Биосферные проблемы сельскохозяйственного комплекса
Что нужно человеку для его существования? Количество калорий, достаточное для поддержания жизни одного человека, можно получить с площади 0,12 га. Для полноценного питания мясом, фруктами и овощами на одного человека необходимо уже около 0,6 га площади. Суточный рацион на душу населения должен быть в пределах 2 900-3 300 ккал. Однако этот показатель существенно отличается по регионам: в мире он составляет около 2 620 ккал, в развитых странах — 3 330 ккал, в развивающихся — 2 200 ккал, в Южной и Юго-Восточной Азии — 2 100 ккал. Еще нужно 0,4 га для производства разного рода волокон (ткани, бумаги, изделий из дерева и т.д.) и 0,2 га для создания инфраструктуры (жилье, дороги, аэропорты и т.д.). Кроме того, весьма необходимы рекреационные земли. Минимальная площадь нетронутых участков, обусловливающая нормальное функционирование биосферы Земли, должна составлять 1/3 от общей ее площади. Таким образом, в настоящее время для создания нормальных условий жизни одному человеку необходимо от 0,7 до 1,2 га площади продуктивных земель. В настоящее время на нашей планете на долю земельных ресурсов приходится около 149 млн км2 (29,2 % от общей поверхности Земли) территории. По другим оценкам, площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн км2, или 86,5 % площади суши. Под пашней и многолетними насаждениями в составе сельскохозяйственных угодий занято около 15 млн км2 (10 % суши), под сенокосами и пастбищами— 37,4 млн км2 (25 %). Общая площадь пахотно-пригодных земель оценивается по разному: от 25 до 32 млн км2. Площадь пахотных земель России составляет 12,9 млн га. И эти ресурсы должны обеспечить население Земли продовольствием. К тому же часть земельных ресурсов малопродуктивна и даже непригодна для сельскохозяйственного использования (рис. 5.5 - 5.6). В целом фонд черноземных почв России занимает около 120 млн га, что составляет лишь около 7 % общей площади. Однако на ней размещается более половины всех пахотных земель, которые производят около 80 % всей земледельческой продукции. Кроме этого, практически все сельскохозяйственные угодья России расположены в районах рискованного земледелия и большие территории находятся в зоне многолетней мерзлоты (рис. 5.7). По данным министерства сельского хозяйства США около 50 млн акров пахотных земель малопригодны для выращивания сельскохозяйственных культур, а около 40 млн акров вообще не годятся для этой цели. Приблизительно 55 млн акров пашни отнесено к малоплодородным землям. Умеренной эрозии почв подвергается 40 % территории, all % — более сильной. За период с 1950 по 1970 г. пахотная площадь во всем мире уменьшилась на 25%, к 2000 г. она сократилась примерно еще на 15%. Скорость деградации почвы за последние 50 лет возросла в сравнении со среднеисто-рической в 30 раз. На основе обеспечения продовольствием, а также — материалами и энергией (а в последнее время — возможности поглощения биосферой стоков) были определены пределы роста земного населения. В настоящее время средняя плотность населения мира составляет свыше 36 человек на 1 км2. Наивысшая плотность населения в Монако —16 тыс. человек на 1 км2, затем следует Сингапур (более 4 тыс.), Мальта (1200), Бахрейн, Бангладеш
шенные многолетней мерзлоты (свыше 600), Япония, Нидерланды, Бельгия (свыше 300 человек на 1 км2). Население мира в 1998 г. составляло 5,6 млрд человек (в 2000 г. — 6 млрд человек), а площадь сельскохозяйственных угодий — 4690 млн га. В настоящее время наблюдается существенное уменьшение обрабатываемых угодий на душу населения. Например, в 1975 г. в мире на 100 человек приходилось 36 га обрабатываемых угодий, в 1985 г. — 31 га, в 1991 г. — 27 га (в США — 65, 64 и 63 га соответственно). Россия находится на 5-м месте среди стран, обладающих эффективной территорией (км2/чел.): Бразилия— 8,05, США — 8, Австралия— 7,684, Китай 5,95, Россия — 5,51, Канада — 3,64, Индия — 2,9, Казахстан — 2,62, Судан — 2,49, Аргентина — 2,45. Следовательно, площадь эффективной территории России в 1,5 раза меньше, чем в США, и всего лишь в 2 раза больше, чем в Казахстане. Сельскохозяйственный комплекс оказывает существенное влияние на современную биосферу. Достаточно сказать, что за время существования земледелия человечество потеряло около 2 млрд га плодородных почв, превратив их в пустынные, сильно эродированные, переувлажненные и деградиро-
