Комплекс противоэрозионных мероприятий на территории Беларуси

Комплекс противоэрозионных мероприятий включает организацию территории, введение почвозащитных севооборотов и почвозащитных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, внесение дифференцированных доз удобрений, залужение сильноэродированных почв, лесомелиоративные мероприятия, строительство гидротехнических сооружений.

Наибольшими почвозащитными свойствами отличаются многолетние травы (0,92—0,98), самым низким — картофель (0,18).

Особое значение имеет система обработки почвы, которая должна обеспечивать защиту почвы от эрозии при минимальных затратах энергоресурсов.

В зависимости от степени развития эрозии она должна строиться на замене отвальной вспашки разноглубинной безотвальной, включать щелевание зяби, поверхностную обработку почвы разными орудиями, мульчирование поверхности почвы пожнивными остатками.

При этом технологические операции при возделывании культур должны проводиться поперек склонов.

На дефляционно-опасных землях важны послепосевное прикатывание кольчато-шпоровыми катками, минимальные обработки комбинированными агрегатами, вспашка поперек господствующих ветров.

На землях, непригодных для сельскохозяйственного использования, осуществляются лесомелиоративные мероприятия, среди которых основными являются создание водорегулирующих и водоохранных лесополос в малолесных районах или вокруг прудов и водоемов, сплошные лесопосадки на бросовых землях.

Кроме того, в борьбе с овражной эрозией необходимы гидротехнические мероприятия в виде водоудерживающих валов, каналов, террасирование склонов.

Наибольший эффект против развития эрозии на любых землях может обеспечить только комплекс противоэрозионных мероприятий и почвозащитных технологий, обеспечивающих высокую производительность эрозионных земель и базирующихся на принципах ландшафтного и контурно-мелиоративного земледелия.

2.2 Другие факторы деградации почв

Дегумификация почв происходит наиболее резко при распашке целинных земель в первые годы. Дальнейшие изменения зависят от способа использования пашни, структуры посевных площадей, применения органических и минеральных удобрений, удельного веса многолетних трав в севооборотах.

Ежегодные потери гумуса при разных способах использования дерново-подзолистых почв составляют 0,5—1,5 т/га (Т.Н. Кулаковская, А.В. Калиновский и др.).

Дегумификация сопровождается уменьшением запасов питательных элементов, энергии, в почве понижается биологическая активность почвенной биоты, почва легко поддается водной и ветровой эрозии. Ей сопутствует потеря почвенной структуры, что ухудшает водные и воздушные свойства, сокращает сроки агрономической спелости, в итоге на 30—40% снижается производительность почвы. Процесс можно остановить достижением бездефицитного баланса гумуса, внесением 8—12 т/га органических удобрений и возделыванием многолетних трав.

Переуплотнение почв тяжелыми механизмами приводит к уменьшению порового пространства, нарушает газообмен между почвой и атмосферой и движением почвенного раствора, что вызывает засуху при обилии в почве влаги и создание анаэробиозиса.

Основная масса корней не в состоянии преодолеть уплотненный слой, который обычно возникает на глубине 10—15—20 см, поэтому растения постоянно страдают то от избытка влаги, то от ее недостатка вследствие быстрого испарения.

Разуплотнению почв способствуют внесение навоза и специальные агротехнические мероприятия. Однако главное на пути этого вида деградации снижение нагрузки на почву, которая не должна быть больше 0,8—1 кг/см², что зависит от вида используемой техники и технологии обработки почв.

Вторичная кислотность — следствие применения физиологически кислых форм удобрений без известкования на почвах, имеющих кислую реакцию (подзолистых, дерново-подзолистых, серых лесных, красноземах).

Подкисление всех типов почв могут вызвать кислые атмосферные осадки, которые выпадают в зоне крупных комбинатов, загрязняющих атмосферу недоокисленными соединениями серы и азота.

Вторичная кислотность возникает вокруг выбросов пустой породы из каменноугольных и колчеданных шахт и обогатительных фабрик. Она может появиться при осушении болот, содержащих сернистое железо. Это вынуждает применять известкование даже на почвах черноземной зоны. Отсюда вытекает необходимость строгого соблюдения воздухоохранных мер как при строительстве, так и при функционировании предприятий-загрязнителей.

