- От чего зависит качество почв и почему это стало проблемой
- Как земледелие влияет на почвы
- Загадочная мелиорация
Возможно, вы смотрели фильм «Интерстеллар». Сюжет пугает: в 2067 году неурожай и пыльные бури угрожают выживанию человечества.
Кукуруза — последняя жизнеспособная сельскохозяйственная культура. Люди вынуждены покинуть Землю и искать возможность переселения на другие планеты. И этот сюжет не совсем фантастика.
Рис. 1. Пахарь
В прошлом обрабатывали землю вручную, плугом или сохой (рис. 1), обязательно оставляли часть земли «под паром», чтобы земля отдохнула.
Каждый год Россия теряет до 2 млн га почвы из-за деградации (потери плодородия). Всего в России деградировано примерно 15 % почв (рис. 2).
Рис. 2. Деградация почв в разных странах
Около половины почв в европейской части России отличаются низким содержанием гумуса (0−2 %), которое за последние 100 лет упало на треть.
Это не означает, что нужно вернуться к древним способам обработки. Это означает, что нужно спасать наши почвы, чтобы и завтра на нашем столе были хлеб, каша, овощи и фрукты. Или искать другие способы производства пищи. Например, устраивая огороды на крышах зданий, как это уже давно делают во многих странах мира, например, в богатейшем государстве Монако. Ведь земли для обработки там очень мало.
Сегодня вы узнаете:
- что происходит, если от почвы только забирать урожай и не заботиться о ней;
- почему происходит деградация почв и какие ещё проблемы связаны с ухудшением качества почв;
- как проявляется почвенная эрозия и где она наиболее опасна;
- что такое мелиорация и почему она разная в разных регионах России.
После изучения темы вы будете уметь:
- объяснять особенности проблем, связанных с почвами;
- понимать причины почвенной эрозии и деградации почв;
- сравнивать особенности мелиорации в разных регионах России.
- Почему В. В. Докучаев называл почву «зеркалом ландшафта»?
- Какую информацию можно получить с помощью почвенного профиля?
- Как располагаются почвенные горизонты и почему они образуются?
- Какие типы почв являются основными на территории России?
- Какие типы почв относятся к зональным, а какие — к азональным?
- Какой тип почв является самым плодородным, а какой — занимает больше всего места на территории страны?
От чего зависит качество почв и почему это стало проблемой
Плодородие — главное свойство почвы. Оно зависит не только от содержания гумуса, ведь гумусовый горизонт — лишь один из нескольких в профиле почвы. Нельзя считать человека здоровым, если у него блестяще работает голова, но отказывают другие системы и органы. Плодородие почв зависит от целого ряда причин, например, от механического состава почв, от того, насколько в ней гармонично сочетаются вода и воздух, от режима использования почвы и многих других. Важное место здесь занимает правильное обращение с почвой.
Рис. 3. Механический состав почв
Механический состав почв определяется размерами частиц, из которых почва состоит (рис. 3). Почвы могут быть песчаными, супесчаными, суглинистыми, глинистыми. Приставка «су» означает, что почвы не полностью такие. Частицы, составляющие почву, делятся на скелетные (крупнее 1 мм) и мелкоземные (мельче 1 мм). Очень важно правильное их сочетание.
Механический состав влияет на водопроницаемость и воздухопроницаемость почв.
Механический состав почвы определяется с помощью целого набора почвенных сит.
Кроме механического состава важна структура почвы . В структурной почве хорошо сочетаются водный, воздушный и тепловой режимы, что обусловливает благоприятное направление биологических процессов, а значит, лучшую доступность питательных веществ для растений.
Структурная почва — почва, состоящая из небольших комочков и промежутков между ними.
Как земледелие влияет на почвы
Рис. 4. Вспашка почвы плугом
Обрабатывая почву, люди улучшают её структуру, делает почву комковатой. Это целый комплекс агротехнических мероприятий: распашка, боронование, для рыхления, перемешивания, уплотнения почвы.
