Борьба с эрозией почвы

Растительность,

Факторы проявления эрозионных процессов

1. рельеф. Чередование плоских равнин и возвышенностей в результате деятельности ледников. Новогрудок –330м, Минск – 350 м, Гродненская обл. 200-250м

2. климат. 3 климатические зоны (северная, Центральная и Южная)

3. Почвенный покров и почвообразующие породы (плоскостная на суглинках, ветровая на торфяниках) Северная и Центральная части – водная эрозия, Южная –ветровая эрозия

Эрозия возникает в результате нерациональной хозяйственной деятельности, неправильного использования земельных угодий, низкой агротехники в некоторых хозяйствах. Выпас животных без соблюдения нормы стравливания и нагрузки скота по склонам балок И оврагов, вспашка почвы и междурядные обработки вдоль склонов, непродуманное строительство дорог и т.д. на фоне древней эрозии способствуют появлению и быстрому росту новых ее очагов.

Смыв и размыв земель приводят к заиливанию водоемов, обме­лению рек, засорению оросительной сети. Потери несут также рыб­ное хозяйство, транспорт, энергохозяйство. Урон в сельском хозяй­стве от засухи, болезней растений и животных и т.д. значительно меньше, чем от эрозии почвы.

Борьба с этим явлением — одно из ведущих звеньев высокой культуры земледелия. Для каждой природной зоны в соответствии с ее физико-гео­графическими условиями (почва, климат, рельеф) разработаны си­стемы земледелия. Успех защиты от эрозии во многом зависит от соблюдения основных правил агротехники, применяемых в конк­ретном районе, и от характера использования земли.

В районах распространения ветровой эрозии необходимы по­чвозащитные севообороты с полосным размещением посевов и па­ров, кулисы, залужение сильноэродированных земель, буферные полосы из многолетних трав, внесение удобрений, снегоза­держание, закрепление и облесение песков и других непригодных для сельскохозяйственного использования земель, регулирование пастьбы скота, выращивание полезащитных лесных полос, а также

безотвальная обработка почвы с оставлением стерни на ее поверх­ности.

В зонах развития водной эрозии обработку почвы и посев сельс­кохозяйственных культур следует проводить поперек склона, при­менять контурную и гребнистую вспашку, углубление пахотного слоя, щелевание и другие способы обработки, уменьшающие сток поверхностных вод; обязательны почвозащитные севообороты, по­лосное размещение сельскохозяйственных культур, залужение кру­тых склонов, внесение удобрений, выращивание полезащитных и противоэрозионных лесных полос, облесение оврагов, балок, пес­ков, берегов рек и водоемов, строительство противоэрозионных гидротехнических сооружений (перепады, пруды, террасирование, обвалование вершин оврагов и др.).

В горных районах необходимы противоселевые сооружения, террасирование, облесение и залужение склонов, конусов выноса, регулирование выпаса скота, сохранение горных лесов.

Все перечисленные мероприятия принято делить на группы: организационно-хозяйственные, агротехнические, лесомелиора­тивные и гидротехнические.

Для практического осуществления противоэрозионных работ прежде всего требуется проведение ряда организационно-хозяй­ственных мероприятий. К ним относится правильная организация территории. В колхозах и совхозах выделяют площади, в различной степени подверженные водной и ветровой эрозии, составляют почвенно-эрозионные планы, на которые наносят категории земель, подверженных водной и ветровой эрозии, для дифференцирован­ного применения противоэрозионных мер.

В США в борьбе с водной эрозией широко и успешно приме­няют обработку почвы вдоль горизонталей или контурное земле­делие, что позволило повысить урожайность ведущих культур — ку­курузы, хлопчатника, картофеля и др. Контурное земледелие на склонах небольшой крутизны обеспечивает сохранение влаги, ох­рану почвы от смыва, повышение ее плодородия. При этом допус­кается некоторое отклонение от горизонталей в случае их сильной извитости.

Задержанию осадков и переводу поверхностного стока во внутрипочвенный способствует углубление пахотного слоя. В ре­зультате этого приема поверхностный сток сократился в нашей стране примерно на 25 %, что уменьшило разрушительное действие талых и дождевых вод.

Особо важную роль в защите почвы как от склонового стока, так и от ливней играет растительный покров.

Высокая плотность растительности обеспечивает также равно­мерное распределение снега на полях. Корневая система растений обусловливает противоэрозионную устойчивость, оструктуривание почвы. Отмершие части растений, их опад также способствуют снижению стока и, кроме того, улучшению жизнедеятельности микро­флоры и мезофауны, усилению биологической активности почвы.

Наиболее надежно закрепляют почву многолетние бобово-злаковые травосмеси. Они улучшают физические свойства почвы, а также обогащают ее азотом, фосфором, кальцием. Клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых трав, увеличивают со­держание в почве азота фиксацией его из воздуха. Вместе с тем нельзя отрицать значения однолетних культур в борьбе с эрозией, хотя они слабее противостоят ей и обладают меньшей способнос­тью восстанавливать плодородие эродированных земель.

Все культуры по их противоэрозионным свойствам можно раз­делить на три группы. К первой группе, наиболее хорошо защища­ющей почву от эрозии, относятся многолетние трапы, ко второй — однолетние культуры, которые значительно уступают им в этом от­ношении. Наиболее слабое защитное действие оказывают пропаш­ные культуры, а в определенных случаях, если они размещены вдоль склона, могут способствовать усилению стока и тем самым — эрозии.

Принято считать, что по сравнению со смывом почвы под мно­голетними травами смыв ее под зерновыми выше в 4—5 раз, а под пропашными — в 25 раз. Из однолетних культур сравнительно хо­рошо защищают почву озимые, так как весной и осенью они фор­мируют устойчивый к эрозии растительный покров. Однако и про­пашные во второй половине лета и ранней осенью обеспечивают высокое проективное покрытие и в это время надежно предохраня­ют почву от эрозии. На склонах эффективно создание буферных полос поперек склона из той же культуры, но при увеличенной дозе удобрений и повышенной норме высева, регулирование снеготая­ния полосным прикатыванием и др.

