Роль почв как компонентов окружающей среды. Основные факторы деградации земель

Почвы являются основой для получения урожая сельскохозяйственных культур, они первоисточником всех материальных благ: пищевых продуктов, лесоматериалов и т.д.. Поэтому почвы представляют собой незаменимый природный ресурс и главной задачей деятельности человека является поддержание способности грунтов к самовосстановлению в процессе почвообразования.

 

Земли, которые используются или могут быть использованы в отраслях народного хозяйства, называют земельными ресурсами. Земельные ресурсы - одни из наиболее универсальных природных ресурсов, особенностью которых является то, что их не могут заменить никакие иные ресурсы и они должны использоваться там, где образовались. Для поддержания процессов почвообразования, почвы нецелесообразно переносить на другие участки, ведь изменение условий среды может привести к их деградации.

 

Опасность ухудшения качества почв заключается в том, что они являются основным источником получения пищи для людей, необходимого сырья и материалов. При попадании в грунт загрязняющих веществ, последние могут попадать по трофическим цепям в организм человека: почва-> микроорганизмы-> растения-> животные-> люди. Следовательно, состояние почв, степень их загрязнения непосредственно влияет на здоровье человека.

 

При нерациональном использовании почв, возможна их деградация, под которой понимают постепенное ухудшение свойств почв (уменьшение содержания гумуса, разрушение структуры почвы, снижению плодородия), которое вызвано изменением условий почвообразования в результате как естественных причин, так и хозяйственной деятельности человека

 

Следовательно основными факторами потери почв являются:

 

эрозия - механическое разрушение почв, которое возникает в результате действия воды и ветра;

 

опустынивание - высушивания грунтов, вследствие чего почвы становятся непригодными для сельского хозяйства;

 

токсикации - загрязнение почв различными антропогенными загрязнителями;

вторичное засолки;

прямые потери почв в результате преобразования их в города, промышленные предприятия, дороги и т.п..

 

Под эрозией почв (лат. тм / д - разъединение) понимают разнообразные процессы разрушения и сноса почвенного слоя, иногда вместе с почвообразующих породами, потоками воды и ветра. Поэтому различают водную эрозию почв и ветровой эрозии.

 

Эрозия почв существовала в природе всегда как естественный процесс, скорость которого близка к скорости процесса почвообразования. Это, так называемая, естественная геологическая эрозия, которую невозможно предупредить и которая не наносит значительный ущерб земельным ресурсам.

 

Наряду с геологическим процессом, который является частью эволюции Земли, имеет место ускоренная или разрушительная эрозия, возникающая под влиянием деятельности человека. При ускоренной эрозии потери компонентов почвы не компенсируются в процессе почвообразования и почвы частично или полностью теряют свое плодородие. При этом процессы разрушения почв могут проходить в сотни и тысячи раз быстрее, чем при естественной геологической эрозии.

Толщина верхнего плодородного слоя почвы, содержащий гумус, для многих типов почв редко перевищуе20 сми на его образования природой потрачено не менее 2-7 тыс. лет. При ускоренной эрозии полное разрушение этого слоя возможно в течение 10-30 лет, а часто он смывается первым дождем или сдувается пылевой бурей. Ускоренная эрозия, которая является следствием неправильного использования земель - основной недостаток земледелию, на земном слое выводит из строя значительные площади плодородных земель. Причин ускоренной эрозии несколько.

 

Во-первых, это бесконтрольная вырубка лесов. Лес является наиболее эффективной защитой почв от эрозии. Большие деревья с помощью корневой системы и травянистые растения, корни которых образуют тонкие сплетения, как бы удерживают почву в "крепкой сетке". Лес задерживает талую и дождевую воду и препятствует этим образованию поверхностного стока. Вода постепенно всасывается почвой, пополняя запас грунтовых вод, поддерживая влажность почвы. Благодаря высокой способности удерживать влагу, лес иногда сравнивают с водохранилищем. Считается, что на 10 тыс. га леса содержится до 500 тыс. м3 воды.

