6.2. Плодородие земли, неблагоприятные последствия использования земельных ресурсов

Основной качественной характеристикой земельных ресурсов, используемых в сельском и лесном хозяйстве, является плодоро­дие, обусловленное особыми свойствами самого верхнего слоя — почвы. Почва представляет собой самостоятельное природное тело, обладающее только ей присущими строением, составом и свойствами, и в то же время она — средство производства в сель­ском и лесном хозяйстве. Факторами почвообразования выступа­ют поверхностные слои литосферы, живые организмы (растения, животные, микроорганизмы), климат, рельеф, хозяйственная де­ятельность человека. Способность почвы обеспечивать растения необходимым количеством питательных элементов, воды и воздуха называют плодородием почвы. В большинстве регионов земного шара толщина почвенного покрова, обеспечивающего получение большей части пищевых продуктов, составляет всего 150—300 мм. Около 3/4 всех почв планеты имеют низкую продуктивность из-за недостаточной обеспеченности теплом и влагой.

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

Изменчивость в пространстве и времени процессов почвооб­разования обусловливает большое разнообразие почв планеты. В современных классификациях выделяется более 100 типов почв, которые объединяются в укрупненные группы. Почвенный покров стран СНГ довольно сложный как по составу, так и по основным свойствам почв. Географическое распределение почв подчиняет­ся ряду закономерностей. Наиболее отчетливо выражена их ши­ротная зональность — смена типов почв с севера на юг, объясня­емая изменениями климатических условий (тепло и увлажнение), и растительности. На Восточно-Европейской равнине с севера на юг сменяются зоны тундровых, подзолистых, серых лесных, чер­ноземных, каштановых и бурых полупустынных почв. Большин­ство зон подразделяются на подзоны с преобладанием определен­ных почвенных подтипов.

плодородие почвы, улучшать состояние земельных ресурсов Рациональное землепользование может повышать естественное. Од­нако при неправильном, расточительном хозяйствовании проис­ходят значительные потери продуктивных земель, проявляется деградация земель (почв). Деградация земель означает снижение или потерю биологической и экологической продуктивности бо­гарных пахотных земель, орошаемых пахотных земель, лесов и лесных участков в результате землепользования или процессов ветровой и модной эрозии почв, ухудшения их физических, хи­мических и биологических или экологических свойств, долго­срочной потери естественного растительного покрова.

Одной из основных причин ухудшении качества земельных ре­сурсов является ускоренная эрозия почвы (от лат. erosio - разъедание). Под термином «эрозия почвы» понимают разрушение верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающей почвообразуюшей породы поверхностными йодами и ветром. Мод влиянием хозяй­ственной деятельности человека возникнет ускоренная эрозия, которая часто приводит к полному разрушению почвы. Водная эрозия представляет собой смыв почвы талой или ливневой водой, Неровности микрорельефа способствуют образованию промоин. При больших уклонах поверхности и ни длинных склонах в ре­зультате водной эрозии почвы возникают овраги. Наибольших размеров эрозия почвы достигает на распахиваемых землях, осо­бенно на почвах легкого механическою состава. Интенсивное перемещение частиц почвы и подстилающих се пород по земной поверхности, обусловленное ветром, называют ветровой эрозией. Она наблюдается в любое время года и при любой силе ветра, но наиболее интенсивно проявляется весной при сильных ветрах, когда почва взрыхлена и не покрыта растительностью. Ветровая эрозия проявляется в виде пыльных (черных) бурь и местной (по­вседневной) эрозии.

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

В результате водной эрозии на склонах с каждого гектара еже­годно смывается примерно IX т мелкозема, где содержится 120—200 кг гумуса, 5—6 кг фосфора и калия, 8—10 кг азота, переносится ветром 3 т почвы, что приводит к большим потерям не только питательных веществ, но и продуктивной влаги, загрязняются водоемы. Наибольший ущерб эрозия почв наносит сельскому хо­зяйству — на слабосмытых почвах снижение урожайности различ­ных сельскохозяйственных культур составляет 5—20%, на сильно смытых почвах — до 30—60%. Для уменьшения негативных последствий эрозии земель и предотвращения ее дальнейшего раз­вития необходимо проведение комплекса организационно-хозяй­ственных, агротехнических, лесомелиоративных и других противоэрозионных мероприятий. Это запрещение или ограничение рубки леса в эрозионно-опасных местах, регулирование пастьбы скота, соблюдение правил вспашки земель и сева на крутых скло­нах (поперек склона), регулирование стока, укрепление оврагов, склонов, облесение и залужение эродированных земель и т.д.