К противоэрозионным относятся и другие приемы: безотвальная обработка почвы с сохранением стерни, обвалование и бороздование зяби, кротование, щелевание, мульчирование соломой из рас­чета 1—2 т/га. На каждую тонну соломы следует вносить 10 кг азота. Мульчирование почвы на склонах некондиционной соломой в дозе 1—3 т/га снижает эрозию в 3-5 раз. Мульча также уменьшает глуби­ну промерзания почвы, а значит, способствует ранневесеннему по­глощению стока, ослаблению смыва и повышению урожайности сельскохозяйственных культур.

На эродируемых почвах важное значение имеет создание вет­роустойчивого поверхностного слоя. Для этого используют спе­циальные стерневые сеялки, применяют полосное размещение сельскохозяйственных культур и трав.

Применение противоэрозионных орудий обеспечивает сохра­нение стерни на поверхности почвы, способствует задержанию сне­га на полях, улучшению структуры почвы и резкому снижению вет­ровой эрозии. Устойчивая к выдуванию почва имеет в верхнем 5-сантиметровом слое 60 % частиц размером более 1 мм и сохраняется даже при скорости ветра 12,5 м/с на высоте 0,5 м.

На почвах, подверженных дефляции (выдуванию), особенно оп­равдали себя почвозащитные севообороты с посевом буферных по­лос из многолетних трав. На песчаных почвах площадь под много­летними травами следует доводить до 50 %. На менее дефлируемых почвах целесообразно ими занимать 30 % пашни.

Создание кулис из высокостебельных растений (подсолнечник, кукуруза) улучшает снегораспределение на полях, снижает эродирующую энергию отдельных струй воды, т.е. уменьшает эро­зию почвы в целом.

На зяби для сокращения эрозионных процессов нужно создавать снежные валы поперек склона.

Следует также указать на большую эффективность внесения удобрений на эродируемых землях, так как в результате применения всего комплекса противоэрозионных мероприятий резко сни­жается смыв почвы, а следовательно, и внесенных в нее питатель­ных веществ.

В борьбе с водной и ирригационной эрозией эффективно щелевание, способствующее повышению водопроницаемости тяжелых почв. Другой путь — использование дождевальных машин с низкой и средней интенсивностью дождя (до 0,3 мм/мин). Это дает воз­можность увеличить поливную норму до 700—800м³ воды на 1 га без формирования поверхностного стока, экономить воду, избежать за­соления и снижения плодородия почв.

Важным звеном противоэрозионного комплекса является также лесомели­орация.

ОХРАНА ПОЧВ ОТ ЗАСОЛЕНИЯ, ПОДКИСЛЕНИЯ И ЗАБОЛАЧИВАНИЯ

Указанные процессы способствуют резкому нарушению нор­мального функционирования системы почва — растение.

Засоление почвы — накопление растворимых солей и обменного натрия в концентрациях, не допустимых для нормального роста и развития растений. Среди засоленных почв различают солончако­вые с высокой концентрацией растворимых солей; солонцеватые, содержащие более 5-10 % обменного натрия; солончаки и солон­цы. Даже при слабом засолении урожайность кукурузы, например, уменьшается на 40—50 %, пшеницы — на 50—60 %.

Ежегодно на земном шаре вследствие засоления выходит из обо­рота 200—300 тыс. га орошаемых земель. Засоленные земли необходимо промывать пресной водой, но при этом возникает другая проблема — сброса засоленных промы­вочных вод, которые образуют громадные соленые болота-соры. Сбрасываемые воды насыщены удобрениями, пестицидами и дефо­лиантами, токсичными для человека и животных.

Один из факторов засоления — ветер. Он захватывает соленую пыль и переносит ее на большие расстояния в глубь континентов. Подобное явление наблюдается в Приаралье, где ветром усиливает­ся вынос солей и пыли с осушенного дна моря и их перенос на тер­риторию региона.

Засоление почвы возможно при неправильной агротехнике, выворачивании на поверхность засоленных слоев, чрезмерной нагруз­ке скота на пастбищах. Причиной засоления почвы могут быть сами поливные воды, если они содержат повышенные концентрации ра­створимых солей.

Отмечены случаи накопления легкорастворимых солей (до 500 кг на 1 га) под влиянием галофитной растительности.

Наиболее часто засоление происходит вследствие обогащения почвы солями, которые содержатся в грунтовых водах. Одновре­менно с повышением их уровня происходит подъем влаги по капил­лярам в зону ризосферы, где и накапливаются соли по мере испаре­ния воды в ней. Чем суше климат и чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, тем в большей степени выражен этот про­цесс, тем сильнее проявляется токсичность солей по отношению к растениям. Повышенное содержание солей в почве вызывает уве­личение осмотического давления почвенного раствора, что затруд­няет водоснабжение растений, они хронически голодают, их рост ос­лабляется. Это прежде всего сказывается на корневой системе, кото­рая теряет тургор и погибает. Особенно опасен для растений карбо­нат натрия. Если в почве обменного натрия содержится 10—15 % емкости поглощения, состояние растений оказывается угнетенным, при содержании его в пределах 20—35 % угнетение очень сильное.

При увеличенных нормах полива, потерях оросительной воды из каналов также повышается уровень грунтовых вод. Процесс, когда соленакопление в почве происходит в результате нарушения режи­ма полива и фильтрации воды в оросительных каналах, называется вторичным засолением.

В качестве профилактической меры борьбы с вторичным за­солением необходим дренаж территории с использованием гон­чарных, пластмассовых и других труб, укладываемых на глубину 1.0-1,8 м с расстоянием между дренами от 5 до 15м. Полив дожде­вальными машинами с низкой и средней интенсивностью дождя (до 0,3 мм/мин) также безопасен в этом отношении. Перспективны внутрипочвенное, капельное, мелкодисперсное и импульсное оро­шение. Общее достоинство этих способов — экономия воды. Так, при внутрипочвенном орошении норму полива можно снизить до 100—300 м³/га. Расход воды при импульсном дождевании составляет всего 0,01 мм/мин. В связи с малыми нормами орошения вероят­ность засоления и заболачивания уменьшается. Важное достоин­ство новых способов полива — снижение испарения с поверхности почвы, а при мелкодисперсном — и транспирации. При капельном орошении вода в виде капли подается непосредственно к корням, Применение указанных способов полива предотвращает ирригационную эрозию, поэтому их можно использовать на склонах.

