Почвы и хозяйства

Почвы и хозяйства

18

МЕНДЕЛЕЕВСКАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА №2

«Почвы и хозяйства»

Менделеевск 2003 г.Содержание.

• Введение 3
• 1. Почва 4
• 1.1. Значение почвы 4
• 1.2. Структура почвы 4
• 2. Хозяйства и их отрицательное воздействие на почву 10
• Заключение 17
• Список литературы 18

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности.

Важным этапом в развитии биосферы явилось возникновение такой ее части, как почвенный покров. С образованием достаточно развитого почвенного покрова биосфера - становится целостной завершенной системой, все части ко-торой тесно взаимосвязаны и зависят друг от друга.

Представления о почве, как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились лишь в конце XIX в., благодаря В. В. Докучаеву, -- основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.

Животные организмы, выполняющие функцию пре-образования органического вещества в почву. Сапрофаги (зем-ляные черви и Др.), питающиеся мертвыми органическими ве-ществами, влияют на содержание гумуса, мощность этого го-ризонта и структуру почвы. Из наземного животного мира на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызу-нов и травоядные животные.

Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные водоросли, вирусы) разлагающие сложные органические и минеральные ве-щества на более простые, которые в дальнейшем могут исполь-зоваться самими микроорганизмами и высшими растениями.

Одни группы микроорганизмов участвуют в превращени-ях углеводов и жиров, другие -- азотистых соединений. Бак-терии, поглощающие молекулярный азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмо-сферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают уча-стие в разрушении токсических продуктов обмена высших расте-ний, животных и самих микроорганизмов в синтезе витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

Климат, влияющий на тепловой и водный режимы почвы, а значит на биологический и физико-химические почвенные про-цессы.

Рельеф, перераспределяющий на земной поверхности тепло и влагу.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, сни-жении и повышении их плодородия. Под влиянием человека ме-няются параметры и факторы почвообразования -- рельефы, ми-кроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация.

Основное свойство почвы -- плодородие. Оно связано с качеством почв. В разрушении почв и снижении их плодородия выделяют следующие процессы:

Аридизация суши -- комплекс процессов уменьшения влажности обширных территорий и вызванное этим сокраще-ние биологической продуктивности экологических систем. Под действием примитивного земледелия, нерационального исполь-зования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодь-ях почвы превращаются в пустыни.

Эрозия почв, разрушение почв под действием ветра, во-ды, техники и ирригации. Наиболее опасна водная эрозия -- смыв почвы талыми, дождевыми и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне уже 1-2°. Водной эрозии спо-собствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наибо-лее мелких частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности на территориях с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

Техническая эрозия связана с разрушением почвы под воз-действием транспорта, землеройных машин и техники.

Ирригационная эрозия развивается в результате нарушения правил полива при орошаемом земледелии. Засоление почв в основном связано с этими нарушениями. В настоящее время не менее 50% площади орошаемых земель засолено, потеряны мил-лионы ранее плодородных земель. Особое место среди почв за-нимают пахотные угодья, т. е. земли, обеспечивающие питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей Земли напрямую связан с площа-дью пахотных земель, которая неуклонно сокращается. Так в РФ за последние 27 лет площадь сельскохозяйственных угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни -- на 2,3 млн. га, сено-косов -- на 10,6 млн. га. Причинами этого являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, посёлков и промышленных предприятий.

На больших площадях происходит снижение продуктивности почв из-за уменьшения содержания гумуса, запасы которого за последние 20 лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные по-тери составляют 81,4 млн. т. Земля сегодня может прокормить 15 млрд. человек. Бережное и грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

Из сказанного следует, что почва включает минераль-ные частицы, детрит, множество живых организмов, т. е. почва -- это сложная экосистема, обеспечивающая рост растений. Почвы -- это медленно возобновляемый ресурс. Процессы почвообразования протекают очень медленно, со скоростью от 0,5 до 2 см за 100 лет. Мощность почвы неве-лика: от 30 см в тундре до 160 см -- в западных черноземах. Одна из особенностей почвы -- естественное плодородие --формируется очень длительное время, а уничтожение плодородия происходит всего за 5--10 лет. Из сказан-ного следует, что почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

Хозяйственная деятельность человека в настоящее время становится доминирующим фактором в разрушении почв, сни-жении и повышении их плодородия.