ванные земли. Это больше площади современной пашни мира, составляющей около 1,5 млрд га (10 % площади суши): в среднем по земному шару на одного жителя приходится пашен 0,36 га, в России — 0,88 га, в США — 1,4 га. В настоящее время ежегодно теряется около 6-7 млн га плодородных почв. При функционировании сельскохозяйственного комплекса почвы подвергаются постоянному механическому (при обработке), химическому (под действием удобрений, ядохимикатов и тяжелых металлов и т.д.), биологическому (взаимодействие почвы с микроорганизмами, высшими растениями и животным миром), атмосферному (поступление газов, выпадение осадков и полив, температурный режим и т.д.) воздействию. С ростом интенсификации сельского хозяйства происходит существенное увеличение поступающей в почву энергии. Так, затраты энергии составляют (ГДж/га в год): в примитивном натуральном хозяйстве — 2, в хозяйствах развивающихся стран — 12-15, в высокоинтенсивном земледелии развитых стран — 15-20. При достижении затрат энергии свыше 15 ГДж/га в год начинаются вредные для биосферы последствия. Неблагоприятные процессы возникают по принципу «спускового крючка» (энергетических изменений, запускающих цепную реакцию и потому начинающих действовать иногда с уровня, в 106 раз более низкого, чем природный фон). При этом необходимо учитывать, что вложенная, в земледелие энергия резко меняет структуру почвенного слоя (т.е. поверхности Земли) и сильно воздействует на обмен (круговорот) веществ. Только при ежегодной вспашке полей (при расходе на 1 га пашни 38,4 ГДж механической энергии) на поверхности планеты происходит взрыхление б тыс. км3 почвы. В результате усиливается обмен веществ в почвенном покрове, а также воздействие воздуха, влаги и тепла. Серьезную угрозу биосфере наносит техногенное опустынивание, под которым понимают истощение наземных экосистем в результате деятельности человека. Оно выражается в уменьшении биомассы, ее продуктивности и видового разнообразия. Опустыниванию подвержены в первую очередь аридные (с сухим климатом) территории. Площадь таких земель в мире оценивают в 48,8 млн км2 (около 43 % жизнепригодной суши). Под угрозой опустынивания находится еще около 19 % суши. Кроме того, из активно функционирующей биосферы в настоящее время также выведено около 2 млрд га почв (вследствие расположения на них промышленных и жилых зданий, дорог, складов, портов, трубопроводов, свалок и т.д.). Таким, образом, 30-40 % общей площади почв суши полностью разрушено или подвергнуто сильнейшей деградации. Причем процесс разрушения почвенного покрова нашей планеты продолжается, ибо только в результате изъятия под поселения и другие объекты в мире ежегодно разрушается до 8 и более гектаров почв (включая и агрономически ценные). Выделяются три группы процессов, влияющих на геохимическую структуру сельскохозяйственных территорий: агрогенные технологии, технологии, не связанные с агротехникой, и природные процессы. В первую группу входят процессы обработки почвы, внесение удобрений, содержащих Р, К, N, известкование, использование песков и глин, осушение или обводнение территорий и, наконец, внесение фунгицидов, гербицидов и инсектофунгицидов. В результате территория может быть загрязнена при использовании в качестве удобрений животноводческих или бытовых отходов, золы, шлаков, фосфогипса, пород вскрыши и загрязненных вод (для орошения). Агрогенные геохимические аномалии возникают главным образом в результате использования в качестве удобрений компоста из бытового мусора и осадка городских сточных вод (табл. 5.10). Таблица 5.10 Концентрации химических элементов в компосте из бытового мусора и осадке городских сточных вод, в мг/кг Элемент Компост Осадок ПДК (в сухом веществе)
Города Страны