Создание лесных полос по каналам также обеспечивает посто­янство уровня грунтовых вод, так как деревья перехватывают и транспирируют фильтрующуюся воду, выполняя роль биологи­ческого дренажа. Для удаления солей из почвы применяют про­мывку пресными водами.

При увеличении кислотности почвы (рН ниже 7) также сни­жается ее продуктивность: возрастает концентрация подвижного алюминия и одновременно уменьшается содержание питательных веществ. Подкисление зависит от поглотительной способности, гранулометрического состава, водопроницаемости, биологической активности почвы и содержания гумуса в ней. Физиологически кислые азотные удобрения усиливают кислотность почвы. Поэтому на таких землях рекомендуются известкование и внесение удобре­ний, богатых кальцием. Без применения извести эффективность удобрений снижается.

Переувлажнение почвы, ведущее к заболачиванию, широко рас­пространено в ряде районов Нечерноземной зоны, а также наблю­дается и в других районах вблизи каналов, водохранилищ и незатампонированных артезианских скважин. На земном шаре забола­чиванию и затоплению подвержено около 8 % суши.

Для осушения заболоченных земель устраивают щелевые дрены, нарезаемые в грунте. На тяжелых землях дрены создают с помощью кротовых плугов. На Дальнем Востоке применяют комплексный дренаж, представляющий собой сочетание трубчатых дрен с сетью кротовин. Из других профилактических мер эффективны опти­мальный способ полива и строгое соблюдение режима орошения сельскохозяйственных культур. Закрытый дренаж имеет преиму­щество перед открытой осушительной сетью, так как в этом случае не теряется полезная площадь.

Однако осушение следует проводить в разумных пределах. Сни­жение уровня грунтовых вод при осушении болот более чем на 1,5 м от поверхности почвы способствует быстрому окислению торфа и выносу питательных веществ в дренажные канавы. При дальней­шем понижении их уровня происходит отрыв корнеобитаемого го­ризонта от капиллярной каймы, что приводит к гибели лесов.

Освоение новых земель надо вести с учетом охраны природы. Иногда еще бытует мнение, что болота наносят большой вред, по­этому необходимо их осушать. Однако следует помнить, что болота выполняют важную водохозяйственную функцию, питая реки и грунтовые воды, очищая загрязненные атмосферные осадки.

Мелиорацию заболоченных земель нужно осуществлять с уче­том защиты природных ресурсов от истощения и нежелательных воздействий на природу Нечерноземной зоны. В связи с этим следу­ет уделять большое внимание экологическому контролю и широко­му обсуждению проектов.

ОХРАНА ПОЧВ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ

Промышленность и современное сельское хозяйство с его высо­кими энерговооруженностью, темпами химизации, инду­стриализации, концентрацией животноводства, распаханностью территории способны изменять и нарушать сложившиеся биохи­мические циклы круговорота веществ и энергии в ландшафтных геосистемах, их экологическое равновесие, существенно изменять санитарно-гигиеническое состояние среды. Воздушный бассейн, почвы и водоемы загрязняются выхлопами техники, выбросами предприятий, отходами животноводства, ядохимикатами и удобре­ниями, продуктами эрозии. Это оказывает значительное отрица­тельное влияние на химический состав растительной и животно­водческой продукции, ее пищевые свойства, качество питьевой воды, что сказывается на здоровье человека.

На участках «индустриальной пустыни» обычно ничего не про­израстает, поскольку загрязнители содержат в значительных коли­чествах химические элементы, которых в естественных условиях в почве крайне мало. Это углерод, сера, молибден, медь, кадмий, цинк, серебро, мышьяк, алюминий, никель, вольфрам, натрий, хлор, железо, титан, бор, барий, фтор. Причем сложившиеся в по­чве определенные соотношения между химическими элементами резко нарушаются.

Наиболее разрушительны открытые разработки. Помимо почв в этом случае значительному повреждению подвергаются и бли­жайшие участки, площадь которых может в 10 раз и более превы­шать территорию разработок. На таких непосредственно при­мыкающих к ним участках нарушаются гидрологический режим, естественная геохимическая миграция элементов, усиливаются процессы эрозии, загрязнение грунтовых вод и т.д.

Большую опасность как загрязнители окружающей среды пред­ставляют неорганические отходы и отбросы (металл, химические вещества, шлаки, стекло, керамика и др.).

Почва загрязняется продуктами выбросов, попадающими в ат­мосферу и затем выпадающими на землю. При этом интенсивность загрязнения зависит от расстояния до его источника и направления преобладающих ветров.

Источники загрязнения, переносимые воздухом, делятся на природные (продукты эрозии, вулканической деятельности, метео­ритная пыль) и антропогенные. К источникам антропогенных заг­рязнителей относятся ТЭЦ, горнодобывающая, металлургическая, химическая, строительная, целлюлозно-бумажная, фармацевти­ческая, пищевая промышленность, транспорт, населенные пункты, сельское и лесное хозяйство. Ежегодно в атмосферу выделяется 10¹² т различных соединений. Ядовитые вещества (свинец, кадмий, селен, мышьяк, никель, ртуть, медь, фтор и др.), попадая затем в по­чву, загрязняют ее и сельскохозяйственную продукцию. Через ат­мосферу в почву поступают многие пестициды. Цементная пыль, хотя и нетоксична, изменяет свойства почвы. Пыль, получаемая при обработке ряда металлов и сжигании горючих материалов, так­же загрязняет ее, а затем, аккумулируясь растениями, попадает в пищу человека и животных.

Во многих районах Северной Америки и Европы серьезную эко­логическую проблему представляют кислотные дожди. На этих континентах заражено 5— 10 млн км² земель. Промышленность выб­расывает в атмосферу за год 70—100 млн т окиси серы и около 20 млн т нитратов, главным образом в результате сжигания ископа­емого топлива. Осадки выпадают в виде растворов серной и азотной кислот. Это не только вызывает гибель рыбы и другой водной фау­ны, а также флоры, но и наносит вред почвам и лесам. Кислотные дожди приводят к подкислению почвы, что способствует вымыванию из нее питательных веществ.

Загрязнение почвы, притом часто необратимое, связано не толь­ко с промышленным, но и с сельскохозяйственным производством.