Агротехнические мероприятия — система действий для регулирования плодородия почв.
На полях работает самая разная техника. Главные инструменты — плуги, бороны и культиваторы. При рыхлении и уплотнении почвы разрушаются почвенные капилляры, небольшие пространства между комочками почвы, по которым вода может подняться в верхние слои почвы и испариться. Если сделать борозды слишком глубокими, почва может пересохнуть. При распашке разрезаются корни сорняков.
Рис. 5. Внесение удобрений
Сельскохозяйственные растения забирают из почвы питательные вещества, если этих веществ останется слишком мало, растения будут голодать, богатого урожая не получишь, почва будет тратить запасы гумуса.
Поэтому необходимо внесение удобрений (рис. 5).
В городах каждую осень с газонов убирают листья. Удобрения для поддержки городских деревьев не вносятся. Что может происходить с растениями в городе в результате такого «ухода»?
Важно вносить не только азотные удобрения (их вносят чаще всего), но и калийные, и фосфорные: растениям необходимы микроэлементы, соблюдая нормы внесения удобрений.
Рис. 6. Гранулированные удобрения
Если количество удобрений будет избыточным, они могут стать ядом и будут опасны для людей. Избыточное количество азотных удобрений, нитратов может вызвать отравление, одышку, боли в сердце, отёк легких, то есть те же симптомы, что и яды. Фосфорные удобрения могут привести к разрушению зубов и воспалению суставов. Кроме того, удобрения смываются дождями в реки и озера, попадают в моря и океаны и вызывают нарушения в круговороте вещества, обильное размножение водорослей, гибель рыбы. Поэтому количество удобрений определяют по
определённым правилам и чаще вносят гранулированные удобрения — они постепенно растворяются и медленно попадают в почву.
Рис. 7. Борьба с борщевиком
Если на поле высаживать одни и те же культуры, они будут забирать одни и те же химические элементы. Поэтому необходим севооборот — на следующий год на место одной культуры нужно посадить что-то другое.
Важными процедурами является полив полей, борьба с оврагами, расчистка от кустарника и борщевика (рис. 7) и многое другое.
Загадочная мелиорация
Люди обрабатывают и используют землю уже более 10 000 лет. Самые ранние следы земледелия были найдены на территории современной Турции (Невалы-Чори, 9250 до н. э.), уже тогда выращивали пшеницу. Чуть позже в Месопотамской низменности начали выращивать ячмень, пшеницу и бобовые.
Целые цивилизации возникали именно на основе земледелия, например, Египет.
Уже в глубокой древности люди поняли, что за землей надо ухаживать, чтобы она приносила урожай.
[/img]
Рис. 8. Гесиод
У древних шумеров была система оросительных сооружений. Тёплый климат, плодородные почвы и орошение позволяли его жителям получать высокие урожаи при использовании весьма примитивных почвообрабатывающих орудий.
Найденные при раскопках шумерские таблички, названные «Календарём земледельца», являются первыми письменными документами истории развития земледелия. В них даются различные советы по выполнению полевых работ, начиная от затопления полей, в целях увлажнения и отложения на полях ила, посева и кончая уборкой урожая. А в античные времена были написаны научные труды об уходе за почвами и правильной агротехнике. В поэме первого греческого поэта Гесиода (V век до н. э.) (рис. 8) «Труды и дни» даются советы по изготовлению плуга и обработке почвы, приводится календарь сельскохозяйственных работ.
Рис. 9. Теофраст
В сочинении ученика Аристотеля Теофраста (372–287 гг. до н. э.) (рис. 9), которого называли «отцом ботаники», приведена классификация растений и излагаются сведения по их выращиванию и использованию.
Римляне понимали, что причина неурожая — не гнев богов, а истощение почв. И надо её удобрять навозом.
Рис. 10. Агроном за работой
Из наблюдений и опыта выросла наука агрономия (от греч. «агро» — земля, «номос» — законы). Агрономы всегда и везде пользовались особым уважением, ведь они знают тайны земли (рис. 10)!
