Введение

Определенная часть почв как в России, так и во всем мире с каждым годом выходит из сельскохозяйственного обращения в силу разных причин. Тысячи и более гектаров земли страдают от эрозии, кислотных дождей, неправильной обработки и токсичных отходов.[1,2]

Сама проблема загрязнения и деградации почв была актуальна всегда. Сейчас к сказанному можно еще добавить, что в наше время антропогенное влияние сильно сказывается на природе и только растет, а почва является для нас одним из главных источником пищи и одежды, не говоря уже о том, что мы по ней ходим, и всегда будем находиться в тесном контакте с ней.[1]
 

1. Педосфера: характеристика и функции

Понятие о педосфере как синониме почвенного покрова земного шара приводит в своем «курсе почвоведения» 1927 г. профессор С.А. Захаров. «Почвенный покров земного шара, или педосфера, представляет тонкую оболочку облекающую литосферу, на границе соприкосновения последней с воздушной оболочкой, или атмосферой, водной оболочкой - гидросферой - и биосферой, в которой сосредоточена жизнь земных организмов». Это определение педосферы С.А. Захаров сопровождает схематическим рисунком, показывающим место педосферы среди других природных сфер В.И. Вернадский (1863 - 1945) использует в 1936 г. термин педосфера как понятие о тонком слое почв среди других геосфер при обсуждении их химического состава. В настоящее время термин «педосфера» все шире используется в специальной научной и учебной литературе, начинает входить и в энциклопедические издания В отличие от других геосфер, обладающих большой мощностью (толщиной), измеряемой десятками и сотнями километров, педосфера представляет собой тончайшую оболочку, буквально пленку на поверхности земной суши толщиной всего один-два метра. Поэтому педосферу образно называют кожей Земли (Geoderma). Несмотря на эту ничтожную толщину, педосфера играет незаменимую экологическую роль в функционировании биосферы, а следовательно и в жизни человека.

 

Педосфера, или почвенный покров Земли, состоит из огромного числа самых разнообразных почв. Впервые понятие о почвах как особых природных телах ввел в науку выдающийся русский ученый-естествоиспытатель В.В. Докучаев. Он предложил понимать под почвами "вполне самостоятельные естественно-исторические тела, которые являются результатом чрезвычайно сложного взаимодействия местного климата, растительных и животных организмов, состава и строения материнских горных пород, рельефа местности, наконец, возраста страны". Это определение послужило в дальнейшем теоретической основой новой естественно-исторической науки - генетического почвоведения. Вследствие разнообразия природных условий на пространствах земных континентов разнообразны и почвы, слагающие их почвенный покров. Согласно национальным и международным классификациям, в мире насчитываются сотни типов и многие тысячи видов и разновидностей почв, различающихся по их строению, физическим и химическим свойствам, гидротермическим режимам, составу и жизнедеятельности обитающих в почве животных и микроорганизмов.

Таким образом, почва может рассматириваться как природное тело, как динамическая система и как часть ландшафта.

Основными функциями почвенного покрова (по В.А.Ковде) являются:

• биоэкологическая (почва это место размещения и функционирования живого вещества);
• биоэнергетическая (это место преобразования солнечной энергии, аккумулированной в гумусе и других органических веществах, в биомассу);
• функция фиксации азота и образования белков;
• функция активного агента в глобальных биогеохимических циклах основных химических элементов;
• функция преобразования подстилающих кристаллических пород в измельченные фракции (выветривание);
• гидрологическая функция (это область активного водообмена между геосферами);
• метеорологическая функция (это область, вносящая заметный вклад в формирование состава и режима атмосферы).

Эти функции определяют очень многие взаимосвязи в глобальном механизме функционирования экосферы как системы.

Что касается потенциального плодородия, то большая часть суши непригодна, малопригодна или неудобна для земледелия из-за следующих ограничений (в %% от общей площади свободной ото льда суши, таблица 1):

Таблица 1 Характеристика пригодности почв планеты для земледелия

Засушливость	28%
Ограничения по минеральному составу	23%
Малая мощность почв	22%
Переувлажнение	10%
Вечная мерзлота	6%

Заметим, что почвы могут быть малопригодны сразу по нескольким признакам, и поэтому общая площадь непригодных к использованию почв меньше, чем сумма указанных выше показателей. Согласно одной из оценок, в мире имеется 32,8 млн. км2 пригодных к пахоте почв, или 22% общей площади суши. При этом лишь 3% площади суши представляют высокопродуктивные почвы.
 