Загрязнение тяжелыми металлами и токсическими элементами становится все более частым явлением. При сжигании угля и нефти с твердыми и жидкими отходами в почву поступает громадное количество химических элементов и их соединений разной природы.

Тяжелые металлы поступают в почву с удобрениями и пестицидами, в основном они аккумулируются в подстилке и гумусовом горизонте. Их распределение зависит от розы ветров, ландшафта, характера и особенностей источника загрязнения.

Максимальное загрязнение обычно распространяется на 10—15 км от источника, но небольшие концентрации могут переноситься на большие расстояния. Установлено, что особо токсичными являются ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, селен, фтор, никель, сера, молибден, хром.

Главным источником загрязнения почв свинцом являются выхлопные газы автомобилей, поэтому продукция, полученная вблизи магистралей, наиболее загрязнена. Токсичные соединения фтора и кадмия присутствуют в некоторых апатитах.

В почвах тяжелые металлы могут накапливаться, терять токсичность либо сохранять ее, губительно действуя на живые организмы. Ртуть, свинец и кадмий хорошо сорбируются в гумусовом горизонте и мало передвигаются за пределы почвенного профиля. Адсорбированный фтор легко перемещается в грунтовые воды, цинк и медь менее токсичны, но более подвижны, чем свинец и кадмий.

В разных типах почв уровень токсичности тяжелых металлов может отличаться значительно.

Загрязнение остатками удобрений и пестицидами существенно возросло по мере роста интенсивности химизации сельского хозяйства. С увеличением количества азотных удобрений обнаруживается накопление нитратов в воде и в сельскохозяйственной продукции, что вызывает заболевания детей метгемоглобинемией (при 40—50 мг NO3 на 1 л питьевой воды, ГЩК для нее — 10 мг/л).

Нитраты расшатывают также иммунную систему и дают стойкие аллергические реакции, вызывают уродства у детей и рак желудка у взрослых. Поэтому введены ограничения доз внесения азотных удобрений под различные сельскохозяйственные культуры и строгий контроль за содержанием нитратного азота во всех видах сельскохозяйственной продукции (БелНИИПА).

Соединения фосфора в почве малоподвижны, но их поступление в водоемы в результате поверхностного смыва почвы обусловливает зарастание водоемов и как следствие заморы рыб.

Сложные последствия миграции и аккумуляции пестицидов в почвах трудно предвидеть и оценить. Многие из них длительное время могут оставаться токсичными, потенциально опасны хорошо растворимые препараты не только на месте их применения, но и на значительном удалении от него.

Углеводородное загрязнение почв ароматическими полициклическими углеводородами и бензопиреном, которые способны аккумулироваться в почвах, проходит при неполном сгорании угля и нефтепродуктов. Все они, особенно бензопирен, оказывают канцерогенное действие, поэтому загрязненные углеводородами почвы не должны использоваться для производства продовольствия.

Радиационное загрязнение почв обусловлено испытаниями в атмосфере атомного и водородного оружия и в результате выбросов радиоактивных изотопов атомными станциями. Для Беларуси, значительная часть территории которой загрязнена цезием-137 и стронцием-90, эта проблема имеет особую остроту.

Разрушение почвенного покрова вызывает промышленная эрозия. Добыча полезных ископаемых открытым способом меняет рельеф, гидрографию территории, загрязняет почвы в районах нефтедобычи сырой нефтью, нефтяными и пластовыми водами. Гражданское, промышленное и дорожное строительство сопровождается непроизводительными потерями почв, восстановление которых возможно только в результате рекультивации. Она включает систему приемов восстановления и оптимизации ландшафтов, которые обходятся дорого, поэтому контроль за отводом земель для промышленных целей должен быть очень строгим.

Особые виды загрязнения проявляются при орошении почвы. При нарушении режима использования ирригационной системы могут возникнуть вторичное засоление, осолонцевание, слитость почв и другие загрязнения. Эти проблемы особенно резко проявляются при поливе минерализованными водами, бездренажном орошении, когда фильтрация оросительных вод резко поднимает уровень стояния грунтовых вод. В таких условиях проводится комплекс дорогостоящих мероприятий по рассолению и мелиорации солонцов.

