Реферат: Экологическое состояние почв Кумо-Манычской впадины
От вершин широких плоских водоразделов с неглубокими балочками (потяжинами) к долине Маныча и балкам закономерно изменяется содержание и продуктивность почвенных комплексов в направлении увеличения солонцеватости и засоленности почв, наличия солонцов, уменьшения содержания гумуса и мощности гумусовых горизонтов.
Как уже отмечалось выше, преобладающими на территории Приманычской впадины являются каштановые остаточно-солонцеватые, за которыми следуют каштановые солонцеватые, лугово-каштановые, каштановые эродированные, солонцы и солончаки. В этом порядке и рассмотрим их генетические и агропроизводственные свойства.
Следует иметь ввиду, что любая из рассматриваемых в этой главе почв по каждому свойству имеет очень широкий диапазон колебаний и поэтому приводимые в таблицах показатели лишь в какой-то мере характеризуют почву и не всегда совпадают с ее текстовыми характеристиками, ведь они взяты по одному какому-то разрезу. Ценность табличного материала скорее всего состоит в том, что он показывает характер распределения данного показателя по профилю почвы и лишь отчасти отличие почв друг от друга по тому или иному признаку.
3. Антропогенные воздействия на почву
Почвы являются важнейшим природным богатством Российской Федерации, поэтому от их состояния и уровня плодородия во многом зависит продовольственное благополучие страны. В ряду используемых в земледельческой культуре типов почв каштановые почвы занимают далеко не последнее место. Они распространены на побережьях Черного и Каспийского морей, в Восточном Предкавказье, Среднем и Нижнем Поволжье, южной части Западной Сибири, частично в Средней Сибири и Забайкалье.
Практически вся известная нам специальная литература по проблеме антропогенного воздействия на почвенный покров и плодородие почв касается, прежде всего, черноземов – главного богатства нашей страны. По каштановым же почвам она очень немногочисленна или отсутствует вовсе. И тем не менее поскольку черноземы и каштановые почвы – производные единой цепи почвообразовательного процесса и имеют много общих черт (оглинивание, гумусонакопление, выщелачивание и др.), то видимо можно с известной долей приближенности экстраполировать изменения, происходящие в черноземах, на каштановые почвы с учетом, конечно, того, что последние, как наиболее молодые, намного слабее противостоят любому антропогенному вмешательству по сравнению с высокобуферными черноземами.
За период использования в земледелии и особенно за вторую половину ХХ столетия наметилась реальная угроза потери пахотными черноземами и каштановыми почвами плодородия. Это обусловлено, прежде всего, игнорированием в степном земледелии мероприятий, разработанных и совершенствуемых наукой и передовой практикой. Несомненно, большую роль в сохранении и повышении плодородия почв сыграло бы, например, внедрение научно-обоснованных систем земледелия, разработанных под руководством Академии сельскохозяйственных наук и необоснованно забытых. В степном же земледелии вместо этого чаще всего господствует монокультура, обильно развивается сорная растительность, свирепствуют пыльные бури и водная эрозия.
Неправильное, часто чрезмерное орошение также вызывает исключительно негативные последствия в виде ухудшения почвенно-экологической обстановки на громадных орошаемых и прилегающих к ним массивах. Это выражается в быстром подъеме уровня грунтовых вод и, следовательно, в подтоплении, осолонцевании, подщелачивании, слитизации, вторичном засолении и др. По этим причинам на Северном Кавказе свыше 30% орошаемых массивов находятся в неблагоприятных гидрогеологических условиях, когда уровень грунтовых вод поднялся с 10-20 до 3 метров и выше, а из общей площади земель с высоким уровнем грунтовых вод около половины уже засолены, остальные же находятся под угрозой засоления.
В последние годы в Предкавказье возник и ряд новых проблем в виде подщелачивания, снижения содержания гумуса по несвязанным с его минерализацией причинам, усиления эрозионных процессов, развития оползневых явлений, подтопления и др.
Особую опасность представляют радиоактивные элементы, загрязнения которыми природных сред обусловлено различными источниками. Это и глобальное распределение продуктов испытания ядерного оружия, и выброс радиоактивных веществ из 4-го энергоблока ЧАЭС в 1986 году, плановые и аварийные выбросы радиоактивных веществ предприятиями атомной промышленности, выбросы радиоактивных веществ с действующих АЭС, привнесенная радиоактивность (твердые радиоактивные отходы и радиоактивные источники).