• б) генетические методы;
• в) использование стерильных самцов;
• г) с помощью природных химических соединений
• В почвах подзолистого типа с высоким содержанием желе-за при его взаимодействии с серой образуется сернистое железо, которое является сильным ядом. В результате в почве уничтожа-ется микрофлора (водоросли, бактерии), что приводит к потере плодородия.
• К регионам со значительным загрязнением почвы следует отнести Московскую и Курганскую области, к регионам со сред-ним загрязнением -- Центрально-Чернозёмный район, Примор-ский край, Северный Кавказ.
• Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и чёрной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в не-сколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, нефтепродуктами, соединениями свинца, серы и другими ток-сичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пя-тикилометровой зоны вокруг ряда обследованных городов РФ на-ходится в пределах 0,4-80 ПДК. Среднее содержание марганца вокруг предприятий чёрной металлургии колеблется в пределах 0,05-6 ПДК.
• За 1983-1991 гг. плотность атмосферных выпаданий фторидов вокруг Братского алюминиевого завода увеличилась в 1,5 раза, а вокруг Иркутского -- в 4 раза. Вблизи Мончегорска поч-вы загрязнены никелем и кобальтом более чем в 10 раз выше нормы.
• Загрязнение почв нефтью в местах её добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз. В радиусе 10 км от Владимира в западном и восточном направлениях -- содержание нефти в почве превышало фоновое значение в 33 раза.
• Фтором загрязнены почвы вокруг Братска, Новокузнецка, Красноярска, где максимальное его содержание превышает ре-гиональный средний уровень в 4-10 раз.
• Таким образом, интенсивное развитие промышленного производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на хи-мический состав почвы, вызывая ухудшение её качества. Силь-ное загрязнение почвы тяжёлыми металлами вместе с зонами сернистых загрязнений, образующихся при сжигании каменного угля, приводят к изменению состава микроэлементов и возник-новению техногенных пустынь.
• Изменение содержания микроэлементов в почве немедленно сказывается на здоровье травоядных животных и человека, при-водит к нарушению обмена веществ, вызывая различные эндеми-ческие заболевания местного характера. Например, недостаток йода в почве ведет к болезни щитовидной железы, недостаток кальция в питьевой воде и продуктах питания -- к поражению суставов, их деформации, задержке роста.
• Загрязнение почвы пестицидами, ионами тяжелых ме-таллов приводит к загрязнению сельскохозяйственных куль-тур и соответственно пищевых продуктов на их основе.

Так, если зерновые культуры выращивают с высоким естественным содержанием селена, то сера в аминокисло-тах (цистеин, метионин) замещается селеном. Образовав-шиеся "селеновые" аминокислоты могут привести к отрав-лению животных и человека. Недостаток молибдена в почве приводит к накоплению в растениях нитратов; в присутствии природных вторичных аминов начинается последова-тельность реакций, которые могут инициировать у тепло-кровных животных развитие раковых заболеваний.

В почве всегда присутствуют канцерогенные (химические, физические, биологические) вещества, вызывающие опухолевые заболевания у живых организмов, в т. ч. и раковые. Основны-ми источниками регионального загрязнения почвы канцероген-ными веществами являются выхлопы автотранспорта, выбросы промышленных предприятий, продукты нефтепереработки.

Антропогенное вмешательство может влиять на повы-шение концентрации природных веществ или вносить но-вые, посторонние для окружающей среды вещества, та-кие, как пестициды, ионы тяжелых металлов. Поэтому кон-центрация этих веществ (ксенобиотиков) должна опреде-ляться как в объектах окружающей среды (почве, воде, воздухе), так и в пищевых продуктах. Предельно допусти-мые нормы на присутствие остатков пестицидов в продук-тах питания различны в разных странах и зависят от ха-рактера экономики (импорта-экспорта продовольствия), а также от привычной структуры питания населения.

Земельные ресурсы Москвы подвержены загрязнению и захламлению. Для характеристики загрязнения почвы вве-ден суммарный показатель загрязнения почвы (СПЗ): при СПЗ < 15 у.е. почва не опасна для здоровья населения; при СПЗ 16--32 у.е. -- приводит к некоторому заболеванию де-тей. На 25% площади Москвы СПЗ > 32 у.е. (32--128 у.е.). При СПЗ > 128 у.е. очень часто болеют взрослые и дети, и особенно сильно уровень СПЗ отражается на репродуктив-ной функции женщин.

Для устойчивого развития человеку необходимо осоз-нать свое отрицательное воздействие на почву и принять меры по снижению этого воздействия.

Увеличение численности человечества приводит к бо-лее интенсивному землепользованию. Характер деятельно-сти человека весьма разнообразен, и условно можно выде-лить следующие аспекты:

а) сельское и лесное хозяйство;

б) разнообразное строительство;

в) горнотехнические ме-роприятия.

Сельское и лесное хозяйство включает земледелие, скотоводство, осушение заболоченных территорий, ороше-ние, обводнение земель, распашку целины, вырубку лесов и др. Разнообразное строительство также уменьшает ко-личество пахотных земель -- строительство крупных во-дохранилищ, каналов, плотин, ГЭС, промышленных комп-лексов, городов, железных дорог, населенных пунктов, ком-муникаций. Горнотехнические мероприятия, такие, как раз-работка и эксплуатация минерального сырья, добыча по-лезных ископаемых, в том числе нефти и подземных вод, также изымают большие территории пахотных земель из природных и агроэкосистем. В результате разрушения при-родных экосистем происходит потеря почвы.