2.3. Почвенно-экологический мониторинг

Задачи сохранения, восстановления и улучшения почвенных ресурсов составляют важнейший раздел экологизации деятельное человека в сфере сельскохозяйственного производства. Экологические последствия загрязнения почв проявляются позже загрязнений атмосферы и гидросферы, однако они более устойчивы и долговременны. Поэтому охрана почв и охрана биосферы возможны только на основе почвенно-экологического мониторинге.

Мониторинг — система длительных наблюдений за изменениями свойств почв. Выделяется мониторинг локальный, региональный, глобальный.

Локальный включает наблюдения за отдельными изменениями компонентов природной среды под влиянием фактором местного значения (влияние стройки, мелиоративной системы, загрязнения территории отдельными предприятиями)

Региональный — слежение за взаимодействием природы и человека в процессе природопользования на региональном уровне (круговорот питательных веществ на территории зоны, подзоны, особенность загрязнения различных типов почв и др.).

Глобальный (биосферный) — система наблюдений за общепланетарными изменениями, которые происходят в атмосфере и гидросфере.

В Республике Беларусь в соответствии с законом «Об охране окружающей среды» создается Национальная система мониторинга окружающей среды (НСМОС).

Информационная база НСМОС объединит результаты наблюдений за состоянием окружающей среды и ее изменениями под влиянием антропогенной деятельности.

Она включает 13 отдельных видов мониторинга, в том числе два комплексных: мониторинг земель (почв), включающий мониторинг земельного фонда, агропочвенный мониторинг и мониторинг агротехногенно загрязненных почв,

и радиационный мониторинг, включающий мониторинги радиоактивного загрязнения почв, атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод и объектов жилищно-коммунального хозяйства.

Мониторинг земельного фонда базируется на материале статистической отчетности о наличии, качественном состоянии и использовании земель. Агропочвенный мониторинг ведется на землях сельскохозяйственного использования и включает полевые опыты по изучению изменений почвенного покрова под влиянием различных природных и антропогенных факторов. Мониторинг агротехногенно загрязненных почв ведется на 36 пунктах наблюдения в зоне влияния крупных городов, на 100 реперных пунктах изучения глобального загрязнения почв, в хозяйствах 28 районов (за содержанием остаточных количеств пестицидов), на 21 геоботаническом профиле в придорожных полосах.

Мониторинг радиоактивного загрязнения почв ведется на сети, состоящей из 18 ландшафтно-геохимических полигонов и 181 реперной площадки. Мониторинг загрязнения подземных вод проводится в 85 скважинах, поверхностных вод — на пяти крупных реках (Днепр, Припять, Сож, Ипуть, Беседь) и на малых реках (18 створов и 43 водотока), мониторинг радиоактивного загрязнения атмосферного воздуха включает 6 стационаров и 72 пункта наблюдений за уровнями радиоактивных выпадений из атмосферы и мощностью экспозиционной дозы у-излучения.

Поэтапный ввод НСМОС планируется осуществить до 2005 г. К этому времени следует определить систему наблюдений, оценки и прогноза состояния земель для выявления изменений, предупреждения и устранения негативных процессов и их последствий во влиянии на окружающую человека среду.

Сложной задачей является установление предельно допустимых концентраций химических веществ в почве (ПДК). В настоящее время установлено около 800 ПДК для веществ, загрязняющих воду, около 300 — для загрязняющих атмосферу.

Для почв ПДК установить трудно, так как почва находится в состоянии сложного взаимодействия между человеком и животным, растением и окружающей средой. Поэтому многие ПДК для разных соединений требуют уточнения в зависимости от буферной способности почв, способов и видов мелиорации, применения различного вида удобрений и др.

Краткий конспект Лекции 10

Почвенный покров полярного пояса

Полярный пояс занимает 13% площади суши, более 2/3 его территории покрыто ледниками Антарктиды, Гренландии и других островов.

В Северном полушарии в пределах пояса выделяются две почвенные области:

Евразиатская и Северо-Американская.

В Южном полушарии, в Антарктиде, имеются лишь совсем небольшие районы, свободные ото льда. Почти на всей площади полярного пояса распространена многолетняя мерзлота.