Значительным источником загрязнения почвы (а также воды и воздуха) может быть животноводство. Создание крупных жи­вотноводческих предприятий с поточным методом производства продукции выдвинуло проблему утилизации их отходов (навоз, сточные воды, силосная жидкость), которые концентрируются в значительных количествах на относительно небольших участках. Часто жидкий навоз при неправильном хранении попадает в балки, загрязняет грунтовые воды. Так, свинокомплекс на 108 тыс. голов или комплекс крупного рогатого скота на 35 тыс. голов по уровню загрязнения окружающей среды может быть приравнен к промыш­ленному центру с населением 400—500 тыс. человек. Поэтому очень | важно обращать особое внимание на строительство очистных со­оружений на фермах, причем его необходимо вести опережающими темпами с соответствующим экологическим обоснованием.

Отходы животноводства содержат различные формы азота, фосфора, калия, серы и других соединений, обладающих высокой токсичностью. Накапливаясь в местах сбросов, они становятся более мобильными и, проникая в воду, разносятся на большие расстояния.

В санитарно-защитной зоне между животноводческими предприятиями и жилой застройкой, между фермами и открытыми водоемами нельзя строить новые и расширять существующие объекты. Навозохранилища располагают за пределами фермы на расстоянии не менее 60 м от животноводческих зданий и не менее 100 м от молочных блоков.

Конструкция и эксплуатация сооружений для хранения жидкого навоза и стоков должны исключать возможность распространения инфекционных заболеваний (промежуточное карантинное выдер­живание не менее 6 сут), фильтрацию жидкости в почву и грунтовые воды; вмещать не менее половины годового хранения навоза (для освобождения от патогенных бактерий и яиц гельминтов). Глубина залегания грунтовых вод — не менее 10 м от дна хранилища.

Загрязнителями почвы различными гельминтами, патогенными микроорганизмами могут быть фекальные массы, моча, промыш­ленные стоки, почвенный смыв, трупы животных и т.д. Отмечено, что наиболее высокое загрязнение почвы гельминтами отмечается на приусадебных участках. Заражение пастбищ возбудителем си­бирской язвы может происходить при земляных работах (мелиорация, строительство и т.д.). Эти и другие болезнетворные микробы способны сохранять в почве свою жизнедеятельность многие деся­тилетия. Необходимо знать места захоронения павших животных. Пасти скот или косить траву допускается не ближе 200-300 м от та­ких мест. В целях борьбы с другими инвазиями нужно сжигать му­сор, гниющие отбросы закладывать для приготовления компостов не ближе 15 м от жилищ и 20—30 м от колодцев.

С экскрементами в почву попадают биостимуляторы, приме­няемые в животноводстве, каустическая сода, используемая для очистки помещений, средства борьбы с вредителями и др. В связи с этим высокие дозы навоза могут оказать отрицательное влияние на плодородие почвы, жизнедеятельность полезных микроорганизмов и растения. В почву вместе с куриным пометом могут попасть медь и мышьяк, добавляемые на птицефабриках в корм для стимулиро­вания роста птицы.

Нитраты могут мигрировать в грунтовые воды или смываться. При скармливании кормов с высоким содержанием этих соеди­нений у коров наблюдается пастбищная тетания — недостаток маг­ния в крови в период беременности и лактации. Избыток нитратов приводит к заболеваниям человека. Это особенно опасно для детей.

В почву вместе с отходами и отбросами попадают многие орга­низмы, в основном патогенные — бактерии, вирусы, нематоды, простейшие насекомые, не теряющие в ней жизнеспособность дол­гое время.

Свежий непродезинфицированный ил и сточные воды от сви­новодческих комплексов служат источниками заражения почв сальмонеллой, бактериями тифа, яйцами гельминтов и др.

Нарушение биологического равновесия в почве, ее водного, пи­тательного режимов, физических и химических свойств приводит к вспышкам токсичных микроорганизмов, снижающих полезную биологическую активность. Такое биологическое загрязнение свя­зано с нерациональной хозяйственной деятельностью человека (подкисление почвы, избыточное увлажнение, уплотнение тяже­лой техникой, монокультура, химическое загрязнение и др.).

Часто неправильно хранятся и транспортируются топливо и сма­зочные материалы. Бывают случаи их попадания в почву, что может вызвать угнетение ее биологической активности.

Разведка и добыча нефти приводят к загрязнению почвы опас­ными промывочными реагентами. Составные части промывочных жидкостей, используемых при бурении (каустическая сода, хлорид натрия, дизельное топливо, битум), вызывают засоление; как пра­вило, растительность в таких местах погибает. В результате излия­ния нефти на поверхность почвы в ней появляются битумные веще­ства.

К опасным загрязнителям относятся углеводороды, которые по­ступают в почву при фонтанировании нефти, неправильной очист­ке буровых скважин, хранилищ и резервуаров с мазутом и нефте­продуктами, при утечке нефти из трубопроводов. В основном нефть загрязняет верхние горизонты почвы. Надо иметь в виду. что вместе с ней из скважин выбрасываются грязь и минерализованные под­земные воды.

Сжигание нефти и угля приводит к загрязнению атмосферы, почвы и воды полициклическими ароматическими углеводородами и бензопиреном. Эти канцерогенные вещества обладают способнос­тью к аккумуляции в почве. Способы борьбы с таким видом загряз­нения включают сжигание мазута на поверхности почвы, глубокую вспашку и заражение ее азотфиксирующими, денитрифицирующи­ми и сульфатвосстанавливающими бактериями. Они минерализуют и окисляют нефть. Однако способность почвы к самоочищению от указанных видов загрязнителей очень слабая, поэтому такие загряз­ненные углеводородами земли восстанавливаются очень медленно и не должны использоваться для выращивания зерновых и много­летних трав. На них возможно в ближайшей перспективе создание лесных насаждений, а также возделывание технических культур и производство семян.

Почва загрязняется также при нерациональном применении удобрений и пестицидов. Урожайность многих сельскохозяйст­венных культура развитых странах в течение последних 200 лет воз­росла в несколько раз. Примерно 50 % прироста урожая обу­словлено применением удобрений. Вместе с тем излишки удобре­ний могут отрицательно влиять на растительность, часть из них не усваивается и сносится в водоемы. Поступление в водоемы азотных и фосфорных соединений вызывает эвтрофикацию — усиленное развитие синезеленых водорослей, вследствие чего увеличивается потребление ими кислорода, что приводит к гибели рыбы.