промышленные малые США Австрия Нидерланды Швейцария РЬ 158-646 192-236 201 500 500 500 1000 Не 2-8 1-2 0,8 _ 10 10 10 Cd 2-7 34-47 _ 50 10 10 30 Sb 5-70 - _ - - _ - в 50-61 44-76 43 - - _ - Bi 6-10 2.5 - - - _ - Со 3-11 2-15 4,8 - 100 _ 20 Sr 73-351 145-184 42,4 - - .- - Zn 1144-1997 259-1818 117,3 1500 2000 2000 3000 Как следует из приведенных данных, нормы содержаний химических элементов, принятых в зарубежных странах, практически не превышаются. Однако приведенные содержания намного выше фона, и их влияние на здоровье населения может быть существенным. Сравнение содержаний токсичных элементов в почвах, удобренных осадками сточных вод крупных городов, с почвами контрольных участков показывает возрастание в них концентраций практически всех элементов: Hg —- в 3-250 раз, РЬ — в 1,7-2,5 раза, As — в 2-15 раз, Ag — в 8,3-30 раз. Содержание остальных элементов возросло не более чем в 4 раза. Использование осадка сточных вод малых городов приводит к возрастанию концентраций лишь Hg (в 13 раз), а концентрации РЬ даже уменьшаются, что может быть следствием увеличения подвижности химических элементов при внесении удобрений. Золы электростанций, используемые благодаря высокому содержанию в них Са в качестве мелиорантов, обычно не содержат высоких концентраций тяжелых металлов. Шлаки черной металлургии, используемые в том же качестве, повышают содержание в почвах Сг, V, Мп в пределах 5-155 раз. Фосфогипс представляет опасность из-за высоких концентраций Sr и S (кларк концентрации > 100), а также REE (кларк концентрации 10-20). При внесении 60 т/га фосфогипса содержание Sr может превысить ПДК (600 мг/кг). В целом по России в 1992 г. загрязненная пестицидами почва была обнаружена на площади 29,8 тыс. га (5,8% обследованной) и осенью — на площади 32 тыс.га (9,3% обследованной). Наиболее загрязненными пестицидами (прежде всего ДДТ) оказались почвы садов и лесов (37-52% обследованной площади). Почвы под овощными культурами загрязнены остаточным содержанием ДДТ, 2,4-Д и трефлана на площади 17,7%; почвы под зерновыми — ДДТ, ГХЦТ, 2,4-Д, пропазина, трефлана и ТХАН на площади 11,3%. К регионам со значительным загрязнением почвы пестицидами следует отнести Московскую и Иркутскую области, к регионам со средним загрязнением почвы — Центрально-Черноземный район, Северный Кавказ, Курганскую область и Приморский край (табл. 5.11-5.12). Современная агротехнология далека от совершенства. Известно, что Y, REE, As, Cd вносятся в почву на три порядка больше, чем они поглощаются растениями. Все же для большинства элементов увеличение их содержаний в почвах еще незначительно. Однако для Sr это увеличение составляет 115%, Таблица 5.11 Загрязнение проб почв пестицидами в отдельных регионах России Регион Доля проб почв, загрязненных выше ПДК. % Пестицид Иркутская область -90 2,4 Д Волгоградская область >90 Трефлан Новосибирская область Отдельные зоны — до 20-192 ПДК Сумма ДДТ Московская область -10 Сумма ДДТ Центрально-Черноземный район -15 Сумма ДДТ Краснодарский край 10 Сумма ДДТ
64 Трефлан Ростовская область 10 Сумма ДДТ
30 Трефлан Таблица 5.12 Ориентировочно допустимые концентрации пестицидов в почве, мг/кг Пестицид одк Пестицид одк Амбуш 0,6 Мезоранил 0,9 Амибен 0,05 Ордрам 0,9 Антио 0,2 Нексион 0,2 Арезин 0,7 Пирамин 0,7 Бенлат 0,1 Пликтран 0,1 БМК 0,1 Рамрод 0,2 Бронокот 0,5 Реглон 0.2 Вензар 1,0 Синбар 0,4 Тетрал 0,1 Солан 0,6 ДДВФ 0,03 Сутан 0,6 Каптан 1,0 Теноран 0,4 Карагард 0,4 Тиллам 0,6 Примечание: Лимитирующий показатель— транслокационный. Таблица 5.13 Концентрация химических элементов в фосфорных удобрениях (г/т) Исходное сырье Удобрение Марка F Мп As Sr Y Cd Се Pb Апатитовый концентрат Аммофос С 5507,4 200 14' 565 91,1 0,2 260 2,0
S 1240 81,6 - 9,81 10,2 _ 95 0,84
Кс 8,3 0,3 8,2 1,6 3,1 1,5 4,3 0,12
Нитроам-мофос С 2431 101,8 15,9 87,24 74,17 0,24 203 8,65
Кс 12,4 0,8 15,4 5,2 9,7 3,8 9,4 1,0 243 для Се — 135, для F — 145 %. Наибольший вред приносит излишнее внесение минеральных удобрений: с ними в почвах накапливаются токсичные и канцерогенные соединения азота, а также образуются избыточные концентрации фосфора и содержащихся в этих удобрениях Sr, REE, F, U, иногда Pb, As, Cd, VnZn(Ta6n. 5.13). При внесении удобрений в пойменные угодья существенно растет подвижность практически всех элементов. В результате применения ядохимикатов (например, в США до 400 т/га) резко возрастает содержание ртути, концентрация которой увеличивается на 200-550% по сравнению с природным фоном. Под влиянием минеральных удобрений в кислых почвах ухудшаются физико-химические показатели (кислотность, сумма