В почвенном покрове полярного пояса различают арктическую и субарктическую зоны.

В арктической зоне, отличающейся очень суровым климатом, под куртинами растительности по морозобойным трещинам образуются арктические почвы. Они характеризуются укороченным профилем, отсутствием признаков оглеения, слабокислой или нейтральной реакцией, почти полной насыщенностью основаниями поглощающего комплекса.

В субарктической зоне с менее холодным и более влажным климатом под мохово-лишайниковой и мохово-кустарничковой растительностью на суглинисто-глинистых породах широко представлены тундровые глеевые почвы. Слабая испаряемость и неглубоко залегающая многолетняя мерзлота способствуют переувлажнению и оглеению профиля.

Тундровые глеевые почвы характеризуются подвижным фульватным гумусом и отличаются от арктических большей кислотностью и меньшей насыщенностью основаниями.

На обширных территориях полярного пояса распространены охота и оленеводство. Земледелие в тундре очаговое, преимущественно закрытого грунта, развивающееся близ городов и промышленных центров.

Тундровые почвы легко поддаются эрозии после нарушения растительного покрова. Поэтому актуальной проблемой, возникающей в связи с хозяйственным освоением Крайнего Севера, является охрана природы тундры.

Почвенный покров бореального пояса

Бореальный пояс включает 18% площади почвенного покрова земного шара и хорошо развит только в Северном полушарии.

Он охватывает обширные пространства в Северной Америке, Европе и Азии с умеренно холодным климатом, покрытые преимущественно таежными лесами.

Суммы температур воздуха более 10° С составляют 600—2200°, продолжительность вегетационного периода от 40 до 150 дней. Зимой почвы могут промерзать на срок до 5—8 месяцев и более.

На горные территории приходится 34% общей площади пояса. Почвенный покров сформирован главным образом на рыхлых сиаллитных отложениях четвертичного возраста.

В пределах бореального пояса выделяется несколько групп почвенных областей:

1) таежно-лесные континентальные с преобладанием подзолистых и болотно-подзолистых почв (Северо-Американская и Европейско-Сибирская);

2) лугово-лесные приокеанические с дерново-торфянистыми почвами (Исландско-Норвежская, Берингово-Охотская и Огненноземельская);

3) мерзлотно-таежные с криогенными (мерзлотно-таежными) почвами (Северо-Американская и Восточно-Сибирская).

Почвенный покров суббореального пояса

Суббореальный почвенно-биоклиматический пояс немного меньше бореального, и на него приходится 16% площади почвенного покрова земного шара.

Суббореальный пояс распространен в основном в Северном полушарии — в Евразии и Северной Америке.

В Южном полушарии к нему относятся лишь небольшие территории на юге Аргентины и в Новой Зеландии. Горные массивы, как и в бореальном поясе, покрывают 1/3 поверхности.

Суббореальный пояс по сравнению с бореальным лучше обеспечен теплом и резче дифференцирован по увлажнению. Влажные области занимают несколько меньше 1/3 его площади, а 2/3 приходится на аридные и семиаридные. Годовая сумма температур более 10°С колеблется в пределах 2200—4000°, продолжительность вегетационного периода от 130 до 210 дней. Зимой почвы промерзают на срок от нескольких дней до 4—5 месяцев, за исключением почв некоторых океанических побережий.

Почвообразование протекает на сиаллитных карбонатных и бескарбонатных корах выветривания. В распределении почв хорошо выражена горизонтальная зональность: широтная на внутренних равнинах Евразии и меридиональная в Северной и Южной Америке. При движении от берегов океанов в глубь материков происходит смена ландшафтов от более влажных к более сухим с нарастанием континентальности климата, что вызывает появление в почвах фациальных различий.

В пределах пояса выделяются три группы почвенных областей:

1) влажные лесные области с буроземами;

2) степные области с черноземами и каштановыми почвами;

3) полупустынные и пустынные области со светло-каштановыми, бурыми полупустынными и серо-бурыми пустынными почвами.

Почвенный покров субтропического пояса

Субтропический пояс включает 20% площади почвенного покрова мира. Горные территории составляют 29% общей поверхности пояса. Субтропический пояс теплее суббореального. Сумма среднесуточных температур воздуха выше 10°С варьирует от 4000 до 8000°, продолжительность вегетационного периода от 200 до 365 дней. Тепловые ресурсы позволяют выращивать два полных урожая в год.

