Ландшафтные катены

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Географическая карта - одна из древнейших научных моделей. Ее главная функция - отображение пространственной организации географических объектов посредством определенной системы условных обозначений. Карта относится к числу семиотических моделей, так как использует образно-знаковые приемы представления географического пространства.

Помимо карт физических, топографических, гипсометрических, административно-политических, в географических исследованиях используются специализированные, или тематические, карты. Они отображают природные и социально-экономические особенности территории. К числу природных тематических принадлежат карты: геологические, геоморфологические, климатические, гидрологические, почвенные, геоботанические, зоогеографические, ландшафтные и др.

Среди большого многообразия ландшафтных карт различают карты общенаучные, отражающие ландшафтную структуру регионов как таковую, и специализированные, решающие определенную научно-методическую или прикладную задачу. В числе последних - оценочные, проектные, прогнозные и другие ландшафтные карты. Первые выступают как базовые для построения всей совокупности специальных картографических сюжетов'.

Составлением ландшафтных карт не только не заканчивается региональное ландшафтно-географическое исследование, но начинается новый этап научного поиска. Они выступают как исходные модели для физико-географического районирования, картометрического и картографо-математического анализа ландшафтных структур, всевозможных прикладных оценок земель, экспертиз хозяйственных проектов, районных планировок, прогнозных построений и др. Отсюда вывод: тематические географические карты, в том числе и ландшафтные, служат важным, но лишь промежуточным итогом научного исследования. Они являются отправной точкой дальнейшего научного анализа.

Ландшафтному картографированию принадлежит почетное место в истории развития ландшафтных идей. По сути дела, в ходе крупномасштабной полевой ландшафтной съемки формировались представления о морфологической структуре ландшафтов, их иерархическом системном устройстве. В процессе составления обзорных средне- и мелкомасштабных ландшафтных карт разрабатывались принципы и методы классификации ландшафтов, а вслед за этим ландшафтная систематика конкретных географических регионов. Ландшафтное картографирование послужило одной из методических основ создания земельного кадастра и качественной оценки земель. В сочетании с дистанционными аэрокосмическими материалами оно стимулировало зарождение и развитие особого научного направления - ландшафтной индикации. Наконец, ландшафтная карта, как синтетическая природная модель, стала тем. организующим научно-методическим базисом, который позволяет составлять множество взаимосвязанных и дополняющих друг друга комплексных и отраслевых карт природы. Примером тому могут служить комплексные региональные географические атласы Северного Казахстана и Алтайского края, созданные в Московском университете. Вся совокупность карт природы и прикладных карт, представленная в них, образует системное целое, благодаря тому, что она построена на ландшафтной основе.

Ландшафтное картографирование и систематика ландшафтов находятся в тесной логической связи. Они соотносятся между собой как два способа моделирования ландшафтной структуры территории, дополняющие друг друга. Если в традиционной ландшафтной систематике видится структурно-генетическая модель ландшафтного устройства региона, то в ландшафтной карте, прежде всего, -модель пространственная. Следует иметь в виду, что картографирование в значительной мере опирается на систематику, ассимилирует ее как необходимый элемент моделирования. Легенда ландшафтной карты есть не что иное, как генерализованная систематика ландшафтов. С учетом сказанного ландшафтное картографирование можно рассматривать как моделирование более высокого уровня, одновременно отражающее как пространственные, так и структурно-генетические закономерности.

ландшафтный катена земельный кадастр

3. Классификация ландшафтов по геохимической сопряженности, геохимические барьеры

Классификация элементарных геохимических ландшафтов

Б.Б. Полыновым введено понятие геохимического ландшафта, означающее совокупность сопряженных элементарных ландшафтов, связанных между собой определенными условиями миграции химических соединений.

В морфологическом отношении элементарный ландшафт по Б.Б. Полынову соответствует фации географического ландшафта, а в экологическом -- биогеоценозу по В.Н. Сукачеву.

По характеру миграции и аккумуляции веществ выделяются три основные категории элементарных геохимических ландшафтов:

I. Элювиальные (автономные, автоморфные) -- геохимически независимые ландшафты, характеризующиеся выносом наиболее растворимых и подвижных соединений. Это водораздельные территории, занимающие повышенное положение и отличающиеся независимостью процесса почвообразования от грунтовых вод, отсутствием притока материала путем жидкого или твердого бокового тока и расходом материала путем стока и просачивания.