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

Земля, прежде всего почвенный покров, подвержена различ­ным внешним воздействиям. Любые действия, приводящие к на­рушению физических, физико-химических, химических, биоло­гических и биохимических свойств почвы, вызывают ее загрязне­ние. Загрязнение земель — это внесение химических загрязнителей в количествах и концентрациях, превышающих способность поч­венных экосистем к их разложению, утилизации и включению в общий круговорот веществ и обусловливающее в связи с этим из­менение физико-химических, агротехнических и биологических свойств почвы, снижающих ее плодородие и ухудшающих каче­ство производимой продукции. В больших масштабах происходит загрязнение почв при открытых разработках полезных ископае­мых, вследствие покрытия ее поверхности выбросами, отвалами и пустой породой, неорганическими отходами и отбросами про­мышленности, веществами, переносимыми воздухом, радиоактив­ными веществами, вследствие сельскохозяйственной деятельнос­ти, работы транспорта и коммунально-бытовых предприятий. По результатам наземных, авиационных и космических наблюдений, а также экспертных оценок к началу 1990-х годов примерно 1/4 всех земель стран СНГ была отнесена к зонам постоянного за­грязнения. Лишь около 45% территории СНГ оставалась эколо­гически чистой.

Значительную опасность для здоровья человека представляет загрязнение земель тяжелыми металлами, в том числе, такими, как железо, марганец, цинк, медь, молибден, известными в сельском хозяйстве под названием микроэлементов, необходимых растениям в малых количествах. Однако, если их концентрации превы­шает допустимую норму (плотность более 4,5 г/см), они накап­ливаются в растительной продукции и считаются токсичными дли человека и животных. По степени опасности различают три их класса:

к классу I относятся мышьяк, кадмий, ртуть, бериллий, селен, свинец и цинк;

к классу II — кобальт, хром, медь, молиб­ден, никель и сурьма;

к классу III — ванадий, барий, вольфрам, марганец и стронций.

Коэффициент концентрации химического элемента определяется отношением его реального содержания о почве (Сi) к фоновому (C_ф):

К_с = С_i / С_ф (6.1)

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

Загрязнение почв, связанное с сельскохозяйственным произ­водством, проявляется в избыточном накоплении химических ве­ществ в результате известковании кислых почв, внесения мине­ральных удобрений и пестицидов, а также чрезмерного полива сельскохозяйственных угодий с токами животноводческих комп­лексов. Низкая культура земледелия, а также внесение удобрений в почву с помощью устаревшей техники предопределяют, что толь­ко 10—15% их достигает растений, а остальные загрязняют окру­жающую среду. К негативным явлениям, связанным с примене­нием минеральных удобрений, относится загрязнение почв, грун­товых и поверхностных вод нитратами. При этом необходимо учитывать роль нитратов как обязательного участника круговорота азота в природе, источника азотного питания растений. Опасность представляет избыточное содержание нитратов в воде, пище и кормах, которое обусловлено неоправданно высокими дозами применения азотных удобрений и их неравномерным распреде­лением по пашне. Для предотвращения негативного действия нитратов под все сельскохозяйственные культуры применитель­но к разным типам почв разработаны оптимальные дозы внесе­ния азотных удобрений, которые гарантируют получение чистой продукции и исключают загрязнение окружающей среды.

