Земельные ресурсы и почвы, их использование и охрана

Вопросы:

1. Понятие о земельных ресурсах

2. Место почв в эко­системах. Оборачиваемость почв.

3. Земельный фонд планеты, его структура и размещение

4. Основные территориальные формы использования земельных ре­сурсов

5. Проблемы охраны земельных ресурсов

1. Земельные ресурсы и почвы: соотношение понятий

Понятие зем­ных ресурсов шире, чем понятие почвенных ресурсов, так как включает, помимо ведения сельского хозяйства, и другие возможные формы ис­пользования. Следовательно, к важнейшим характеристикам земельных ресурсов, наряду с плодородием почв, относятся характер рельефа (аб­солютные и относительные отметки, уклоны), литология поверхност­ных отложений, растительный покров и др. При этом каждая характе­ристика может оцениваться с разных точек зрения: для сельского хо­зяйства наиболее благоприятны выровненные, низменные территории, с поверхности сложенные плодородными почвами, для строительстваважны другие характеристики — просадочность, закарстованность, под­верженность другим экзогенным процессам, для рекреационных целей может быть более благоприятен горный рельеф.

Итак, существует мно­жество подходов к классификации земельных ресурсов, но все они ос­нованы на определенном виде использования земельных ресурсов, и задача природопользования — искать оптимальное сочетание разных способов использования земельных ресурсов. Однако оптимальность тоже относительна: то, что оптимально с точки зрения экономической эффективности, может быть совершенно иначе оценено с точки зрения обеспечения сохранности ландшафтов.

Земельные ресурсы почти невозобновимы: площадь суши достаточ­но стабильна (вековые старания голландцев лишь исключение, подтвер­ждающее это правило). Эрозия и другие деструктивные процессы, не уменьшая общую площадь, сокращают площади территорий, пригодных для тех или иных целей. Плодородие почв, т.е. способность обеспечи­вать растения необходимым количеством питательных веществ, воды и воздуха, может быть легко утрачено за счет эрозии, застройки, замусо­ривания территории, а восстановление требует очень больших усилий и времени, несопоставимого с продолжительностью жизни человека.

2. Место почв в гео- и экосистемах.Известно, что почва состоит из твердой, жидкой, газообразной и живой части. Твердая часть состоит преимущественно из минеральных частиц. Твердые частицы заполня­ют не весь объем почвенной массы, так как значительная часть прихо­дится на поры. В порах находится почвенный раствор и почвенный воз­дух — жидкая и газообразная части почвы, соотношение между ними постоянно меняется. Минеральный состав почвы в значительной степе­ни определяет ее плодородие, в нем представлены соединения кремния, алюминия, железа, калия, кальция, магния, фосфора, серы и микроэле­менты: кобальт, никель, молибден, цинк, ванадий, медь и др. В состав твердой части входит и органическое вещество, из которого 80-90% приходится на гумус.

Жидкая часть почвы — почвенный раствор — переносит вещества внутри почвы, выносит их из почвы и снабжает ими растения. Газооб­разная часть — почвенный воздух, его состав может отличаться от ат­мосферного, особенно при интенсивном протекании процессов разло­жения органики. Чем в большей степени почва заполнена влагой, тем более затруднен газообмен между почвой и атмосферой, тем медленнее протекают процессы окисления и быстрее — процессы восстановления.

Живая часть почвы состоит из микроорганизмов (бактерии, грибы и грибки, водоросли и др.) и беспозвоночных: простейших, червей, мол­люсков, насекомых и их личинок, роющих позвоночных и др. Поверх­ностный слой почвы из-за сухости и действия солнечных лучей содержит относительно немного микрофлоры. Преобладающая часть микро­организмов содержится в слое 5-25 см, там же могут содержаться и па­тогенные микроорганизмы. Некоторые из них (например, сибирская язва) способны десятилетиями сохраняться в почве, поэтому во влаж­ные годы нередки случаи заражения сибирской язвой. Могильники, где захоронены павшие от нее животные, должны отвечать санитарным тре­бованиям, подлежат учету, охране и не должны использоваться в хозяй­стве. К другим патогенным микроорганизмам относятся столбнячная палочка, спороносная палочка — возбудитель ботулизма, возбудитель гангрены. Короткое время, при определенных условиях, в почве могут обитать и другие патогенные микроорганизмы — возбудители холеры, дизентерии, чумы. Однако основную часть почвенной микрофлоры со­ставляют микроорганизмы, не являющиеся патогенными и играющие большую роль в разложении органики, в том числе процессах самоочи­щения. Кроме того, микрофлора почвы имеет большое значение в со­здании веществ, необходимых для питания растений. Например, азото-фиксирующие бактерии способны усваивать атмосферный азот и удер­живать его в почве в виде нитратов. Почвенные микроорганизмы участвуют в синтезе некоторых витаминов и ростовых веществ, необхо­димых для растений и почвенных животных.