Учитывая, что в элювиальных ландшафтах наряду с выносом происходит аккумуляция вещества из атмосферы, А.И. Перельман предложил заменить термин "элювиальный" на "автоморфный". Последнее определение было бы более точным, особенно для агроландшафтов, на которые поступают вещества не только из атмосферы, но и с удобрениями, мелиорантами, пестицидами и т.д., однако терминология уже сложилась и стала традиционной.

Необходимо различать первичный автоморфный ландшафт, связанный с формированием элювия на изверженных или плотных осадочных породах, и вторичный автоморфный ландшафт, возникающий на поднятых древних аккумулятивных равнинах и террасах, где формируется неоэлювий. На общем фоне элювиального геохимического ландшафта по микро- и мезопонижениям, в которых создаются условия для концентрации продуктов миграции, выделяются аккумулятивно-элювиальные геохимические ландшафты (рис. 1).

II. Транзитные ландшафты. Это геохимически подчиненные ландшафты, в которых частично аккумулируются некоторые соединения, а наиболее растворимые и подвижные продукты выносятся. Это склоны приводоразделов и повышений. В зависимости от условий стока М.А. Глазовская выделяет трансэлювиальные и трансэлювиально-аккумулятивные ландшафты.

К первым относятся верхние части склонов, на которых сочетается элювиальный вынос веществ по профилю с поверхностным переносом.

Ко вторым относятся нижние части и шлейфы склонов, где перенос веществ по уклону сочетается с их аккумуляцией.

В трансэлювиально-аккумулятивных ландшафтах возможно периодическое участие грунтовых вод в процессах аккумуляции веществ.

III. Аккумулятивные ландшафты. К ним относятся

Рис. 1. Схема классификации элементарных ландшафтов по Полынову -- Глазовской

Условные обозначения: Э -- элювиальные; A3-- аккумулятивно-элювиальные; ТЭ -- трансэлювиальные; ТЭА -- трансэлювиально-аккумулятивные; ТС -- транссупераквальные; С -- супераквальные; ТАкв -- трансаквальные; Акв -- аквальные, прилегающие к склонам территории, аккумулирующие поверхностный и грунтовый сток.

Для них характерно накопление наиболее подвижных продуктов выветривания и почвообразования, прежде всего водорастворимых солей.

По Б.Б. Полынову эти ландшафты разделяются на супераквальные (гидроморфные) и субаквальные.

Супераквальные ландшафты формируются в поймах, надпойменных террасах, котловинах с близкими грунтовыми водами. Они подвергаются влиянию стока с водоразделов, нередко затоплению. М.А. Глазовская выделяет транссупераквальные ландшафты частично дренированные с интенсивным водообменом и собственно супераквальные ландшафты -- замкнутых понижений со слабым водообменом.

Субаквальные ландшафты подразделяются на трансаквальные (реки, проточные озера) и аквальные (непроточные озера).

Элементарные ландшафтно-геохимические системы объединяются в более сложные структуры, называемые М.А. Глазовской каскадными ландшафтно-геохимическими системами. Они могут быть открытыми -- с конечным сбросом веществ в моря и океаны или закрытыми -- с конечными звеньями каскадной цепи в бессточных впадинах.

По форме каскадные системы могут быть линейными, рассеивающими или концентрирующими, по числу звеньев выделяются каскадные системы I, II, III и более высоких порядков.

В каждой зоне формируются характерные типы сочетаний почвенно-геохимических ландшафтов.

В таежных и лесных зонах на древних водоразделах формируется кислая сиаллитная кора выветривания с бурыми или подзолистыми почвами. Склоны и террасы переходных элювиально-аккумулятивных ландшафтов заняты дерново-подзолистыми и глееватыми дерново-подзолистыми почвами, в которых накапливаются микростяжения железа. Аккумулятивные ландшафты характеризуются образованием ясно выраженных железистых и марганцевых аккумуляций, конкреций, ортштейнов, вивианита, торфяников низинного типа.

В степной зоне автоморфные ландшафты представлены черноземами на лессах и лессовидных суглинках, элювиально-аккумулятивные -- лугово-черноземными почвами с солонцами, аккумулятивные -- лугово-болотными или луговыми засоленными почвами.