Применение чрезмерно высоких доз фосфорных удобрений на пастбищах повышает содержание фосфора в корме в 3—8 раз, что превышает все нормы. То же относится к применению высоких доз азотных удобрений, так как это способствует аккумуляции в расте­ниях всех фракций азота, в частности нитратного, а это опасно для здоровья животных. Повышенные дозы аммиачных удобрений обусловливают недостаток в организме такого важного для физиологических процессов микроэлемента, как медь.

Нужно указать на неблагоприятные условия хранения минеральных удобрений, плохой учет их количества в хозяйствах, недо­статочный контроль при внесении. Удобрения часто очень долго хранятся под открытым небом, на краях полей и обочинах дорог, загрязняя ближайшие водоемы. В связи с этим нередки слу­чаи отравления и гибели рыбы, птицы и другой живности.

Экологически более благополучно внесение органических удоб­рений, в частности навоза, хотя он часто бывает плохо пере­превшим, с низким содержанием питательных веществ в результате неправильных закладки и хранения. Недостаточно используются сапропели и другие органические удобрения. В производстве слабо пополняются запасы органического вещества посредством такого мощного фактора, как сидерация, особенно на орошаемых землях. А без этого нельзя полностью решить проблему сохранения плодо­родия почвы и снижения загрязнения окружающей среды. С эколо­гической точки зрения заслуживает внимания также внесение мно­гокомпонентных сбалансированных удобрительных смесей с поли­вной водой при дождевании на орошаемых землях.

Помимо удобрении химическая промышленность мира по­ставляет сельскому хозяйству во все возрастающем масштабе раз­личные пестициды, применяемые для борьбы с сорняками, вреди­телями и болезнями сельскохозяйственных культур. Эти препараты могут накапливаться в выращиваемой продукции, участвовать в пи­щевых цепях, снижать плодородие почвы, вызывать гибель полез­ной фауны, почвенных микроорганизмов.

Миграция пестицидов по почвенному профилю происходит од­новременно с передвижением воды или почвенных коллоидов, на которых они адсорбированы.

На разложение пестицидов в почве оказывают влияние ее физи­ческие и химические свойства. Глины, оксиды, гидроксиды и ионы металлов при участии грунтовой воды служат катализаторами в этом процессе. Отмечено, что интенсивно гидролиз пестицидов про­исходит в почвах с сильнокислой реакцией и с высоким содержанием гумуса. Важную роль в процессе их разложения играют высшие рас­тения и микроорганизмы — бактерии, актиномицеты, грибы.

Остаточные количества пестицидов загрязняют почву и на­капливаются в растениях. Очистка почвы от этих препаратов про­исходит медленно. Для стимуляции разложения вносят спе­циальные вещества, поглощающие или разлагающие их. Некото­рые растения, например кукуруза, сорго, рис, сахарный тростник и др., способны очищать почву от остаточных количеств атразина аб­сорбцией и разложением. Но главное направление решения данной проблемы — прекращение использования пестицидов, устойчивых к разложению, применение в основном препаратов с меньшей ус­тойчивостью. К важным мерам снижения загрязнения почвы пес­тицидами относится выведение новых сортов и гибридов растений, устойчивых к болезням и вредителям, использование химической обработки семян и посадочного материала, ротация культур, внесе­ние достаточных количеств органических и минеральных удобре­ний при равномерном их распределении, соблюдение всех необхо­димых зональных приемов агротехники, расширение биологичес­ких методов борьбы.

Основная доля химических обработок посевов сельскохозяйст­венных культур приходится на авиацию, причем в основном ис­пользуют самолеты и меньше — вертолеты. С экологических пози­ций обработка самолетами наименее желательна, так как таит в себе опасность уничтожения полезной фауны, порчи лесныхполос и смыва удобрений и пестицидов. Поэтому по возможности следует вносить их наземным способом, заделывая в почву.

Опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами. Это может происходить при добыче их из недр в результате рассеивания в по­чвенном слое, а также при выбросах газов, бесхозяйственном разме­щении отходов, орошении сточными водами, внесении фосфорных и органических удобрений, применении пестицидов и т.д. В тяже­лых по гранулометрическому составу почвах, в особенности если они обогащены гумусом, опасность адсорбции растениями избы­точного количества тяжелых металлов меньше. Они входят в состав сложных комплексных соединений, слабо поддающихся разложению. Высокая емкость поглощения почвы и ее щелочная реакция способствуют прочному удержанию тяжелых металлов, что исклю­чает возможность их усвоения растениями в токсичных концентра­циях.

К мерам борьбы с загрязнением почвы тяжелыми металлами от­носятся известкование, внесение удобрений с щелочной реакцией. Из других способов снижения их уровня можно рекомендовать глу­бокую вспашку с оборотом пласта, при которой на поверхность вы­ворачиваются слои почвы с меньшим содержанием этих элементов. Можно выращивать растения, слабо реагирующие на высокие кон­центрации в почве тяжелых металлов и не аккумулирующие их в опасных для животных и человека количествах, например техни­ческие культуры. Эффективна посадка на содержащих тяжелые ме­таллы почвах лесных насаждений, так как в этом случае исключают­ся какие-либо санитарные ограничения.

Большую опасность представляет загрязнение почвы фтором, источниками которого является алюминиевая, керамическая, сте­кольная промышленность, производство фосфорных удобрений и др. Фосфогипс — отход при производстве фосфорных удобрений — содержит 54-60 мг/кг фтора. Обычно его вносят при мелиорации щелочных почв в дозе 6—12 т/га. Это может неблагоприятно ска­заться на растениях. Разные их виды неодинаково реагируют на фтор. Так, установлено, что фасоль в 4— 17 раз чувствительнее к это­му элементу, чем кукуруза. Растения, содержащие 1 мг/кг фтора, токсичны для животных.

В связи с широким использованием в народном хозяйстве ра­диоактивных веществ появилась опасность загрязнения почв ра­дионуклидами. Источники радиации — ядерные установки, испы­тание ядерного оружия, отходы урановых шахт. Потенциальными источниками радиоактивного загрязнения могут стать аварии на ядерных установках, АЭС (как в Чернобыле, Екатеринбурге, а так­же в США, Англии).