Самое разрушительное влияние на почву оказывает эрозия, т. е. процесс захватывания частиц почвы и их выно-са водой (водяная эрозия) или ветром (ветровая эрозия). Вынос может быть медленным и слабым, когда почва мед-ленно выдувается в ходе ветровой эрозии, и катастрофи-ческим, когда водная эрозия образует глубокие овраги пос-ле сильного ливня (овражная эрозия). Растительный по-кров или естественный опал (опавшие листья) обеспечива-ют защиту земли от всех видов эрозии. Водная эрозия начи-нается с капельной эрозии -- действия ударов дождевых капель; равномерное смывание почвы с поверхности назы-вается плоскостной эрозией. Для удержания воды и биоге-нов в почве важнее всего гумус и глина, удаление которых за счет эрозии приводит к опустыниванию почвы.

Земельный фонд России имеет много неудобных земель: вечная мерзлота -- 47--49%, пески, пустыни, полупусты-ни -- 14--15%, заболоченные земли и болота -- 9--10%, тундра -- 8%, высокогорье -- 3%, города и населенные пун-кты -- 3% и только 15% -- пахотные земли, площадь ко-торых составляет около 230 млн га. Из них 160 млн га под-вержены эрозии (в большинстве своем -- это чернозем и 137 краснозем).

Знаменитый воронежский чернозем, 1м3 кото-рого хранится в Париже в качестве эталона плодородия, уже не дает того урожая, который был раньше (умень-шился в 1,5--3 раза). За последние 25 лет площадь сельско-хозяйственных угодий уменьшилась на 24%, а пашни -- на 18%. На каждого жителя России приходится 1,5 га пахот-ных земель, в то время как на душу населения планеты (обрабатывается всего 10,4% всей суши) земли приходится менее 0,5 га, и этот показатель имеет тенденцию к даль-нейшему снижению.

Причинами потери почвы является выпахивание, пе-ревыпас, сведение лесов и засоление почвы при орошении.

Выпахивание увеличивает эрозию почвы, уменьшает ее влагоудерживающую способность, инфильтрация и аэра-ция также уменьшаются.

Перевыпас уничтожает травяной покров. За счет указанных действий произошло опустынива-ние 61% плодородных земель засушливых районов, в част-ности: в Южной Африке -- 80%, Западной и Южной Азии -- 82--83%, азиатской части бывшего СССР -- 55% и т. д. Еже-годно превращается в пустыню 6 млн га природных почв.

Сведение лесов. Лесной покров особенно эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную вла-гу, так как принимает на себя удары дождевых капель и позволяет впитываться в рыхлый, пахотный слой почвы, покрытый опалом. Кроме этого леса эффективно усваива-ют элементы питания, освобожденные при разложении дет-рита, т. е, рециркулируют их. Следовательно, вырубка леса не только приводит к эрозии почвы, но и обедняет ее био-генный состав. Сведение лесов происходит по трем основ-ным причинам: освоение новых территорий под сельскохо-зяйственные угодья, получение древесины для строитель-ства и бумажной промышленности, использование в каче-стве топлива.

К потере почвы приводит и ее орошение -- искусст-венное снабжение водой пахотных земель. Орошение приводит к существенному увеличению сельскохозяйственной продукции в регионах, где осадков выпадает недостаточно, но часто приводит к засолению почвы (т. е. солености по-чвы, выходящей за пределы устойчивости растений), по-скольку даже очень хорошая поливная вода содержит со-лей 500--600 мг/л. При испарении воды из почвы и транспирации через листья растений растворенные в воде соли остаются в почве. 30% орошаемых земель уже засолены. Засоление почвы приводит к ее опустыниванию (азиатская часть бывшего СССР засолена на 30%, в США -- на 22%, в Китае -- на 30%). Одной из причин падения богатейшей когда-то Рим-ской империи было засоление и опустынивание ранее бо-гатых пахотных земель.

Процессы выветривания и почвообразования сильно зависят от климата и состава материнской породы. Если ско-рость эрозии не будет превышать скорости формирования почвы, то потери почвы не произойдет. Однако в большин-стве агроэкосистем этот баланс нарушен, поскольку ско-рость эрозии в 2--10 раз выше допустимой.

В настоящее время эрозия почвы набирает силу, по-скольку рост населения и экономические трудности застав-ляют людей вырубать леса, распахивать склоны гор и ма-лопригодные засушливые территории, использовать мето-ды интенсивного земледелия, которые ненадолго повыша-ют урожай за счет дополнительной эрозии.

Почва является наиболее чувствительной к антропогенному воздействию. Из всех оболочек Земли почвенный покров - самая тонкая оболочка, мощность наиболее плодородного гумусированного слоя даже в черноземах не превышает, как правило, 80-100 см, а во многих почвах большинства природных зон она составляет всего лишь 15-20 см. Рыхлое почвенное тело при уничтожении многолетней растительности и распашке легко подвергается эрозии и дефляции.

При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление, развиваются восстановительные процессы - все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных ему в экологическом отношении.

Все в более широких масштабах проявляется загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, усиливается влияние азотной и серной кислот техногенного происхождения, ведущие к формированию техногенных пустынь в окрестностях некоторых промышленных предприятий.

Восстановление нарушенного почвенного покрова требует длительного времени и больших капиталовложений.