4.3. Величину испарения для переходного периода считать по формуле:

ЕП = 0,135 Е(о, П) + (1 - )РП,

где Е(о, П) - месячная сумма испаряемости, мм/мес; = h / Р - коэффициент стока, доли единицы (см. табл. 7); РП = [Р - РЖ] / [Y / 30,4] - месячная сумма осадков за переходный период, мм/мес (см. табл. 7).

4.3. Месячные суммы испарения для теплого периода года считать по формулам:

растительный покров “лес”: Е = 0,94Е(о, Т),

растительный покров “луг”: Е = 0,135Е(о, Т) + (1-)РТ,

где Е(о, Т) - месячная величина испаряемости, мм/мес; dТ - величина недостатка насыщения, гПа; = h / Р - коэффициент стока, доли единицы;

РТ = РЖ / [(365 - Y) / 30,4] - месячная сумма осадков, мм/мес.

Тогда усредненная по отношению к типу растительного покрова месячная сумма испарения рассчитывается так:

ЕТ = xЕЛЕС + (1 - x)ЕЛУГ,

где x - весовой коэффициент, принятый согласно таблице 7; доли единицы.

5. Рассчитать величину годичной наземной продукции растительного покрова по формуле, т/(гагод):

M = 0,964exp(0,0075E + 3,544) - 34,62,

Е - годовая сумма испарения в сантиметрах (см. пункт 4.1).

Сравнить результаты расчета с данными табл. 6. Сформулировать вывод в письменном виде!

Все исходные данные для проведения расчета приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Численные данные для расчета биопродуктивности (СНиП 23-01-99)

Задачи занятия:

- ознакомиться с естественными и антропогенными факторами, влияющими на состояние земельных ресурсов;

- рассмотреть закономерности формирования гумусного состояния почв;

- ознакомиться с процессами, сопровождающими региональное землепользование и снижающими почвенное плодородие;

- оценить потенциальную опасность водной эрозии пахотных земель и подобрать противоэрозионные мероприятия.

Введение

Под земельными ресурсами понимают совокупность земельных массивов, используемых или доступных для использования человеком в качестве средства производства и источника удовлетворения разнообразных хозяйственных потребностей общества. Они признаются одним из главных видов природных ресурсов. Выделяют три основных вида землепользования: леса, пашни и постоянные пастбища. В начале 90-х годов ХХ столетия пастбища и пашни вместе взятые занимали около 38 % земельного фонда планеты1¹ Без учета Антарктиды земельный фонд планеты составляет 131 млн км²., а прочие земли, представляющие собой резервные участки, - около 30 % .

В течение последних десятилетий площадь пашни менялась незначительно, оставаясь на уровне 1,5 млрд га. В связи с продолжающимся ростом численности населения планеты это вело к сокращению запасов земли в расчете на человека. При современном состоянии сельского хозяйства для обеспечения приемлимого уровня жизни на одного человека должно приходиться1¹ В Азии этот показатель составляет 0,15 га/чел. 0,5 га, а приходится - 0,23 га. По мнению директора Института почвоведения МГУ - РАН академика Г.В. Добровольского, помимо уменьшения запасов, наблюдается и качественная деградация земельных ресурсов. Озабоченность также вызывает нарастание скорости потерь продуктивных земель. Антропогенная деградация почв обусловлена водной (55,6 %) и ветровой (27,9 %) эрозией, избыточным увлажнением и уплотнением (4,3 %), потерей органических веществ, засолением, повышением кислотности и щелочности, истощением запасов минеральных веществ, которыми питаются растения, угнетением почвообитающих организмов вследствие химического и радиоактивного загрязнения (12,2 %)2² В 90-х годах глобальное поступление загрязняющих веществ на почвы превзошло уровень 20-х годов более чем в 8 раз, и, начиная с 70-х годов, превышает 24 млрд т.. И это при том, что за последние 10 тысяч лет человечество уже утратило 2 млрд га плодородных земель.

По мнению Г.В. Добровольского, с учетом всех экологических ограничений общая площадь пахотных земель не может превышать 2,7 млрд га. Тогда глобальный резерв земель составляет всего 1,2 млрд га, причем речь идет о лесных угодьях, находящихся главным образом в странах тропического пояса. В целом качество резервного фонда существенно хуже используемого, поскольку речь идет о кислых красноцветных и выщелоченных ферралитных почвах и со-лонцах саванн.