В связи с общим ухудшением экологического равновесия, урбанизацией, увеличением прессинга химических средств существенно усиливается в некоторых районах опасность загрязнения водных источников тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсическими веществами. Одной из причин загрязнения окружающей среды в сельскохозяйственных предприятиях является отсутствие складов для удобрений и навозохранилищ.
Вполне понятно, что с уменьшением содержания гумуса связано ухудшение всех остальных агропроизводственных свойств почвы: химических, физических, структурно-агрегатного состава, водно-воздушных характеристик, пищевого режима, емкости обмена и других. Поэтому без повышения в почвах запасов органического вещества или хотя бы поддержания содержания гумуса на существующем уровне не может идти речи о коренном повышении почвенного плодородия в целом и эффективного в частности.
В заключение по разделу считаем не лишним привести слова В.А. Ковда и Н.Ф. Глазовского (1986): "… воздействие человека на почвы и реакция почв на это воздействие имеют глобальные масштабы. Сопоставление различных процессов этого общего явления показывает, что для нашей планеты наиболее опасным является процесс опустынивания и эрозии, приводящий к наибольшим потерям почвенных ресурсов. Именно на борьбу с этим явлением и должны быть направлены в первую очередь усилия мировой науки. Для отдельных районов наиболее опасными могут быть и другие процессы - загрязнения, засоления, переуплотнения почв и особенно увеличения солевого дренажного стока".
4. Многолетний мониторинг плодородия почв
4.1 Процессы подщелачивания и подкисления
Реакция почвенного раствора оказывает большое влияние на растения и почвенные микроорганизмы. Известно, что большая часть сельскохозяйственных культур лучше всего произрастает при нейтральной или слабокислой реакции. Так, для пшеницы оптимум рН находится в пределах 6,3-7,3, кукурузы – 6,0-7,0, сахарной свеклы 7,0-7,5, подсолнечника – 6,0-6,8, гороха 6,0-7,0 и т.д. Кислая и щелочная среды угнетают развитие большинства сельскохозяйственных культур и даже могут быть губительными для них.
Реакция среды оказывает также большое влияние на постоянно протекающие в почве химические, физико-химические и биологические процессы. От нее зависит характер поступления питательных веществ в растения. При подкислении почвенного раствора, например, повышается растворимость фосфатов кальция и магния, а при подщелачивании, наоборот, растворимость и доступность их растениям снижается. В.Д. Панников и В.Г. Минеев (1977) установили, что кислая реакция усиливает поступление анионов, а щелочная – катионов.
Наибольшая активность микробиологических процессов наблюдается при рН 6-8, гумификации при рН 5-7,5, наивысшая доступность азота при рН 6-8, фосфора 6,5-7,5, калия 7-8, кальция и магния при 7-8,5, меди и цинка – 5-7, железа – 4,-6,5, бора – 5-7 и т.д.
Наличие материалов по величине рН почв двух периодов обследований (1986 и 2005гг.) позволило нам сопоставить эти показатели не только в пахотном горизонте, но и по слоям почв до глубины 150 см.
Судя по нашим данным, за истекшие 20 лет в слое почвы 0-30 см ситуация с рН по сути дела не изменилась (слабое подкисление находится в пределах ошибки опыта и недостоверно математически). То же самое относится и к слою 30-60 см, где отмечено минимальное недостоверное подщелачивание (0,02 единицы за 20 лет). А вот лежащие ниже слои (60-90 и 100-150 см) обнаружили явное, математически достоверное подщелачивание, что хорошо согласуется с отмеченным выше выщелачиванием карбонатов.
С учетом того, что на территории землепользования в последние годы вся солома измельчалась и запахивалась, что вело к подкислению почв, можно интуитивно заключить, что при отсутствии этого антропогенного воздействия процесс был явно направлен в сторону некоторого подщелачивания почв. Скорее всего, этому способствовало активное выщелачивание карбонатов из верхних горизонтов в связи с возросшим годовым количеством осадков на 105 мм в рассматриваемый отрезок времени.