Преобладают аридные и субаридные ландшафты.

Почвообразование происходит преимущественно на сиаллитных карбонатных и засоленных корах выветривания. Горизонтальная зональность в распределении почв имеет ограниченное проявление, но хорошо выражены фациальные особенности. Смена ландшафтов и почв в субтропиках обусловлена главным образом увлажнением, которое убывает по мере удаления от океанических побережий.

В пределах субтропического пояса различаются три группы почвенных областей:

1) влажно-лесные области с красноземами и желтоземами,

2) ксерофитно-лесные и кустарниково-степные области с коричневыми и серо-коричневыми почвами и

3) полупустынные и пустынные области с сероземами и разнообразными пустынными почвами.

Почвенный покров тропического пояса

Тропический пояс — самый большой, на него приходится 42% всей площади почвенного покрова земного шара. Горные территории невелики и занимают около 13% общей поверхности.

Тропический пояс характеризуется жарким климатом с равномерными температурами в течение всего года — не менее 20—22°С в среднем за каждый месяц. Суммы температур воздуха более 10°С колеблются от 8000 до 11 000°. Вегетационный период круглогодичный. Тепловые ресурсы обеспечивают получение трех урожаев в год.

В отличие от температурного режима количество и распределение осадков в тропиках варьирует в исключительно широких пределах (от менее 50 до 5000 мм в год), поэтому именно фактор влажности является в тропическом поясе главной причиной ярко выраженной дифференциации условий почвообразования, а следовательно, и разнообразия почв.

Оно определяется также влиянием разнообразия состава пород, в том числе древних и молодых кор выветривания, которые особенно характерны для тропического и субтропического поясов, не переживших покровного четвертичного оледенения.

В пределах пояса выделяются три группы почвенно-биоклиматических областей:

1) влажные и переменно-влажные лесные;

2) засушливые ксерофитно-лесные и саванные;

3) полупустынные и пустынные.

Земледельческая освоенность тропического пояса составляет 7%.

Наиболее распаханы на равнинных территориях черные слитые, темно-красные маргалитовые, коричнево-красные, красно-бурые и пойменные почвы.

В тропических областях большое значение имеет горное земледелие. Коэффициент земледельческого использования некоторых горных почв выше, чем аналогичных почв на равнинах.

Главные сельскохозяйственные культуры, возделываемые в тропиках, — рис, сахарный тростник, хлопчатник, батат, кофе, какао, масличная пальма, каучуконосы, бананы, ананасы и др.

Центральная проблема тропического земледелия — система удобрений.

Специфической проблемой для тропиков является борьба с латеритообразованием.

В отношении дальнейшего расширения земледелия тропический пояс обладает наибольшими резервами среди других поясов Земли.

Охрана почв и земель, их рациональное использование

Почва — это обладающая плодородием сложная полифункциональная и поликомпонентная открытая многофазная структурная система в поверхностном слое коры выветривания горных пород, являющаяся комплексной функцией горной породы, организмов, климата, рельефа и времени.

Каждое природное тело или образование имеет свои функции, причем различного масштаба. Функции почвы глобальные и многогранны.

Главные из них:

- обеспечение существования жизни на Земле;

- обеспечение постоянного взаимодействия большого геологического и малого биологического круговоротов веществ на земной поверхности;

- регулирование химического состава атмосферы и гидросферы;

- регулирование биосферных процессов;

- аккумуляция активного органического вещества и связанной с ним химической энергии на земной поверхности.

Основными факторами деградации почвы являются эрозия, дегумификация, переуплотнение, вторичная кислотность, загрязнение тяжелыми металлами, радионуклидами, пестицидами, углеводородами, остатками удобрений, вторичное засоление.

Эрозия почв и меры борьбы по ее предотвращению

Эрозия (от лат. erosio — разъедание) — разрушение верхнего почвенного покрова, включающее перенос, вынос и переотложение почвенного покрова.

Основной причиной ускоренной эрозии почв является нерациональное использование земельной территории и, прежде всего в сельском хозяйстве.