Необходима рациональная система применения минеральных и органических удобрений. При обоснованном определении ви­дов, норм, сроков и способов их внесения существенно сокраща­ются потери питательных веществ, снижается возможность попа­дания их из почвы в грунтовые воды и водоисточники, уменьшает­ся накопление остаточных веществ в почве и растениях. Для предотвращения загрязнения почв пестицидами необходимо, преж­де всего, разработать систему защиты растений с ограниченным применением ядохимикатов, исключить проявление ветровой и водной эрозии, обратить особое внимание на соблюдение точных доз вносимых химикатов (в частности, способами опрыскивания). Рациональное применение гербицидов учитывает свойства почв, особенно содержание органического вещества. Как показывает отечественный и зарубежный опыт, при научно обоснованном применении гербицидов, правильно определенной лозе не возни­кает существенной опасности. В перспективе расширение биоло­гических методов защиты растений, восстановление плодородия почв, борьба с сорной растительностью исключают или существен­но ограничивают применение многих химических методов в сель­ском хозяйстве.

Одной из наиболее серьезных проблем стран СНГ является радиоактивное загрязнение земель, обусловленное аварией на Чернобыльской АЭС и другими техногенными катастрофами. Почва стала накопителем радиоактивных веществ, которые затем вместе с питательными веществами переходят в сельскохозяй­ственные растения, животных и, в конечном итоге, к человеку. Выпадение радионуклидов, продолжавшееся в течение трех меся­цев после катастрофы на ЧАЭС, вызвало масштабное загрязнение земель в Европейской части бывшего СССР. Причем радиоактив­ное загрязнение распространялось неравномерно. Для оценки уровня загрязненности территории наиболее широко используе­мым показателем является плотность загрязнения по радиоактив­ному цезию-137; территория считается загрязненной, если значе­ние этого параметра превышает 1 Ки/км².

На основании такого определения загрязненными признаны: в Беларуси 46 500 км² земель (22,4% ее площади), России — 59 300 км² (0,3%), Украине — 37 600 км² (6,2% территории). Площадь сельскохозяйственных земель с отмеченной плотностью загрязнения по цезию-137 в Беларуси составила 18 000 км² (22% всех седьхозугодий республики), из хозяйственного обращении было изъято 2640 км². На расстоянии 30 км от ЧАЭС определена наиболее опасная полоса — зона отчуждения, из которой население было эвакуировано в 1986 г., а затем в Беларуси создан Полесский радиацинно-экологический заповедник. Основная часть зоны отчуждения не может быть использована в сельскохозяйственный оборот даже в от­даленной перспективе вследствие высокой плотности загрязнения долгоживущими радионуклидами.

Радиологический мониторинг почв, проводимый в Беларуси, показал, что к 2000 г. содержание незии-137 в помпе сократилось примерно на 20%, но причине его естественного распада. Кроме того, установлено снижение содержания в почве подвижного це­зия-137 вследствие перехода его в необменно-поглощенное состо­яние, что привело к снижению его доступности для растений и среднем в 1,5 раза. В связи с чем из категории радиационно-опас­ных исключено и вовлечено в сельскохозяйственный оборот око­ло 7 тыс. га земель. По данным некоторых исследований прогно­зируется дальнейшее уменьшение площади территорий, загрязнен­ных радиоактивными элементами; за период между 1986 и 2046 гг. они уменьшатся в Беларуси в 2,4 раза, в России — в 5,2 раза. Уже к 2006 г. ожидается, что в России не будет территорий с уровнем загрязнения по цезию-137, превышающим 40 Ки/км². Отдельные долгоживушие изотопы, такие, как плутоний-239 и америций-241, останутся в природной среде на тысячи лет, хотя высокий уровень загрязнения почв этими радионуклидами имеет место почти ис­ключительно в зоне отчуждения.

