Земельный фонд и его динамика под влиянием антропогенных факторов
Имеются данные, что за историческое время человечество потеряло около 2 млрд. га плодородных земель. Из них за несколько последних десятилетий уничтожено почв больше, чем за предшествующую ей историю человечества. Уменьшение площадей пахотных, как и вообще плодородных земель продолжается интенсивными темпами и в настоящее время. На этом фоне обеспеченность пахотными землями в России резко выделяется в сторону превышения среднемировых. Почва занимает особое положение в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим блоком экосистем, выступает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами среда жизни. Почву можно рассматривать и как самостоятельную экосистему. Еще В. В. Докучаев в начале XX столетия подчеркивал, что почва является естественно-историческим телом со своими взаимосвязями, закономерностями существования и возможностями саморегулирования. Почва - важнейшее звено круговорота веществ. Именно в ней начинается биологический круговорот, из нее поглощаются минеральные элементы и влага, здесь же замыкается круговорот деятельностью организмов-редуцентов. Почва- это то важнейшее звено экосистем, в котором не только высвобождается, но и на длительное время аккумулируется часть энергии и химических элементов, прежде всего в детрите и гумусе, а также в других структурах поглощающего комплекса. Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Последнее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества поступают в цепи питания, а затем включаются в круговорот. Очищающая роль почвы в большой степени зависит от ее физических и химических свойств. Они выступают как мощнейший фильтр для очистки вод и водных растворов и обладают высокой способностью связывать химические элементы и соединения благодаря ее поглотительной способности. Почва отличается высокими буферными функциями, способностью противостоять нагрузкам, гасить их. Нельзя не упомянуть о таком свойстве почвы, как способность накапливать и длительное время хранить информацию об экосистемах. Эта информация прежде всего фиксируется в генетических горизонтах (слоях), а так же в присущих им структурах, носящих название новообразования, включения и др. Такая информация сохраняется в течение тысяч лет. В сухих степях встречаются песчаные почвы со следами подзолистого типа почвообразования, что свидетельствует о формировании их в условиях более влажного климата под хвойными (наиболее вероятно, сосновыми) лесами. Важно подчеркнуть, что почва - это тот объект, на котором сформировалась отечественная и мировая наука о природных системах трудами В. В. Докучаева, его учеников, сподвижников и последователей. Среди них академики В. И. Вернадский, Л. С. Берг, В. Н. Сукачев, И П. Герасимов, Т. Н. Высоцкий, профессор Г. Ф. Морозов и другие ученые. В. В. Докучаев подчеркивал, что почвы находятся в теснейшей связи с историей нашей планеты, ее горными породами, климатом, растительностью, рельефом и ландшафтом в целом. Именно Ш. В. Докучаеву принадлежит высказывание «Почвы - зеркало ландшафта». Воздействия человека на почвы и их энергетические параметры. Воздействие на земельные ресурсы - важнейшая причина изменения круговоротов веществ на суше и между сушей и океаном, а также изменения радиационного и водного балансов, а следовательно, и климатических параметров. Следствием уничтожения естественных экосистем является увеличение твердого (взвешенного) и химического (растворенные вещества) стока. С этими явлениями связано заиление русел рек, ухудшение качества воды, в том числе за счет сдвигов в развитии экосистем, проявляющихся через эвтрофикацию и «цветение» вод. Практически любые воздействия человека на почвы связаны с изменением их энергетических параметров, которые являются непременным условием функционирования почв как саморегулирующихся систем. Фактором накопления и сохранения энергии в почвах выступает прежде всего специфическое органическое вещество - гумус и живые организмы. Любое сокращение их содержания в почвах не только снижает плодородие, но и уменьшает способность саморегулирования, устойчивости. Поддержание и тем более повышение плодородия почв требует все большего вложения в них энергии (под последним понимаются все энергетические затраты, связанные с обработкой почв, пополнением их питательными веществами в виде удобрений, борьбы с сорняками и вредителями и т. п.). Следует, однако, иметь в виду, что вносимая энергия, в отличие от содержащейся в почвах как природных системах, связана с отрицательными воздействиями и на почву, и на среду. Особенно, если внесение ее превышает определенные пределы. В примитивном хозяйстве, когда использовалось естественное плодородие почв и производилась только простейшая их обработка, внесение энергии составляло 2 ГДж/га в год. В дальнейшем внесение энергии возросло до 12-15 ГДж/га в год при высокоинтенсивном земледелии. Между тем принимается, что при дополнительном внесении 15 ГДж/га в год энергии начинаются вредные последствия для почв и среды (интенсивная эрозия, вынос химических веществ в водоемы, эвтрофикация вод и т. п.). Второе принципиально важное положение заключается в том, что каждая дополнительная единица продукции требует все большего вложения энергии для ее получения. Например, с начала XX в. количество энергии на единицу продукции увеличилось в 8-9 раз. Такое нарушение пропорциональности между приростом получаемой продукции и вложением энергии (рис.20) получило название «закона снижения энергетической эффективности природопользования» (в более частном случае землепользования). Надо отметить, что дополнительная энергия, вносимая человеком для получения прибавки продукции, крайне невелика по сравнению с количеством солнечной энергии. Так, средний приход энергии от солнца в умеренных широтах составляет 48-61 тыс. ГДж/га в год. По отношению к ней 15 ГДж составляет только 0,03%. Эти данные свидетельствуют, что и по отношению к энергии действителен принцип лимитирующего фактора по максимальному значению. В этом случае острая реакция системы связана прежде всего с тем, что привносимая энергия действует как внутренний фактор (солнечная- внешний). Это неизбежно ведет к изменению структуры систем, нарушению круговорота веществ, замене природного плодородия как бы искусственным. «Закон снижения экономической эффективности природопользования» мы продемонстрировали на примере землепользования, но он действует и по отношению к другим ресурсам и в конечном счете проявляется в энергообеспечении среднестатистического человека. В каменном веке расход энергии на одного человека составлял около 4 тыс. ккал/сутки, в аграрном обществе он увеличился до 12 тыс. ккал, в индустриальную эпоху- до 70тыс. ккал, а в передовых развитых странах в настоящее время - до 230-250 тыс. ккал/сутки. Обычно выделяют четыре главных причины порчи и уничтожения земель. К ним относят эрозию, отрицательные последствия орошения, истощение и отчуждение.
