Экологические проблемы в связи с загрязнением почв

доминирующим  фактором  в  разрушении  почв,  снижении   и   повышении   их

плодородия.  Под   влиянием   человека   меняются   параметры   и   факторы

почвообразования   —   рельефы,   микроклимат,   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  сокращение   биологической   продуктивности

экологических    систем.    Под    действием    примитивного    земледелия,

нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на

угодьях почвы  превращаются в пустыни. 

    Эрозия  почв, разрушение  почв  под   действием  ветра,  воды,  техники   и

ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми,  дождевыми  и

ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне  уже  1-2°.  Водной

эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону. 

    Ветровая  эрозия характеризуется выносом  ветром наиболее  мелких  частей.

Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности  на  территориях  с

недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом  скота. 

    Техническая   эрозия  связана  с  разрушением   почвы   под   воздействием

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 миллионы ранее плодородных земель.  Особое  место  среди

почв  занимают  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 площадью 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, сенокосов —  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  потери  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  минеральные  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 невелика: 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  сказанного  следует,  что  почва  менее  подвижна  по

сравнению с другими  абиотическими составляющими биосферы.

    Хозяйственная   деятельность  человека  в   настоящее   время   становится

доминирующим  фактором  в  разрушении  почв,   снижении   и   повышении   их

плодородия. 

     4. Минеральные  элементы питания  и способность  почвы их удерживать 
 

    Чтобы  растения (продуценты) могли нормально  расти и развиваться,  почва,

как среда  обитания,  должна  удовлетворять их  потребности в минеральных

элементах питания, воде и кислороде. Очень важное значение  имеют  кислотно-

основные свойства почвы (рН почвы) и ее соленость.

    Для  питания растений необходимы  такие минеральные вещества, как   нитраты

(NO3—ионы), фосфаты  (РО 43-, Н 2РО4, НРО 42- — ионы), соли  калия  (К+—ионы),

кальция (Са2+—ионы).  За  исключением  азота  остальные  биогены  изначально

входят в состав горных  пород  наряду  с  непитательными  элементами  (SiO2,

Al2O3 и др.). Однако эти биогены недоступны растениям, пока  они  закреплены

в  структуре  материнской  породы.  Чтобы  ионы  биогенов  перешли  в  менее

связанное состояние  или в водный раствор,  материнская  порода  должна  быть

разрушена.  Материнская  порода   разрушается   в   процессе   естественного

выветривания. Выветривание включает  все  естественные  физические  процессы

(замерзание, оттаивание, нагревание,  охлаждение  и   т.  д.),  биологические

факторы (давление корней растений,

растущих в мелких трещинах), а также различные химические реакции.

      Азот поступает  в  почву   при  гниении  органических  веществ  в  виде

аммиака,  который  под  действием  нитрифицирующих  бактерий  окисляется   в

азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию  с находящимися в почве  солями

угольной кислоты, например карбонатом кальция, образует селитру: 

                     СаСО3 + 2HNO3-> Ca(NO3)2+ СО2+ Н2О 

   Однако  некоторая часть органического  азота денитрофицирующими бактериями

превращается  в  недоступную  для,  растений  форму  (свободный   азот).   К

процессам, возмещающим  потерю азота, относятся:

    1) атмосферные  электрические  разряды,  при   которых  всегда  образуется

некоторое количество оксидов азота  с  последующим  превращением  в  азотную

кислоту и селитру;

   2) превращение атмосферного азота  в  азотные  соединения  клубеньковыми

бактериями, входящими  в  состав  корней  некоторых  растений  (клубеньковые

растения, например, бобовые культуры,  клевер  и  многие  другие  растения).

Таким образом, в  природе совершается непрерывный круговорот азота,  так  же,

как  и  других  биогенов.  В  агроэкосистемах  этот  круговорот  нарушается,

поскольку биогены  удаляются вместе с собранным  урожаем.