 

После вырубки леса почвы остаются без защиты: тали и дождевые воды, не задерживаются, стекают по склонам, захватывая частицы почвы и выносят их в реки. В землю попадает лишь незначительная часть влаги. Поверхностный сток воды увеличивается в 2-3 раза, снижая уровень грунтовых вод, что приводит к увеличению засушливости почв (см. рис. 2.9).

 

Кроме того, испарение с поверхности обнаженного грунта проходит гораздо интенсивнее. Засушливая действие испарения на незащищенных почвах приводит к снижению конденсации влаги в виде росы, что чрезвычайно важно для аридных зон. Уменьшение лесистости территории вызывает ускорение скорости ветра, что способствует как развитию ветровой эрозии, так и уменьшает конденсацию водяного пара. Под воздействием солнечных лучей незащищенные почвы нагреваются чрезвычайно интенсивно, что вызывает изменения и даже гибель почвенных микроорганизмов, а также животных и растительных организмов, которые играют значительную роль в образовании гумуса. Живые организмы (насекомые, бактерии, водоросли, черви) имеют первоочередное значение для формирования химического состава почв и участвуют в процессах преобразования как органических, так и минеральных соединений различных элементов.

 

Кроме того, сокращение лесов приводит к изменению местного климата в сторону сухости, что в свою очередь, отражается на увеличении степени засушливости почв.

 

Во-вторых, это чрезмерный выпас скота. Эрозия, вызванная чрезмерным выпасом скота, является результатом самой пастьбы. С увеличением численности скота растительность значительно беднеет, причем молодые растения скот съедает значительно быстрее, чем завершается нормальный цикл восстановления пастбищ. Многолетние растения вследствие этого теряют способность эффективно защищать почвы, требует вмешательства человека.

 

Наряду с обкусуванням скотом растений важной причиной разрушения пастбищ является выбивание почвы копытами животных. Совместное действие этих факторов приводит к значительному уменьшению массы зеленого вещества и сокращение площадей, покрытых растительностью.

 

В-третьих, это неправильные методы земледелия. К ним относят распашка легкоеродованих почв, неправильное распашка склонов и введение монокультур, в том числе пропаханных.

 

Монокультуры и особенно пропаханных культуры чрезвычайно слабо защищают почвы. При выращивании монокультур на одних и тех же участках, почвы большую часть года остаются открытыми, оставленными без растительного слоя, который защищает почву от ветровой и водной эрозии и защищает от чрезмерного перегрева. Пропаханных культуры практически не защищают почвы вследствие слаборазвитой корневой системы большинства таких растений, а также вследствие открытости большей части грунтовых участков.

 

Распашка легкоеродованих почв, в частности супесчаных, песчаных и т.д., без защиты вызывает интенсивное развитие ветровой эрозии. Такие почвы характерны для засушливых районов Земли.

 

Неправильное распашка склонов вызывает развитие, прежде всего, водной эрозии. При распашка вдоль склона, даже при незначительной крутизне 2-3 °, ливни и талые воды стекают под склон и смывают поверхностные слои почвы. Чтобы предупредить водную эрозию, распашка следует проводить поперек склона. Распашка склона более б0 крутизны опасное без специальных мер защиты.

 

Как отмечалось, в зависимости от факторов, вызывающих разрушение почв, различают водную и ветровую эрозию.

 

Водная эрозия почв - это смывания частиц почвы талыми и ливневыми водами. Размывание почв проходит сильнее на склонах, поэтому в горных районах эрозия приобретает особую силу. Водная эрозия может быть поверхностной и овражный. Водной эрозии почв относят, также, размывания берегов рек при наводнениях. Наиболее опасная форма водной эрозии в горах - это селевые потоки. Отдаленными последствиями водной эрозии в горной местности грунтозсувы. Основной их причиной является вырубка горных лесов.

 

Ветровая эрозия заключается в выдувании и перемещении ветром мелких сухих частиц почвы. Ветровая эрозия может быть местная (повседневная, поземкового) и пылевые бури, которые являются наиболее острой формой ветровой эрозии.