поглощенных оснований, степень насыщенности ими, содержание подвижного алюминия). Для их поддержания на благоприятном уровне необходимо известкование почв из расчета 6-9 т/га СаСОз и систематическое внесение органических удобрений (10-12 т/га). В 60-х гг. XX в. появились так называемые структурообразующие удобрения — вещества, вызывающие агрегирование почвенных частиц тяжелых глинистых, суглинистых, песчаных, супесчаных и других видов почв. В качестве структурообразующих удобрений используются гуминовые соединения и различные производные целлюлозы. Производные целлюлозы (имеется в виду обычные промышленные АЦ, АБЦ, Na-КМЦ и т.п., не содержащие тяжелых металлов) являются структурообразователями почвы и не выделяют при их разложении в почву токсических веществ. В России в результате длительного кризиса возрастает площадь сельскохозяйственных угодий с низким и очень низким содержанием фосфора, калия или с повышенной кислотностью (табл. 5.14). Так, если в 1986-1990 гг. за год в среднем было внесено 3,8 т/га органических удобрений, то в 1998 г. — уже 0,7 т/га. За этот же период в нашей стране поставка минеральных удобрений уменьшилась со 100 до 12 кг на 1 га пашни. Рассматривая проблему качества почв в мире, следует отметить, что продуктивность почв на больших площадях снижается из-за уменьшения содержания гумуса. Только за последние 20 лет запасы гумуса сократились на 25-30%, а ежегодные его потери только по России составляют 81,4 млн т. По данным агрохимического обследования, в Российской Федерации 16,5 млн га пахотных земель характеризуется очень низким содержанием гумуса, а 21 млн га — низким. Содержание гумуса в черноземах центральных областей России за последние 100 лет снизилось почти вдвое — с 14 до 7 %, а ежегодные потери гумуса из черноземов составляют в среднем 0,5-1 т/га. Около 43 % пахотных земель характеризуются низким содержанием Площади сельскохозяйственных угодий Российской Федерации с неудовлетворительными агрохимическими показателями плодородия в 1994 г. Экономический район Повышенная кислотность поч- Низкое и очень низкое содержание
вы (рН < 0,5) фоос юра калия
тыс. га % тыс. га % тыс. га % Северный 602,5 33,2 284,2 15,7 462,6 25,5 Северо-Западный 558,5 47,1 643,1 20,2 815,4 25,6 Центральный 4276,9 46,6 3358,2 20,3 5122,0 31,0 Волго-Вятский 3118,8 33,6 1472,2 17,5 1366,2 16,3 Центрально-Черноземный 1864,8 15,9 1976,3 16,9 209,2 1,8 Поволжский 278,0 8,5 7150,3 26,6 1632,8 6,1 Северо-Кавказский 278,0 1,6 4869,0 278,0 762,0 4,2 Уральский 2781,2 11,2 10678,1 42,7 2199,7 8,8 Западно-Сибирский 2232,2 8,9 3286,4 13,1 1428,4 5,7 Восточно-Сибирский 661,9 5,4 4455,1 36,7 1245,6 10,3 Дальневосточный 1729,8 49,6 1977,2 56,7 411,7 11,8 гумуса, причем на преобладающей части территории России баланс гумуса отрицательный. При антропогенных воздействиях уменьшение содержания гумуса постепенное происходит во всех типах почв. Например, среднегодовые его потери только в почвах горной и предгорной зон Северного Кавказа составля-
Рнс. 5.8. Динамика содержания гумуса в почвах Северной Осетии: А'— в среднем на трех основных типах почв; Б — на каштановых почвах; В — на выщелоченных черноземах, подстилаемых галечником; Г — на карбонатных почвах ют 0,8-1,2 т/га. Уменьшение гумуса в почвах определяется и его расходом на урожай: так, на серых лесных и дерново-глеевых оподзоленных почвах Северной Осетии ежегодный расход гумуса при возделывании сельскохозяйственных культур составляет 1-1,2 т/га, на выщелоченных черноземах 1,5-1,6 т/га, а на орошаемых черноземах — 1,8-2 т/га (рис. 5.8). В течение трех ротаций полевого севооборота ежегодные потери гумуса из неудобряемой почвы (пахотного горизонта) составляют: в каштановой почве — 980 кг/га (или 1,23 % от общего содержания), обыкновенном черноземе — 1804 (0,82 %), выщелоченном черноземе — 1086 (0,65 и дерново-глеевой почве — 743 кг/га (0,27 %). В результате в почвах имеется, как правило, отрицательный баланс — выносится больше, чем возвращается. Недостаток питательных веществ в почве восполняется за счет накопленных ранее запасов гумуса. На фоне ускоренной дегуминификации обостряется проблема переуплотнения почв под воздействием сельскохозяйственной техники и транспортных средств. Результаты