Реферат: Экология почвы

Под мелиорацией почв понимают систему мероприятий, связан­ных с коренным улучшением свойств почвы и условий почвообра­зования с целью повышения плодородия почвы. Мелиорация осу­ществляется путем искусственного регулирования водно-теплового, воздушного, солевого, биохимического и других режимов с по­мощью орошения, осушения, промывок, обработки почвы и внесе­ния в нее химических и органических удобрений. Мелиорация поч­вы—важный агротехнический метод, особенно для территорий с неблагоприятным водно-тепловым и воздушным режимом почвы и ее засолением.

Различают два вида мелиорации: орошение земель, при кото­ром наибольшее значение имеет искусственное увлажнение почвы благодаря подаче воды для повышения влагообеспеченности рас­тений и их урожая; осушение земель, при котором преследуется цель отвести избыточную влагу из пределов корневого слоя для до­стижения необходимых водно-тепловых условий произрастания растений и улучшения аэрации почв.

Оба вида мелиорации практикуются с момента возникновения земледелия, хотя их научные основы были разработаны лишь в XX в.

Потребность в мелиорации земель мира определяется прежде всего климатическими особенностями. Большая часть населения Земли проживает в тропическом и субтропическом поясах, где особенно требуется орошение земель. Почти 20% населения прожи­вает на территориях, где требуется борьба с избыточным увлаж­нением почв. Поэтому оросительные и осушительные мелиорации земель применялись с древнейших времен. Практика показывает, что при орошении земель урожайность сельскохозяйственных куль­тур повышается в 2—3 раза, а возделывание некоторых из них (рис, хлопок) вообще невозможно без орошения.

     2.1. Орошение. Борьба с вторичным засолением почвы

В настоящее время площадь орошаемых земель во всем мире, по экспертным оценкам Всемирной организации по проблеме про­довольствия (ФАО), составляет 236 млн. га, из них около поло­вины приходится на территорию Южной Азии. Около 60% всех орошаемых площадей мира приходится на долю четырех стран:

Китая—85,2 млн. га (45% обрабатываемой площади), Индии — 36.4 (21%), США— 16,5 (9%), бывшего СССР — 16,0 (7% обрабатываемой площади). Эксперты ФАО полагают, что к концу XX в. площадь орошаемых земель в развивающихся странах возрастет на 50%, главным образом, за счет расширения орошаемого земледелия в Южной Азии, Африке и Латинской Америке. В развитых капи­талистических странах прогнозируется умеренный рост орошае­мых площадей (порядка 17—19%), причем особое внимание уде­ляется экономии воды при Орошении, поскольку потери ее в откры­тых каналах на фильтрацию и испарение в настоящее время оцени­ваются в 40—60%.

Орошаемое земледелие в развивающихся странах со скудной дозой минеральных удобрений и современных средств защиты рас­тений не может привести к резкому росту урожайности. Разрыв в масштабах применения минеральных удобрений от промышленно развитых стран здесь еще весьма велик. Так, в Индии 1 га обра­батываемой земли получает минеральных удобрений в 7 раз мень­ше, чем в США. Послеуборочные потери урожая в развивающихся странах оцениваются в 25—40%, вследствие чего амбарный уро­жай на такой же процент меньше биологического.

В целом мире многими исследователями фиксируется возраста­ние; степени засушливости климата, особенно на Африканском кон­тиненте. Катастрофические засухи 70-х годов охватили огромные территории Африки (Эфиопия, Судан, Вольта, Чад, Нигерия, Мав­ритания, Сенегал, Кения, Танзания и др.). Засушливые явления наблюдались в Латинской Америке (Бразилия, Аргентина, Параг­вай, Боливия). Засухи отмечались в пределах Северной Америки. Только в XX в. их насчитывается более 26. В Северной Америке наиболее часты засухи в центральных районах США и Канады.

Причиной засух являются квазиритмические колебания увлаж­ненности, а также антропогенные факторы. К последним относят уничтожение лесов на обширных территориях, неумеренный выпас скота, приводящий к деградации растительного покрова, и другие факторы подстилающей поверхности суши, нарушающие естествен­ный влагооборот. Необходимость осуществления крупных мелиоративных мероприятии в России диктуется неблагоприятными кли­матическими условиями обширных территорий, вследствие кото­рых большая масса сельскохозяйственных земель находится в рай­онах избыточного либо недостаточного увлажнения. Мелиорация земель является важнейшей мерой, необходимой для неуклонного наращивания производства зерна и создания устойчивой кормовой базы животноводства, повышения общей эффективности сельскохозяйственного производства.

Неблагоприятные климатические условия в засушливые годы приводят к большим колебаниям валового сбора зерновых в уро­жайные и неурожайные годы, достигающим около 60—70 млн. т. Развитие мелиорации включает в себя ввод новых площадей и реконструкцию старых. Предусмотрены другие меры, направленные на упорядочение структуры посевов, с целью повы­шения удельного веса производства зерна, кукурузы на зерно и кормовых культур, внесения полной дозы минеральных удобре­ний (330—350 кг), сбалансированных по отдельным компонентам. Особое внимание обращается на повышение уровня мелиоратив­ного строительства, внедрение прогрессивных мер организации труда, экономное использование водных ресурсов на мелиоративных системах, особенно в орошаемом земледелии.