В верхнем слое почвы концентрируются радиоактивные строн­ций и цезий, откуда они попадают в организм животных и человека. Лишайники северных зон обладают повышенной способностью к аккумуляции радиоактивного цезия. Олени, питающиеся ими, на­капливают изотопы, а у населения, использующего в пищу олени­ну, в организме в 10 раз больше цезия, чем у других северных наро­дов.

Важную проблему представляет использование в качестве удоб­рения ила сточных вод, который может содержать различные тяже­лые металлы. В США его компостируют с навозом. Ил применяют при выращивании полевых культур, а также на пастбищах при усло­вии, если он не содержит токсичных веществ и патогенов. Токсич­ное действие ила для ржи проявляется при дозе 180 т/га.

Высокие концентрации меди и цинка угнетают рост плодовых и других культур. Салат способен накапливать большое количество тяжелых металлов. Картофель и морковь обладают меньшей спо­собностью к биоконцентрации, и эти культуры надо рекомендовать на почвах с высоким содержанием тяжелых металлов. В целом овощные культуры более чувствительны к тяжелым металлам, чем зерновые.

Свинец наиболее токсичен на кислых, бедных фосфором почвах. Большую опасность представляет кадмий. При концентрации его 1 мг/кг отмечены случаи отравления людей. Никель и цинк в основ­ном нетоксичны для животных. Овцы чувствительны к меди, и при содержании в корме 12— 13 мг ее на 1 кг сухого вещества происходит отравление животных. Поэтому в иле, используемом в качестве удобрений, не должно быть избыточного количества тяжелых ме­таллов, его надо подвергать ферментации и пастеризации. Опасно внесение ила на одних и тех же участках, так как происходит накоп­ление токсичных веществ. Для снижения токсичности металлов весьма эффективно известкование почвы.

Приняты следующие предельные концентрации тяжелых ме­таллов в иле сточных вод, мг/кг: цинк — 2000, свинец — 1000, медь — 800, никель — 100, бор — 100, ртуть — 15, кадмий — 0,005.

Все в большей степени проявляется влияние на окружающую среду производства и использования военных средств. Это связано с увеличением технического оснащения армий разных стран и со­вершенствованием вооружения. На долю его производства в мире приходится примерно 40 % загрязнения почв, воды, атмосферы.

Но экологическая опасность не снижается и в мирное время. От­рицательное влияние на природу оказывает само производство воо­ружения, на которое расходуются природные ресурсы. Проведение крупных маневров, испытание ядерных боеголовок, транс­портировка и складирование различных видов оружия и боеприпасов и т.д. приводят к разрушению почвы. Полигоны, военные базы, аэродромы, платформы для запуска ракет, казармы, гаражи и т.д. выводят из сельскохозяйственного оборота многие миллионы гектаров земель, которые необходимо использовать по прямому на­значению — для ведения сельского и лесного хозяйства, устройства рекреационных зон.

Надо уяснить, что наше будущее определяется прежде всего возможностями природы и нельзя брать у нее больше, чем она может восстановить. Однако в мире ежегодное изъятие природных ресурсов превышает норму в 10 раз.

РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ

Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности уничтожена растительность, изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, при­нято называть нарушенными. Значительный ущерб участкам, при­годным для сельскохозяйственного использования, причиняют от­крытые разработки недр. Образующиеся карьеры глубиной 400— 500 м и отвалы охватывают большие площади.

Вновь использовать такие земли в хозяйственных целях можно только после их восстановления. Процесс восстановления нару­шенных земель называется рекультивацией.

Особая необходимость в рекультивации стала ощущаться при­мерно с 50-х годов. К этому времени относится озеленение метода­ми биологической рекультивации терриконов шахтных угольных разработок в Донбассе (г. Донецк), задернение злаками и некото­рыми бобовыми растениями золоотвалов на тепловых электростан­циях Урала.

Рекультивация земель — сложная проблема. Ее решение в значи­тельной мере зависит от конкретных экологических условий нару­шенных территорий. Для проектирования рекультивационных ра­бот нужны данные о физико-химическом составе грунта, особенно­стях гидрологического режима, форме отвалов, крутизне откосов и т.д.

Предприятиям, организациям и учреждениям вменяется в обя­занность после торфоразработок, горных, строительных и иных ра­бот за их счет приводить нарушенные земли в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном и рыбном хозяйстве.

При добыче полезных ископаемых открытым способом, строи­тельстве животноводческих комплексов, создании орошаемых уча­стков и других работах, связанных с нарушением почвенного покрова, необходимо выполнять требования по снятию, хранению и возврату или перемещению верхнего гумусированного слоя почвы на рекультивируемые земли, а при экологической целесообразнос­ти — и на малопродуктивные угодья.

В связи с геолого-поисковыми и промысловыми нефтяными ра­ботами актуальна рекультивация земель, загрязненных нефтью, токсичными по составу промывочными жидкостями, нарушенных буровыми вышками и различными вспомогательными транспорт­ными средствами. Согласно нормативам на каждую скважину отво­дится 2,2 га. На практике же часто выводится из сельскохозяйствен­ного оборота гораздо большая площадь. Особенно много земли по­вреждается при перемещении буровых установок в смонтирован­ном виде большой колонной гусеничных тракторов.

Рекультивационные работы нередко отстают от намеченных планов. Часть переданных во временную эксплуатацию земель ис­пользуется бесхозяйственно и не приводится в состояние, пригод­ное для дальнейшего вовлечения их в сельскохозяйственное произ­водство. Отмечается тенденция увеличения площадей отра­ботанных торфяных месторождений, не переданных землеполь­зователям. В ряде областей выявлены бесхозные карьеры, число которых из года в год растет. Часто землепользователям земли пере­дают в основном после отработки торфяных месторождений, раз­розненными участками, без выполнения необходимых мелио­ративных работ и агрохимических обследований. Создаются труд­ности для проведения своевременной биологической рекуль­тивации и введения этих земель в сельскохозяйственный оборот.

Поля после фрезерной добычи торфа, невыработанные окраины болот осваивают с помощью лесных культур. Фрезерные поля в за­висимости от глубины залегания грунтовых вод делят на низкие, средние и высокие. Все типы полей при мощности торфа до 30 см, а также невыработанные окраины облесяют. На низких полях почву готовят, создавая микроповышения в виде напашных свальных двухпластовых валов. Подготовка почвы на средних и высоких по­лях состоит в глубокой вспашке с последующим дискованием дер­нины и глыбистого торфа. Посадку (весной) начинают через 2— 3 года после выработки торфа. Используют однолетние сеянцы сосны, двух-трехлетние — ели, одно-двулетние — березы и ольхи и укорененные стеблевые черенки тополя. Удобрения вносят из рас­чета Р60-90К90-120.