исследований показали высокую плотность почвы в верхних горизонтах в пределах 1,46-1,56 г/см3. Следовательно, здесь сильно затруднено проникновение корневых волосков растений, поэтому в этих горизонтах корней мало и они проникают вглубь только по трещинам между призматическими структурными агрегатами, отсюда и низкое содержание гумуса. В почвах с глубины 20-25 см часто наблюдается сильное уплотнение, это так называемая «плужная подошва», которая также затрудняет проникновение корней растений вглубь. По прогнозным оценкам, только в результате переуплотнения к 2000 г. может быть утрачено до 10-15 % используемых пашен. Кроме технологических процессов, на физические свойства почвы оказывает влияние и содержание гумусовых веществ. Например, более гумусиро-ванная дерново-подзолистая пахотная почва имеет и более прочную структуру не только в слое 0-20 см, но и в слое 20-40 см, а коэффициент корреляции между концентрацией гумуса и наличием водопрочных агрегатов составляет +0,65. В среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах при повышении содержания гумуса от 1,6 до 3,1 % растет общая удельная поверхность на 15-18 м2 и одновременно снижается плотность почвы на 0,07-0,1 г/см3. Ко второй группе процессов относятся региональные, или локальные, выпадения из атмосферы загрязняющих веществ (связанных с промышленной деятельностью) и загрязнение территорий в районах транспортных магистралей. Природные процессы разлива загрязненных рек также могут нанести существенный урон сельскохозяйственным территориям. При вспашке территорий и уборке урожая происходит загрязнение микрокомпонентами (Mn, Ni, Cr, Co, V), содержащимися в выхлопах тракторов и комбайнов. В результате концентрация, например, Ni в почвах может увеличиться на 40%, aV- на 10%. В Северной Осетии вертикальная дифференциация почв по большинству тяжелых металлов характеризуется увеличением их количества в верхних слоях почвы от каштановых почв к дерново-глеевым, поэтому территория лесолуговой зоны (предгорная полоса) более загрязнена ими, чем лесостепная или степная. Причем содержание одних металлов (стронция и рубидия) в пахотном слое не увеличивается (кроме дерново-глеевой, где идет увеличение их концентраций), других (железо, марганец, медь, никель, титан, цирконий и т.д.), что является следствием как воздействия природных факторов, так и техногенного загрязнения почв выбросами. В свою очередь сельскохозяйственные территории в результате смыва удобрений и ядохимикатов загрязняют водные системы. Так, в 1988 г. был зафиксирован интенсивный смыв фосфорных удобрений с сельскохозяйственных территорий Южной Скандинавии, вызвавший бурное развитие сине-зеленых водорослей в Балтийском море и массовую гибель промысловых рыб. Все это приводит к тому, что в водотоках сельскохозяйственных территорий формируются потоки рассеяния широкой группы элементов, включая токсичные. При этом наибольшую опасность представляют отходы свиноводческого комплекса (где зачастую для удаления навоза предусмотрен гидросмыв), а также птицефабрики. Из 295 специализированных свиноводческих хозяйств России промышленные очистные сооружения с применением аэротенков имеют только 52, а 119 используют животноводческие стоки в растениеводстве с помощью ирригационных систем и методов, на специализированных гидромелиоративных полях. В результате вокруг этих предприятий происходит фильтрация жидкой фракции навоза в почву и грунтовые воды. С ирригацией связаны также и процессы засоления, заболачивания и обводнения почв, а с осушением— обезвоживания, иссушения торфяных почв и дефляция. В России сельским хозяйством в 1994 г. было забрано из водоемов и подземных источников 31,2 км3 (32,4 % от общего водозабора) пресной воды, из которой при транспортировке потеряно до 19 %. На орошение использовали примерно 1,4 км3 воды. Общее водоотведение составило 10,7 км3: из них сброшено в водоемы 9,5 км3, остальное — на рельеф местности. Объем загрязненных сточных вод, поступивших в водоемы, составил 3,2 км3. В результате сельскохозяйственной и промышленной деятельности в последнее время угрожающий характер приняло затопление ж подтопление (под которым понимается повышение уровня грунтовых вод) территорий. В мире потери от