Почвенный покров является важнейшим природным образованием. Почва представляет собой источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн.кв.км или 86,5% площади суши. Представления о почве как о самостоятельном природном теле с особыми свойствами появились в конце XIX века благодаря В.В.Докучаеву – основоположнику современного почвоведения. Он создал учение о зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования.
Почва – основной компонент любых наземных экосистем, в ней протекают разнообразные физические, химические и биологические процессы, ее населяет множество живых организмов. Важнейшим свойством почвы является плодородие. Оно складывается в процессе почвообразования и воздействия на почву человека. Почва – основа для получения урожая сельскохозяйственных культур, национальное богатство любой страны.
Почва требует ухода, и эксплуатация ее должна осуществляется на научной основе. Хорошая обработка, своевременное внесение удобрений, задержка влаги и чередование сельскохозяйственных культур препятствуют истощению почвы. Разрушение почвы обычно идет за счет обеднения ее питательными веществами, ухудшения структуры и вследствие ее эрозии, т. е. физического уничтожения. Изношенные и истощенные почвы “заболевают”. Они утрачивают плодородность, и для их полного “выздоровления” требуется значительное время. Истощенная пахотная земля легче поддается эрозии, т. к. теряя гумус, она теряет способность поглощать и удерживать воду.
Эрозия (от лат. erosio – разъедание) представляет собой разрушение и снос почвенного покрова (иногда и почвообразующих пород) потоками воды или ветром. При этом нарушается самый плодородный верхний слой почвы: для создания этого слоя мощностью 18 см природе понадобилось 1400 – 7000 лет, т. к. почвообразование идет со скоростью 0,5 – 2 см в 100 лет. Разрушение этого слоя эрозией может произойти за 20 – 30 лет, а иногда для этого достаточно сильного ливня или пыльной бури.
Различают ветровую и водную эрозии. Интенсивное перемещение частиц почвы и подстилающих ее пород по земной поверхности выдуванием, развеванием, навеванием, черными бурями, и т. д. называют ветровой эрозией. Она может происходить в любое время года и при любой силе ветра, однако чаще всего весной при сильных ветрах –15 – 20 м/сек. В этот период почва взрыхлена и на ней еще не развились сельскохозяйственные культуры. Действие ветра проявляется слабее на влажной почве, поэтому ветровой эрозии особенно подвержены почвы засушливых областей.
Водная эрозия может быть плоскостной и овражной. Плоскостная эрозия представляет смыв почвы струйками и ручейками талой или ливневой воды. Происходит это потому, что поверхность земли не идеально ровная. Неровности рельефа способствуют накоплению вод, стекающих по поверхности почвы и образующих ручьи. Они на своем пути захватывают и уносят в промоины гумусовые частицы почвы, оставляя мелкие. Описанный процесс называется смывом почв. Смыв может происходить под влиянием талых снеговых, дождевых и ливневых вод. При больших уклонах поверхности и на длинных склонах мельчайшие струйки сливаются в более крупные ручейки, которые быстро образуют струйчатые размывы. Особенно большие промоины возникают на полях по бороздам, проведенным вдоль склонов. Если их сразу не заровнять – образуются овраги.
Приемы борьбы с эрозией почв весьма разнообразны и зависят от почвенно-климатических и агроэкономических условий. Они должны осуществляться на основе внедрения зональных систем земледелия. По защите почв от ветровой и водной эрозии разработаны следующие мероприятия:
Это процесс накопления в верхних горизонтах почвы вредных для растений солей натрия, магния и др. В естественных условиях засоление происходит через насыщенные солями грунтовые воды, которые по почвенным капиллярам поднимаются вверх и испаряются. Растворенные соли остаются на поверхности почвы и в пахотном горизонте. Чаще всего засоление происходит под влиянием нарушения норм полива.
