мониторинг почв, проводимый в Беларуси, показал, что к 2000г. содержание цезия-137 в почве сократилось примерно на 20% по причине его естественного распада. Кроме того, установлено снижение подвижного цезия-137 вследствие перехода его в необменно-поглощенное состояние, что привело к снижению его доступности для растений в среднем в 1,5 раза. В связи с этим из категории радиационно опасных исключено и вовлечено в сельскохозяйственный оборот около 7 тыс.га земель.

По данным некоторых исследований прогнозируется дальнейшее уменьшение площади территорий, загрязненных радиоактивными элементами; за период между 1986 и 2046гг. они уменьшатся в Беларуси в 2,4 раза, в России – в 5,2 раза. Уже к 2006г. ожидается, что в России территорий с уровнем загрязнения по цезию-137, превышающим 40 Ки/км², не будет. Отдельные долгоживущие изотопы, такие как плутоний-239 и америций-241, останутся в природной среде на тысячи лет, хотя высокие уровни загрязнения почв этими радионуклидами почти исключительно сосредоточены в зоне отчуждения.

Развитие промышленности, строительство городов и путей сообщения, гидротехнических сооружений приводит к нарушению земной поверхности, значительным изменениям природных ландшафтов. Сильно разрушается почвенный покров при открытой разработке полезных ископаемых. Предприятия добывающих отраслей используют для технологических нужд значительные площади сельскохозяйственных и лесных земель, которые в процессе выработки качественно изменяются. Нарушенные земли характеризуются низкой хозяйственной ценностью, загрязняют окружающую среду, ухудшают санитарно-гигиенические условия жизни людей, осложняют использование близлежащих земель. К таким землям относятся выемки карьеров и провалы поверхности на шахтных полях, природные отвалы карьеров и шахт, шламонакопители и хвостохранилища обогатительных фабрик, золоотвалы электростанций и т.д. По странам Содружества площадь земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых, проведения строительных и других работ, достигла к началу 90-х годов ХХ столетия 1,8 млн. га, а в отдельных странах доля нарушенных земель составляет 0,1-0,2% от общей территории (см.табл.7.2).

Для восстановления нарушенных земель требуется рекультивация — комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, улучшение условий природной среды. Процесс восстановления земель складывается из горно-технической и биологической рекультивации. На первом этапе планируют местность — засыпают карьеры, выравнивают рвы, осуществляют регулирование водного режима, насыпают плодородный слой почвы, на втором — производят восстановление почвенно-растительного покрова и плодородия почвы. Рекультивируемые земли используются под посев нетребовательных к почвенным условиям растений, на них высаживаются леса, создаются зоны отдыха, водоемы.

Экономическая эффективность рекультивации (Э) определяется по формуле

Э = Э_р/З_р ³ Е_н, (7.2)

где Э_р — эффект от рекультивации земель (величина чистого дохода); З_р — сумма затрат на рекультивацию; Е_н — нормативный коэффициент эффективности, равный 0,06.

Затраты на рекультивацию (З_р) рассчитываются по формуле

З_р = S × (З₁ + З₂ + З₃ + З₄ + З₅), (7.3)

где S — площадь рекультивируемых земель; З _i (i = 1, 2, 3, 4, 5) — затраты на планировку поверхности, выемку плодородного слоя почвы, покрытие площади плодородным слоем, химическую обработку, инженерно-мелиоративное и гидротехническое обеспечение 1 га нарушенных земель соответственно.

Одним из основных факторов рационального использования земельных ресурсов является мелиорация — совокупность организационно-хозяйственных и технических мероприятий по коренному улучшению земель с неблагоприятным водным и воздушным режимами, физико-химическими свойствами, подверженными вредному механическому действию ветра или воды. Наиболее распространена гидротехническая мелиорация, т.е. осушение или орошение почв, обводнение пастбищ. Водный режим почв изменяют путем использования таких специфических методов, как снегозадержание, промывка, дренаж, регулирование стока и др. Для улучшения физического состояния почв проводят уборку камней, пескование глинистых почв и др.

Мелиорация земель получила широкое распространение в странах СНГ (Россия, Беларусь, государства Центральной Азии и др.), а также и во многих других регионах мира, главным образом с аридным климатом. Масштабы мелиоративного воздействия на природу столь велики, что большие площади земель на нашей планете резко изменили свой облик в результате строительства водохранилищ, прудов, дамб, дренажной сети и пр. В странах Содружества площадь мелиорированных земель в начале 90-х годов ХХ столетия превысила 35 млн. га, в том числе орошаемых -- 20млн. га и осушенных -- 15 млн. га.

Загрязнение земель, подземных и поверхностных вод, атмосферного воздуха во всевозрастающей степени связано с накоплением отходов, которые образуются в процессе производства, хозяйственной деятельности, в быту. Количество отходов ежегодно в мире возрастает и, по некоторым оценкам, достигло 30 млрд. т (все виды отходов). На каждого жителя Земли извлекается до 100т породы в год, а на производство конечной продукции используется не более 7% добываемого сырья. Анализ тенденций развития мирового хозяйства показывает, что масса отходов удваивается каждые 10-12 лет.

Для размещения отходов из хозяйственного оборота изымаются все новые и новые земли. Образование и накопление отходов производства и потребления ведет к нарушению экологического равновесия природной среды и представляет реальную угрозу здоровью людей. Все отходы, в зависимости от источников их образования, делятся на производственные и бытовые (отходы потребления).

Отходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, которые образуются в процессе производства продукции или выполнения работ и потеряли полностью или частично исходные потребительские качества, а также содержат попутные вещества, которые образуются в процессе производства и не находят использования в этом производстве. По своему физико-химическому составу отходы делятся на твердые, жидкие и газообразные. Примером последних могут служить газы, образующиеся при разложении мусора, или газы предприятий. Жидкие отходы представляют собой вещества, растворенные в использованной воде, сбрасываемые в открытые водоемы, канализацию или поступающие на очистные сооружения, где они превращаются в твердые осадки. Но основной объем составляют твердые отходы, образующиеся по всей цепочке переработки сырьевых ресурсов.

Отходы потребления — изделия и материалы, которые потеряли свои потребительские свойства в результате физического или морального их износа. К отходам потребления относятся и твердые бытовые отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности людей.

Утилизация и ликвидация отходов связана с их состоянием, составом, характеристиками и токсичностью. В зависимости от их состояния утилизируемые отходы делятся на твердые (отходы металлов, пластмасс, пыли минерального и органического происхождения, шлак, бумага, ткани и пр.) и жидкие (шламы, осадки сточных вод после их обработки и пр.). По гигиеническому принципу, связанному со степенью опасности, обусловленной токсичностью, отходы подразделяют на шесть категорий (табл. 7.3).

Таблица 7.3

Классификация отходов и рекомендуемые меры по

Дата добавления: 2014-11-18