затопления земель составляют ~ 100 тыс. км2. В России подтоплено около 9 млн га земель, в том числе 5 млн га сельскохозяйственных. Всего же в условиях избыточного увлажнения находятся 16,1 млн га сельскохозяйственных угодий (из них 10,3 млн га — кормовые угодья, 5,7 млн га— пашни). Общая площадь земель различного назначения, подтопленных водохранилищами, составляет 866,1 тыс. га (522,1 тыс. га сельскохозяйственных угодий). В зонах орошаемого земледелия в результате фильтрационных потерь из ирригационной сети, плохого состояния или отсутствия гидрографической сети, дренажей и водоотводных коллекторов нарушается водный баланс значительных площадей, что сказывается не только на мелиоративном состоянии орошаемых земель, но и на гидрологическом режиме прилегающих территорий. По данным мелиоративного кадастра, площадь ирригаци-онно подтопленных земель только на уровне грунтовых вод выше 1,5 м составляет 296 тыс. га. Площади мелиорированных земель, находящихся в неудовлетворительном состоянии, в целом по России сократились на 105 тыс. га. В неудовлетворительном состоянии находится 771 тыс. га орошаемых земель, в том числе из-за недопустимой глубины уровня грунтовых вод — 325 тыс. га, засоления — 292 тыс. га, одновременного наличия недопустимой глубины уровня грунтовых вод и засоления почв — 154 тыс. га. Общая площадь засоленных земель составляет 38,4 млн га (19,9 % площади сельскохозяйственных угодий), в том числе 25,6 млн га почв солонцовых комплексов. Крупный ущерб территориям наносится эрозионными процессами (рис. 5.9), которые могут быть вызваны водными и воздушными потоками (различают нормальную или геологическую и ускоренную — антропогенную эрозии). В результате этих процессов на нашей планете теряется примерно 26 млрд т почвы в год. За последние 50 лет скорость эрозионных процессов возросла в 30 раз, причем особенно интенсивно этот процесс идет с начала 90-х гг. XX в. По оценкам экспертов ООН, наша страна находится в десятке мировых лидеров по темпам эрозии, й к 2020 г. ею может быть охвачено до 75 % сельхозугодий. Об интенсивности антропогенного воздействия на водные ресурсы свидетельствует, например, уменьшение стока малых рек Оренбуржья за последние 40 лет в 2 раза, в р. Урал — на 30 %, а также характер изменений весеннего стока. Так, в центральной зоне Оренбуржья за 5 предвоенных лет коэффициент весеннего стока был в среднем равен 0,52 (52 % снегозапасов перед таянием). В военные 1942-1945 годы при практически полном переходе на весеннюю пахоту и сокращении площади пашни коэффициент стока увеличился до 0,84, вызывая катастрофические наводнения. В послевоен-
ные годы восстановления народного (в том числе и сельского) хозяйства коэффициент стока вновь уменьшился до 0,73. В период освоения целинных земель и постепенного перехода на пахотных землях (они занимают половину территории Оренбургской области) на осеннюю вспашку, величина весеннего стока уменьшилась почти в 2 раза (К = 0,38). В последующие 25 лет (1966-1999 гг.) коэффициент весеннего стока в среднем составил 0,26 (что в 2 раза ниже довоенного и в 3 раза меньше, чем в послевоенные годы). В 1991-1997 гг., когда площадь осенней пашни уменьшилась более чем вдвое, коэффициент весеннего стока возрос до 0,59-0,65. Водная эрозия уносит с полей несвязанные частицы почвы, азот, фосфор, кальций, калий и другие биологически важные химические элементы. Ежегодно с пахотных земель России удаляется 0,56 млрд т наиболее плодородной части почв. Например, в Северной Осетии смыв почвы с зяби (в зависимости от условий рельефа и погоды) составляет 2-50 т/га. Отмечены факты катастрофического смыва почвы до 350500 т/га. При смыве 1 мм типичного предкав-казского чернозема теряется около 700 кг/га гумуса, 35 кг/га азота и 25 кг/га фосфора. Смыву в большей степени подвержены склоновые земли, занятые черными парами и пропашными культурами. Так, при Крутизне склона -10° годовой смыв с чистого пара составляет 500 м3/га, с посева кукурузы на зеленую массу (до фазы появления 10 листьев) — 150 м3/га, ас посева клевера (по 2-му году) смыто почвы 0,04 и 0,19 м3/га. Водная эрозия может быть не только плоскостной, но и овражной. Смыв почв под влиянием талых, дождевых и ливневых вод при уклонах более 