В сухой степи автоморфные ландшафты заняты каштановыми почвами на лессовидных суглинках и глинах, элювиально-аккумулятивные -- солонцовыми комплексами, аккумулятивные -- солонцами, солончаками, соляными озерами.

В тропической зоне для водоразделов и древних высоких террас характерны аллитная и ферраллитная коры выветривания и кислые красноземные и желтоземные почвы. Переходные элювиалыю-аккумулятивные ландшафты на средних террасах заняты каолинитовыми красноцветными почвами. В аккумулятивных ландшафтах формируются лугово-болотные почвы с резко выраженным накоплением железа, марганца, органического вещества. Иногда здесь развиты монтмориллонитовые слитые почвы.

В пределах микро- и мезорельефа осуществляется геохимическая дифференциация микроструктур почвенного профиля. Впадины на водоразделах, получая дополнительные массы воды, всегда характеризуются большей выщелоченностью почвенного профиля. Вместе с тем вокруг впадин в виде геохимических колец обычно формируются участки перераспределения и вторичной аккумуляции локально вымытых веществ.

В степях и пустынях легкорастворимые соли, вымытые из микропонижений, образуют кольца солончаков и солонцов.

В агрономическом отношении классификация элементарных геохимических ландшафтов служит объективной основой для формирования системы агроэкологических ограничений техногенно-химической интенсификации земледелия в плане предотвращения эрозионных процессов, загрязнения почв и вод токсическими веществами. В частности, степени свободы применения минеральных удобрений и пестицидов значительно уменьшаются от элювиальных ландшафтов к супераквальным. Если в элювиальных ландшафтах можно применять высокоинтенсивные технологии с использованием удобрений и пестицидов при соблюдении общепринятых норм и правил безопасности, то в супераквальных и транссупераквальных практически должно быть исключено применение пестицидов и резко ограничено использование азотных удобрений. Потребности азота в севооборотах должны удовлетворяться преимущественно за счет повышения доли бобовых культур. На трансэлювиальных элементах в зависимости от интенсивности смыва необходима регламентация уровней применения азотных удобрений, пестицидов и технологий их внесения, в частности должно быть исключено поверхностное внесение удобрений.

Помимо ландшафтной обстановки судьба продуктов техногенеза, так же как и природных химических соединений, зависит от их свойств, термодинамических и физико-химических условий, влияющих на миграцию веществ и их аккумуляцию.

Миграция и аккумуляция веществ в ландшафтах, геохимические барьеры

Миграция веществ осуществляется в миграционных потоках: гравитационных (под влиянием силы тяжести), эоловых, водных, биологических, биогенных (перемещение организмов по территории), антропогенных. Преобладающую роль в геохимической дифференциации территории играют водные потоки.

Миграция веществ с водой осуществляется во взвешенном, истинно растворимом и коллоидном состоянии. Характер и интенсивность этого процесса зависят от свойств самих веществ, а также условий, влияющих на накопление и передвижение воды, химического, минералогического и гранулометрического состава почвенно-грунтовой толщи, свойств и режимов почв. Из-за разнообразия земной поверхности эти условия на пути природных потоков очень изменчивы, в результате возникают участки, где изменение условий миграции приводит к уменьшению подвижности веществ и их накоплению. Такие участки, зоны гипергенеза, в которых на коротком расстоянии происходит резкое уменьшение интенсивности миграции, приводящее к концентрации химических элементов, названы А.И. Перелъманом [120] геохимическими барьерами. Он выделяет три типа геохимических барьеров: биогеохимические, физико-химические и механические.

I. Биогеохимические барьеры являются участками биогенной аккумуляции элементов, необходимых для организмов (О, С, Н, Са, К, N, Si, Mg, P, S, Na, Cl, Fe, Ba, Sr, Mn, В, F, Zn, Rb, Cu, V, Ni, As, Co, Li, Mo, I, Se, Ra). Примерами таких барьеров могут служить растительный покров суши, гумусовые горизонты почв, колонии микроорганизмов, осуществляющие процессы преобразования соединений ряда элементов и, как следствие, их концентрацию (серобактерии, железобактерии и др.).

