Экологические последствия антропогенных изменений почв России

В горах  юга Дальнего Востока, Южной Сибири и Урала под южно-таежными лесами с участием лиственных деревьев и  травяным покровом распространены буро-таежные  почвы, переходные между дерново-подзолистыми и бурыми лесными.

В лесостепной  зоне, где баланс влаги близок к  нейтральному, распространены серые  лесные почвы, образование которых  связано с широколиственными, а в азиатской части — с мелколиственными лесами. Здесь ослабевают процессы выноса соединений, характерные для подзолистых почв, и усиливается дерновый процесс. От дерново-подзолистых почв серые лесные отличаются большей мощностью гумусового горизонта, большим количеством гумуса и более равномерным его распределением по профилю, имеющему признаки оподзоливания. Они являются переходными между дерново-подзолистыми почвами и черноземами. В северной части, где коэффициент увлажнения близок к единице, они больше несут черты, свойственные почвам леса (светло-серые и собственно серые), в южной — черты степных почв (темно-серые).

Такая двойственность в природе серых  лесных почв породила гипотезу С.И. Коржинского (80-е годы XIX в.), согласно которой  серые лесные почвы есть продукт  деградации черноземов под лесами. Эта гипотеза долгое время была господствующей, однако сейчас большинство исследователей поддерживает точку зрения В.В. Докучаева  о первичном происхождении серых  лесных почв, являющихся зональными образованиями  лесостепи. Доказательством этого  положения служат современные процессы почвообразования под дубовыми лесами в южной лесостепи, ведущие к  формированию темно-серых лесных почв, близких по строению и свойствам  к выщелоченным черноземам.

Под степной  растительностью в лесостепной  зоне и в степях господствуют черноземы. Они тянутся сплошной полосой  от западных границ страны до предгорий  Алтая (восточнее встречаются лишь отдельными массивами). В формировании черноземов ведущую роль играет дерновый процесс. Водный режим черноземных  почв непромывной, а богатая степная  растительность ежегодно поставляет в  почву большое количество органического  вещества, поэтому черноземы отличаются высоким содержанием гумуса. Профиль  черноземов характеризуется хорошо развитым темным гумусовым слоем  комковато-зернистой структуры и  наличием карбонатного горизонта.

Тип черноземных  почв подразделяется на пять подтипов: оподзоленные, выщелоченные, типичные, обыкновенные и южные черноземы, которые сменяют друг друга с  севера на юг по мере нарастания дефицита влаги. Первые три подтипа развиты  в лесостепной зоне, два последних  — в северной части степи. Если в оподзоленных и выщелоченных черноземах еще присутствуют некоторые признаки промывания, выражающиеся в наличии  горизонта вмывания илистой фракции  и полуторных окислов, слабокислой  реакции гумусового слоя и отсутствием  в нем карбонатов, то в типичных черноземах наиболее полно проявляется дерновый процесс и наиболее высок процент гумуса (8- 12%). Черноземы обыкновенные и южные формируются в условиях меньшего увлажнения, они содержат больше карбонатов, горизонт их накопления лежит на меньшей глубине, а в южных черноземах в более глубоких частях профиля обнаруживается присутствие гипса. Запасы гумуса в метровом слое постепенно возрастают от оподзоленных черноземов к типичным, а от них к южным уменьшаются в два раза.

При неглубоком залегании грунтовых вод (до 3-5 м) в условиях слабого дренажа поверхности, либо в понижениях рельефа, формируются  лугово-черноземные почвы. Их водный режим в некоторые периоды (например, при весеннем снеготаянии, когда  уровень грунтовых вод повышается или образуется верховодка) временно приобретает черты застойного или  выпотного, что находит свое отражение  в специфических особенностях почв. По гумусовому профилю они близки к черноземам, хотя могут содержать  несколько больше гумуса, но, подобно  луговым почвам, имеют в нижней части профиля признаки оглеения. В средней и даже в верхней  части профиля нередко прослеживается воздействие процессов засоления  — рассоления. Поэтому лугово-черноземные  почвы часто бывают солонцеватыми, осолоделыми или реже — солончаковатыми. Значительную роль в черноземной  зоне начинают играть засоленные почвы. Они представлены солодями и солонцами, значительно реже — солончаками.