2. Антропогенная деятельность и деградация почв

2.1 Антропогенная деградация почв

Деградация почв - явление столь же естественное, сколь и социальное. По определению Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), деградация почв - антропогенный процесс снижения способности почв обеспечивать существование людей. Явление деградации почв состоит из множества локальных проблем, складывающихся в общемировую мозаику.

В проблеме деградации почвенного покрова многочисленные и разнообразные локальные вопросы складываются в глобальную проблему. Деградация педосферы - одна из самых серьезных, долгосрочных, общемировых проблем, стоящих перед человечеством, потому что она играет столь важную роль в функционировании экосферы, и потому также, что она - один из важнейших факторов в проблеме обеспечения населения мира продовольствием.

Деградацию почв можно охарактеризовать как “ползучую”, как процесс, постепенно и потому незаметно ухудшающий их состояние

Глобальная оценка деградации почв (Global Assessment of Soil Degradation - GLASOD), была выполнена ЮНЕП (1990 г.). Согласно оценке, только малонаселенные районы бореальных лесов и пустынь не затронуты антропогенной деградацией почв. По оценке ЮНЕП, 15% деградированных сельскохозяйственных земель относятся к категории “сильно деградированных”. Это почвы, у которых исходные биотические функции - превращать биогенные вещества в формы, ассимилируемые растениями - преимущественно разрушены, и они более непродуктивны. Эти почвы столь сильно деградированы, что их восстановление или невозможно, или же трудно достижимо из-за технических сложностей и крайне высокой цены такой работы. Например, восстановление богарных (неполивных) почв в США обходится в среднем в 4000 американских долларов на гектар. Другая часть деградированных почв (46%) относится к категории “умеренно деградировавших”, со значительно сократившейся продуктивностью.

Деградация почв происходит вследствие различных причин антропогенного характера. Водная и ветровая эрозия почв - важнейшие процессы, распространенные на 84% деградировавших почв. К другим основным процессам деградации можно отнести ухудшение структуры почвы, ее техногенное загрязнение, засоление, заболачивание и подтопление. Площадь и степень деградации почв мира, по данным GLASOD, приведены в табл. 12. Основные причины деградации почв мира: сведение лесов, главным образом для сельского хозяйства; перевыпас скота; несовершенное и неправильное сельское хозяйство; переэксплуатация почв. Категории эти не имеют четких границ и переходят одна в другую.

Как и в целом для мира, почвы на территории России значительно деградированы, при этом географическое распределение степени деградации неравномерное.

В России преобладают следующие процессы деградации почв:

• Обесструктуривание, в том числе уплотнение из-за использования тяжелой сельскохозяйственной техники;
• Водная эрозия;
• Ветровая эрозия, или дефляция;
• Техногенное подкисление (выбросами промышлености и от удобрений);
• Загрязнение пестицидами;
• Промышленное загрязнение (вокруг крупных городов и мест горно-добывающей промышленности);
• Деградация вечной мерзлоты;
• Заболачивание и подтопление;
• Вторичное засоление.

В особенности следует отметить, что около 2/3 всей пашни России располагается на черноземах различных типов, то-есть исходно на богатейших, наиболее плодородных почвах мира. Качество этих почв весьма сильно ухудшилось, как это демонстрируют данные для черноземов Русской равнины, с интервалом в 100 лет (табл. 1).

Изменение содержания гумуса в пахотном слое (0-30 см) черноземов центральной части Русской равнины за 1881-1981 гг.

Таким образом, за сто лет эксплуатации почв и концентрация, и запасы гумуса существенно уменьшились. Запасы гумуса сократились примерно на одну четверть. Несмотря на то, что почвенный ресурс относиться к возобновимыми ресурсам планеты, но интенсивное использование данного ресурса не способствует его восстановлению. Строго говоря, вследствие малых скоростей естественных процессов по сравнению с антропогенными, этот ресурс в большинстве ситуаций может рассматриваться как невозобновимый. Использование почв зачастую приводит к ухудшению их природных свойств, то есть к их деградации.

2.2 Основные виды деградации почв

Деградация почв - это совокупность процессов, которые приводят к изменению функций почвы, количественному и качественному ухудшению её свойств, постепенному ухудшению и утрате плодородия.[4]

Выделяются следующие наиболее существенные типы деградации почв:

• технологическая (в результате долгого использования)
• эрозия почвы
• засоление
• заболачивание
• опустынивание

остановимся поподробнее на каждом из этих факторов.