Эрозия существовала и до начала интенсивной деятельности человека. Об этом, в частности, свидетельствует снос твердых частиц поверхностными водами в океан, постоянное наличие в воздухе почвенной пыли. Имеются сведения, что такие поверхностные слои литосферы, как лес (на юге и юго-востоке) и покровные суглинки (на севере) - результат осаждения из воздуха продуктов ветровой эрозии. Под влиянием человека эрозионные процессы резко увеличились (на порядки значений). Например, только за последние 50 лет эрозионный снос в океан возрос примерно в 8 раз. В 40-50-х годах настоящего столетия он составлял около 3 млрд. т в год, в 70-х годах Достиг уже 24 млрд. и к 2000 г. прогнозируется в пределах 55-60 млрд. т. Значителен снос почвы и в результате ветровой эрозии: для бывшего СССР он принимался равным 1,7 млрд. т в год. Вместе с почвой при этом выносится такое количество питательных для растений веществ, которое в 1,5-2 раза превышает вносимые с удобрениями. Эрозия начинается прежде всего там, где уничтожается естественный растительный покров, выполняющий по крайней мере две функции. Во-первых, растения скрепляют почву корнями. Во-вторых, растительность способна защищать почву от ветровой эрозии не только в месте произрастания, но и на расстоянии. Чем выше растения (больше их биомасса), тем значительнее их влияние на прилежащие пространства. Именно на этом принципе основывается почвозащитное и полезащитное лесоразведение.
Водная эрозия. Этот вид эрозии проявляется практически повсеместно, но наиболее сильно в тех районах, где выпадает значительное количество осадков на фоне больших открытых пространств с интенсивной обработкой почв. Благоприятные условия для проявления водной эрозии имеют место в лесостепной зоне. Значительна она также в степной и лесной зонах. Различают обычно следующие виды (стадии) водной эрозии: плоскостную, в результате которой равномерно сносится водными потоками поверхностный слой почвы; струйчатую- заметно проявляются слабые очаги эрозии по местам концентрации водных потоков; бороздчатую и овражную как следующие стадии струйчатой, проявляющиеся в интенсивном очаговом разрушении не только почв, но и грунтов с выносом больших масс продуктов эрозии в водные источники. Например, в сильноэродированных хозяйствах лесостепи на 1 га пашни приходится до 5-10 км оврагов. Кроме обработки почв, проявлению эрозионных процессов, особенно в горах, способствует также вырубка лесов на значительных площадях, уничтожение растительного покрова и разбивание почв в результате интенсивного выпаса, туризма и т. п. При ирригационной эрозии часто одновременно проявляются эрозия и засоление почв.
Меры борьбы с эрозией почв. Поскольку основной причиной эрозионных явлений служит подверженность почв разрушению в результате уничтожения природной растительности либо нарушения процессов почвообразования, то и меры борьбы с эрозией, вызываемой воздушным и водным агентами, в ряде случаев совпадают. К таким мерам борьбы относятся:
1. Умеренные нагрузки на естественные экосистемы, которые не вызывали бы полного или относительно полного разрушения растительного покрова, тем более на значительных площадях. Сказанное прежде всего относится к лесопользованию. Снятие урожая древесины наиболее целесообразно посредством несплошных (выборочных, постепенных и т.п.) видов рубок. При применении сплошных рубок они должны проводиться неширокими лесосеками, которые чередуются с оставляемыми полосами древо-стоев. При горном и холмистом рельефе недопустимо размещение лесосек вдоль склонов, они должны располагаться поперек склонов. В последнем случае функции гашения водных потоков наиболее полно выполняет остающийся на корню древостой. Сказанное относится также к использованию техники при лесоразработках. Очень важно сохранять при вырубках молодое поколение леса, а также напочвенный (кустарниковый, травяной) покров. Повреждения почвы, которых не удается избежать, должны быть минимальными и не провоцировать сильных эрозионных процессов.
2. На пастбищах эрозионные процессы нередко вызываются перевыпасом (скотосбоем). При повреждении травяного покрова на значительных площадях, особенно с легкими почвами, возможна как водная, так и ветровая эрозия. В горных районах даже незначительное повреждение травяного покрова (например, в виде троп) создает очаги для водной эрозии, иногда интенсивно прогрессирующей. Основной путь исключения неблагоприятных явлений - соблюдепие норм выпаса и рекреационных нагрузок.