На низких полях с сапропелевым плодородным торфом форми­руются хорошие сенокосы. Невыработанные окраины осваивают под полевые культуры. Западины и карьеры используют как водо­емы, угодья для дичи и рыбоводства.

При сельскохозяйственном освоении выработанных торфяни­ков нужно проводить известкование. Здесь выращивают овес, вико-овсяную смесь, озимую рожь и др.; получают высокие урожаи раз­личных культур, что позволяет компенсировать затраты на рекуль­тивацию в течение первых 2—3 лет.

На осушенных низинных торфяниках сельскохозяйственные культуры особенно отзывчивы на фосфорные икалийные удоб­рения, а из микроудобрений — на медные.

В Германии мелиорацию маломощных низинных торфяников проводят посредством глубокой вспашки и создания верхнего пес­чаного слоя мощностью 20 см. В Норвегии на низинных торфяных болотах возделывают овес и ячмень, в Швеции выработанные тор­фяные площади трансформируют в сенокосные и ягодные угодья, создают пруды и озера с последующим разведением рыбы или пре­вращают в зоны отдыха. В Финляндии предприятия торфяной промышленности обязаны оставлять торфяники после их выработ­ки в состоянии, пригодном для возделывания зерновых, трав или выращивания леса. Осушенные торфяные болота используют в этой стране под огороды, сады, а торф — в теплично-парниковом хозяйстве.

Бывшие торфяные участки, будучи обводненными, могут ук­рашать ландшафт.

Важную проблему представляет рекультивация отвалов золы электростанций и шлаковых полей металлургических заводов и обогатительных фабрик. Они не только изымают землю из оборота, но и представляют опасность в санитарно-гигиеническом отноше­нии. Поэтому их нужно закреплять и озеленять. Эти отвалы и шламы вследствие дефицита азота и воды зарастают очень медленно. Но достаточно нанести на их поверхность 2—3-сантиметровый слой почвы, как они могут дать урожайность сена 3—5 т/га. При создании слоя плодородной почвы мощ­ностью от 10 до 50 см и внесении повышенных доз удобрений мож­но получать высокие урожаи — 2—4 т/га. Причем на шламовых по­лях, содержащих токсичные соединения, покрытие почвой должно быть более мощным, чем на золоотвалах. Шламовые поля необхо­димо закреплять. Для этого их мульчируют соломой, опилками, древесной корой, различными искусственными стабилизаторами.

В результате горных разработок не только нарушается почвенный покров, меняется рельеф, но и загрязняется атмосфера, изменяется гидрологический режим на прилегающей территории. Снижение уровня грунтовых вод ведет к уменьшению прироста лесов и урожаев полевых культур, вызывает так называемую местную засуху.

Нарушенные территории по физико-химическим свойствам и пригодности к биологическому освоению разделяют на три группы.

1-я группа — потенциально плодородные грунты, пригод­ные для произрастания растений;

2-я группа — грунты, малопригодные для растительности, так называемые индифферентные грунты, которые следует ис­пользовать под облесение;

3-я группа — фитотоксичные грунты, непригодные для ос­воения без проведения химической мелиорации.

Отвалы, будучи неоднородными, весьма разнообразны по сте­пени кислотности и водно-физическим свойствам. Рекультивацию земель, нарушенных горными разработками, проводят в три этапа.

Первый этап — подготовительный, когда обсле­дуют земли, требующие рекультивации, устанавливают ее на­правление, составляют технико-экономическое обоснование и проект рекультивации.

Второй этап — гарно-техническая рекультивация в зависи­мости от условий района может дополняться промежуточной стади­ей — химической мелиорацией. Горно-техническую рекультивацию проводят предприятия, разрабатывающие полезные ископаемые.

Горно-техническая рекультивация включает три стадии работ по формированию рельефа местности.

Первая стадия — селективная выемка и складирование верхнего гумусированного слоя почвы и нетоксичных пород с последующим их использованием для рекультивации.

Вторая стадия — формирование и планирование поверхности отвалов. Под них в первую очередь надо отводить выработанное пространство карьеров, а также овраги и балки.

Участки для отвалов располагают в местах, которые не будут ис­пользованы для горных работ, и на других площадях, выведенных из сельскохозяйственного оборота. Это, как правило, земли с низ­ким плодородием. Надо учесть санитарные требования, предусмот­реть эстетику будущего ландшафта и возможность выполнения от­дельных работ с наименьшими затратами. При условии содержания в отдельных грунтах менее 20 % токсичных пород в случае лесохозяйственного использования достаточно формирования отвалов и их разравнивания, позволяющего механизированно проводить по­садку лесокультур и уход за ними. При сельскохозяйственном осво­ении выполняют планировку бульдозерами, выполаживание отва­лов до состояния, обеспечивающего их постоянную устойчивость.

Третья стадия — формирование плодородного корнеобитаемого слоя для последующего этапа рекультивации — биологического, путем возврата ранее вынутого и складированного в бурты верхнего гумусированного слоя почвы.

Если породы токсичны или соленосны, необходимо применять селективное отвалообразование, которое обеспечивает их захоро­нение в основание отвалов. Затем токсичные или соленосные грун­ты перекрывают экраном — слоем нетоксичной породы (60— 100 см), проводят планировку площади бульдозерами и покрывают гумусированным слоем почвы. Токсичность сульфидсодержащих пород можно снизить химической мелиорацией. Один из спосо­бов — внесение высоких доз извести.

При токсичности грунтов более 40 % рекомендуется проводить полную химическую мелиорацию, причем количество извести в разных районах неодинаково. Например, в Подмосковье для пол­ной мелиорации грунтосмеси достаточно внести 2 % извести, дваж­ды перемешивая ее с мелиорируемым грунтом, на глубину не менее 50—70 см. При содержании 20—40 % токсичных пород применяют частичную мелиорацию, а при содержании их менее 20 % мелиора­цию не проводят.