Эрозия почвы - разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов почвы в результате действия воды и ветра. Часто, особенно в зарубежной литературе, под эрозией понимают любую разрушительную деятельность геологических сил, таких, как морской прибой, ледники, гравитация; в таком случае эрозия выступает синонимом денудации. Для них, однако, существуют и специальные термины: абразия (волновая эрозия), экзарация (ледниковая эрозия), гравитационные процессы, солифлюкция и т. д. Такой же термин (дефляция) используется параллельно с понятием ветровая эрозия, но последнее гораздо более распространено.[3,4]

По скорости развития эрозию делят на нормальную и ускоренную. Нормальная имеет место всегда при наличии сколько-либо выраженного стока, протекает медленнее почвообразования и не приводит к заметным изменением уровня и формы земной поверхности. Ускоренная идет быстрее почвообразования, приводит к деградации почв и сопровождается заметным изменением рельефа.

По причинам выделяют естественную и антропогенную эрозию. Следует отметить, что антропогенная эрозия не всегда является ускоренной, и наоборот.

Ветровая эрозия

Это разрушающее действие ветра: развевание песков, лесов, вспаханных почв; возникновение пыльных бурь; шлифовка скал, камней, строений и механизмов твердыми частицами, переносимыми силой ветра. Ветровая эрозия подразделяется на два типа:

• Повседневная
• Пыльные бури

Начало пыльной бури связано с определенными скоростями ветра, однако из-за того, что летящие частицы вызывают цепную реакцию отрыва новых частиц, окончание её происходит при скоростях существенно меньших.

Наиболее сильные бури имели место в США в 1930-е годы («Пыльный котёл») и в СССР в 1960-е годы, после освоения целины. Чаще всего пыльные бури связаны с нерациональной хозяйственной деятельностью человека, а именно - массированной распашкой земель без проведения почвозащитных мероприятий.

Водная эрозия

Химическое воздействие поверхностных вод, к которым относятся и воды рек, минимально. Основной причиной эрозии является механическое воздействие на горные породы воды и переносимых ею обломков, ранее разрушенных пород. При наличии в воде обломков эрозия резко усиливается. Чем больше скорость течения, тем более крупные обломки переносятся, и тем интенсивнее идут эрозионные процессы. Оценить устойчивость почвы или грунта к действию водного потока можно по критическим скоростям:

Неразмывающая скорость - максимальная скорость потока, при которой не происходит отрыва и перемещения частиц.

Размывающая скорость - минимальная скорость потока, при которой начинается непрекращающийся отрыв частиц. Для почв и полидисперсных грунтов понятие неразмывающей скорости не имеет физического смысла, поскольку даже при самых низких скоростях происходит вынос наиболее мелких частиц. При турбулентном потоке отрыв частиц происходит при максимальных пульсационных скоростях, поэтому увеличение амплитуды колебания скорости потока вызывает уменьшение критических скоростей для данного грунта. К настоящему времени площадь эродированных и подверженных эрозии сельскохозяйственных угодий составляет по России 124 млн. га (56% от общей площади сельскохозяйственных угодий). Деградации земель, потери их плодородия и закислению способствуют неправильная распашка с применением тяжелой техники, нарушение естественного растительного покрова, применение пестицидов и других ядохимикатов, проезд автотранспорта, перевыпас, сведение лесов, минерализация грунтовых вод, пожары, освоение месторождений полезных ископаемых.[3,1]

Площадь эродированных земель увеличивается ежегодно из-за растущей антропогенной нагрузки и неэффективности мер по предотвращению их деградации. Так, ежегодные потери гумуса по России составляют 84 млн. т, на 250-300 тыс. га в год растут площади эродированных черноземов. Только в Астраханской области площадь деградированных пастбищ составила 1,3 млн. га,

Засоленная почва характеризуется наличием в верхних горизонтах легкорастворимых солей в количествах, препятствующих развитию большинства растений, за исключением галофитов (солерос, солянка, сведа, петросимония, аджерек, кермек и др.), которые также не образуют сомкнутого растительного покрова. Формируются в аридных или полуаридных условиях при выпотном водном режиме, характерны для почвенного покрова степей, полупустынь и пустынь. Распространены в Центральной Африке, Азии, Австралии, Северной Америке; в бывшем СССР - в Прикаспийской низменности, Степном Крыму, Казахстане и Средней Азии.

Болото (также топь, трясина) - участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточных грунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли[источник не указан 205 дней]. Болота являются составной частью гидросферы. Первые болота на Земле образовались на стыке силура и девона 350-400 млн лет назад. Чаще встречаются в Северном полушарии, в лесах. В России распространены на севере Европейской части, в Западной Сибири, на Камчатке. В Белоруссии и на Украине болота сконцентрированы в Полесье (так называемые Пинские болота). Исследования природы болот начал ещё М. В. Ломоносов, большой вклад внёс советский ботаник В. С. Доктуровский, создатель руководства по болотоведению.