4.2 Ситуация с пищевым режимом
Одним из главных показателей эффективного плодородия почв является состояние их пищевого режима или обеспеченность их элементами питания растений. Каштановые почвы по валовым запасам азота (0,14% или 3,7 т/га в слое 0-20 см) значительно, в 2-3 раза, уступают черноземам в связи с их пониженной гумусированностью. К тому же основная часть азота здесь мало доступна для растений, поэтому озимые культуры, особенно ранней весной, испытывают его недостаток и азотные подкормки на основании данных листовой диагностики здесь весьма эффективны.
По валовым запасам фосфора (0,15% или около 4 т/га в слое 0-20 см) каштановые почвы мало отличаются от черноземов, а нередко даже превосходят их, что объясняется относительной молодостью каштановых почв и богатством их минеральными элементами питания растений. Относительно высокие валовые запасы фосфора в почвах способны на протяжении многих лет обеспечивать получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур, но из-за трудной доступности растениям этого элемента вследствие связывания его карбонатами каштановые почвы отзывчивы на внесение фосфорных удобрений и обеспечивают при этом высокие прибавки урожая повышенного качества.
Еще лучше дело обстоит с обеспеченностью почв валовыми формами калия. Как и черноземы, они содержат его 2,00-2,05%, а по запасам (54 т/га в слое 0-20 см) в 1,3-1,4 раза даже превосходят черноземы.
Перед началом широкой химизации сельского хозяйства и особенно массового применения минеральных удобрений (1966 год) пахотные почвы Апанасенковского района содержали в среднем 20,2 мг/кг подвижного фосфора (от 17,0 до 23,5 мг/кг) и 403 (374-443 мг/кг) обменного калия. В почвах соседнего Арзгирского района, также относящегося к Приманычской впадине, содержалось соответственно подвижного фосфора 17,9 (13,0-23,8) и обменного калия 437 (388-506 мг/кг почвы).
С 60-х годов прошлого столетия и почти до конца 80-х годов отмечался значительный рост объемов применения минеральных удобрений (табл. 26). Так, в период с 1981 по 1985 год их ежегодно вносилось по 39 кг на гектар пашни в действующем веществе, в 1986-1990гг. – по 48 кг. Но уже в период с 1991 по 1995гг. каждый гектар пашни ежегодно получал только по 14 кг удобрений, а в 1999 году, например, лишь по 2,6 кг, причем, практически только азотных, которые, как известно, либо выносятся с урожаями, либо улетучиваются, либо легко мигрируют по профилю, то есть практически не накапливаются в почве. К счастью, в последние годы отмечается некоторый рост объемов вносимых удобрений, но, тем не менее, в 2001-2004 годы они были еще на порядок ниже объемов периода 1981-1985гг.
Вследствие нарастающих объемов применения минеральных удобрений от 60-х годов к 80-90-м наблюдался и заметный рост урожайности и валовых сборов озимой пшеницы да и других возделываемых культур, как и неуклонно возрастало, достигая своего оптимума, содержание в почвах района подвижного фосфора и обменного калия. Так, в период 1964-1968гг. среднее их содержание составляло соответственно 20 и 403 мг/кг в пахотном горизонте, в период с 1968 по 1976 год – 21 и 472, в 1976 – 1983гг. – 26 и 490, в 1983-1988гг. – 27 и 468, в 1988-1993гг-29 и 414, а в 1993-1996гг. уже заметно снизилось, составив по Р2 О5 лишь 22, а по К2 О – 409 мг/кг. По данным анализа 68 разрезов, заложенных в 2005 году на территории СПК "Белокопанское", среднее содержание подвижного фосфора в пахотном слое составляет 21,3, а обменного калия 426 мг/кг почвы. При этом из 68 точек 35 оказались с содержанием Р2 О5 менее 20 мг/кг, 19 содержат 20-30 и только 14 – более 30 мг/кг почвы.
Таким образом, резкое сокращение объемов применяемых удобрений уже через 3-5 лет приводит почвы по пищевому режиму фактически в первоначальное исходное состояние, в котором они пребывали до начала массового применения удобрений. Иначе говоря, тот запас питательных веществ для растений, который накопился в почве при многолетнем внесении больших количеств минеральных удобрений, расходуется на вынос с урожаями в сравнительно короткий отрезок времени (3-5 лет), если прекращается применение удобрений или оно сводится к известному минимуму.