3. Для защиты пахотных земель наиболее действенны следующие мероприятия:
- соблюдение севооборотов, в частности, пропашные культуры (кукуруза, картофель, свекла);
- исключение из обработки легкоранимых песчаных и супесчаных почв;
- чередование небольших полей с естественными ландшафтами;
- создание полезащитных полос;
- внесение органических удобрений, способствующих структурообразованию, связности почв;
Особо следует остановиться на бесплужной обработке почв. Это принципиально новый метод агротехники, который находит все большее применение. Он заключается в том, что вместо плугов, с которыми американский фермер Фолкнер связывал термин «безумие пахаря», используются безотвальные орудия, рыхлящие почву, не переворачивая ее. Данный метод несравнимо экологичнее традиционного плужного. При его применении сохраняется естественное сложение почв, а следовательно, их устойчивость и плодородие. Кроме того, на поверхности почвы сохраняются пожнивные (стерня) и другие остатки растений, которые в значительной мере гасят разрушительную силу текущей воды и особенно воздушных потоков. Последующая (послепосевная) обработка почв с целью ухода за посевами также проводится орудиями, которые оказывают щадящее воздействие на почвы. Технологический недостаток метода - большая вероятность появления сорняков, поскольку их зачатки остаются на поверхности и получают благоприятные условия для прорастания и размножения. Здесь требуется строгое соблюдение последовательности и сроков проведения всех агротехнических приемов. В США бесплужная обработка почвы стала широко использоваться после отмеченных выше пыльных бурь 30-х годов («Пыльный котел»). У нас в стране (в бывшем СССР) специфические технологии бесплужной обработки почвы успешно разрабатывались и применялись на больших площадях академиками Т. И. Мальцевым в Курганской области, А. И. Бараевым - в Казахстане и ученым-агрономом Ф. Т. Моргуном - на Украине (Полтавская область). В ряде случаев приходится бороться с последствиями эрозии почв. Так, чтобы остановить процессы оврагообразования, используются как агротехнические (лесопосадки, посевы трав), так и инженерные мероприятия (строительство лотков для стока воды, сположивание склонов, занятие их многолетними травами и др.). Для прекращения ветровой эрозии (дефляционных процессов) - нанесение на поверхность почв связующих химических веществ (различного рода полимеров) при одновременном посеве многолетних трав, посадке кустарников и деревьев.
Проблемы орошаемого земледелия, истощения и отчуждения земель
Орошаемое земледелие. Растворенные в воде соли называют вторичным, понимая под первичным естественное (солончаки), которое осуществляется без участия человека. Такое возможно в местах с высокостоящими грунтовыми водами, например, в понижениях рельефа или при высыхании водоемов. Эти почвы, как и вторично засоленные, практически непригодны для земледелия/Вторичное засоление присуще только засушливым районам. На севере излишний полив имеет следствием заболачивание почв. Основная мера предотвращения вторичного засоления- умеренные поливы, исключающие просачивание влаги в глубинные горизонты и подъем уровней грунтовых вод. Должны быть исключены примитивные методы поливов (например, напуском воды), неконтролируемое дождевание и др. Их необходимо заменять более прогрессивными (локальное увлажнение посредством капельниц; подземное орошение через пористые трубы и др.). Известно, что один из экологических кризисов в развитии человечества был вызван исчерпанием возможностей орошаемого земледелия в связи с интенсивным засолением почв. Например, в долине Нила и в настоящее время засолено около 70% орошаемых земель. Полагают, что цивилизация Древнего Вавилона погибла от вторичного засоления почв. В целом в мире сейчас имеется около 50-60 млн. га вторично засоленных почв из 250 млн. орошаемых, т. е. около 25%. В настоящее время темпы увеличения площадей вторично засоленных почв таковы, что они сопоставимы с площадями, вновь вводимыми в орошение. В странах с длительно орошаемым земледелием засолено до 50% орошаемых земель. Например, в Ираке, в США таких земель около 27%, а в бывшем СССР их было около 3,2 млн. га, или 17% от всех орошаемых. Кроме использования более совершенных технологий поливов, борьба с засолением возможна через откачку и сброс грунтовых вод по мере их поднятия к поверхности в результате поливов. Рассоление почв проводят также посредством промывки почвогрунтов. Но и в этом случае обязательно требуется откачка грунтовых вод. В ряде случаев положительные результаты дают химические методы, например гипсование, с тем чтобы нейтрализовать вредные соли, накапливающиеся на поверхности почв. Однако все эти методы крайне дороги и антиэкологичны по своей сути.