П. Физико-химические барьеры делят на следующие классы:

1) окислительные,

2) восстановительные,

3) сульфатный и карбонатный,

4) щелочной,

5) кислый,

6) испарительный,

7) адсорбционный,

8) термодинамический.

Окислительные барьеры возникают на участках смены восстановительных условий окислительными или менее окислительных более окислительными. В этом классе выделяют следующие виды окислительных барьеров в зависимости от того, какие элементы преимущественно аккумулируются в условиях конкретной окислительной обстановки:

а) железистый или железисто-марганцевый барьер возникает на контакте глеевых вод с кислородными водами или воздухом. В таких местах часто развиваются ожелезнение или омарганцевание за счет выпадения из вод гидроксидов Fe и Мn. Примером подобного механизма аккумуляции железа и марганца является формирование различного рода ожелезненных горизонтов вплоть до болотных руд (рудняка, ортштейна), а также микроскоплений в форме различных конкреций, бобовин, примазок, трубочек в результате возникновения кислородных барьеров. Очевидно, в этих процессах могут одновременно с физико-химическим фактором (окисление) участвовать и специфические микроорганизмы (железобактерии и др.), т.е. проявляется и биогеохимический барьер;

б) марганцевый барьер возникает преимущественно в легко проницаемых породах (песчаные, гравелистые образования и др.), а также в болотных почвах степных и пустынных зон в условиях миграции слабощелочных (лишенных Fe) вод. Вследствие осаждения Мn на окислительном барьере обнаруживаются примазки гидроокислов Мn, черные, "омарганцованные" горизонты и т.п. без заметного ожелезнения;

в) серный барьер возникает в результате окисления сероводорода подземных или почвенно-грунтовых вод. Образование серных барьеров возможно при миграции сероводородсодержащих сбросных вод рисовых полей на территориях, сильно загрязненных продуктами нефтедобычи или транспортировки нефтепродуктов.

Восстановительные барьеры возникают в тех участках зоны гипергенеза, в частности почвенно-грунтовой толщи, где окислительные условия сменяются восстановительными или менее восстановительные резко восстановительными.

Различают две принципиально различные восстановительные среды -- сульфидную (или сероводородную) и глеевую. В соответствии с этим выделяют сульфидный и глеевый восстановительные барьеры.

Сульфидный (сероводородный) барьер возникает в почвах и водоносных горизонтах, когда воды, характеризующиеся окислительными или глеевыми условиями, встречают на пути своего движения сероводород. Поскольку сульфиды характеризуются очень слабой растворимостью, то в этих условиях из мигрирующих растворов происходит выпадение соединений ряда металлов в нерастворимой форме. Сульфидный барьер служит зоной осаждения следующих элементов: Fe, V, Zn, Co, Pb, U, Ni, As, Cd, Hg, Ag, Se и, как видно, в том числе и основных тяжелых металлов, загрязняющих почву.

Глеевые барьеры возникают на участках резкой смены окислительной обстановки глеевой или же на контакте слабоглеевой и резкоглеевой среды. Этот барьер существенно отличается от сероводородного тем, что на нем не осаждаются Fe, Mn, P и многие другие элементы с постоянной валентностью, осаждаемые в сероводородной среде. На глеевом барьере возможно осаждение урана (U⁶⁺ -- U⁴⁺), селена (Se⁴⁺ -- Se²⁺), а также V, Си, Ag.

Сульфатный и карбонатный барьеры возникают в местах встречи сульфатных и карбонатных вод с водами другого типа, содержащими значительные количества Са, Sr и Ва. Последние выпадают в осадок в форме сульфатов и карбонатов, вызывая огипсование, кальцитизацию и обогащение стронцием в зоне осаждения.

Щелочной барьер возникает на участках резкого повышения рН, в частности в местах смены кислых вод нейтральными или щелочными (или при смене сильнокислой среды слабокислой). С ним связано осаждение Fe, Са, Мn, Sr, V, Cr, Zn, Ni, Co, Pb, Са, т.е. большинства тяжелых металлов, загрязняющих почвенную среду. Наиболее часто щелочной барьер возникает на контакте бескарбонатных пород с известняками и другими карбонатными породами. При попадании кислых вод в известняки рН их резко повышается и металлы выпадают из растворов в виде вторичных минералов. Кислые воды в таежно-лесной зоне несут значительные количества растворенного Fe. Попадая на пути своего движения в породы, обогащенные карбонатами, или смешиваясь с жесткими бикарбонатными водами, они отдают из раствора осаждающееся в этих условиях железо.