С развитием орошаемого земледелия выдвигаются экологиче­ские проблемы. Главная из них — борьба с вторичным засолением почв, которое возникает при неумеренном орошении и высоком уровне грунтовых вод. Решение этой проблемы возможно при разработке и внедрении научно обоснованных норм полива примени­тельно к конкретным климатическим и гидрологическим условиям территорий.

Борьба с засолением почвы актуальна и в глобальном мас­штабе. Засоление почвы происходит почти на половине орошаемых земель мира, в том числе на 30% орошаемых земель США. Хотя в нашей стране достигнуты значительные успехи в борьбе с засо­лением почвы, это явление не ликвидировано до сих пор.

При осуществлении широких мелиоративных мероприятий в зоне степей следует иметь в виду, что новообразование грунтовых вод здесь происходит значительно быстрее, нежели в зонах полу­пустынь и пустынь. Примерно за 10 лет уровень грунтовых вод может достигнуть критического состояния (1,5—2,5 м от поверх­ности), вызывая засоление и заболачивание почвы. Кроме того, в условиях орошения возникает способность вторичного содового засоления почв, так как южные черноземы и каштановые почвы в ряде районов имеют повышенную остаточную солонцеватость и щелочность на глубине 0,5—1 м. Присутствие соды в поверхност­ных горизонтах почвы вызывает ряд сложных трудно устранимых физико-химических процессов, снижающих плодородие почвы. В степных районах Прикаспийской низменности почти отсутствует верхняя зона пресных вод при слабой естественной дренированности территории. В Среднем и Нижнем Поволжье из 8,2 млн. га земель, пригодных для орошения, лишь 14,6% не потребуется дре­нажа. В Зауралье к воздействию указан­ных факторов добавляется необходимость учета более сокращен­ного по сравнению с условиями Европейской части России вегета­ционного периода, когда возможна потеря части урожая вследствие наступления ранних заморозков.

Основной экологической проблемой орошаемого земледелия в степной и аридной зонах является предотвращение вторичного засоления почвы. Она может решаться различными методами: гид­ротехническим (строительство глубокого дренажа), мелиоратив­ным (нормирование поливов, вплоть до перехода на “голодные” нормы полива во влажные годы, промывка мелиоративных систем), агрономическим (внедрение фитомелиорации, глубокое рыхление почвы).

Проблема, тесно связанная с экологической — нормирование качества возвратной (дренажной) воды, сбрасываемой с полей орошения, содержащих включения минеральных удобрений, гер­бицидов и пестицидов. Она является особенно актуальной для пус­тынной и полупустынной зон России, где водные ресурсы весьма ограничены и существует опасность их истощения.

Экономия воды в орошаемом земледелии является одной из наиболее ответственных задач водного хозяйства страны. Главный путь ее решения: повышение коэффициента полезного действия (к.п.д.) оросительных систем, который меняется в весьма широких пределах. Это означает, что в старых мелиоративных системах на пути от источ­ника водозабора до корнеобитаемого слоя орошаемого поля те­ряется от 65 до 75% воды. Поэтому инженерное переустройство оросительных систем является действенным средством не только экономии воды, но и дальнейшего развития орошаемого земле­делия.

2.2. Осушение почвы

   Осушение по своей принципиальной основе противоположно орошению. Его существо заключается в отводе избыточной влаги за пределы корнеобитаемого слоя растений с целью улучшения водно-теплового режима почвы и повышения ее плодородия. Осу­шению подвергаются переувлажненные земли и болота с целью вовлечения последних в сельскохозяйственное производство. По­этому осушаемые массивы располагаются в зоне избыточного ув­лажнения.

Высокой заболоченностью отличаются равнинные территории с замедленным водообменом и высоким положением уровня грун­товых вод. Много заболоченных земель и болот имеется на Евро­пейском Севере и Северо-Западе (около 60% общей площади). Сильной заболоченностью отличаются Полесье, Мещерская и Кост­ромская  низменности.   Однако центром   мировой  заболо­ченности является Западно-Сибирская низменность площадью в 1,3 млн. кв. км, заболоченность которой составляет около 50%. Болота распространены на территории Якутии, Дальнего Востока. Методы осушения заболоченных земель в принципе мало отли­чаются друг от друга. Основной метод заключается в понижении уровня грунтовых вод с помощью открытого либо закрытого дре­нажа. В настоящее время развитие получил более прогрессивный метод осушения — двустороннее регулирование, когда мелиора­тивная система может использоваться в засушливые периоды — для орошения земель, а во влажные — для отвода избыточных вод через дренажную сеть. Потенциальный фонд для осушения земель в России весьма велик.