Исследования последних лет выявили большую важность в жизни почвы процессов оборачивания, т.е. вертикального перемещения почвенных частиц, благодаря чему отмершая органика с поверхности погребается и перерабатывается на некоторой глубине. Несмотря на то что поверхностный слой неблагоприятен для жизни микроорганизмов, именно в него поступает растительный опад и животные остатки. В обо­рачивании почвы участвуют роющие позвоночные и беспозвоночные, корни деревьев и других растений при их отмирании и падении. В ре­зультате того и другого почвенные частицы совершают круговорот подъема на поверхность и опускания на глубину в десятки сантиметров в течение нескольких десятилетий.

3.Земельный фонд планеты, его структура и размещение.Господству­ющая мировая тенденция заключается в сокращении земельных ресур­сов, что происходит в абсолютном и в относительном выражении. К по­терям земельных ресурсов приводят: эрозия и дефляция, вторичное за­соление, прямое уничтожение почвогрунтов при горнопромышленной разработке, загрязнение, подтопление и затопление при создании водо­хранилищ, абразия берегов, застройка, дорожное строительство и дру­гие антропогенно обусловленные и ускоренные процессы. Кроме этого, изменяется урожайность сельскохозяйственных культур в связи с из­менением климата и ростом содержания углекислого газа в атмосфере (табл.).

За все историческое время потери земельных ресурсов оценивают­ся в 20 млн км², что превышает современные пахотные площади. Площадь обрабатываемых земель на душу населения быстро сокраща­ется, главным образом, вследствие роста населения: 0,45-0,50 га в 1960-е годы, 0,35-0,37 га в 1980-е годы. Относительное сокращение пло­щади пахотных земель происходит, несмотря на их абсолютный рост: за последние 60 лет распаханность суши увеличилась почти вдвое. Одна­ко в развитых странах выгоднее вкладывать средства в интенсифика­цию сельского хозяйства, чем в освоение новых земель, площадь распа­ханных земель стабилизируется или незначительно сокращается в свя­зи с расширением рекреационных зон. В развивающихся страна? площадь пашни увеличивается, опережающими темпами растет площадь орошаемых земель. В то же время становится больше и селитебных зе­мель (строения, коммуникации), поглощающих обычно пахотные зем­ли. Таким образом, складывается цепочка: городские земли теснят пашни, а пашни — пастбища и леса. Лесные опушки, редколесья, кус­тарники обычно вначале используются как пастбища, затем распахива­ются или застраиваются. Если еще в 1950-1960-е годы в мире происхо­дило или намечалось освоение новых земель, то в настоящее время при­годных для использования земельных резервов в мире почти не осталось. Неиспользуемые земли, которые сохранились, требуют огромных затрат на освоение: леса отдаленных районов северной Канады и Сибири, бас­сейнов Амазонки и Конго, неудобья, к которым относятся болота, тунд­ры и полярные пустыни, высокогорья, бэдденды, подвижные пески, со­лончаки и такыры, заброшенные карьеры.

4.Основные территориальные формы использования земельных ре­сурсов. Земледелие ведется на 10% площади суши, из всей пашни мира 86% приходится на неорошаемое (богарное) земледелие. Оно раз­вито в умеренных поясах и наиболее влажных районах субтропическо­го пояса, а также на полуострове Индостан. Все основные массивы не­орошаемых пашен приурочены к равнинам и плато, хотя некоторые куль­туры возделываются и на склонах (например, чай на склонах крутизной до 15-20°). Всего на Земле пригодно для распашки 40% суши, но эта величина почти, в том числе и по экологическим причинам, недостижи­ма, так как часть поверхности должна быть покрыта лесами, требуются земли для застройки, добычи полезных ископаемых, коммуникаций. Основные экологические проблемы, связанные с данной формой исполь­зования земель, — эрозия и дефляция.

Орошаемое земледелие развито на 1,4% площади суши, что состав­ляет 14,3% всей пашни мира. Однако при этом оно дает больше 40% всей мировой сельскохозяйственной продукции, т.е. является наиболее эф­фективной формой использования земель. Следствие этого — быстрый рост площади орошаемых земель: с 40 млн га в начале XX в. до 213 млн га в 1980-е годы. Предполагалось, что к 2000 г. площадь орошаемых земель превысит 400 млн га. При этом 75% орошаемых земель приходится на Азию. Расширение орошаемого земледелия лимитируется нехваткой воды, которую оно икомпенсирует (с точки зрения сельского хозяйства), и усугубляет (с точки зрения глобального водного баланса): ежегодный водозабор на орошения составляет 1900 км^!, в том числе 1500 км³ расхо­дуется безвозвратно. Остальные проблемы, связанные с орошаемым зем­леделием, — вторичное засоление и сток коллекторно-дренажных вод, обычно сильно загрязненных пестицидами.