В сухих  степях и полупустынях распространены каштановые почвы. Они занимают в  России небольшие площади и распространены на юго-востоке Восточно-Европейской  равнины, в Среднем и Восточном  Предкавказье, на Кулундинской равнине  и в некоторых межгорных котловинах Южной Сибири. Каштановые почвы формируются  в условиях дефицита влаги и разреженного злакового и полынно-злакового  травостоя. Поступление растительных остатков в эти почвы меньше, чем  в черноземах, а в условиях более  теплого весеннего периода происходит интенсивная гумификация и минерализация  органического вещества. Поэтому  каштановые почвы содержат намного  меньше гумуса, чем черноземы, и имеют  меньшую мощность. Вынос легкорастворимых солей происходит на меньшую глубину, чем в черноземах. Карбонатный  горизонт находится на глубине 30-60 см от поверхности и содержит обильные скопления карбонатов. Глубокие горизонты  каштановых почв содержат некоторое  количество легкорастворимых солей. Во многих местах каштановые почвы солонцеваты. Каштановые почвы делятся на три подтипа: темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые.

В южной  части Прикаспия, где аридность  климата еще выше, распространены бурые пустынно-степные почвы. Их профиль еще более укорочен. Они  очень бедны гумусом (менее 2%), обычно вскипают с поверхности, но максимум карбонатов содержится в подгумусовом горизонте; почти постоянно обнаруживают признаки солонцеватости при неглубоком залегании гипсового горизонта. Все это свидетельствует о  слабой выщелоченности почв, что соответствует  сухости климата этих районов.

Среди каштановых и бурых пустынно-степных  почв широко распространены солонцы, реже — солончаки, а в плоских депрессиях — западинах, или лиманах, в условиях повышенного грунтового или поверхностного увлажнения — лугово-каштановые почвы.

Таким образом, основные типы почв обнаруживают в своем размещении по территории России хорошо выраженную зональность. Но наряду с этим достаточно отчетливо  прослеживаются и секторные различия почвенного покрова, связанные с  изменением климата, растительности, почвообразующих  пород и других факторов почвообразования с запада на восток. Так, в тайге  Восточно-Европейской равнины прекрасно  прослеживается смена по подзонам глееподзолистых  и подзолисто-болотных почв подзолистыми и далее дерново-подзолистыми. В  Западной Сибири во всех подзонах большие  площади занимают болотные почвы, широко представлены глееподзолистые и  подзолисто-болотные почвы, а на долю дренированных зональных подзолистых  и дерново-подзолистых почв приходится лишь около четверти территории. В  Средней Сибири резко доминируют таежно-мерзлотные почвы, представленные разными подтипами. Лишь на крайнем  юго-западе распространены дерново-подзолистые  почвы.

В лесостепной  зоне Восточно-Европейской равнины  сочетаются серые лесные почвы с  оподзоленными, выщелоченными и  типичными черноземами. В лесостепи  Западной Сибири все эти почвы  переходят на подчиненное положение, а доминируют лугово-черноземные  почвы в сочетании с почвами  засоленного ряда: солодями, солонцами  и солончаками. Причина этого  кроется в малых относительных  высотах, слабой дренированности территории и засоленности материнских пород.

Провинциальность  хорошо выражена и в черноземных  почвах. Уже на Восточно-Европейской  равнине прослеживается уменьшение мощности гумусового горизонта и  увеличение содержания гумуса в черноземах от западных границ России к Предуралью, что связано с усилением континентальности, уменьшением глубины промачивания грунта и сокращением периода  активной гумификации. В Западной Сибири к малой мощности и повышенному  содержанию гумуса добавляется широко развитая здесь солонцеватость и  осолоделость черноземов.

Глава 2.

Загрязнители

Площади 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 пахотнопригодных земель оценивается различными исследователями  по-разному: от 25 до 32 млн. км2.