Таким образом, дальнейшее развитие сельскохозяйственного производства связывают не с распашкой новых земель, а с повышением плодородия уже используемых участков, с соблюдением принципов экологически обоснованного землепользования.

Значение почв не ограничивается их сельскохозяйственной ценностью. В науках о Земле почву рассматривают не только как особое естественно-историческое тело, обладающее плодородием, но и как многофункциональную природную систему, обеспечивающую циклический характер воспроизводства жизни на суше, важнейший фактор устойчивого развития биосферы. Экологические функции почвы подразделяют на экосистемные и биосферные.

К важнейшим биосферным функциям причисляют связующую роль почвы в процессах биологического и геологического круговоротов вещества, а также участие в создании глобальной биологической продукции. Действительно, несмотря на значительно меньшую, по сравнению с Океаном, площадь суши, почва обеспечивает почти вдвое большую первичную продуктивность наземных экосистем, а биомасса суши составляет 99,8 % всей биомассы Земли.

В РФ обеспеченность земельными ресурсами значительно превышает среднемировой уровень, однако состояние почвенного покрова признается совершенно неудовлетворительным, а в ряде районов - критическим. Около 60 млн га сельскохозяйственных земель подвержены эрозии, 40 млн га засолены, 26 млн га переувлажнены и заболочены, 73 млн га являются кислыми, 12 млн га засорены камнями, 7 млн га - кустарниками и мелколесьем, 5 млн га загрязнены радионуклидами. В южных областях прогрессирует опустынивание. В большинстве зернопроизводящих регионов распаханнойсь территории превышает экологически допустимые пределы, что снижает способность систем к саморегуляции и ведет к падению продуктивности. Потери гумуса на обрабатываемых участках составляют 0,64 т/(гагод)1¹ Что соответствует эрозионным потерям почв на уровне 8,5 т/(гагод) при содержании гумуса 7,5 %.. Резерва сельскохозяйственных земель практически нет.

С 1993 года деградация почв рассматривается руководством страны как одна из угроз национальной безопасности. За 90-е годы из производственного оборота вышло более 29 млн га, что составляет 25 % всех посевных площадей и соответствует площади поднятой в СССР целины. Неиспользуемые земли за-растают сорной растительности и служат очагами распространения вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. За годы реформ существенно снизились и темпы химизации почв. В 1990 году на 1 га пашни вносились 88 кг минеральных удобрений (а обработке подвергались 66 % площадей), а в 1999 году - в пределах 15 кг (24 %). Применение органических удобрений упало с 3,5 до 0,9 т/га. При этом в почве нарушилось оптимальное соотношение биогенных эле-ментов: увеличилась доля азота и сократилась доля фосфора. На начало 1997 года поступление N, P, K в почву составляло 21,5 кг/га, а их вынос - 118,5 кг/га. При этом Россия занимает третье после Канады и США место в мире по экспорту минеральных удобрений (12 %). Снижение применения удобрений и средств защиты растений способствует развитию эрозионных процессов, дальнейшей деградации почв и снижению урожаев, а отсутствие мероприятий по борьбе с вредителями и болезнями растений, по существу, эквивалентно применению компонентов биологического оружия. Так, снижение химизации привело к резкому распространению в посевах простейших грибов, выделения которых не только фитотоксичны, но и канцерогенны и генотоксичны для человека.

По мнению экспертов Института географии РАН, особых надежд на эко-логическое возрождение страны в ближайшие 5-10 лет нет. Наиболее вероятен следующий ход событий. Будет продолжаться политика, характеризующаяся метаниями в поисках прагматичных решений разового пользования, не сопро-вождающаяся экологической перестройкой производства и даже не позволяю-щая резервировать накопления для такой перестройки. В ближайшем будущем это лишь усугубит российские проблемы. Поэтому исследования, нацеленные на прогноз результатов природопользования в пределах высокоосвоенной тер-ритории России, еще долго не потеряют своей актуальности.

Центральная часть европейской территории страны представлена несколь-кими типами ландшафтов. Восточноевропейские широколиственнолесные ландшафты характеризуются умеренно теплым климатом и соотношением тепла и влаги, близким к оптимальному. В настоящее время до 80 % площади широ-колиственнолесных ландшафтов распахано, что привело к их сближению со степными ландшафтами по характеру многих природных процессов, например, эрозионных. Восточноевропейские суббореальные лесостепные ландшафты по термическому режиму относятся к типично континентальным. Коэффициент увжнения здесь повсеместно ниже 1,0, что ведет к постепенному исчезновению лесов и преобладанию луговостепной растительности, а также смене серых лесных почв черноземами.

В настоящее время ландшафты лесостепи практически полностью лишены растительного покрова, что заметно сказывается на водном балансе территории и активности эрозионных процессов. По наблюдениям на Курском стационаре Института географии РАН, весной с уплотненной пашни стекает до 60 % и более талых вод и выпадающих осадков, с зяби - около 30 %, с некосимой целинной степи - всего 17 %, а с дубового леса - 0 %. Величина смыва почвы составляет: на пахотных угодьях - 80-90 кг/га, на целине - 1,6 кг/га, в лесу - 0. На крутых распаханных склонах потери мелкозема могут достигать десятков тонн с гектара. Эрозии почв при отсутствии растительного покрова способствуют интенсивное таяние снега, ливневые осадки, широкое распространение легкоразмываемых грунтов (лессовидных суглинков) и значительные уклоны.

Коэффициентом увлажнения (по Н.Н. Иванову) К называют отношение количества выпадающих на данной территории осадков Р к испаряемости Ео. Это отношение показывает, в какой мере выпадающие осадки возмещают испарение, возможное с открытой водной поверхности при данных климатических условиях. Коэффициент увлажнения служит одним из индексов распознавания ландшафтно-климатических зон. Количество осадков определяет запасы активной влаги в геосистеме, а испаряемость характеризует потребность во влаге для эффективного функционирования геосистемы при имеющихся запасах тепла. Величина К, близкая к единице, соответствует оптимальному соотношению тепла и влаги - выпадающие осадки полностью испаряются - и обеспечивает наибольшую биопродуктивность. Поэтому максимумы биологической продуктивности и запасов биомассы приходятся на границу широколиственных лесов и лесостепи, а также на границу экваториальной зоны.

К северу от лесостепи наблюдается рост избыточного увлажнения (К > 1) при недостатке тепла. В результате возрастает сток и заболачивание, а биологическая продуктивность падает. Между лесостепью и экваториальной зоной расположен обширный пояс недостаточного увлажнения (К < 1) при избытке тепла. Здесь уменьшаются биопродуктивность, интенсивность стока и почвообразования, развивается засоление.

Термический режим территории определяет и особенности формирования органической составляющей почв. Так, Д.С. Орлов отмечает, что направление процесса гумификации обусловлено отбором наиболее устойчивых в почвенной биотермодинамической обстановке органических веществ и их соединений с минеральными компонентами почвенной массы. Глубина гумификации, то есть степень переработки растительных остатков в гуминовые вещества, зависит от скорости и длительности процесса гумификации. В свою очередь, скорость разложения органики обусловлена почвенно-химическими и климатическими характеристиками, стимулирующими или тормозящими деятельность микроорганизмов. В гумусных горизонтах почв умеренного климатического пояса глубина гумификации с высокой надежностью коррелирует с продолжительностью периода биологической активности почв и может быть спрогнозирована по величине ПБА. При равной величине ПБА доминирующим фактором формирования гумуса становится химический или минералогический состав почвенной массы. Рассмотренные закономерности известны как общие правила гумусообразования.

Период биологической активности почв - это отрезок времени, в течение которого сохраняются благоприятные условия для нормальной вегетации растений и активной микробиологической деятельности, а также высокая скорость биогеохимических процессов. По сути - это период года, в течение которого температура воздуха устойчиво превышает 10 оС, а запасы продуктивной влаги в почве составляют не менее 2 %. ПБА считается более удобной мерой напряженности процесса гумификации по сравнению с парой - коэффициент увлажнения и температура почвы (табл. 1).

Таблица 1 - Зависимость содержания гумуса в почвенном горизонте А1 от ПБА