В верхних горизонтах лесостепных и степных почв обычно создается слабокислая среда за счет разложения растительных остатков и образующейся углекислоты. При нисходящем движении такие подкисленные растворы достигают карбонатных горизонтов, на контакте с ними создается щелочной барьер, и возникают условия для осаждения многих металлов.

Щелочной барьер чаще и резче выражен в сухом климате, где почвы и отложения всегда карбонатны (лессы, лессовидные суглинки и др.).

Кислый барьер чаще и резче выражен в местах резкого понижения рН, в частности, при смене нейтральной и щелочной реакции на кислую, может возникнуть и в кислом и щелочном интервале на участках сдвига рН в более кислую сторону. Так, растворенный кремнезем из щелочных вод, попадая в воды с кислой средой, выпадает из раствора.

Алюминий хорошо мигрирует в щелочной среде (в форме аниона). При понижении рН даже в пределах щелочных показателей (сильнощелочные -- слабощелочные) возможно осаждение алюминия.

Испарительный барьер возникает на участках сильного испарения подземных и почвенно-грунтовых вод, из которых осаждаются растворенные соли. Так образуются солевые и гипсовые коры и солевые горизонты в солончаках и солончаковых почвах. Водорастворимые органо-минеральные комплексы могут выпадать при испарении в почве и закрепляться на различной глубине. С испарительным барьером может быть связано концентрирование Са, Na, К, Mg, F, S, Sr, Сl, Rb, Zn, Li, Ni, V, Mo.

Адсорбционные барьеры возникают на контакте пород и почв, богатых адсорбентами, с подземными водами, в растворе которых присутствуют различные ионы. В результате в глинах, торфах, углях и других адсорбентах, имеющих отрицательный заряд, возможно накопление различных катионов и анионов (Са, К, Mg, P, S, Rb, V, Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Pb, V, As, Mo, Hg, Ra).

Термодинамические барьеры возникают на участках резкого изменения температуры или давления, с которыми тесно связан газовый режим вод. Примером может служить выпадение из растворов бикарбоната кальция [Са(НСО₃)₂ ^ СаСО₃] при перемещении почвенных вод из более холодных слоев в теплые (потеря СО₂).

III. Механические барьеры образуются на участках изменения скорости движения вод (или воздуха). С ними может быть связана концентрация многих элементов (F, Ti, Zn, Cr, Ne, Th, Та, Sn, W, Hf, Hg, Os, Pt, Rd, An, Ru, Jr, Rh и др.).

Очень часто выпадение и концентрация тех или иных веществ является следствием одновременного действия нескольких геохимических барьеров, накладывающихся друг на друга.

Так, например, термодинамический барьер в местах выхода углекислых вод может совмещаться с кислородным, что приведет к выпадению не только СаСО₃, но и железа в виде гидроксидов.

В гумусовом горизонте совмещаются биологический и адсорбционный барьеры.

Другим ярким примером совмещенного действия геохимических барьеров является аккумуляция различных веществ в болотных почвах притеррасной поймы (совмещение окислительного, биогеохимического, испарительного барьеров).

Такие комплексные барьеры называются по совокупности совмещающихся барьеров биосорбционным, кислородно-термодинамическим и т.п.

Геохимические барьеры сменяют друг друга в пространстве, что обусловливает сложную, многообразную картину распределения ландшафтно-геохимических полей со свойственными им геохимическими ассоциациями элементов. Понимание этих связей необходимо для прогнозирования техногенного геохимического воздействия на ландшафты и его регулирования. Для этого создаются карты миграции загрязнителей, карты районирования территорий по тенденции их аккумуляции и возможной интенсивности деструкции.

Влияние агротехногенеза та геохимию ландшафтов

Трансформация ландшафтов в. процессе сельскохозяйственной деятельности человека, усиленная влиянием промышленности и городов, оказывает существенное воздействие на сложившиеся природные потоки вещества и энергии. Наряду с позитивными изменениями, которых добивается земледелец, все сильнее проявляются негативные последствия техногенеза. Нередко они превосходят экологически допустимые пределы и способность экосистем к саморегуляции, что ведет к их разрушению. Наряду с локальной и региональной трансформацией геохимических потоков все отчетливее проявляются тенденции межрегиональных и глобальных изменений.