По окончании мелиоративных работ грунты покрывают селективно вынутым гумусированным слоем. Не предпочтительнее выполнять покрытие нетоксичной материнской породой, а затем на нее наносить гумусированный слой. Помимо так называемого сухого способа покрытия отвалов можно применять гидроспособ, при котором на спланированную поверхность отвалов подают по трубам пульпу из смеси воды и гумусированного слоя почвы.

Третий этап восстановления нарушенных горными раз­работками территорий — биологическая рекультивация. В процессе ее решается задача восстановления плодородия подготовленных горно-технической рекультивацией участков и перевод их в катего­рию полноценных сельскохозяйственных и лесных угодий. Методы биологической рекультивации различны в зависимости от зональ­ных и хозяйственно-экономических условий.

Известны два вида биологической рекультивации: лесная и сель­скохозяйственная. Наиболее экономным видом освоения рекультивируемых земель считается их облесение, поэтому в большинстве стран предпочтение отдается лесной рекультивации.

За год-два до посадки проводят противоэрозионные мероприятия.

Для накопления в верхнем слое органических веществ перед об­лесением высевают люпин. В южных районах хорошие результаты дает посев таких сидератов, как донник и люцерна. Отмечено, что под многолетними травами в грунтах значительно акти­визируются биологические процессы.

По существу, для облесения пригодны почти все вскрышные по­роды. Оптимум рН грунтов для хвойных видов 4,5—6,0, для листвен­ных — 6,0—7,5.

Создание лесонасаждений на отвалах посевом семян древесных пород оказалось неудачным. Семена поедают грызуны, всходы усы­хают. Поэтому рекомендуют посадку древесных пород: хвойных — двулетними, лиственных — однолетними сеянцами. Подбирают местные, аборигенные породы.

В лесной, лесостепной и степной зонах на нетоксичных и потен­циально плодородных вскрышных породах выращивание насажде­ний не представляет особых трудностей. Для Крайнего Севера стра­ны, где естественное возобновление растительности происходит слабо, рекультивация техногенных ландшафтов, подверженных мерзлотным процессам, затруднена и недостаточно разработана. То же относится к районам, где развиты эрозионно-термокарстовые процессы.

На торфяно-болотных разностях почв устойчивыми и быстро­растущими породами оказываются ель, осина, тополь бальзами­ческий и канадский, рябина, смородина черная и красная, ива пя­титычинковая, а на песках — сосна. Мелкозалежные земли с мощ­ностью торфа свыше 0,3 м и минеральные обнажения пригодны для дуба, клена, ясеня, липы и груши.

На Урале выполняют большие работы по лесной и лесопарковой рекультивации. Здесь проводят террасирование склонов, предвари­тельный посев бобовых и злаковых трав с внесением торфа или на­воза, посадку кустарников. В качестве лесообразующих пород ис­пользуют сосну, лиственницу, а вблизи предприятий — березу по-вислую. В Подмосковном угольном бассейне наиболее устойчивы­ми оказались береза повислая и сосна обыкновенная.

Для снижения эрозии на отвалах необходимо создавать дернину. Хорошо показали себя травосмеси из овсяницы, мятлика и волос-неца на предварительно нанесенном 10-сантиметровом слое почвы. Для закрепления склонов можно применять гидропосев трав без предварительного нанесения плодородного слоя. Для закрепления органогенных субстратов и снижения термоэрозии используют мо­рошку, княженику, костянику.

Застройка отвалов, дачное строительство возможны после их усадки — не менее чем через 10 лет после отсыпки, причем, как пра­вило, допускается возведение одноэтажных зданий. В карьерах и на отвалах после их планировки можно строить коллективные гаражи, теплицы для выращивания овощей и шампиньонов.

На нетоксичных вскрышных породах в густонаселенных рай­онах практикуется сельскохозяйственная рекультивация. Подго­товка нарушенных территорий после горно-технической рекульти­вации включает несколько стадий: известкование; рыхление на глу­бину до 60 см; внесение повышенных доз сбалансированных удоб­рений; посев злаково-бобовой травосмеси.

Удобрения применяют после выполнения горно-технической рекультивации, под посев трав и после них. В целом за три этапа вносят 200—250 кг минеральных удобрений при соотношении NРК, равном 2:3:5.

40—60 см. При этом получают урожаи, сравнимые с урожаями на старопахотных землях. Под травы достаточна мощность слоя пло­дородной почвы на отвалах 30 см. Севооборот должен включать че­тыре-пять видов многолетних трав.

В Карагандинском угольном бассейне и на железорудных от­валах для биологической рекультивации используют люцерну, пы­рей ползучий, житняк, донник, мятлик луговой, эспарцет, овсяни­цу, кострец. При этом обязательно проводят полив. Древесно-кустарниковые породы высаживают выборочно в ямы и траншеи с пол­ной заменой инертной минеральной породы гумусированным слоем почвы на глубину распространения основной массы корней.

Карьеры нерудных ископаемых можно, если позволяют гидро­геологические условия, заполнять водой, создавая водохранилища с благоустроенными, озелененными берегами. Здесь можно орга­низовать зоны отдыха для жителей городов. Подобный метод ис­пользования бросовых земель с системой озер преобразует ланд­шафт, улучшает рекреационные условия.

Много земель изымается под застройку городов, но плотность ее, как правило, низкая. При условии уплотнения застройки город­ское и промышленное строительство целесообразно вести на бро­совых или низкобонитетных с точки зрения сельскохозяйственного производства землях. Линии электропередач и трубопроводы раз­личного назначения следует размещать, руководствуясь этим же принципом, располагать вдоль дорог, лесополос, по межам.

Строительство железных, автомобильных дорог, аэродромов также требует много земель. При их сооружении важно соблюдать соответствующие нормы отчуждения земельного фонда, буртовать и хранить верхний плодородный слой почвы, а после окончания строительства возвращать его на нарушенные участки или вывозить на менее плодородные земли. В целом по стране объем земляных работ, связанных с перемещением верхнего плодородного слоя по­чвы, составит несколько миллиардов кубических метров, которые надо максимально, без потерь использовать для улучшения мало­плодородных земель.

Загрязнение почв РБ в результате хозяйственной деятельности

В Беларуси имеется 9 типов почв и 165 разновидностей. Наиболее распространены:

· Дерновые

· дерново-карбонатные (0,03%)

· дерново-подзолистые – 87,5 %

· - торфяно-болотные

· - почвы пойм

Дата добавления: 2014-01-04