Земельные ресурсы планеты позволяют обеспечивать продуктами питания больше населения, чем имеется в настоящее время. Вместе с тем, в связи с ростом населения, особенно в развивающихся  странах, деградацией почвенного покрова, загрязнения, эрозии и т.д.; а также  вследствие отвода земель под застройку  городов, поселков и промышленных предприятий  количество пашни на душу населения  резко сокращается.

Воздействие человека на почву – составная  часть общего влияния человеческого  общества на земную кору и ее верхний  слой, на природу в целом, особенно возросшее в век научно-технической  революции. При этом не только усиливается  взаимодействие человека с землей, но и меняются основные черты взаимодействия. Проблема «почва – человек» осложняется  урбанизацией, все большим использованием земель, их ресурсов для индустриального  и жилищного строительства, ростом потребностей в продуктах питания. По воле человека изменяется характер почвы, меняются факторы почвообразования – рельеф, микроклимат, появляются новые реки и т.д. Под влиянием промышленных и сельскохозяйственных загрязнений изменяются свойства почвы  и почвообразовательные процессы, потенциальное  плодородие, снижается технологическая  и питательная ценность сельскохозяйственной продукции и т.д.

Загрязнение природной среды – сложный  процесс, связанный с деятельностью  человека. Автор фундаментальной  сводки по экологии Ю. Одум (1975) указывает, что «загрязнение – это природные  ресурсы, оказавшиеся не на своем  месте», ибо они чужды природным  экосистемам и, накапливаясь в них, нарушают процессы круговорота вещества и энергии, снижают их продуктивность, влияют на здоровье людей.

В книге  Франсуа Рамада (1981) «Основы прикладной экологии» приводится такое определение  загрязнения: «Загрязнение есть неблагоприятное  изменение окружающей среды; которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти изменения могут влиять на человека прямо или через сельскохозяйственные ресурсы, через воду или другие биологические продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухудшая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, условия отдыха на природе и обезображивая ее саму»

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество и биологический  вид, попадающие в окружающую среду  или возникающие в ней в  количествах, выходящих в рамки  своей обычной концентрации, предельных количествах, предельных естественных колебаний или среднего природного фона в рассматриваемое время.

Основным  показателем, характеризующим воздействие  загрязняющих веществ на окружающую природную среду, являются предельно  допустимая концентрация (ПДК). С позиции  экологии предельно допустимые концентрации конкретного вещества представляют собой верхние пределы лимитирующих факторов среды (в частности, химических соединений), при которых их содержание не выходит за допустимые границы  экологической ниши человека.

В соответствии со степенью устойчивости против загрязняющих веществ выделяются почвы:

1. очень  устойчивые;

2. устойчивые;

3. среднеустойчивые;

4. малоустойчивые;

5. очень  мало устойчивые. 

По степени  чувствительности к загрязняющим веществам  почвы можно разделить следующим  образом:

1. очень  чувствительные;

2. чувствительные;

3. среднечувствительные;

4. малочувствительные;

5. устойчивые. 

Чувствительность, или устойчивость почв по отношению  к загрязняющим веществам, целесообразно  определять в соответствии с:

1) содержанием  гумуса;

2) его  качеством; 

3) биологической  активностью; 

4) глубиной  гумусового горизонта; 

5) содержанием  фракции < 0,01 мм и учетом содержания  фракции 

6) глинистых  минералов; 

7) глубиной  почвенного профиля. 

Почвы загрязняются различными химическими  веществами, пестицидами, отходами сельского  хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий.

Поступающие в почву химические соединения накапливаются  и приводят к постепенному изменению  химических и физических свойств  почвы, снижают численность живых  организмов, ухудшают ее плодородие.

Загрязнение почв и нарушение нормального  круговорота веществ происходит в результате недозированного применения минеральных удобрений и пестицидов. В ряде отраслей сельского хозяйства  пестициды применяют в больших  количествах для защиты растений и борьбы с сорняками. Ежегодное  их применение, часто по несколько  раз в сезон, приводит к их накоплению в почве и ее отравлению.