Истощение земель. Это третий масштабный фактор (после эрозии и орошения), приносящий большой вред земельным ресурсам. Причины истощения земель различны. В конечном счете результатом истощения почв является потеря ими плодородия и опустынивание. Наиболее экологичным методом возврата питательных веществ в почву, изымаемых с урожаем, является внесение органических удобрений (навоза, компостов и т. п.), травосеяние, особенно с последующей запашкой трав, предоставление отдыха почвам через парование и другие методы. Истощение почв связано прежде всего с потерями органического вещества (гумуса). Это одна из острейших проблем современности. Имеющиеся данные свидетельствуют, что за последние 70-80 лет (особенно с момента использования интенсивных методов обработки земель и увлечения минеральными удобрениями) в дерново-подзолистых почвах содержание гумуса уменьшилось с 3,5-4,0% до 2-3%. Наиболее же значительны потери гумуса черноземными почвами. В. В. Докучаев в свое время назвал черноземы «царем почв» и великим национальным достоянием России. Он считал, что черноземы могут служить человеку как вековое неистощимое богатство и поэтому должны цениться дороже нефти, угля, железных и даже золотых руд. Уже более 100 лет в Париже в Международной палате мер хранится один кубический метр чернозема из Воронежской губернии. Черноземы, оставленные нам природой, содержали до 12-15% гумуса, а запасы энергии в них превышали в 20 раз и более ее запасы, имеющиеся в произрастающих на черноземах растениях. К настоящему времени многие черноземы потеряли до 30-60% гумуса. Разрушение почв и утрата ими гумуса продолжается. Потеря почвами плодородия связана также с их интенсивной обработкой, уплотнением тяжелыми сельскохозяйственными орудиями, загрязнением и особенно подкислением в результате выпадения кислотных дождей и внесения подкисленных форм удобрений.
Отчуждение земель. Наиболее значимое отчуждение связано с использованием земель под различного вида строения и сооружения (городские территории, дороги, аэродромы, складирование отходов, разработки полезных ископаемых, затопление в процессе строительства водохранилищ и т. п.). Эти земли в большинстве своем не могут быть в дальнейшем использованы по прямому назначению - для получения растительной продукции. В настоящее время в мире в среднем на одного человека приходится около 0,1 га земель, изъятых из использования. В бывшем СССР под различные виды пользования ежегодно отчуждалось около 500 тыс. га земель, что по площади равнялось примерно 50 хозяйствам (совхозам, колхозам). Только под водохранилища за весь период их строительства ушло около 8 млн. га земель, в том числе 3 млн. га сельскохозяйственных угодий. В равнинных условиях затопление земель обязательно сопровождается подтоплением примыкающих к водохранилищам территорий. В среднем подтопленные земли составляют около 15% от затопленных. Часть этих земель превращается в заболоченные, другие теряют плодородие. В целом отчуждение земель - неизбежное явление. Но оно не должно быть расточительным. Например, при различного вида горных разработках целесообразно снимать и складировать верхний плодородный слой почвы, с тем чтобы после окончания работ его можно было бы вернуть на свое место в процессе восстановления земель (их рекультивации). Сказанное относится и к другим видам отчуждения. Издержки отчуждения часто связаны с тем, что изымаются плодородные земли там, где можно обойтись низкопродуктивными. Такое расточительство во многом следствие того, что земля не имела, а в ряде случаев и сейчас не имеет реальной стоимости. Последняя должна быть такой, чтобы стимулировалось вложение средств в использование для неземледельческих целей бедных, часто бросовых земель. Неоправданно большое отчуждение и порча земель имеет место при добыче нефти и других полезных ископаемых. Подсчитано, что при современных методах добычи нефти допускается потеря около 2% земель. Фактические же потери еще значительнее. Только для Тюменской области и лежащих к северу от нее территорий, где сосредоточена основная добыча нефти, такие потери соизмеримы с площадью таких государств, как Бельгия, Нидерланды или Люксембург. Всего в пределах полярной тундры разрушено около 6 млн. га земель, являвшихся в основном ценными оленьими пастбищами. Важной составной частью проблемы земельных ресурсов является химизация земледелия, включающая применение минеральных удобрений и средств борьбы с нежелательными видами организмов (пестицидов).
Имеются данные, что за историческое время человечество потеряло около 2 млрд. га плодородных земель. Из них за несколько последних десятилетий уничтожено почв больше, чем за предшествующую ей историю человечества. Уменьшение площадей пахотных, как и вообще плодородных земель продолжается интенсивными темпами и в настоящее время. На этом фоне обеспеченность пахотными землями в России резко выделяется в сторону превышения среднемировых. Почва занимает особое положение в природных ландшафтах и в экосистемах. Она является важнейшим блоком экосистем, выступает как фактор плодородия для растений и как самая насыщенная организмами среда жизни. Почву можно рассматривать и как самостоятельную экосистему. Еще В. В. Докучаев в начале XX столетия подчеркивал, что почва является естественно-историческим телом со своими взаимосвязями, закономерностями существования и возможностями саморегулирования. Почва - важнейшее звено круговорота веществ. Именно в ней начинается биологический круговорот, из нее поглощаются минеральные элементы и влага, здесь же замыкается круговорот деятельностью организмов-редуцентов. Почва- это то важнейшее звено экосистем, в котором не только высвобождается, но и на длительное время аккумулируется часть