Мелиорация земель — активный метод повышения продуктивности земледелия. Наибольший экономический эффект мелиорация земель приносит в том случае, если она проводится в комплексе с хозяйственным освоением земель, включая их химизацию, культур-технические работы и надлежащий уход за посевами. В 70-е годы при быстром росте осушаемых земель в отдельных районах отмечалась тенденция отставания их хозяйственного освоения, что снижало эффективность мелиорации. В отдельных случаях земли переосушивались (Белорусское Полесье). Внедрение мелиоратив­ных систем двустороннего регулирования позволяет проводить ме­лиорацию более эффективно.

Неблагоприятные экологические последствия осушения земель заключаются в их переосушении, вследствие чего снижается уро­вень грунтовых вод в прилегающих территориях и происходит уменьшение величины устойчивого стока в реки, а в ряде случаев на прилегающих территориях наблюдается подсыхание лесов и ис­чезновение влаголюбивой растительности. Вместе с тем, повышен­ная густота открытой осушительной сети может привести к повы­шению весенних максимумов стока на малых реках. На крупных мелиоративных системах наблюдается существенное обеднение рас­тительного и животного мира. Низкое качество осушительной ме­лиорации может привести к вторичному заболачиванию почвы.

     2.3. Применение удобрений. Пестициды

Ежегодно вместе с урожаем из почвы выносятся десятки мил­лионов тонн питательных веществ: азота, калия, фосфора, магния, серы и других, которые необходимо компенсировать. Поэтому вне­сение в почву органических и минеральных удобрений является важнейшим средством повышения плодородия почв.

Каж­дый рубль затрат на минеральные удобрения приводит к возраста­нию окупаемости, оцениваемой для различных видов сельскохозяй­ственной продукции от 2 до 5 руб. Особенно эффективно применение удобрений в южных районах страны при выращивании хлопка, сахарной свеклы, плодов, овощей. В этих условиях затраты на вне­сение удобрений окупаются в течение года. Данные о повышении урожайности приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Повышение урожайности от внесения в почву минеральных удобрений в пересчете на 100% содержания питательных веществ

Сельскохозяйственная культура	Прирост урожая на 1 т внесенных минеральных удобрений, т
	Р2О5	N	Ка2О
Хлопок-сырец	5—6	10-14	2
Сахарная свекла (корни)	50—60	100—160	40—50
Картофель (клубни)	40—80	120	40—60
Пшеница и рожь	20—25	15—20	3—4

Содержание питательных веществ в минеральных удобрениях обычно выражают в процентах азота, фосфора и калия. В России из фосфорных удобрений широко применяют двойной суперфосфат (до 50% P2O5), из азотных—карбамид (42—46% N), жидкий ам­миак (82,3% N), из калийных удобрений — хлористый калий (50—62% Ка2О), из комплексных удобрений — аммофос (10— 11% N + 46—48% Р2О5), нитроаммофос (21—22% N +21— 22% Р2О5), а также новые виды комплексных удобрений.

При сбалансированном использовании минеральных удобрений каждый рубль на их производство обеспечивает прибавку урожая на 10 руб. Это достигается при соотношении азота, фосфора и ка­лия в удобрениях 1:1,1: 0,8. Между тем, структура производства минеральных удобрений пока не соответствует этому соотношению. С улучшением структуры производства и использованием мине­ральных удобрений должен значительно увеличиться урожай.

Химикаты в земледелии применяются при защите растений от действия вредителей, сокращении потерь урожая при его транспор­тировке и хранении. Потери урожая от действия вредителей в ми­ре приводятся в табл. 2.

Эксперты ООН   оценивают ежегодные   потери урожая в 75 млрд. долл., которые складываются из потерь от вредителей (30 млрд. долл.), от болезней растений (25 млрд. долл.) и действия сорняков (20 млрд. долл.). Потери биологического урожая от дей­ствия вредителей для различных культур составляют 30—50%. Осо­бенно велики потери биологического урожая для хлопка, карто­феля, фруктов и винограда. Необходимость применения пестицидов — химических средств защиты от действия сорняков, вредных насекомых, клещей, болезнетворных грибков вызывается “биоло­гическим взрывом” разнообразных вредителей в мире. (Нашествие колорадского жука в США и Европе, гессенской мухи в США, крыс в тропическом поясе и т.д.). Сельскому хозяйству приносят ущерб около 8 тыс. различных грибков, 10 тыс. насекомых, около 2 тыс.червей.

Таблица 2

Годовые потери сельскохозяйственных продуктов в мире от действия вредителей

Культура	Урожай, млн. т	Потери, млн. т	Культура	Урожай, млн. т	Потери, млн. т
Зерновые Сахарная свекла	960-1000 210—250	500—510 65—75	Хлопок (волокно) Фрукты	11—12 66-67	5—6 21—22
Картофель	270—290	125—135	Овощи	200	78—79
Виноград	50	25—26

Пестициды по воздействию на вредителей делятся на следую­щие группы: гербициды — средство уничтожения сорняков, инсек­тициды—средство для борьбы с вредными насекомыми, нематоциды — для уничтожения червей, фунгициды — для борьбы с гриб­ковыми и вирусными заболеваниями, бактерициды — для унич­тожения возбудителей болезней, дефолианты — средство для уда­ления листвы. К классу пестицидов относят и ростовые вещества, используемые для ускорения либо торможения роста некоторых растений.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6