3° быстро приводит к их струйчатым размывам с последующим образованием оврагов. Современный средний суммарный прирост длины овражной сети составляет 20 тыс. км, а сокращение пашни за счет развития оврагов — 100-150 тыс. га, В России по масштабу овражности выделяется Дагестан (1,45 га/км2). Ветровая эрозия (дефляция) вызвана выдуванием и развеиванием почв, навеванием на них мелкодисперсных пород или песков. Она распространена преимущественно на почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных), а также на сильно иссушенных пылеватых почвах с разрушенной (в результате неправильного сельскохозяйственного использования) структурой. Ветровая эрозия незакрепленных почв может происходить в любое время года и при разной силе ветров, но наиболее опасна она весной (когда почва взрыхлена и на ней еще не развились сельскохозяйственные структуры) при силе ветра свыше 15 м/с. Особое влияние ветровая эрозия оказывает на почвы засушливых областей (в России это, например, регионы Дагестана или Ростовской области). Площадь эрозионно опасных и подверженных эрозии сельскохозяйственных угодий составляет 124 млн га (56 %), из них на долю пахотных земель, приходится 87,3 млн га. По данным государственного учета, общая площадь оврагов составляет 2,6 млн га, кроме того, 26,2 млн га (20,4 пашни расположено на смытых почвах, 2,1 млн га (1,7 земель подвержено совместному воздействию водной и ветровой эрозии, 7,9 млн га (6,1 — дефляции, всего же дефляционно опасными землями считаются 44 млн га (32,2 %)-...Площади эродированных черноземов постоянно возрастают. За последние 10-15 лет они увеличивались в среднем на 250-300 тыс. га в год. На многих расчлененных территориях с черноземными почвами 50 % и более распаханных земель эродированы. Ежегодно около 25-30 тыс. га черноземов теряется в результате образования оврагов. Крайне нерационально используются также и кормовые угодья (бессистемный выпас или перевыпас, несоблюдение мер ухода за пастбищами, увеличение частоты скашивания). В 1994 г. в сельскохозяйственном обороте было задействовано 10,1 млн га сбитых пастбищ, что составило 16,7 % от их общей площади. Весьма высок вес пастбищ в земельном фонде республики Дагестан — 2 740,7 тыс. га (79,6 %). Постоянно расширяются площади опустынивания. Так, в Калмыкии опустыниванию подвержено 4,9 млн га, из которых 1,8 млн га находится в стадии очень сильного опустынивания. В Астраханской области площадь деградированных пастбищ составляет 1,3 млн га, из них 250 млн га подвижных песков. Сильно- и среднеразмытые земли занимают 48 % пастбищ. Процессы опустынивания, ранее рассматривавшиеся как мелкорегиональные в связи с проблемами деградации пастбищных земель только Калмыкии (82,7 % ее территории подвержены этим процессам, а площадь открытых развеваемых песков составляет более 150 тыс. га) и равнинной части Дагестана, в настоящее время в разных степенях проявления уже отмеченына территории 17 субъектов Российской Федерации. Чрезвычайная ситуация сложилась на пастбищных землях Астраханской области, где чрезмерная нагрузка от домашних животных привела к дигрессии степных фитоценозов и развитию дефляционных процессов на площади 1,3 млн га, из которых 382,8 тыс. га перешли в развеваемые пески. Опустыниванием охвачены земли Ростовской области (до 50 % территории сальских степей), Алтайского края (~37 % территории кулундинских степей), до 15 % равнинных территорий Республики Тува. Эта проблема обострилась в Краснодарском и Ставропольском краях, Волгоградской, Воронежской, Омской, Оренбургской, Саратовской областях, республиках Хакасия и Бурятия. Деградацию оленьих пастбищ необходимо рассматривать как северный вариант опустынивания. Деградация земель в тундровой зоне происходит в результате перегрузок оленьих пастбищ, нарушения почвенного и растительного покровов при проведении геологоразведочных работ. Деградация пастбищных земель происходит и в тундровой зоне в результате их выгорания, нарушения почвенного и растительного покровов при широкомасштабном освоении месторождений полезных ископаемых, неконтролируемом проезде автотранспорта, перегрузках оленьих пастбищ скотом и его ненормированном выпасе. Общая площадь деградированных оленьих пастбищ превышает 230,1 млн га (табл. 5.15), что составляет более 68 % их площади. В результате всех этих процессов прогрессируют, засоление земель, образование подвижных песков и оврагов, истощение и загрязнение водных источников. Таблица 5.15 Площадь деградированных оленьих пастбищ (млн га) Зона оленеводства Распределение площадей по степени деградации Итого деградированных пастбищ