энергии и химических элементов, прежде всего в детрите и гумусе, а также в других структурах поглощающего комплекса. Исключительно важна роль почвы как санитарного барьера. Последнее свойство также связано с высокой насыщенностью жизнью, через посредство которой вещества поступают в цепи питания, а затем включаются в круговорот. Очищающая роль почвы в большой степени зависит от ее физических и химических свойств. Они выступают как мощнейший фильтр для очистки вод и водных растворов и обладают высокой способностью связывать химические элементы и соединения благодаря ее поглотительной способности. Почва отличается высокими буферными функциями, способностью противостоять нагрузкам, гасить их. Нельзя не упомянуть о таком свойстве почвы, как способность накапливать и длительное время хранить информацию об экосистемах. Эта информация прежде всего фиксируется в генетических горизонтах (слоях), а так же в присущих им структурах, носящих название новообразования, включения и др. Такая информация сохраняется в течение тысяч лет. В сухих степях встречаются песчаные почвы со следами подзолистого типа почвообразования, что свидетельствует о формировании их в условиях более влажного климата под хвойными (наиболее вероятно, сосновыми) лесами. Важно подчеркнуть, что почва - это тот объект, на котором сформировалась отечественная и мировая наука о природных системах трудами В. В. Докучаева, его учеников, сподвижников и последователей. Среди них академики В. И. Вернадский, Л. С. Берг, В. Н. Сукачев, И П. Герасимов, Т. Н. Высоцкий, профессор Г. Ф. Морозов и другие ученые. В. В. Докучаев подчеркивал, что почвы находятся в теснейшей связи с историей нашей планеты, ее горными породами, климатом, растительностью, рельефом и ландшафтом в целом. Именно Ш. В. Докучаеву принадлежит высказывание «Почвы - зеркало ландшафта». Воздействия человека на почвы и их энергетические параметры. Воздействие на земельные ресурсы - важнейшая причина изменения круговоротов веществ на суше и между сушей и океаном, а также изменения радиационного и водного балансов, а следовательно, и климатических параметров. Следствием уничтожения естественных экосистем является увеличение твердого (взвешенного) и химического (растворенные вещества) стока. С этими явлениями связано заиление русел рек, ухудшение качества воды, в том числе за счет сдвигов в развитии экосистем, проявляющихся через эвтрофикацию и «цветение» вод. Практически любые воздействия человека на почвы связаны с изменением их энергетических параметров, которые являются непременным условием функционирования почв как саморегулирующихся систем. Фактором накопления и сохранения энергии в почвах выступает прежде всего специфическое органическое вещество - гумус и живые организмы. Любое сокращение их содержания в почвах не только снижает плодородие, но и уменьшает способность саморегулирования, устойчивости. Поддержание и тем более повышение плодородия почв требует все большего вложения в них энергии (под последним понимаются все энергетические затраты, связанные с обработкой почв, пополнением их питательными веществами в виде удобрений, борьбы с сорняками и вредителями и т. п.). Следует, однако, иметь в виду, что вносимая энергия, в отличие от содержащейся в почвах как природных системах, связана с отрицательными воздействиями и на почву, и на среду. Особенно, если внесение ее превышает определенные пределы. В примитивном хозяйстве, когда использовалось естественное плодородие почв и производилась только простейшая их обработка, внесение энергии составляло 2 ГДж/га в год. В дальнейшем внесение энергии возросло до 12-15 ГДж/га в год при высокоинтенсивном земледелии. Между тем принимается, что при дополнительном внесении 15 ГДж/га в год энергии начинаются вредные последствия для почв и среды (интенсивная эрозия, вынос химических веществ в водоемы, эвтрофикация вод и т. п.). Второе принципиально важное положение заключается в том, что каждая дополнительная единица продукции требует все большего вложения энергии для ее получения. Например, с начала XX в. количество энергии на единицу продукции увеличилось в 8-9 раз. Такое нарушение пропорциональности между приростом получаемой продукции и вложением энергии (рис.20) получило название «закона снижения энергетической эффективности природопользования» (в более частном случае землепользования). Надо отметить, что дополнительная энергия, вносимая человеком для получения прибавки продукции, крайне невелика по сравнению с количеством солнечной энергии. Так, средний приход энергии от солнца в умеренных широтах составляет 48-61 тыс. ГДж/га в год. По отношению к ней 15 ГДж составляет только 0,03%. Эти данные свидетельствуют, что и по отношению к энергии действителен принцип лимитирующего фактора по максимальному значению. В этом случае острая реакция системы связана прежде всего с тем, что привносимая энергия действует как внутренний фактор (солнечная- внешний). Это неизбежно ведет к изменению структуры систем, нарушению круговорота веществ, замене природного плодородия как бы искусственным. «Закон снижения экономической эффективности природопользования» мы продемонстрировали на примере землепользования, но он действует и по отношению к другим ресурсам и в конечном счете проявляется в энергообеспечении среднестатистического человека. В каменном веке расход энергии на одного человека составлял около 4 тыс. ккал/сутки, в аграрном обществе он увеличился до 12 тыс. ккал, в индустриальную эпоху- до 70тыс. ккал, а в передовых развитых странах в настоящее время - до 230-250 тыс. ккал/сутки. Обычно выделяют четыре главных причины порчи и уничтожения земель. К ним относят эрозию, отрицательные последствия орошения, истощение и отчуждение.