Пастбищное скотоводство распространено широко: в качестве постоянных пастбищ используется 20% площади суши, 24,5% приходит­ся на пустыни, используемые как пастбища эпизодически и периоди­чески, и 6,7% занимают оленьи пастбища в тундрах. Пастбищное ското­водство (фото 7) - наиболее экстенсивный вид использования земель­ных ресурсов, распространенный обычно там, где, в силу природных и социально-экономических условий, невозможно иное использование земель (оленеводство в тундре и лесотундре, животноводство в арид­ных и семиаридных районах).

Пастбища и сенокосы подразделяются на культурные, которые прин­ципиально не отличаются от земледельческих угодий (та же техноло­гия обработки, химизация, иногда — орошение), и естественные, обыч­но со стихийным нерегулируемым выпасом и, вследствие этого, мало­продуктивные. На последние (малопродуктивные естественные пастбища) приходится около половины всей площади суши. Основные проблемы, связанные с пастбищным скотоводством, — перевыпас и опу­стынивание, приобретающие особенно большой размах и приводящие к тяжким последствиям, когда происходит демографический рост (Сахельская зона в Северной Африке).

Сомкнутые и разреженные леса занимают 25,8% площади суши, причем их площадь быстро сокращается, особенно в тропиках. Роль этих земель в поддержании глобального экологического равновесия значи­тельнее их роли в структуре земельного фонда и, тем более, в экономи­ке. Сельскохозяйственные земли на месте тропических лесов очень бы­стро приводит в негодность катастрофическая эрозия.

Строения, дороги, горные разработки и другие инженерные со­оружения занимают 2% суши, и эта площадь быстро увеличивается.

Неудобные земли включают ледники (фото 8), крутосклонные скальные высокогорья, болота, эрозионные бэдленды. Рекреационное освоение, мелиорация и рекультивация ведут к постепенному сокраще­нию данной категории земель.

5.Проблемы охраны земельных ресурсов.Основная проблема в облас­ти охраны земельных ресурсов — эрозия. Слой почвы, мощностью около 20 см, образующийся за срок от 1400 до 7000 лет, может быть смыт или снесен ветром за 20-30 лет, а иногда одним ливнем или пыльной бурей.

Эрозия почв развивается на склонах, при крутизне поверхности 1-2° и более. При наличии ненарушенного, сомкнутого древесного и/или травянистого покрова потери почвы от эрозии незначительны. Нару­шение естественной защиты почв при распашке или выпасе скота вы­зывает так называемую ускоренную, или сельскохозяйственную эрозию. Экологические последствия эрозии связаны с тем, что ей подвергается поверхностный, наиболее плодородный слой, содержащий гумус, азот, фосфор, калий, кальций, серу, микроэлементы. Урожаи на эродирован­ных землях снижаются до 10 раз и более. Общая потеря почв за счет эрозии во всем мире оценивается в 90 млрд т в год [77]. Продукты эро­зии аккумулируются на поймах и других слабонаклонных и субгори­зонтальных поверхностях — это приводит к их заилению и падению про­дуктивности растительности, а также в водоемах, где в результате эро­зии происходит обмеление и эвтрофикация.

Дефляция, при отсутствии сомкнутого растительного покрова, раз­вивается почти на любых формах рельефа суши. Дефляция подразделяет­ся на повседневную и катастрофическую — пыльные (черные) бури, кото­рые случаются не ежегодно, но сносят слой почвы от 1-2 до 20-25 см, унич­тожая посевы и создавая валы насыпного грунта перед препятствиями, иногда многометровые.

6.Приемы борьбы с эрозией и дефляциейхорошо известны. Это поч­возащитные севообороты, при которых на более подверженных эрозии угодьях размещают культуры, обеспечивающие лучшую защиту от эро­зии, соблюдение оптимальных сроков сельскохозяйственных работ, по­лосчатое размещение посевов и паров, обработка почв поперек склона, создание полезащитных лесополос (фото 9), облесение балок и обвало­вание, укрепление верховьев оврагов, устройство прудов, безотвальная вспашка и т.д. При защите почв от эрозии и дефляции экологические интересы совпадают с экономическими: находящиеся в хорошем состо­янии посевы означают как богатый урожай, так и надежную защиту от эрозии. Наиболее подверженные эрозии склоновые угодья на легкоразмываемых почвах, как правило, малопродуктивны и в сельскохозяй­ственном отношении, такие угодья обычно нецелесообразно использо­вать как пахотные.