Наиболее общие закономерности трансформации геохимических ландшафтов связаны с изменением водного баланса освоенных территорий и почв, в особенности с остепнением и опустыниванием обширных территорий, усилением окислительных процессов в почвах. Ускоренное окисление гумуса пахотных почв, осушение и освоение торфяников наряду со сведением лесов, сжиганием различных видов топлива (уголь, нефть, торф, древесина) и промышленными выбросами значительно повысило концентрацию диоксида углерода в атмосфере. К настоящему времени она достигла 330--340 ррт, что на 10--12 % превышает содержание СО₂ в воздухе доиндустриальной эпохи.

Очевидно, этот процесс способствует усилению углекислотного выветривания минералов горных пород и почв с образованием новых количеств растворов углекислых солей [80]. С повышением концентрации диоксида углерода в атмосфере связываются как положительные прогнозы, например повышение продуктивности фотосинтеза и соответственно урожайности растений, так и отрицательные, обусловленные с предполагаемым потеплением климата земли вследствие "парникового эффекта".

Существенные изменения в геохимии ландшафтов многих регионов Земли обусловлены функционированием оросительных и осушительных систем, созданием крупных гидротехнических сооружений, разбором стока многих рек на орошение и другие цели. Фильтрационные воды из каналов и водохранилищ распространяются на глубину до сотни метров и на десятки километров в стороны от каналов, радикально изменяя водно-солевой режим территорий. Низкие КПД используемой для поливов воды (30--40 %) привели к подъему грунтовых вод и развитию вторичного заболачивания и засоления почв. Строительство дренажных сооружений -- необходимое средство борьбы с засолением и заболачиванием почв -- повело за собой вынос многих миллионов тонн солей с дренажным стоком в реки и озера. Туда же поступает солевой сток фильтрационных возвратных вод. В итоге минерализация воды большинства рек аридных областей в среднем и нижнем течениях повысилась с 0,2--0,5 до 1--3 г/л [80].

Общая особенность смены природных экосистем на агроэкосистемы -- усиление нескомпенсированности биологического круговорота биогенных элементов в связи с отчуждением их с урожаями. Поскольку возрастают направленные перемещения продукции на большие расстояния, данная проблема приобретает межрегиональный аспект. Например, только с межгосударственными перевозками зерна в мире перемещается количество NPK, соизмеримое с речным ионным стоком этих элементов. С тем же зерном из бассейна Оби в бассейн Каспийского моря поступает столько же этих элементов, сколько выносится водами Волги.

Весьма ощутимо влияет на геохимическую обстановку в агроландшафтах как в позитивном, так и в негативном плане применение удобрений, мелиорантов и других агрохимикатов. Помимо непосредственного влияния на увеличение емкости биологического круговорота они оказывают и косвенное влияние на него через изменение реакции среды, обменные процессы, усиление минерализации органических веществ. В частности, подкисление среды в результате применения физиологически кислых удобрений приводит к повышенному вымыванию Са и Mg в ненасыщенных основаниями почвах. Вследствие усиления минерализации органического вещества под влиянием азотных удобрений высвобождается дополнительное количество азота и других элементов.

В результате применения удобрений изменяются масштабы миграции питательных элементов, особенно нитратов, за пределы почвенного профиля в систему почвенно-грунтовых вод и водоемов. Поступая в природные воды с грунтовым или поверхностным стоком, минеральные элементы становятся причиной эвтрофикации водоемов. Она выражается в остром недостатке растворенного кислорода, который расходуется на дыхание интенсивно развивающихся водорослей и окисление органического вещества их отмирающей массы. В воде накапливаются восстановленные токсичные соединения (сероводород, этилен, метан и др.), что приводит к гибели рыбы и других существ, населяющих водоемы, заболеванию людей. Такая вода трудно поддается очистке.