Эрозия почв, ее причины, районы проявления
Эрозия существовала и до начала интенсивной деятельности человека. Об этом, в частности, свидетельствует снос твердых частиц поверхностными водами в океан, постоянное наличие в воздухе почвенной пыли. Имеются сведения, что такие поверхностные слои литосферы, как лес (на юге и юго-востоке) и покровные суглинки (на севере) - результат осаждения из воздуха продуктов ветровой эрозии. Под влиянием человека эрозионные процессы резко увеличились (на порядки значений). Например, только за последние 50 лет эрозионный снос в океан возрос примерно в 8 раз. В 40-50-х годах настоящего столетия он составлял около 3 млрд. т в год, в 70-х годах Достиг уже 24 млрд. и к 2000 г. прогнозируется в пределах 55-60 млрд. т. Значителен снос почвы и в результате ветровой эрозии: для бывшего СССР он принимался равным 1,7 млрд. т в год. Вместе с почвой при этом выносится такое количество питательных для растений веществ, которое в 1,5-2 раза превышает вносимые с удобрениями. Эрозия начинается прежде всего там, где уничтожается естественный растительный покров, выполняющий по крайней мере две функции. Во-первых, растения скрепляют почву корнями. Во-вторых, растительность способна защищать почву от ветровой эрозии не только в месте произрастания, но и на расстоянии. Чем выше растения (больше их биомасса), тем значительнее их влияние на прилежащие пространства. Именно на этом принципе основывается почвозащитное и полезащитное лесоразведение.
Ветровая эрозия почв. Интенсивность этого вида эрозии находится в прямой зависимости от скорости ветра и его продолжительности, степени открытости пространств (наличие или отсутствие древесной растительности, рельеф) и состояния самих почв. При прочих равных условиях эрозия проявляется сильнее на легких (песчаных и супесчаных) почвах, характеризующихся слабой устойчивостью к разрушениям. Эрозию усиливает также сухость почв, бедность их гумусом. Перечисленные факторы наиболее полно сочетаются в степях, полупустынях и пустынях, особенно там, где распространены песчаные почвогрунты. Широкую известность получили эрозионные процессы, которые имели место в США в первой половине 30-х годов настоящего столетия и особенно в 1934 году. Это время вошло в историю под названием «Пыльный котел». Из 167 млн. га пашни (в основном в пределах Великих равнин) в результате ветровой эрозии было разрушено полностью около 20 млн. га, а на площади около 40 млн. га было уничтожено более половины верхнего плодородного (гумусового) слоя. Всего же поврежденными оказались приблизительно 75% всех пахотных земель. Основная причина данного экологического бедствия - интенсивная обработка почвы и крайне благоприятные для проявления эрозионных явлений природные процессы (длительный период засушливой ветреной погоды весной). Для нейтрализации последствий «Пыльного котла» США вынуждены были пойти на исключение значительного количества поврежденных эрозией земель из использования. Кроме этого, была создана система полезащитных полос, и проведены другие мероприятия. Однако в 70-е годы, когда проблема казалась решенной и разрушение почв прекратилось, около 30 млн. акров земель в зоне «Пыльного котла» было вновь переведено в разряд пахотных. Частично были уничтожены полезащитные полосы, распаханы залежи и склоны. Результат не замедлил сказаться. В течение короткого времени на 50% возросла ветровая эрозия и достигла уровня, характерного для периода «Пыльного котла». В результате этого в 1985 г. был принят Акт о продовольственной безопасности, и около 40 млн. акров земель было вновь переведено в охранный резерв. Фермеры в соответствии с названным актом получили компенсацию за не использование земель в размере 50 долларов в год за каждый акр земельной площади. На территории бывшего СССР ветровая эрозия («пыльные бури») сильно проявлялись в 60-70-х годах настоящего столетия. Особенно пострадали распаханные легкие почвы в период освоения целинных земель. Они были практически уничтожены на площади около 6-7 млн. га. О силе эрозии, в частности, свидетельствует тот факт, что даже в ряде крупных городов юга и юго-востока страны в дневное время можно было передвигаться на автомобилях только при свете фар. В местах гашения воздушных потоков (строения, механические защиты в виде щитов, полезащитные полосы и т. п.) накапливались валы эрозионного материала высотой до 1,5-2 м. Особый вид ветровой эрозии свойственен осушенным землям, особенно торфяникам, характеризующимся низкой связностью материала. Такие эрозионные процессы («черные бури») имели место, в частности, в условиях полесий Украины и Белоруссии.
Водная эрозия. Этот вид эрозии проявляется практически повсеместно, но наиболее сильно в тех районах, где выпадает значительное количество осадков на фоне больших открытых пространств с интенсивной обработкой почв. Благоприятные условия для проявления водной эрозии имеют место в лесостепной зоне. Значительна она также в степной и лесной зонах. Различают обычно следующие виды (стадии) водной эрозии: плоскостную, в результате которой равномерно сносится водными потоками поверхностный слой почвы; струйчатую- заметно проявляются слабые очаги эрозии по местам концентрации водных потоков; бороздчатую и овражную как следующие стадии струйчатой, проявляющиеся в интенсивном очаговом разрушении не только почв, но и грунтов с выносом больших масс продуктов эрозии в водные источники. Например, в сильноэродированных хозяйствах лесостепи на 1 га пашни приходится до 5-10 км оврагов. Кроме обработки почв, проявлению эрозионных процессов, особенно в горах, способствует также вырубка лесов на значительных площадях, уничтожение растительного покрова и разбивание почв в результате интенсивного выпаса, туризма и т. п. При ирригационной эрозии часто одновременно проявляются эрозия и засоление почв.