Из природных условий, оказывающих влияние на интенсивность процессов эрозии и формирование эродированных почв, следует указать на растительный покров, рельеф местности, свойства почв, определяемые их генезисом, и климатом.

При смыве пахотного слоя происходят потери питательных веществ, резко ухудшаются агрофизические свойства ночи. Смыв гумусового горизонта вызывает необходимость припашки подпахотного слоя, бедного гумусом и богатого глинистыми частицами.

В результате вновь создаваемый пахотный слой эродированных почв, как правило, оказывается более уплотненным, что, с одной стороны, ухудшает условия жизни растений и микроорганизмов, с другой — способствует усилению смыва; эрозия начинает протекать нарастающими темпами.

Смыв пахотного слоя приводит к истощению плодородия почв, непрерывному уменьшению урожайности растений и понижению производительности труда в земледелии. Не меньший вред, чем смыв, наносят размывы почвы, с которыми связано образование промоин, рытвин, оврагов.

Размывы уменьшают сельскохозяйственную площадь, главным образом пахотную, расчленяют поля на небольшие вытянутые по склону участки, неудобные для механизированной обработки почвы, посева и сбора урожая.

Прорезая почву и лежащие ниже грунты, овраги способствуют иссушению, понижению уровня грунтовых вод, уменьшению их запасов. Растущие промоины и овраги разрушают дороги, мосты, а в населенных местах — хозяйственные сооружения и жилые дома.

Типы и виды эрозии

В зависимости от главных факторов разрушения почв в естественных условиях эрозию делят на водную и ветровую.

Водная эрозия в свою очередь делится на плоскостную и линейную.

Эрозия может возникнуть при нарушениях технологии полива, при орошении. Такой вид эрозии называют ирригационной.

Плоскостная (поверхностная, струйчатая) эрозия — смыв верхнего слоя почвы дождевыми или талыми водами. Разрушительная сила Дождя зависит от количества, интенсивности и размер капель, которые разрушают почвенные агрегаты.

Образующие при этом мелкие частицы увеличивают плотность почвы, делая ее менее водопроницаемой, что обусловливает поверхностный сток. В результате появляются мелкие промоины, которые мешают обработке почвы и заделываются за счет припашки пахотного горизонта. Таким образом, постепенно формируются смытые почвы.

Более интенсивный смыв почв вызывают ливневые дожди, интенсивное таяние мощного снегового покрова.

Линейная (овражная) эрозия — образование на склонах глубоких струйчатых размывов (20—25 см) и промоин (глубиной от 0,3—0,5 до 1—1,5м), которые перерастают в овраги и уже не могут быть сглажены при обработке. Этот вид эрозии приводит к полному уничтожению почвы.

В горных районах возникают особые формы эрозии — селевые потоки, или сели, которые образуются после бурного снеготаяния либо после интенсивных дождей. Сели обрушивают на прилегающие к горам территории огромные массы камней, земли, что является бедствием для населения этих мест и предусматривает строительство противоселевых сооружений.

Эрозию принято также делить по темпам развития:

на геологическую нормальную, естественную), которая практически вреда не приносит, так как потеря почвы в естественных условиях незначительная и восстанавливается в ходе почвообразования,

и ускоренную, которая зависит от неправильного использования почвы и результате хозяйственной деятельности человека.

Ветровая эрозия, или дефляция, — разрушение почвы ветром.

Ее делят на местную, которая проявляется в виде верховой эрозии и поземки, когда перенос сухих частиц в виде развеивания на небольшой территории осуществляется при малых скоростях ветра (4—8 м/с),

и пыльные бури, которые охватывают большие территории и способны за несколько часов развеять 100—150 т/га почвы. |

Ветровая эрозия сильно проявляется в условиях сухого климата, ей способствует отсутствие растительности. Наиболее подвержены ветровой эрозии песчаные, супесчаные, торфяные и меньше легкосуглинистые почвы. Дефляция сильнее проявляется в дневные часы суток, что зависит от большей скорости ветра, чем ночью; чаще весной, когда рыхлая почва не имеет растительного покрова; летом — на чистых парах и посевах пропашных культур. Важным фактором является размер частиц. Ветровая эрозия начинается с перемещения частиц почвы диаметром 0,1—0,5 мм.