слабая средняя сильная
Европейская 5,2 10,0 8,7. 23,9 3 ап адно-Сибирская 13,2 10,0 12,0 35,2 Средне-Сибирская 4,0 20,8 16,0 40,8 Восточно-Сибирская 6,5 15,7 5,0 27,2 Северо-В осточная 20,3 50,7 32,0 103,0 Итого 49,2 107,2 73,7 230,1 Засоление почв — процесс повышения содержания в почве легкорастворимых солей (карбоната натрия, хлоридов и сульфатов), обусловленное как исходной засоленностью почвообразующих пород, так и привносом солей грунтовыми или поверхностными водами. Почвы считаются засоленными при содержании токсичных для растений солей более 0,1 % по весу или более 0,25 % солей в плотном остатке (для безгипсовых почв). Засоление почв бывает первичное (остаточное), а также вторичное, вызванное, как правило, нерациональным орошением сельскохозяйственных территорий. Районы древнего орошаемого земледелия имеют очень высокий процент засоленных почв. Так, в долине р. Инд засолено 10 млн га из 15 млн га всей площади ( — 67 %), в долине р. Нил — 1,2 млн га из 1,7 млн га (более 80 %), в Ираке засолено около 50 % орошаемой площади, а в США— свыше 27%. В почвах сельскохозяйственных угодий снижается содержание гумуса и основных элементов минерального питания растений (около 90 % всего азота почвы, 80 серы и 60 % фосфора сосредоточено в гумусе), повышается кислотность, а также ухудшается общее культурно-техническое и агрофизическое состояние сельскохозяйственных земель. Установлено, что за период интенсивной эксплуатации в течение XX в. черноземные почвы потеряли более половины имевшихся в них запасов гумуса, утратили водопроницаемое рыхлое строение и зернистую структуру, ослабили многие свои экологические функции. Количество выносимых водно-растворимых веществ зависит от механического и химического состава почв, их сельскохозяйственного использования, объема выпадающих осадков, способов и норм орошения, видов и норм вносимых минеральных удобрений, а также применяемых ядохимикатов. Так, из легких по механическому составу почв выносится примерно в 2 раза больше водно-растворимых солей, чем из суглинистых, а вынос с угодий, занятых пропашными культурами, в 2-2,5 раза превышает вынос с угодий, занятых кормовыми травами. Строительство дренажных систем способствует улучшению промывного режима подзолистых почв и переносу различных химических веществ в нижележащие горизонты, что приводит к загрязнению грунтовых и даже более глубоко залегающих подземных вод. В нашей стране к 1996 г. более 40 % площади пашни имели низкое содержание гумуса (менее 4 %), 22 % фосфора и 9 % обменного калия. По существу большинство черноземов России вышли за пределы порога своей устойчивости и оказались в критическом состоянии деградации и переходе на более низкий уровень состояния и плодородия. Кроме того, за последние 30 лет площадь сельскохозяйственных угодий России сократилась на 12,2 млн га, пашни — на 2,4 млн га, сенокосов — на 10,5 млн га. Причинами такого сокращения являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, поселков и промышленных предприятий. Одна из главных причин столь удручающего положения — длительное господство одностороннего утилитарного взгляда на почву только как на объект сельскохозяйственной продукции и место для размещения различных производств. К сожалению, взгляд на почву как на систему имеющую глобальные экологические функции, в силу ряда причин сильно запоздал во времени, в результате человечество оказалось не подготовленным к возникшему кризису.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Биосферные проблемы сельскохозяйственного комплекса» з дисципліни «Основи природокористування: екологічні, економічні та правові аспекти»
и дерново-глеевой почве — 743 кг/га (0,27 %). В результате в почвах имеется, как правило, отрицательный баланс — выносится больше, чем возвращается. Недостаток питательных веществ в почве восполняется за счет накопленных ранее запасов гумуса. 