Меры борьбы с эрозией почв. Поскольку основной причиной эрозионных явлений служит подверженность почв разрушению в результате уничтожения природной растительности либо нарушения процессов почвообразования, то и меры борьбы с эрозией, вызываемой воздушным и водным агентами, в ряде случаев совпадают. К таким мерам борьбы относятся:
1. Умеренные нагрузки на естественные экосистемы, которые не вызывали бы полного или относительно полного разрушения растительного покрова, тем более на значительных площадях. Сказанное прежде всего относится к лесопользованию. Снятие урожая древесины наиболее целесообразно посредством несплошных (выборочных, постепенных и т.п.) видов рубок. При применении сплошных рубок они должны проводиться неширокими лесосеками, которые чередуются с оставляемыми полосами древо-стоев. При горном и холмистом рельефе недопустимо размещение лесосек вдоль склонов, они должны располагаться поперек склонов. В последнем случае функции гашения водных потоков наиболее полно выполняет остающийся на корню древостой. Сказанное относится также к использованию техники при лесоразработках. Очень важно сохранять при вырубках молодое поколение леса, а также напочвенный (кустарниковый, травяной) покров. Повреждения почвы, которых не удается избежать, должны быть минимальными и не провоцировать сильных эрозионных процессов.
2. На пастбищах эрозионные процессы нередко вызываются перевыпасом (скотосбоем). При повреждении травяного покрова на значительных площадях, особенно с легкими почвами, возможна как водная, так и ветровая эрозия. В горных районах даже незначительное повреждение травяного покрова (например, в виде троп) создает очаги для водной эрозии, иногда интенсивно прогрессирующей. Основной путь исключения неблагоприятных явлений - соблюдепие норм выпаса и рекреационных нагрузок.
3. Для защиты пахотных земель наиболее действенны следующие мероприятия:
- соблюдение севооборотов, в частности, пропашные культуры (кукуруза, картофель, свекла);
- исключение из обработки легкоранимых песчаных и супесчаных почв;
- чередование небольших полей с естественными ландшафтами;
- создание полезащитных полос;
- внесение органических удобрений, способствующих структурообразованию, связности почв;
Особо следует остановиться на бесплужной обработке почв. Это принципиально новый метод агротехники, который находит все большее применение. Он заключается в том, что вместо плугов, с которыми американский фермер Фолкнер связывал термин «безумие пахаря», используются безотвальные орудия, рыхлящие почву, не переворачивая ее. Данный метод несравнимо экологичнее традиционного плужного. При его применении сохраняется естественное сложение почв, а следовательно, их устойчивость и плодородие. Кроме того, на поверхности почвы сохраняются пожнивные (стерня) и другие остатки растений, которые в значительной мере гасят разрушительную силу текущей воды и особенно воздушных потоков. Последующая (послепосевная) обработка почв с целью ухода за посевами также проводится орудиями, которые оказывают щадящее воздействие на почвы. Технологический недостаток метода - большая вероятность появления сорняков, поскольку их зачатки остаются на поверхности и получают благоприятные условия для прорастания и размножения. Здесь требуется строгое соблюдение последовательности и сроков проведения всех агротехнических приемов. В США бесплужная обработка почвы стала широко использоваться после отмеченных выше пыльных бурь 30-х годов («Пыльный котел»). У нас в стране (в бывшем СССР) специфические технологии бесплужной обработки почвы успешно разрабатывались и применялись на больших площадях академиками Т. И. Мальцевым в Курганской области, А. И. Бараевым - в Казахстане и ученым-агрономом Ф. Т. Моргуном - на Украине (Полтавская область). В ряде случаев приходится бороться с последствиями эрозии почв. Так, чтобы остановить процессы оврагообразования, используются как агротехнические (лесопосадки, посевы трав), так и инженерные мероприятия (строительство лотков для стока воды, сположивание склонов, занятие их многолетними травами и др.). Для прекращения ветровой эрозии (дефляционных процессов) - нанесение на поверхность почв связующих химических веществ (различного рода полимеров) при одновременном посеве многолетних трав, посадке кустарников и деревьев.
Проблемы орошаемого земледелия, истощения и отчуждения земель
Орошаемое земледелие. Растворенные в воде соли называют вторичным, понимая под первичным естественное (солончаки), которое осуществляется без участия человека. Такое возможно в местах с высокостоящими грунтовыми водами, например, в понижениях рельефа или при высыхании водоемов. Эти почвы, как и вторично засоленные, практически непригодны для земледелия/Вторичное засоление присуще только засушливым районам. На севере излишний полив имеет следствием заболачивание почв. Основная мера предотвращения вторичного засоления- умеренные поливы, исключающие просачивание влаги в глубинные горизонты и подъем уровней грунтовых вод. Должны быть исключены примитивные методы поливов (например, напуском воды), неконтролируемое дождевание и др. Их необходимо заменять более прогрессивными (локальное увлажнение посредством капельниц; подземное орошение через пористые трубы и др.). Известно, что один из экологических кризисов в развитии человечества был вызван исчерпанием возможностей орошаемого земледелия в связи с интенсивным засолением почв. Например, в долине Нила и в настоящее время засолено около 70% орошаемых земель. Полагают, что цивилизация Древнего Вавилона погибла от вторичного засоления почв. В целом в мире сейчас имеется около 50-60 млн. га вторично засоленных почв из 250 млн. орошаемых, т. е. около 25%. В настоящее время темпы увеличения площадей вторично засоленных почв таковы, что они сопоставимы с площадями, вновь вводимыми в орошение. В странах с длительно орошаемым земледелием засолено до 50% орошаемых земель. Например, в Ираке, в США таких земель около 27%, а в бывшем СССР их было около 3,2 млн. га, или 17% от всех орошаемых. Кроме использования более совершенных технологий поливов, борьба с засолением возможна через откачку и сброс грунтовых вод по мере их поднятия к поверхности в результате поливов. Рассоление почв проводят также посредством промывки почвогрунтов. Но и в этом случае обязательно требуется откачка грунтовых вод. В ряде случаев положительные результаты дают химические методы, например гипсование, с тем чтобы нейтрализовать вредные соли, накапливающиеся на поверхности почв. Однако все эти методы крайне дороги и антиэкологичны по своей сути.