 

Для защиты почв от эрозии проводят мелиоративные работы. Мелиоративные ("мелиорация" - улучшение) меры по борьбе с эрозией зависят от ряда факторов. Меры по борьбе с эрозией разделяют на межзональном, есть общие для всех зон, и зональные. Мелиоративные работы разделяют на агротехнические, лесомелиоративные, гидротехнические и организационно-хозяйственные. Например, в межзональном мелиоративных мероприятий по защите почв от эрозии является лесомелиорации, а к зональным в горной местности - формирование склонов и их закрепление насаждениями специального назначения.

 

Опустынивание - процесс, приводящий к потере природной экосистемной сплошной растительности с последующей невозможностью его восстановления без участия человека. Опустынивания проходит преимущественно в аридных зонах в результате природных и антропогенных факторов, в частности сведения лесов, выпас скота, нерациональное использование водных ресурсов и т.п.. Существуют методы предупреждения развития опустынивания.

 

Вторичное засолки почв - это процесс накопления в поверхностных слоях почвы легкорастворимых солей (карбонатов, хлоридов и сульфатов щелочных металлов), который оказывает отрицательного влияния на растительный мир. Возникновение вторичного засолки можно представить следующим образом:

 

Орошения засушливых земель основном способствует поднятию уровня грунтовых вод и происходят такие процессы: вода, поднимаясь, растворяет соли, содержащиеся в нижних слоях почвы, и капиллярным током выносит их на поверхность где, вследствие испарения, кристаллизуются соли. Причин вторичного засоления несколько.

 

Во-первых, это чрезмерная засоленность почвообразующих пород, т.е. высокое содержание в них солей натрия. Во-вторых, это нарушение водного баланса территорий вследствие бессистемного полива в отсутствии дренажа. В-третьих, это использование для полива почвы вод с повышенной минерализацией, в том числе и морской воды. В-четвертых, это атмосферные осадки с высоким содержанием солей натрия, что характерно для прибрежных морских зон.

 

Меры предупреждения вторичного засоления почв могут быть разными. Во-первых, это поддержание уровня грунтовых вод на глубине 1,5-2,0 МЗА помощью искусственного дренажа. Во-вторых, это поддержание почв в разоряемых состоянии, уменьшает испарение с поверхности почвы. В-третьих, это использование химических мелиорантов, в частности гипса и т.д..

 

Мелиоративные работы по ликвидации вторичного засолки почв могут основываться, также, на сквозном промывании засоленных почв неминерализованою водой и на проведении биологической мелиорации, то есть выращивание на грунтах растений, которые способны извлекать из почвы соли натрия.

 

Токсикации почв обусловлена антропогенной деятельностью человека. В связи с этим, проводится нормирование антропогенной нагрузки на почвы. Для защиты почв от антропогенного загрязнения необходимо предусматривать меры по предотвращению этих процессов. Но, кроме предупредительных мер, большое значение имеют мероприятия по ликвидации уже существующих загрязнений. Например, если загрязнен только верхний слой почвы, его можно удалить и похоронить с учетом санитарных требований.

 

За счет кумулятивной способности грунтов, в них могут накапливаться значительные количества тяжелых металлов. Существуют материалы, способные дезактивировать тяжелые металлы в почвах или снижать их токсичность. Это ионообменные смолы модифицированные функциональными группами, образуют хелатные соединения с тяжелыми металлами. Хелатоутворюючи ионообменные смолы вносят в почвы в дозах, которые определяются уровнем их загрязнения, в виде порошка или гранул. Например, при использовании ряда ионообменных смол модифицированных тиогрупамы, ионы кадмия, свинца, меди, ртути и другие прочно фиксируются в почвах в нерастворимой и недосягаемой для растений форме. При этом зольные элементы, например, кальций, магний, микроэлементы, практически не закрепляются.

 

К мелиоративных работ по ликвидации загрязнения почв соединениями тяжелых металлов относят вапнякування и внесение органических удобрений. Вапнякування почв уменьшает их кислотность, а следовательно и растворимость соединений свинца, кадмия, цинка и т.д.. Поглощения их растениями резко уменьшается. Органические удобрения, подобно органическим веществам почв, адсорбируют и удерживают в поглотить состоянии большинство тяжелых металлов. Иногда может проводиться гипсование почв.