Развитие промышленности, строительство городов и путей со­общения, гидротехнических сооружений приводит к нарушению земной поверхности, значительным изменениям природных ланд­шафтов. Сильно разрушается почвенный покров при открытой разработке полезных ископаемых. Предприятия добывающих отрас­лей используют для технологических нужд значительные площади сельскохозяйственных и лесных земель, которые в процессе выра­ботки качественно изменяются. Нарушенные земли характеризуют­ся низкой хозяйственной ценностью, загрязняют окружающую среду, ухудшают санитарно-гигиенические условия жизни людей, осложняют использование близлежащих земель. К таким землям относятся выемки карьеров и провалы поверхности на шахтных полях, природные отвалы карьеров и шахт, шлаконакопители и хвостохранилища обогатительных фабрик, золоотвалы электро­станций и т.д. В странах СНГ площадь земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых, проведения строительных и других работ, достигла к началу 1990-х годов 1,8 млн. га, а в от­дельных странах доля нарушенных земель составляет 0,1 —0,2% от общей территории (табл. 6.2).

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

Э = Э_р / З_р ≥ Е_н (6.2)

где Э_р — эффект от рекультивации земель (величина чистого до­хода);

З_р — сумма затрат на рекультивацию;

Е_н — норматив­ный коэффициент эффективности, равный 0,06.

Затраты на рекультивацию (З_р) рассчитываются по следующей формуле:

З_р = S х (P₁ + P₂ + P₃ + P₄ + P₅) (6.3)

где S - площадь рекультивируемых земель;

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

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

Мелиорация земель получила широкое распространение в стра­нах СНГ (Россия, Беларусь, государства Центральной Азии и др.), а также и во многих других регионах мира, главным образом с аридным климатом. Масштабы мелиоративного воздействия на природу столь велики, что большие площади земель па планете резко изменили облик п результате строительства водохранилищ, прудов, дамб, дренажной сети и пр. В странах Содружества пло­щадь мелиорированных земель в начале 1990-х годов превысила 35 млн. га, в том числе орошаемых — 20 млн. га и осушенных — 15 млн. га.

Загрязнение земель, подземных и поверхностных вод, атмос­ферного воздуха во всевозрастающей степени связано с накопле­нием отходов, которые образуются в процессе производства, хо­зяйственной деятельности, в быту. Количество отходов ежегодно в мире возрастает и, по некоторым опенкам, достигло 30 млрд. т (все виды отходов). На каждого жителя Земли извлекается до 100 т породы в год, а на производство конечной продукции использу­ется не более 7% добываемого сырья. Анализ тенденций развития мирового хозяйства показывает, что масса отходов удваивается каждые 10—12 лет. Для размещения отходов из хозяйственного оборота изымаются все новые и новые земли. Образование и на­копление отходов производства и потребления ведет к нарушению экологического равновесия природной среды и представляет ре­альную угрозу здоровью людей.

Вес отходы, в зависимости от источников их образования, де­лятся на производственные и бытовые (отходы потреблении). От­ходы производства — это остатки сырья, материалов, полуфабри­катов, которые образуются в процессе производства продукции или выполнения работ и потеряли полностью или частично ис­ходные потребительские качества, а также содержат попутные вещества, которые образуются в процессе производства и не на­ходят использования в этом производстве. По своему физико-хи­мическому составу отходы делится на твердые, жидкие и газооб­разные, Примером последних могут служить газы, образующиеся при разложении мусора, или газы предприятий. Жидкие отходы представляют собой вещества, растворенные в использованной воде, сбрасываемые в открытые водоемы, канализацию или посту­пающие на очистные сооружения, где они превращаются в твер­дые осадки. Но основной объем составляют твердые отходы, об­разующиеся по всей цепочке переработки сырьевых ресурсов. Отходы потребления — изделия и материалы, которые потеряли свои потребительские свойства в результате физического или мораль­ного их износа. К отходам потребления относятся и твердые быто­вые отходы, образующиеся в процессе жизнедеятельности людей.

Утилизация и ликвидация отходов связана с их состоянием, составом, характеристиками и токсичностью. В зависимости от их состояния утилизируемые отходы делятся на твердые (отходы металлов, пластмасс, пыли минерального и органического проис­хождения, шлак, бумага, ткани и пр.) и жидкие (шламы, осадки сточных вод после их обработки и пр.). По гигиеническому прин­ципу, связанному со степенью опасности, обусловленной токсич­ностью, отходы подразделяют на шесть категорий (табл. 6.3).

Таблица 6.3