Истощение земель. Это третий масштабный фактор (после эрозии и орошения), приносящий большой вред земельным ресурсам. Причины истощения земель различны. В конечном счете результатом истощения почв является потеря ими плодородия и опустынивание. Наиболее экологичным методом возврата питательных веществ в почву, изымаемых с урожаем, является внесение органических удобрений (навоза, компостов и т. п.), травосеяние, особенно с последующей запашкой трав, предоставление отдыха почвам через парование и другие методы. Истощение почв связано прежде всего с потерями органического вещества (гумуса). Это одна из острейших проблем современности. Имеющиеся данные свидетельствуют, что за последние 70-80 лет (особенно с момента использования интенсивных методов обработки земель и увлечения минеральными удобрениями) в дерново-подзолистых почвах содержание гумуса уменьшилось с 3,5-4,0% до 2-3%. Наиболее же значительны потери гумуса черноземными почвами. В. В. Докучаев в свое время назвал черноземы «царем почв» и великим национальным достоянием России. Он считал, что черноземы могут служить человеку как вековое неистощимое богатство и поэтому должны цениться дороже нефти, угля, железных и даже золотых руд. Уже более 100 лет в Париже в Международной палате мер хранится один кубический метр чернозема из Воронежской губернии. Черноземы, оставленные нам природой, содержали до 12-15% гумуса, а запасы энергии в них превышали в 20 раз и более ее запасы, имеющиеся в произрастающих на черноземах растениях. К настоящему времени многие черноземы потеряли до 30-60% гумуса. Разрушение почв и утрата ими гумуса продолжается. Потеря почвами плодородия связана также с их интенсивной обработкой, уплотнением тяжелыми сельскохозяйственными орудиями, загрязнением и особенно подкислением в результате выпадения кислотных дождей и внесения подкисленных форм удобрений.
Отчуждение земель. Наиболее значимое отчуждение связано с использованием земель под различного вида строения и сооружения (городские территории, дороги, аэродромы, складирование отходов, разработки полезных ископаемых, затопление в процессе строительства водохранилищ и т. п.). Эти земли в большинстве своем не могут быть в дальнейшем использованы по прямому назначению - для получения растительной продукции. В настоящее время в мире в среднем на одного человека приходится около 0,1 га земель, изъятых из использования. В бывшем СССР под различные виды пользования ежегодно отчуждалось около 500 тыс. га земель, что по площади равнялось примерно 50 хозяйствам (совхозам, колхозам). Только под водохранилища за весь период их строительства ушло около 8 млн. га земель, в том числе 3 млн. га сельскохозяйственных угодий. В равнинных условиях затопление земель обязательно сопровождается подтоплением примыкающих к водохранилищам территорий. В среднем подтопленные земли составляют около 15% от затопленных. Часть этих земель превращается в заболоченные, другие теряют плодородие. В целом отчуждение земель - неизбежное явление. Но оно не должно быть расточительным. Например, при различного вида горных разработках целесообразно снимать и складировать верхний плодородный слой почвы, с тем чтобы после окончания работ его можно было бы вернуть на свое место в процессе восстановления земель (их рекультивации). Сказанное относится и к другим видам отчуждения. Издержки отчуждения часто связаны с тем, что изымаются плодородные земли там, где можно обойтись низкопродуктивными. Такое расточительство во многом следствие того, что земля не имела, а в ряде случаев и сейчас не имеет реальной стоимости. Последняя должна быть такой, чтобы стимулировалось вложение средств в использование для неземледельческих целей бедных, часто бросовых земель. Неоправданно большое отчуждение и порча земель имеет место при добыче нефти и других полезных ископаемых. Подсчитано, что при современных методах добычи нефти допускается потеря около 2% земель. Фактические же потери еще значительнее. Только для Тюменской области и лежащих к северу от нее территорий, где сосредоточена основная добыча нефти, такие потери соизмеримы с площадью таких государств, как Бельгия, Нидерланды или Люксембург. Всего в пределах полярной тундры разрушено около 6 млн. га земель, являвшихся в основном ценными оленьими пастбищами. Важной составной частью проблемы земельных ресурсов является химизация земледелия, включающая применение минеральных удобрений и средств борьбы с нежелательными видами организмов (пестицидов).