Заболачивание тесно связано с водным режимом и возможно только при условии постоянного или длительного переувлажнения почвы. Наиболее благоприятные условия для заболачивания возникают в лесной зоне. Очень важно своевременно остановить процесс заболачивания лугов и пахотных земель, зарастающих ивой, ольхой и другими кустарникам, провести осушение в лесах и на вырубках, где прогрессирует этот процесс. При осушении крупных, исторически сложившихся болот и сфагновых сосняков нужна большая осторожность. Резкое понижение грунтовых вод на значительных территориях как следствие осушения может вызвать гибель водораздельных лесов, корневая система которых развивалась при определенном уровне грунтовых вод. Пересушенные торфяники быстро теряют плодородие, и возникают пыльные бури. Примером может служить неудачное осушение Полесской низменности в Беларуси и сфагновых сосняков в Украине.
В Западной Европе взяты на учет все болота, их тщательно охраняют. На неосушенных болотах получают хорошие урожаи сена, собирают клюкву. Болота являются прекрасными охотничьими угодьями, резерватами ряда редких и вымирающих птиц и растений. Они имеют большое гидрологическое и климатическое значение, являются резервуарами воды, которая поддерживает более высокий уровень грунтовых вод на окружающих территориях.
Почвы загрязняют различными химическими веществами, пестицидами, отходами сельского хозяйства, промышленного производства и коммунально-бытовых предприятий. Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.
Во – первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоемы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.
Во – вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоемов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам опять – таки попадают в организм человека.
В – третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность аккумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.
По оценкам исследователей, в биосферу поступает ежегодно около 20 – 30 млрд. т. твердых отходов, из них 50 – 60 % органических соединений, а в виде кислотных агентов газового или аэрозольного характера – около 1 млрд.т.
Различные почвенные загрязнения, большинство из которых антропогенного характера, можно разделить по источнику поступления этих загрязнений в почву:
Мусором, выбросами, отвалами, отстойными породами. В эту группу входят различные по характеру загрязнения смешанного характера, включающие как твердые, так и жидкие вещества, не слишком вредные для организма человека, но засоряющие поверхность почвы, затрудняющие рост растений на этой площади.
Тяжелыми металлами. Данный вид загрязнений уже представляет значительную опасность для человека и других живых организмов, так как тяжелые металлы нередко обладают высокой токсичностью и способностью к кумуляции в организме. Наиболее распространенное автомобильное топливо - бензин содержит очень ядовитое соединение – тетраэтилсвинец, содержащее тяжелый металл свинец, который попадает в почву. Из других тяжелых металлов, соединения которых загрязняют почву, можно назвать Cd (кадмий), Cu (медь), Cr (хром), Ni (никель), Co (кобальт), Hg (ртуть), As (мышьяк), Mn (марганец).
Пестицидами. Эти химические вещества в настоящее время широко используются в качестве средств борьбы с вредителями культурных растений и поэтому могут находиться в почве в значительных количествах. По своей опасности для животных и человека они приближаются к предыдущей группе. Именно по этой причине был запрещен для использования препарат ДДТ, который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков (!) лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде! Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, антиномицеты, грибы, водоросли.
Микотоксинами. Данные загрязнения не являются антропогенными, потому что они выделяются некоторыми грибами, однако, по своей вредности для организма они стоят в одном ряду с перечисленными загрязнениями почвы.
Радиоактивными веществами. Радиоактивные соединения стоят несколько обособленно по своей опасности, прежде всего потому, что по своим химическим свойствам они практически не отличаются от аналогичных не радиоактивных элементов и легко проникают во все живые организмы, встраиваясь в пищевые цепочки. Из радиоактивных изотопов можно отметить в качестве примера один наиболее опасный - 90Sr (стронций-90). Данный радиоактивный изотоп имеет высокий выход при ядерном делении (2-8%), большой период полураспада (28,4 года), химическое сродство с кальцием, а, значит, способность откладываться в костных тканях животных и человека, относительно высокую подвижность в почве. Совокупность вышеназванных качеств делают его весьма опасным радионуклидом.137Cs (цезий-137),144Ce (церий-144) и36Cl (хлор-36) также являются опасными радиоактивными изотопами. Хотя существуют природные источники загрязнений радиоактивными соединениями, но основная масса наиболее активных изотопов попадает в окружающую среду антропогенным путем: в процессе производства и испытаний ядерного оружия, из атомных электростанций, особенно в виде отходов и при авариях, при производстве и использовании приборов, содержащих радиоактивные изотопы и т.д.
Вместе с навозом и фекалиями в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека.