Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстана

Костанайский социально технический университет

имени академика З. Алдамжар

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

специальность 050116 - «География»

Изучение влияния хозяйственной деятельности на состояние почвенного покрова Костанайской области

Малюкина Марина Викторовна

Костанай

2013

Содержание

Введение

1. Основные виды и факторы деградации почв

1.1 Понятие деградации почв и ее виды

1.2 Влияние сельскохозяйственной деятельности на деградацию почв

1.3 Влияние промышленности на почвенный покров

2. Последствия хозяйственной деятельности человека

2.1 Почвенная эрозия

2.2 Загрязнение почв

2.3 Осолонцевание и засоление почв

2.4 Дефляция почв

2.5 Дезактивизация почв

3. Почвенно-климатические условия Костанайской области

4. Качественная характеристика почв Костанайской области

5. Влияние хозяйственной деятельности основных отраслей экономики Костанайской области на почвенный покров

5.1 Воздействие сельскохозяйственной деятельности на почвенный покров Костанайской области

5.2 Лесонасаждения и их влияние на почвенный покров

5.3 Воздействие на почвенный покров Костанайской области транспортных сетей

5.4 Промышленные зоны как фактор влияния на почвенный покров

6. Экологическое состояние почв Костанайской области

Заключение

Список использованных источников

почва деградация экологический хозяйственный

Введение

Широко известно знаменитое определение В.В. Докучаева: “Почва -- зеркало ландшафта”. Это справедливо как для естественных, не затронутых антропогенной деятельностью почв, так и для почв, подвергающихся антропогенному воздействию. Воздействия на все компоненты ландшафта как в зеркале отражаются в почве(педосфере). Именно поэтому анализ состояния и динамики почвенного покрова может многое сказать о современной и будущей экологической ситуации в районе той или другой человеческой деятельности. Кроме того, почва выполняет важные санитарные функции и является мощным фактором перераспределения прямого влияния техногенной деятельности на ландшафт.

Почва представляет собой особое природное тело, отличающееся от горных пород, на которых оно формируется. Главным свойством, отличающим почву, является её плодородие. Это позволяет отнести почвенный покров к экономической категории производительных сил, в особенности в тех районах, где сочетание тепла и влаги позволяют реализовывать её как производительную силу. Именно в земледельческих районах Костанайской области почва представляет особую ценность, и охрана её от загрязнения, истощения, механического разрушения и прямого изъятия (уничтожения) из производства биомассы главная цель оценки планируемой хозяйственной деятельности на почвенный покров региона.

Почва и ее ресурсы - одно из важнейших богатств человечества, от состояния которого во многом зависит благополучие нынешнего и судьба будущих поколений. Почва является не только основным средством сельскохозяйственного производства, но и важнейшим компонентом наземных биогеоценозов, надежным барьером на пути миграции загрязняющих веществ. Однако в последнее время почвы претерпевают значительную деградацию[1].

Почвы занимают уникальное положение в ландшафте: они возникают там, где тесно взаимодействуют между собой живые организмы и неорганическая (костная) материя при непосредственном участии водной и воздушной среды.

Без почвы невозможно существование биосферы: почва участвует в биохимическом преобразовании верхних слоев биосферы, защищают ее от чрезмерной эрозии, выполняет роль сорбционного барьера.

Все большее влияние на почвообразование стала оказывать антропогенная деятельность человека, почва стала пониматься упрощенно, как объект сельскохозяйственного труда, что привело к возникновению экологических проблем.

Современному этапу в развитии географии почв и почвоведения присуще постоянное возрастание интереса к процессам изменения почвенного покрова под влиянием хозяйственной деятельности. Это связано с постоянно увеличивающейся интенсивностью хозяйственной деятельности и необходимостью получения прогноза состояния почвенного покрова.

Современный почвенный покров постоянно изменяется в результате деятельности человека. Необходимость иметь реальные представления о почвенном покрове Костанайской области и влияние на ее состояние хозяйственной деятельности человека имеет огромное значение для оценки экологического состояния почв, так как современный учет земельных ресурсов немыслим без дифференцированной оценки антропогенных изменений.

Все это ставит перед исследователем комплекс задач, связанный с установлением основных факторов деградации почв и последствий хозяйственной деятельности человека для почв Костанайской области.

Актуальность исследований:

В настоящее время деятельность человека рассматривается как важнейший фактор деградации почв. На почвенный покров оказывают совместное негативное влияние пылевые выбросы и сбросы сточных вод, обогащенных токсичными веществами, и это привело к существенному загрязнению почв территории области, в том числе используемых в сельскохозяйственном обороте.

Изучение состава, свойств и экологического состояния почвенного покрова очень актуально в настоящее время с той целью, чтобы определить не только настоящее состояние почвенного покрова, но и прогнозировать его будущее развитие, принять меры по его сохранению.

Цель исследования:

- изучить влияние хозяйственной деятельности на состояние почвенного покрова Костанайской области.

Задачи исследования:

- изучить состав, свойства почвенного покрова Костанайской области

- установить степень влияния хозяйственной деятельности на изменение почвенного покрова;

- выявить особенности микроструктур почвенного покрова, связанные с хозяйственной деятельностью;

Объект исследования: почвы Костанайской области.

Теоретической и методологической основой исследования выступают труды ведущих отечественных и зарубежных ученых-аграрников в области качественной и экологической оценки земли.

Для раскрытия темы исследования были использованы эмпирические методы (наблюдение, сравнение), эмпирическо-теоретические (анализ, синтез, индукция и дедукция), а также экономико-статистические методы (метод статистических группировок, метод статистической оценки гипотез, метод корреляционно-регрессионного анализа, табличный и графический методы), обработка статистического материала.

Информационную основу исследования составили материалы, содержащиеся в сборниках Агентства Республики Казахстан по статистике; данные Департамента сельского хозяйства ипродовольствия Костанайской области; материалы Дочернего государственного предприятия «КостанайНПЦзем» и Областного комитета по управлению земельными ресурсами, рекомендации научно-исследовательских организаций, нормативно-справочные материалы.

1. Основные виды и факторы деградации почв

1.1 Понятие деградации почв и ее виды

Почва является важнейшей составной частью географической оболочки и участвует во всех процессах трансформации и миграции вещества.

Мировой земельный фонд составляет 13,4 млрд. га, в том числе на возделываемые земли приходится 11%, пастбища - 24%, леса - 31%, прочие земли - 34%. Самый большой процент пашни (30%) - в Европе.

Деградация почв представляют собой ухудшение любых их биосферно-экологических функций под влиянием ускорения, замедления, искажения естественных элементарных почвенных процессов. Действительно, в почве протекает огромное число непрерывных процессов, как в органической, так и в минеральной ее частях, и любое нарушение естественных циклов может вести к деградации. Кроме того, почва постоянно взаимодействует с атмосферой и гидросферой, компоненты которых, в ней всегда присутствуют в самых различных своих проявлениях, поэтому нарушения в педосфере ведут к нарушениям и в других сферах. Н.Б. Хитров (1998) дал близкое этому определение деградации: «Деградация почв - это вызванный человеком процесс ухудшения и/или утраты свойств и качества почвы (в пределах элементарного почвенного ареала), результат которого способствует увеличению затрат различного рода ресурсов (энергетических, сырьевых, информационных и пр.) для достижения ранее получаемого количества и качества продукции и/или увеличению ограничений на дальнейшую деятельность человека»[1]. А также предложил рассматривать и оценивать ее в пределах каждого конкретного элементарного почвенного ареала. Кроме этого, он ввел ряд понятий, детализирующих проявления деградации:

Степень деградации почвы - сравнительный уровень выраженности деградации почвы в целом к фиксированному моменту времени.

Скорость деградации почвы - быстрота изменения степени деградации почвы, которая считается, как степень изменения деградации за определенный период.

Вид деградации почвы - группа процессов ухудшения свойств и качества почвы, имеющая одинаковые общие механизмы осуществления и спектр результатов воздействия. Число совмещенности - число видов деградации почвы, диагностируемых одновременно в одной почве.

Системное понятие деградации отвечает понятию разрушения почв в случае таких разрушающих почву воздействий и процессов, как эрозия, дефляция, дегумификация, но не вполне соотносится с ним в случае, например, формирования солонцеватых черноземов при орошении.

Большинство исследователей деградационных явлений склоняются к мысли, что все виды деградации условно можно разделить на три группы: физическая, химическая и биологическая [2].

Снижение плодородия почвы может происходить под влиянием различных воздействий, которые можно разделить на два типа механические и химические.

Механические воздействия включают в себя разрушение плодородного (гумусового) горизонта под влиянием прямого или косвенного антропогенного воздействия (прежде всего строительные работы, сопровождающиеся передвижениями тяжелой техники, ветровая и водная эрозия, активизирующаяся после уничтожения растительного покрова или неправильной распашки и др.), а также прямое изъятие земель в постоянное и временное пользование. Земли временного отвода в последствии подлежат рекультивации.

Задача экологической оценки и прогноза заключается в том, чтобы путем всестороннего анализа планируемой деятельности подтвердить (или сформировать) оптимальное для данного проекта решения о выборе земельного участка, соотношении земель постоянного и временного отвода, методах строительства и эффективных методах после строительной рекультивации [2].

При этом оценке подлежат не только почвы сельскохозяйственного использования, но и почвы под естественными фитоценозами всех географических зон и провинций, т.к. нарушения почвенно-растительного покрова могут повлечь за собой цепочку взаимосвязанных негативных экологических последствий (растепление многолетней мерзлоты; уничтожение местообитаний растений и животных и как следствие сокращение их ареалов; ухудшения качества и понижение уровня грунтовых вод и т.д.).

Ресурсные критерии оценки состояния педосферы как раз включают параметры изменения (механических и других) и являются одними из основных для оценки состояния экосистемы в целом, так как ухудшение свойств почв является одним из наиболее сильных факторов формирования зон экологического риска, кризиса или бедствия. Прежде всего, это снижение плодородия почв на большой площади и с высокой скоростью. Почвенно-эрозийные критерии связаны с вторичноантропогенными геоморфологическими процессами, ускоренными антропогенной деятельностью. Эти процессы распространены и в естественных условиях, но нарушение человеком устойчивости растительного и почвенного покрова (вырубкой лесов, распашкой почв, перевыпасом пастбищ и т.п.) вызывают их значительное ускорение и расширение их площади.

Одним из интегральных показателей загрязнения почвы является её фитотоксичность (свойство почвы подавлять рост и развитие высших растений) и генотоксичность (способность влиять на структурно-функциональное состояние почвенной биоты) [2].

Физическая деградация почвы характеризуется нарушением строения почвенного профиля, которое определяется по уменьшению мощности гумусового горизонта. Оно отражает воздействие водной и ветровой эрозии, механическое нарушение почвенного покрова.

Другим видом нарушения почвенного профиля являются посторонние наносы, ухудшающие продукционную функцию почвы. При этом степень деградации почвы зависит от мощности абиотического наноса.

Использование сельскохозяйственной техники является следствием ухудшение структуры и увеличения плотности почвы, слитизации, коркообразования и ряда других негативных процессов.

Насыщение почвенного профиля влагой способствует проявлению признаков гидроморфизма и приводит к формированию гидроморфных почв. Среди причин, вызывающих процесс вторичного заболачивания, основной является повышение уровня грунтовых вод. Поскольку заболачивание приводит не только к изменению водно-физических свойств, но и к изменению физико-химических параметров, в качестве индикатора заболачивания В.В. Снакин и соавторы предлагают использовать снижение, по сравнению с нормой, величины окислительно-восстановительного потенциала почвы на глубине 15-20 см. Говоря о таких глубинах, авторы, скорее всего, имели в виду мощность почвенного профиля, используемого в сельском хозяйстве.

Химическая деградация почвы - это истощение почвы в результате нерационального использования в сельскохозяйственном производстве может привести к существенному снижению ее плодородия. Этот процесс отражается в первую очередь снижением содержания питательных элементов (NPK).

Процесс снижения содержания гумуса, который происходит вследствие неумеренного использования земель, также свидетельствует о деградации почвы. Однако ввиду того, что при распахивании целинной почвы происходит резкое скачкообразное изменение этого показателя, и в дальнейшем он колеблется в зависимости от внесенных органических удобрений и вида возделываемой культуры, установление эталонных значений содержания гумуса для агро почв затруднено.

Содержание легкорастворимых солей отражает процесс вторичного засоления. Показателем процесса вторичного осолонцевания является увеличение содержание обменного натрия в ППК, а критерием деградации почвы - увеличение его доли в составе обменных катионов [2].

Снижение величины ОВП почвы, обычно вследствие орошения, может привезти к уменьшению продуктивности экосистемы. ОВП - количественный показатель окислительно-восстановительного потенциала почвы, отражающий совокупность химических и физико-химических показателей почвы. Его уровень определяет преобладание окислительных или восстановительных процессов в почве.

Загрязнение почвенного покрова различными токсичными веществами является причиной снижения, как количества, так и качества урожая. Для экотоксиологической оценки земель используют показатель предельно допустимой концентрации загрязняющего вещества (ТМ, пестициды, и др.) в почве. Степень загрязнения почвы по кратности превышения величины ПДК целесообразно дифференцировать в соответствии со степенью токсичности анализируемого поллютанта.

Биологическая деградация. Почвенные организмы играют ключевую роль в круговороте питательных веществ, разложении остатков в почве, детоксикации загрязнителей и подавлении патогенных форм микроорганизмов.

Микробиологические тесты, являющиеся раннедиагностическими, позволяют за короткое время, даже при незначительных изменениях окружающей среды, оценить отклонения в функционировании почвенной системы и поэтому могут служить показателями степени деградации почвы. Уровень активной микробной биомассы (это масса живых микроорганизмов в почве) является информативным показателем состояния почвенной микробиоты.

Биологическое загрязнение почв может характеризовать показатель, отражающий содержание патогенных форм микроорганизмов, т.е. их доли от общего пула микроорганизмов.

Показателем состояния почвенной биоты, который зависит от суммарного загрязнения почвы, содержания фитопатогенных и токсикогенных микроорганизмов, является фитотоксичность почвы.

Кроме нее следует выделить генотоксичность почвы - ее способность влиять на структурно-функциональное состояние генетического аппарата почвенной биоты, включая микроорганизмы, растительность, почвенную фауну. На примере пестицидов прослеживается четкое влияние вносимых в почву веществ - мутагенов на здоровье населения: повышенная заболеваемость, обусловленная вновь возникающими мутациями в клетках человека или патологической реакцией на экзогенетические факторы. Мутагенное действие показывают 80% пестицидов, испытанных на клетках млекопитающих [2].

Другой способ выделения групп деградаций почв предлагают Г.В. Добровольский, В.Д. Васильевская и др. авторы. Они считают, что на сегодняшний день в качестве причин возникновения процессов деградации почвы выделяются 2 основных фактора: антропогенный (агрогенный и техногенный) и природный.

М.Н. Заславским еще в начале 30-х годов прошлого века было сформулировано понятие «почворазрушающие процессы» - процессы и явления, снижающие плодородие почв, ухудшающие условия сельскохозяйственного использования земель, увеличивающие эрозионную опасность и интенсивность эрозии, разрушающие почвенный покров. Хотя эти слова относились автором только к эрозии почв, можно считать их предпосылкой зарождения представлений о деградации почв.

Основными факторами деградации почв являются: открытая добыча полезных ископаемых, водная и ветровая эрозия почв, орошение и осушение земель, вторичное засоление земель, применение пестицидов в земледелии, выпадение кислотных дождей, приводящее к подкислению почв [3].

Были выделены процессы, проявление которых не может быть предотвращено человеком, т.е. природные, и которые могут вести к деградации почв и нарушениям или уничтожению почвенного покрова. Это землетрясения, извержения вулканов, различные склоновые процессы и т.п.

Процессы, интенсивность которых в большей или меньшей степени определяется антропогенным фактором: оползни, сели, эрозия почв, дефляция, пирогенная деградация и др. и вызываемые антропогенными факторами: термокарст, вторичное засоление, пересушка торфяников и т.д.

1.2 Влияние сельскохозяйственной деятельности на деградацию почв

Земельные ресурсы являются важнейшим видом природных ресурсов. К ним относятся все земли, независимо от целевого назначения, категории и формы собственности. Значение земель как ресурса многообразно и может рассматриваться в качестве территории, недр с набором полезных ископаемых, почвенных ресурсов, пространственного базиса для нужд производства, экосистем, собственности и средств производства.

Антропогенное воздействие на земли сельскохозяйственного назначения со временем возрастает. Уже в древности усиленная сельскохозяйственная деятельность неоднократно приводила в их деградации, повлекшей за собой гибель целых цивилизаций и превращение ранее плодородных земель в пустыню - как на территории Северной Африки. Воздействие на земли оказывают все виды хозяйственной деятельности человека - сельское хозяйство, строительство, промышленность и транспорт [3].

Ухудшение состояния почвенного покрова может быть связано как с естественными, так и с антропогенными факторами. Основные факторы деградации почв, вызывающие ее эрозию, - сельскохозяйственные и промышленные. К первым относятся уменьшение площади лесов, вторичное засоление почв, их опустынивание, нерациональное ведение сельскохозяйственных работ, использование пестицидов.

Главный вид деятельности, вызывающий негативные изменения в состоянии почвенного покрова - сельское хозяйство. Интенсивное освоение земель повлекло за собой развитие дефляции, а пахота вдоль склона активизирует водно-эрозионные процессы. Орошение часто вызывает вторичное засоление почв. Недостаточное внесение органических удобрений, не компенсирующее потери органических веществ, приводит к дегумификации, нерациональное использование пестицидов - к загрязнению почв. Избыточное внесение минеральных удобрений может вызвать их подкисление, а бессистемный выпас скота - привести к уничтожению растительного покрова, активизации ветровой и водной эрозии, загрязнению почв навозом.

Загрязнение почвенно-растительного покрова связано с выбросами промышленных предприятий и транспорта. Обычно зоны значительного загрязнения имеют небольшую площадь вдоль автодорог, вблизи промышленных предприятий и аэродромов. Загрязнение и подкисление почв также бывает связано с трансграничным переносом тяжелых металлов, оксидов серы и азота.

На состоянии земель отрицательно сказывается снижение площади, занятой естественными растительными формациями, замещаемыми агроценозами. Распашка приводит к уничтожению растительности, изменению составляющих водного баланса; за счет увеличения доли поверхностного стока усиливаются эрозионные процессы, изменяется структура почвы, ухудшаются ее водно-физические свойства. Тяжелыми металлами загрязняются не только почвы, но и произрастающая на них растительность, через которую они попадают в организм животных и человека, вызывая заболевания. Состояние земельных ресурсов связано с состоянием всего природного комплекса, так как «почвы - это зеркало ландшафта» [3].

Вместе с тем интенсивный, а в некоторых случаях и хищнический характер ведения сельского хозяйства привел к обострению экологических проблем, прежде всего под влиянием водной и ветровой эрозии. На долю первой приходится до 80% всех эродированных почв, второй - 20%. Одна из основных причин увеличения водной и ветровой эрозии - вырубка лесов. В стремлении ввести в оборот дополнительные земли уничтожено свыше половины всех лесов в мире. Их общая ежегодная вырубка достигает 11,6 млн. га. Это, в свою очередь, приводит к резкому повышению скорости смывания почвенного слоя. Особенно разрушительна эрозия почв на склоновых землях. Смывание ее увеличивается пропорционально уклону и его длине. В Казахстане примерно 2/3 пашни подвергается ветровой и водной эрозии на уровне потери плодородия. По оценкам экспертов ООН, Казахстан находится в десятке мировых лидеров по темпам распространения эрозии. В частности, водной эрозии, переувлажнению и заболачиванию подвержено более 2,5 млн. га земель сельскохозяйственного назначения и еще свыше 7 млн. га подтоплено и затоплено за счет ежегодных наводнений.

В целом водно-ветровая эрозия привела к полной или частичной потере плодородия на более чем половине всей пашни мира. Ежегодно по этой причине из сельскохозяйственного использования выбывает 50-70 тыкнем», что составляет более 3% ее площади. На снесенных почвах эффективность сельскохозяйственного производства снижается на 30-60%. Нередко возделывание на них пищевых и кормовых культур без проведения мероприятий по восстановлению плодородия становится убыточным.

Губительное воздействие на качество земель оказывает их вторичное засоление. Оно заключается в накоплении в верхних слоях почвы легкорастворимых солей (соды, хлоридов, сульфатов и т.п.). Основная причина вторичного засоления - неумеренный, бессистемный полив земель при отсутствии дренажа, нарушение водного баланса фильтрационными водами оросительных систем [3].

Вместе с тем даже слабое засоление почв резко снижает урожайность сельскохозяйственных структур, например хлопчатника и пшеницы - на 50-60, кукурузы - на 40-50%.

Значительная доля деградационных процессов в почвах связана с их опустыниванием. Оно приводит в потере экосистемой сплошного растительного покрова и невозможности его восстановления без участия человека. Этот процесс протекает главным образом в аридных районах под влиянием таких факторов, как сведение лесов, неумеренная эксплуатация пастбищ, нерациональное использование водных ресурсов при орошении и др.

Сокращение площадей продуктивных кормовых угодий наблюдается также вследствие зарастания их кустарником и мелколесьем. Соответствующие площади достигают 10 млн. га, три четверти из них - пастбища. Более 2 млн. га приходится на долю закочкаренных сенокосов и пастбищ.

Значительный вклад в деградацию почв вносит нерациональное ведение сельскохозяйственных работ. Оно обусловливается применением крупной тяжелой техники, ее использованием на повышенных скоростях, увеличением размера обрабатываемых полей, количества пестицидов - химических средств защиты растений.

1.3 Влияние промышленности на почвенный покров

Следующий фактор деградации почв обусловлен разработкой полезных ископаемых, загрязнением токсикантами, наличием водохранилищ, подтоплением почв, размыванием морских побережий, кислотными дождями и т.д. Рассмотрим перечисленные факторы.

На протяжении двух последних столетий резко возросла производственная деятельность человечества. В сферу промышленного использования в нарастающем количестве вовлекаются разнообразные виды минерального сырья. Сейчас люди расходуют на различные нужды 3,5 - 4,03 тыс. км3 воды в год, т.е. около 10% суммарного стока всех рек мира. Одновременно в поверхностные воды поступают десятки миллионов тонн бытовых, промышленных и сельскохозяйственных отходов, а в атмосферу выбрасываются сотни миллионов тонн газов и пыли. Производственная деятельность человека превратилась в глобальный геохимический фактор.

Хозяйственная деятельность человека сопровождается разрушением почвы. Площадь почвенного покрова неуклонно уменьшается за счет строительства новых предприятий и городов, прокладки дорог и линий высоковольтных электропередач, затопления сельскохозяйственных угодий при строительстве гидроэлектростанций, развития горнодобывающей промышленности. Так, огромные карьеры с отвалами выработанной породы, высокие терриконы вблизи шахт являются неотъемлемой частью пейзажа районов действия горнодобывающей промышленности [2].

Многими странами проводится рекультивация (восстановление) разрушенных участков почвенного покрова. Рекультивация - это не просто засыпка горных выработок, а создание условий для быстрейшего формирования почвенного покрова. В процессе рекультивации происходит формирование почв, создание их плодородия. Для этого на отвальные грунты наносят гумусированный слой, однако если отвалы содержат токсичные вещества, то сначала его покрывают слоем нетоксичной породы (например, лёсса) на которую уже наносится гумусированный слой.

В некоторых странах на отвалах и карьерах создают экзотические архитектурно-ландшафтные комплексы. На отвалах и терриконах разбиваются парки, в карьерах устраиваются искусственные озера с рыбой и колониями птиц. Например, на юге Рейнского буроугольного бассейна (ФРГ) отвалы с конца прошлого века отсыпали с расчетом создания искусственных холмов, позже покрытых лесной растительностью.

Из промышленных факторов деградации почв весьма существенным является разработка полезных ископаемых. Наибольший ущерб наносит их открытая добыча. Она связана с отчуждением значительных земельных площадей, которые в результате проведения горных работ становятся непригодными для использования в народном хозяйстве. Карьеры, котлованы, отвалы пустой породы (терриконы) в районах открытой добычи угля и руд представляют собой ландшафт, практически лишенный жизни. Естественное возрождение в таких местах идет замедленными темпами, надолго задерживаясь на стадии рудеральной растительности (крапива, лопух, белена и др.). Газовые выбросы из угольных и рудных пород часто ядовиты для растений и препятствуют формированию сколько-нибудь сложных растительных ассоциаций. В районах добычи полезных ископаемых открытым способом у населения фиксируется увеличение заболеваний раком легких, гипертонией, ишемией сердца, дыхательных путей и др.

В общей площади земель, нарушенных при открытой разработке, строительстве и геологоразведке, более 50% занимают сельскохозяйственные угодья.

Эрозия и, в более широком смысле, разрушение поверхности наблюдаются также при подземных горных работах. Большую опасность представляют провалы и прогибы земной поверхности в местах подземной добычи полезных ископаемых.

Возрастающую угрозу представляет промышленное загрязнение почв. Наибольший вклад в загрязнения вносят предприятия черной и цветной металлургии, химические и нефтехимические. Значительным фактором деградации почв являются предприятия нефтехимической и нефтеперерабатывающей отраслей. Особенно опасно загрязнение почв радионуклидами [3].

Определенный вклад в эрозию земель вносят гидротехнические сооружения, особенно крупные водохранилища.

Преобладающими причинами развития эрозии в прибрежной зоне, связанными с антропогенными нагрузками, являются добыча минерального сырья (песок, галька, коралловый металл для производства цемента и т.д.) и сокращение стока рек при строительстве плотин и водохранилищ.

Заметна деградация земель на территории базирования частей армии, авиации и флота, занимающих в нашей стране 13 млн. га.

В целом водно-ветровая эрозия привела к полной или частичной потере плодородия на более чем половине всей пашни мира. Ежегодно по этой причине из сельскохозяйственного использования выбывает 50-70 тыкнем», что составляет более 3% ее площади. На снесенных почвах эффективность сельскохозяйственного производства снижается на 30-60%. Нередко возделывание на них пищевых и кормовых культур без проведения мероприятий по восстановлению плодородия становится убыточным.

Итак, источниками загрязнения являются: промышленность (органические и неорганические отходы, тяжелые металлы), транспорт (нефтепродукты, бензапирен, тяжелые металлы), коммунально-бытовое хозяйство (твердые и жидкие отходы), сельское хозяйство (пестициды, минеральные удобрения в избыточных количествах, животноводческие стоки).

2. Последствия хозяйственной деятельности человека

2.1 Почвенная эрозия

Почва - уникальное природное богатство, которое человек может использовать в сельском и лесном хозяйстве и тем самым обеспечивать себя продуктами питания, животных - кормами, а промышленность - сырьем. Процесс образования почвы длительный. Для образования из материнских (горных) пород плодородного (18 см) почвенного горизонта даже при самых благоприятных природных условиях потребуются тысячи лет. А для того чтобы уничтожить этот слой, достаточно совсем немного времени.

К основным последствиям хозяйственной деятельности человека можно отнести: почвенную эрозию, загрязнение, истощение и подкисление почв, их осолонцевание, переувлажнение и оглеение, деградацию минеральной основы почв, их обеднение минеральными веществами и дегумификацию.

По характеру воздействия на экологическую обстановку процессы, действующие в отношении земельных ресурсов региона, делятся на несколько основных групп.

Антропогенные воздействия обычно влияют на все компоненты геосистемы. На состоянии земель отрицательно сказывается снижение площади, занятой естественными растительными формациями, замещаемыми агроценозами. Распашка приводит к уничтожению растительности, изменению составляющих водного баланса; за счет увеличения доли поверхностного стока усиливаются эрозионные процессы, изменяется структура почвы, ухудшаются ее водно-физические свойства [3].

При нарушении естественного растительного покрова под воздействием ветра и атмосферных осадков может происходить разрушение верхних горизонтов почвы. Это явление получило название эрозии почвы. При эрозии почва теряет мелкие частички и меняет химический состав. Из эродированных почв выносятся важнейшие химические элементы - гумус, азот, фосфор и др., содержание этих элементов в эродированных почвах может сократиться в несколько раз. Эрозия может вызываться несколькими причинами.

Существует два вида эрозии почвы: ветровая и водная. Ветровая эрозия возникает в основном в степных засушливых районах, водная -- только на склонах.

Почвенная эрозия является наиболее серьезной проблемой сельского хозяйства. Г.И. Швебс выделяет земледельческую, пастбищную и техническую эрозию. Интенсивность эрозионных процессов определяется величиной склонового стока, гранулометрическим составом почв, крутизной поверхности, ее задернованностью, глубиной залегания грунтовых вод и базиса эрозии, условиями инфильтрации воды [4].

Ветровая эрозия вызывается развеванием незакрепленного растительностью почвенного покрова ветром. Количество выдуваемой почвы в отдельных случая достигает очень больших размеров - 120-124 т/га. Ветровая эрозия развивается преимущественно на территориях с уничтоженным растительным покровом и недостаточным атмосферным увлажнением.

В результате частичного развевания почва теряет с каждого гектара десятки тонн гумуса и значительное количество элементов питания растений, что вызывает заметное снижение урожайности.

Развевание почв зависит от скорости ветра, механического состава почвы и ее структурности, характера растительности и некоторых других факторов. Развевание почв легкого механического состава начинается при сравнительно слабом ветре (скорость 3-4 м/с). Тяжелосуглинистые почвы развеваются ветром со скоростью около 6 м/с и больше. Оструктуренные почвы более устойчивы к эрозии, чем распыленные. Эрозионно-устойчивой считается почва, содержащая в верхнем горизонте более 60% агрегатов крупнее 1 мм.

Для защиты почв от ветровой эрозии создают препятствия для движущихся воздушных масс в виде лесных полос и кулис из кустарников и высокостебельных растений.

Одним из глобальных последствий эрозионных процессов, происходивших как в очень давние времена, так и в наше время является образование антропогенных пустынь. К ним относят пустыни и полупустыни Центральной и Передней Азии и Северной Африки, которые своим образованием были обязаны, вероятнее всего, скотоводческим племенам, заселявших когда-то эти территории. То, что не могло быть съедено бесчисленными стадами овец, верблюдов, лошадей, было вырублено и сожжено скотоводами. Незащищенная после уничтожения растительности почва подвергалась опустыниванию. В совсем близкое от нас время, буквально на глазах нескольких поколений, аналогичный процесс опустынивания вследствие непродуманного овцеводства охватил многие районы Австралии.

Общая площадь антропогенных пустынь к концу 1980-х превысила 9 млн. км2, а это почти равно территории США или Китая и составляет 6,7% всего земельного фонда планеты. Процесс антропогенного опустынивания продолжается и сейчас. Под угрозой опустынивания оказались еще от 30 до 40 млн. км2 в пределах более 60 стран. Проблему опустынивания относят к глобальным проблемам человечества [4].

Основные причины антропогенного опустынивания - это избыточный выпас скота, вырубка лесов, а также чрезмерная и неправильная эксплуатация обрабатываемых земель (монокультурность, вспашка целины, возделывание склонов).

Остановить процесс опустынивания можно, и такие попытки предпринимаются, прежде всего в рамках ООН. Еще в 1997 Международной конференцией ООН в Найроби был принят план борьбы с опустыниванием, касающийся, в первую очередь, развивающихся стран и включавший 28 рекомендаций, осуществление которых, по мнению экспертов, могло бы, по крайней мере, предотвратить расширение этого опасного процесса. Однако осуществить его удалось лишь частично - по разным причинам и, в первую очередь, из-за острой нехватки средств. Предполагалось, что для претворения этого плана в жизнь потребуется 90 млрд. долларов (по 4,5 млрд. в течение 20 лет), но полностью изыскать их так и не удалось поэтому срок действия этого проекта был продлен до 2015 года. А численность населения в аридных и полуаридных регионах мира, по оценкам ООН, составляет сейчас более 1,2 млрд. человек.

По данным Института почвоведения Национальной Академии наук, в Казахстане к эрозии склонно более 70 млн га земель, или 26% территории республики. Из них более 52 млн га земель склонны к ветровой эрозии и более 17 млн га - к водной [4].

Преобладание ветровой эрозии связано, во-первых, с равнинным рельефом большей части Казахстана, во-вторых, с частыми сильными ветрами и, в-третьих, с легким механическим составом почвы (песчаным, супесчаным). Поэтому освоение таких земель требует очень ответственного отношения. В Казахстане при освоении целины были распаханы склонные к эрозии земли. Так, например, в 1955-1958 годах в Павлодарской области были распаханы темно-каштановые почвы легкого механического состава. В результате 805 тыс. га были подвержены эрозии и стали непригодными для земледелия. В Аулиекольском районе Костанайской области многие земли оказались в таком же положении.

Водной эрозией почвы называют смывание проточной водой верхнего слоя почвы. Потоки воды после дождей и ливней, при таянии снега не успевают впитываться в почву, смывают ее частицы и образуют вымоины. При мощных потоках воды образуются глубокие промоины - овраги. Они уменьшают площадь пашни, создают неудобства для проведения полевых работ.

И водная, и ветровая эрозии почв - это следствие бессистемной эксплуатации земельных ресурсов человеком.

Водная эрозия - разрушение незакрепленного растительностью почвенного покрова под воздействием текучих вод. Атмосферные осадки сопровождаются плоскостным смывом мелких частиц с поверхности почвы, а ливневые дожди вызывают сильное разрушение всей почвенной толщи с образованием промоин и оврагов.

Этот вид эрозии появляется при уничтожении растительного покрова. Известно, что травянистая растительность задерживает до 15-20% выпадающих осадков, а кроны деревьев еще больше. Особо важную роль играет лесная подстилка, которая полностью нейтрализует ударную силу дождевых капель и резко снижает скорость текучей воды. Сведение лесов и уничтожение лесной подстилки вызывает усиление поверхностного стока в 2-3 раза. Усиленный поверхностный сток влечет за собой энергичный смыв верхней части почв, наиболее богатой гумусом и элементами питания, и способствует энергичному образованию оврагов. Благоприятные условия для водной эрозии создает и распашка обширных степей и прерий и неправильная обработка почвы.

Смыв почв (плоскостная эрозия) усиливается явлением линейной эрозии - размывом почв и почвообразующих пород в результате роста оврагов. В отдельных районах овражная сеть столь развита, что занимает большую часть территории. Образование оврагов полностью разрушает почву, усиливают процессы поверхностного смыва и расчленяют пахотные площади.

Водная эрозия является процессом взаимодействия стекающих потоков и почвы, зависит от характера стока, его транспортирующих возможностей, она тесно связана с водностью, морфологическими условиями поверхности и свойствами подстилающих пород. Ее начальной стадией является поверхностно-склоновая эрозия. Капли воды, падающие на поверхность почвы, вызывают разрушение почвенных агрегатов, то есть эрозию почвенной структуры. За счет силы удара капель происходит перемещение вниз по склону мельчайших почвенных частиц. При отсутствии значительных уклонов поверхности перемещения частиц почвы по склону не происходит.

Плоскостной смыв связан с ламинарным движением воды вниз по склону. При этом осуществляется перенос почвенных частиц и их переотложение в нижней части склона в виде делювиального плаща. Активность смыва возрастает с увеличением уклона поверхности. Переходным от плоскостного к линейному смыву является образование эрозионных борозд, то есть множества параллельных размывов на склонах [4].

По Г.И. Швебсу, овражно-русловая эрозия делится на эрозию, связанную с деятельностью временных водотоков (овражную) и постоянных водотоков (русловую). Наибольшее воздействие на земельные ресурсы оказывает овражная (линейная) эрозия, активно протекающая в зоне степи и лесостепи. Линейная эрозия происходит по схеме: эрозионная промоина - эрозионная рытвина - овраг - балка.

Интенсивность плоскостного смыва неодинакова на различных поверхностях. Так, по данным А.П. Шапошникова, смыва с взрыхленного пара при уклоне до 30- не происходит, при 60 - он составляет 0,01 т/га, при 90 - 1,28 т/га. Смыв со старопахотных земель больше, в связи с ухудшением водно-физических свойств почвенного покрова. Наименьший смыв фиксируется на задернованных склонах, так как растительность скрепляет частицы почвы, улучшает впитывающую способность почв, увеличивает шероховатость склона и замедляет скорость движения воды.

При густой дернине скорость склонового стока обычно составляет не более 0,0015-0,010 м/сек. При такой скорости плоскостной смыв не происходит. Интенсивность эрозии определяется также эрозионной устойчивостью почв, которая, по С.И. Сельвестрову, убывает от мощных черноземов к обыкновенным и выщелоченным черноземам, серым лесостепным и подзолистым почвам [5].

Масса смываемой почвы в районах земледелия составляет от 9 т/га до десятков тонн с каждого гектара. Количество органических веществ, смываемых на протяжении года со всей суши нашей планеты, составляет внушительную цифру - около 720 млн. т.

Предупредительными мероприятиями водной эрозии являются сохранение лесных насаждений на крутых склонах, правильная вспашка (с направлением борозд поперек склонов), регулирование выпаса скота, укрепление почвенной структуры посредством рациональной агротехники. Для борьбы с последствиями водной эрозии применяют создание полезащитных лесных полос, устройство различных инженерных сооружений для задержания поверхностного стока - плотин, запруд в оврагах, водозадерживающих валов и канав.

По данным М.А. Глазовской, с пахотных земель выносится с поверхностным и внутрипочвенным стоком значительно больше химических элементов, чем с целинных водосборов. Обработка почвы снижает связность частиц и, следовательно, противоэрозионную устойчивость.

Однако традиционный взгляд на проблему почвенной эрозии в последнее время подвергается сомнению. Так, по мнению А.И. Скоморохова и Р.А. Кравченко, развитие оврагов - процесс циклический, то есть постоянно чередуются периоды вреза и заполнения. Активный рост оврагов зачастую прерывается аккумуляцией, которая может продолжаться до их полного исчезновения, или прерываться новой вспышкой эрозионной деятельности .

Ветровая эрозия, или дефляция, так же как и водная, приводит к разрушению почвенного покрова. Важнейшими условиями для ее развития являются: наличие сильных и постоянных ветров; климатических условий с недостаточным увлажнением в течение года или сезона; уничтожение естественной растительности, приводящее к тому, что на поверхность выходит легко развеваемая почва. Дефляция характерна для пустынь, полупустынь, степи и лесостепи. В Костанайской области она временами проявляется в весеннее время, когда почва вспахана и лишена растительности [5].

Водная эрозия представляет собой природный постоянно текущий процесс, интенсивность которого определяется главным образом климатической обстановкой, рельефом и литологическим составом пород и почв, а также характером использования почвенного покрова. В условиях массовой распашки территорий лесостепной и степной зон региона водная эрозия получила мощный дополнительный импульс для своего развития.

Лишенные постоянной дернины из степных злаков, с почвами, постоянно подвергаемыми обработками в рыхлом состоянии. Сложенные преимущественно рыхлыми осадочными породами (кроме известняков, конгломератов, песков и галечников) склоновые ландшафты представляют собой легкодоступный объект для разрушения водными потоками. В особенности подвержены склонные ландшафты водной эрозии вешними и ливневыми водами [5].

Основные общие аспекты эрозионной проблемы в научном плане изучены давно и достаточно хорошо. Хорошо изучен и механизм протекания эрозионного процесса. Но практическая ситуация за последние 10 - 20 лет не претерпела существенных положительных изменений. По степени экологической и социальной опасности эта проблема на несколько порядков опережает все остальные. В этой связи с позиций сохранения земельно-ресурсного потенциала территории некоторую тревогу вызывают неточности, допускаемые в последнее время в определении подлинных места и роли эрозионных процессов в экологическом состоянии земельных угодий, а также в определении возможных путей преодоления их последствий.

Наибольшую тревогу вызывают ошибки концептуального уровня, когда неправильно оцениваютсяместо и роль эрозионной ситуации в общеэкологической ситуации на территории. Иногда представляют эрозию почв как основную причину деградации почв в Казахстана. Ложность и принципиальная ошибка этого постулата заключаются в том, что составная часть явления не может быть его причиной. И эрозия почв является хотя и крупнейшей, но всего лишь одной из составляющих деградации почв и как явления и как процесса.

Именно такое определение, на наш взгляд, наиболее продуктивно, поскольку позволяет заметить, что и у эрозии почв, так же как и у других деградационных явлений и процессов (засоления, слитизации и др.) есть свои причины проявления и интенсификации. В их основе чаще всего лежит необдуманное антропогенное воздействие и дело за тем, чтобы видоизменить степень или характер такого воздействия или преодолеть его последствия [5].

Из-за слабого понимания существа проблемы и степени её опасности разработка практических мероприятий с самого начала приобрела странный характер борьбы с эрозией - борьбы со следствием, а не с его причиной. Противоречия, присущие эрозионным классификациям, практически безболезненно ликвидируются только при агроэкологическом подходе, при котором не только крутизна склонов, но и литология пород является одной из важнейших характеристик агроэкологических объектов. В этом случае разрабатываемые мелиоративные и иные технологические мероприятия могут иметь более конкретную направленность и сами могут быть более конкретными. При экологическом контроле динамики водно-эрозионных процессов на территориях отдельных землепользований, групп ландшафтов и в речных бассейнах наиболее информативными могут быть показатели, характеризующие изменчивость внешних параметров эрозионной сети. Появление новых элементов и удаление старых, переуглубление оврагов и балок, а также показатели почвенного плодородия, гумусного состояния почв, мощности гумусового профиля и др. также могут быть использованы, но только в том случае, если они сравниваются с показателями, действительно полученными для данной территории, а сами показатели свойств методически выверены и достоверны.