В песчаных пустынях и районах распространения дюн обычно ис­пользуются приемы закрепления песков растительностью. Проблема защиты земель от эрозии и дефляции в первую очередь социально-эко­номическая, так как выполнение перечисленных выше приемов требует вложения средств и становится реальным при наличии определенной культуры сельскохозяйственного производства. Например, известно, что в России после реформы 1861 г. крестьяне из-за малоземелья распахи­вали склоны, на которых едва могла стоять лошадь, что вызвало вспыш­ку овражной эрозии. Опустынивание Сахельской зоны связано с ее аг­рарным перенаселением вследствие быстрого роста населения, сохра­няющего традиционное хозяйство — кочевое скотоводство [93]. Опустынивание развивается вследствие перевыпаса скота, численность которого растет с увеличением народонаселения, и в результате выруб­ки древесно-кустарниковой растительности на дрова. В рамках борьбы с опустыниванием в странах Западной Африки в порядке гуманитар ной помощи населению бесплатно раздают печки для приготовления пищи, приобретенные за счет международных благотворительных фон­дов, так как это требует меньшей затраты дров, чем традиционный очаг с открытым огнем.

Загрязнение почв — менее известная, но едва ли не более острая проблема. Основными загрязнителями почв являются металлы и их со­единения, радиоактивные вещества, пестициды, нефтепродукты. Метал­лы попадают в почвы за счет оседания газопылевых выбросов промыш­ленных предприятий (аэрогенные аномалии), в результате осаждения из водных потоков (гидрогенные аномалии), с удобрениями и мелио­рантами либо с выхлопами сельскохозяйственной техники и продукта­ми износа сельскохозяйственных орудий (агрогенные аномалии), с про­мышленными и бытовыми отходами (вейстогенные аномалии) [34]. Наиболее актуальна проблема загрязнения почв металлами для приго­родных территорий и горнопромышленных районов. Металлы, попав­шие в почву, ведут себя по-разному: одни (например, медь, марганец) включаются в миграцию и концентрируются в гидроморфных ландшафтах, загрязняя подземные и поверхностные воды, другие (свинец, ртуть, кадмий и др.) накапливаются в поверхностном слое и могут входить вбиогеохимический круговорот — попадать в дыхательные пути с пылью, усваиваться растениями и передаваться по трофическим цепям (см. выше). Пойменные земли подвержены загрязнению металлами из по­верхностных вод, содержащих стоки гальванических производств.

Радиоактивные вещества попадают в почвы при авариях, ядерных испытаниях и задерживаются на разное время: от суток для короткоживущих изотопов до десятков и сотен лет (среднеживущие изотопы), ты­сяч и миллионов лет (долгоживущие изотопы). Нефтепродукты попа­дают в почву после аварий и утечек при транспортировке и добыче, пе­стициды — вследствие их избыточного употребления. Проблема загрязняющих почв, таким образом, тесно связана с загрязнением ат­мосферного воздуха и вод. Почвам свойственно крайне медленное са­моочищение. Естественная деконцентрация загрязняющих веществ в почвах протекает в среднем в 20 раз медленнее, чем в реках, и в 1400 раз медленнее, чем в воздухе [18]. Поэтому загрязненные почвы «выходят из строя» очень надолго, если не навсегда. Охрана почв от загрязнений почти не имеет специфических приемов и связана с соблюдением технологических дисциплин на предприятиях, контролем над отходами и их переработкой или размещением на специально оборудованных полигонах (см. ниже). Итак, почва, зеркало ландшафта, отражает и все гео­экологические проблемы.

Очистка почв от загрязнения связана с удалением и захоронени­ем загрязненного материала, что производится вручную или при помо­щи различных технических средств. Это несложно в технологическом отношении, но сопряжено со значительными затратами и непоправи­мым экологическим ущербом, поскольку загрязнению, как и эрозии, наиболее подвержены самые богатые органическим веществом припо­верхностные слои.

Вторичное засоление почв происходит при подъеме минерализо­ванных грунтовых вод, когда в связи с нарушением водного баланса формируется выпотной режим увлажнения. Предпосылки для этого складываются при избыточном орошении полей, в условиях засушли­вого климата. Наиболее подвержены этому недренируемые низменные территории межгорных котловин, предгорных и прибрежных равнин. В настоящее время вторичному засолению подвержено от 30 до 80% всех орошаемых земель [168]. Борьба с вторичным засолением ведется пу­тем промывки, в зимнее время. В долговременном плане это лишь усу­губляет дефицит воды.

Изучите самостоятельно и законспектируйте по учебнику ответы на следующие вопросы (стр. 114-134):

Вопросы для обсуждения:

1. Рациональное использование минеральных ресурсов

2. Рациональное использование климатических ресурсов

3. Рациональное использование водных ресурсов

4. Рациональное использование земельных ресурсов

5. Рациональное использование биологических ресурсов

Материалы для подготовки:

Емельянов А.Г. "Основы природопользования": учебник для вузов. 4-е издание. - М.: Академия, 2008. - с. 114-134.