   Когда ионы  биогенов высвобождаются, они становятся  доступными растениям,

но  могут также просачиваться   через   почвы   (процесс   выщелачивания).

Выщелачивание не  только снижает плодородие почвы, но и загрязняет  водоемы.

Способность  почвы  связывать  и   удерживать   ионы   биогенов   называется

ионообменной емкостью почвы. Если ионообменная емкость почвы утрачена,  то

биогены выщелачиваются и плодородие почвы падает. Поэтому  в  агроэкосистемах

необходимо  постоянно  пополнять  биогены,  внося  их.  в  виде   удобрений.

Неорганические  удобрения  (или   химические)   представляют   собой   смесь

минеральных биогенов. Органические удобрения — это  растительные  остатки  и

отходы животных (навоз, торф), они увеличивают ионообменную емкость почвы  и

по мере разложения высвобождают биогены.

   Помимо  ионообменной  емкости  почва  должна  обладать  водоудерживающей

способностью, поскольку  растениям для функционирования  необходима  вода  не

только на фотосинтез (расход 1% воды),  но  и  на  возобновление  потерянной

через листья влаги  — транспирацию (расходуется   99%  воды).  Из  сказанного

следует, что почва  должна  впитывать  воду  (инфильтрация)  с  поверхности,

обладать   водоудерживающей   способностью   и    поверхностным    покровом,

препятствующим  испарению влаги.

   Для питания  растениям, а также микроорганизмам  почвы необходим кислород:

в результате клеточного дыхания  растения  выделяют  углекислый  газ.  Почва

должна обеспечить диффузию  кислорода  из  воздуха  и  углекислого  газа  от

корней в  воздух,  т.  е.  хорошо  аэрироваться.  Аэрацию  почвы  затрудняет

уплотнение почвы и чрезмерное насыщение ее водой.

   Почва не  должна содержать много соли (т.  е. быть засоленной),  поскольку

в этом случае происходит обезвоживание клеток ("обратный" осмос) и  растения

погибают.

   Кислотность  почвы должна быть близка к  нейтральной (рН - 6—8).

   Ионообменная  емкость почвы, ее инфильтрация,  аэрация,  водоудерживающая

способность,   а   также    обрабатываемость    почвы    зависят    от    ее

гранулометрического состава .

   Наилучшим  гранулометрическим составом почвы   считается  суглинистый  или

пылевидный состав, обеспечивающий  средние  свойства  почвы.  Независимо  от

механического состава  почвы  гумус  и  создаваемая  им  почвенная  структура

обеспечивают необходимые  условия  для  жизни  растений.  Со  временем  гумус

разрушается (до 50% в год), утрачивается почвенная  структура  —  происходит

минерализация почвы. Поэтому необходим постоянный приток детрита в почву. 
 
 

                                                                   Таблица 1 

Гранулометрический  состав различных типов почв и их свойства 

|Тип     |Диаметр |Инфильтр|Водоудер|Ионообме|Аэрация  |Обрабаты|

|почвы   |частиц, |ация    |-живающа|нная    |        |ваемость|

|        |мм      |воды    |я       |емкость |        |        |

|        |        |        |способно|        |        |        |

|        |        |        |сть     |        |        |        |

|Песок   |2—0,05  |Хорошая |Низкая  |Низкая  |Хорошая  |Хорошая |

|Пыль    |0,05—   |Средняя |Средняя |Средняя |Средняя  |Средняя |

|        |0,002   |        |        |        |        |        |

|Глины   |0,002   |Слабая  |Высокая |Высокая |Плохая  |Плохая  |

|Суглинок|        |Средняя |Средняя |Средняя |Средняя  |Средняя |

|(40%    |        |        |        |        |        |        |

|песка,  |        |        |        |        |        |        |

|40% пыли|        |        |        |        |        |        |

|и 20%   |        |        |        |        |        |        |

|глины)  |        |        |        |        |        |        |