Опустынивание - деградация земель в аридных, полуаридных (семиаридных) и засушливых (субгумидных) областях земного шара, вызванное как деятельностью человека (антропогенными причинами), так и природными факторами и процессами. Термин «климатическое опустынивание» был предложен в 1940-х годах французским исследователем Обервилем. Понятия «земля» в данном случае означает биопродуктивную систему, состоящую из почвы, воды, растительности, прочей биомассы, а также экологические и гидрологические процессы внутри системы. Деградация земель - снижение или потеря биологической и экономической продуктивности пахотных земель или пастбищ в результате землепользования. Характеризуется иссушением земли, увяданием растительности, снижением связанности почвы, в результате чего становится возможной быстрая ветровая эрозия и образование пылевых бурь. Опустынивание относится к труднокомпенсируемым последствиям климатических изменений, так как на восстановление одного условного сантиметра плодородного почвенного покрова уходит в аридной зоне в среднем от 70 до 150 лет.[4]

2.3 Проблема загрязнения педосферы

Загрязнение пестицидами

Открытие пестицидов химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней одно из важ нейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 11 1га. наносится 1300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве борьба с переносчиками болезней почти повсеместно отличается снижением эффективности, вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 10,3% или 15 тыс. видов. У 1250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов. С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

Многолетнее применение пестицидов приводит не только к деградации и засолению земель (только в Дагестане, лидировавшем по применению пестицидов по РСФСР, площадь засоленных земель составила около 1 млн. га), но и к накапливанию отравляющих веществ в организме людей, что приводит к различного рода опасным заболеваниям. На территории России сегодня скопилось столько ядохимикатов, что ими можно отравить все население Земли. Регионы со значительным загрязнением почвы пестицидами - Московская и Иркутская области, со средним загрязнением - Центральночерноземный район, Приморский край, Северный Кавказ, Курская область.

Кислые атмосферные дожди

Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Загрязнение промышленными отходами

Возрастает загрязненность почв промышленными выбросами и отходами. Ежегодно увеличивается площадь земель, отведенных под свалки. Проблема отходов для России (как, впрочем, для всего мира) становится практически неразрешимой.

В России с учетом отходов горнодобывающей, металлургической, химической, целлюлозно-бумажной отраслей промышленности на конец 1992 г. скопилось около 120 млрд. т отходов (в 1986 г. их было 65 млрд. т). Ежегодно к этому количеству добавляется 10 млрд. т. Только у энергетиков ежегодно скапливается 100 млн. т золы и шлаков, общая площадь земель, занятых под золоотвалы, составляет 19,4 тыс. га. Наибольшее количество отходов (около 80%), содержащих соли тяжелых металлов, соединений мышьяка и другое, образуется на металлургических и агрохимических предприятиях. Большой объем бытовых отходов дают все крупные города.

В рамках данного отчета невозможно вместить весь спектр проблем. Но, подводя черту, можно сказать, что больная экология России, доставшаяся в наследство от СССР, оказалась сегодня заложницей политики восстановления экономики любой ценой. Этой ценой в первую очередь становятся не только природные ресурсы, животный и растительный мир, но и здоровье и даже жизнь подрастающих поколений (уже сегодня доля здоровых детей в России к концу обучения в школе не превышает 20-25%).
 

Заключение

С педосферой, тончайшей поверхностной оболочки земной суши, связана почти вся масса и энергия живого вещества планеты Земля. Современное расширение процессов эрозии, загрязнения и других видов деградации почв нарушает нормальное функционирование педосферы и способствует возрастанию угрозы глобального биосферно-экологического кризиса.

Деградация земельных ресурсов является одной из глобальных проблем для всего человечества. С каждым годом все больший и больший процент пригодных земель для сельского хозяйства теряет свои плодородные свойства и становиться не пригодным для эксплуатации.
 

Литература

Голубев Г. Н. Геоэкология. Учебник для студентов высших учебных заведений. - М.: Изд-во ГЕОС, 1999. - 338 с.

Ковда В.А. Почвенно-геохимические формации мира. В кн.: Основы учения о почвах. Книга вторая.- М.: Наука, 1973. - С. 390-405

Добровольский Г. В. ПЕДОСФЕРА - ОБОЛОЧКА ЖИЗНИ ПЛАНЕТЫ ЗЕМЛЯ. Page: 6-14 ж-л Биосфера