При высоком уровне применения удобрений и больших доз мелиорантов заметно проявляется накопление в почвах токсичных элементов (фтор, стронций, мышьяк, свинец, никель, кадмий, уран и др.) -- балластных примесей агрохимикатов, которые могут ингибировать биологическую активность почв, нарушать ферментативные процессы и обмен веществ в растениях. Эта проблема обостряется при использовании в качестве удобрений и мелиорантов различных отходов промышленности (фосфогипс, пиритные огарки, различные шлаки, кислоты, лигнины и др.), а также городских сточных вод, компостов из городского мусора и т.д.

Издержки химизации сельского хозяйства усиливаются промышленными выбросами токсикантов. В биосферу ежегодно поступает свыше 500 тыс. видов химических веществ [81]. Опасность заключается в том, что многие из них представляют собой искусственно синтезированные соединения, отсутствовавшие ранее в биосфере. Для многих из них нет достаточно эффективных механизмов деструкции.

Особую проблему с точки зрения влияния на биогеохимические процессы в агроландшафтах представляет применение пестицидов. Выполняя важную роль в сохранении продукции, многие из них в той или иной мере имеют побочные эффекты, связанные с нарушением трофических цепей, токсичным воздействием на почвенную биоту, животных и человека. При обработке посевов и посадок лишь незначительная их часть достигает объектов уничтожения, остальная часть попадает в почву, увлекаясь биогеохимическими потоками, подвергаясь адсорбции, превращениям и мигрируя в различные среды.

В зависимости от принадлежности к тем или иным классам химических соединений проявляются те или иные формы их адсорбции, которые зависят также от почвенных условий: реакции среды, гранулометрического, минералогического составов, содержания и состава органического вещества почвы, температуры, влажности. В связи с этим различают несколько форм существования пестицидов в почвах: свободная, обратимо сорбированная, необратимо сорбированная, включенная в молекулярную структуру гумусовых веществ, включенная в состав растительных тканей.

Длительность сохранения пестицидов в почве зависит от их природы и условий детоксикации. Основную роль в этом процессе играют микроорганизмы. Высокая температура и влажность, наличие органического вещества ускоряют инактивацию гербицидов. При этом влияние органического вещества имеет двойственный характер: повышение сорбции пестицидов органическим веществом замедляет детоксикацию, а активизация микробиологических процессов за счет поступления энергетического материала ускоряет ее.

Важными факторами детоксикации являются также метаболизация их в растениях и фотохимические реакции под действием ультрафиолетового излучения. Нормирование пестицидов должно осуществляться с учетом миграции, аккумуляции и деградации в геохимических ландшафтах.

Мощный фактор нарушения биогеохимического круговорота в ландшафтах -- физический перенос частиц почвы в результате водной эрозии и дефляции. Современная интенсивность денудации в 30--40 раз выше, чем в среднем за весь биогенный этап геологического развития Земли [81]. Об этом свидетельствует, в частности, резко возросшая интенсивность твердого речного стока, сопровождающаяся ухудшением качества воды, заиливанием водохранилищ, устьев рек, мелководий шельфа. Растет запыленность атмосферы, вследствие чего может проявляться охлаждающий эффект.

Возросшее техногенное давление на агроэкосистемы требует более гибкого подхода к оценке объектов по их загрязнению или деградации (содержанию токсиканта в почве, продукции, воде и т.д.). Необходима система показателей, характеризующих направленность, интенсивность и масштабы геохимических процессов в различных ландшафтах и их элементах (характер и скорость миграции токсиканта в почве и за ее пределы, особенности аккумуляции на геохимическом барьере). Такие динамические характеристики могут быть получены только на основе идентификации геохимических потоков и структурно-функциональных связей в ландшафтах.

Наиболее общая оценка миграционно-аккумулятивных возможностей агроландшафта по отношению к токсикантам может быть сделана на основе учета вероятности поверхностного перераспределения агрохимикатов и поступления их в воды поверхностного стока в связи с геоморфологическими и литологическими условиями, вероятности поступления их в грунтовый сток в связи с условиями гидрологического режима, возможности дефляционного перемещения веществ, аккумуляции токсикантов в связи с сорбционными свойствами почв и наличием биогеохимических барьеров.

Список литературы

1. Николаев В.А. Ландшафтоведение. Семинарские и практические занятия. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. - 94 с.

2. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. -- М.: Колос, 1996. -- 367 с: ил.

Размещено на Allbest.ru