Земледелие прошло долгий путь от подсечно-огневого (оно и сегодня используется в Южной Америке и странах Африки) до залежной системы, от экстенсивного до интенсивного.
Экстенсивное земледелие — система возделывания земель, при которой с огромной площади получали небольшие урожаи, а агротехника была очень отсталой и о плодородии почв не заботились.
Интенсивное земледелие не предполагает освоения больших площадей, но нацелено на получение высокого урожая и заботу о почвах.
В 60-е годы XX века по развивающимся странам прокатилась зелёная революция. Это привело к огромным изменениям в сельском хозяйстве на основе использования удобрений, химических средств защиты растений, правильной агротехники и более продуктивных сортов. Помогло частично решить проблему голода в мире. И вызвало большое количество новых проблем…
Для того чтобы почва дольше сохраняла своё плодородие, необходим не только гумус, но и многое другое. Например, знание о том, какая почва — кислая или щелочная (показателем кислых почв являются крапива и хвощ). Есть ли в почве опасные вредители или растут здесь сорняки. Нужен ли полив или орошение (рис. 11).
Рис. 11. Карта орошаемых и осушаемых земель в России
Мелиорация (от лат. «мелиорацио» — улучшение) — система работ, направленных на повышение качества почвы, её плодородия и производительности.
Мелиорация включает всё, что может повысить качество почв, например борьбу с почвенной эрозией (разрушением), деградацией почв. К основным видам мелиорации относят водную, снежную, земельную, химическую и фитомелиорацию (с помощью растений) (рис. 12).
Рис. 12. Виды мелиорации
Упражнение 1
Установите соответствие между видом мелиорации и примером
(цифра – буква):
1) фитомелиорация,
2) земельная,
3) водная,
4) химическая,
а) использование специальных растений, которых боятся насекомые-вредители,
б) капельное орошение,
в) внесение извести для снижения степени кислотности почв,
г) закрепление склонов с помощью сетки.
В разных частях нашей страны осуществляют разные виды мелиорации (рис. 13).
Рис. 13. Виды мелиорации
Рис. 14. Капельный полив в теплице
Система капельного орошения гораздо эффективнее обычного полива.
Рис. 15. Дождевые черви
Дождевые черви в почве — гарантия отличного урожая (рис. 15). Они рыхлят почву, делают её более плодородной. Фермеры даже специально расселяют дождевых червей на своих участках.
Рис. 16. Полезащитные лесополосы
Полезащитные лесные полосы — посадки древесно-кустарниковых пород в виде ряда полос, предназначенные для защиты полей, садов от суховеев, пыльных бурь, ветровой эрозии, для улучшения водного режима почвы, а также для сохранения и поддержания видового разнообразия сельскохозяйственных природно-территориальных комплексов (рис. 16). Их чаще используют в степях и лесостепях.
Рис. 17. Пыльная буря в Самарской области
Правильная агротехника позволяет избежать пыльных бурь, которые буквально уносят почву с полей (рис. 17).
Любое вмешательство в природу опасно своими последствиями. Последствия есть и у земледелия.
Рис. 18. Причины почвенной эрозии
Избыточное увлажнение почвы степей и пустынь может привести к их засолению. Излишнее осушение — к изменению гидрологического режима, обмелению рек, которые берут начало из болот. Или к пожарам на сухих торфяниках. Вырубка леса и кустарника приводит к повышению опасности эрозии почв (рис. 18).
Эрозия почв (от лат. «эрозио» — разъедание) — разрушение поверхностного слоя земли из-за воздействия осадков и ветра.
Рис. 19. Виды эрозии почв
В течение двух последних веков эрозия (склоновая и овражная) (рис. 19) уничтожила почти 2 миллиарда га пашни. Для сравнения: сейчас сельскохозяйственные земли обрабатываются на площади 1,5 миллиарда га. Эрозию принято различать в зависимости от того, какие основные факторы оказывают разрушающее влияние. Считается, что их три. Это вода, ветер, сочетание первого и второго.
Рис. 20. Склоновая эрозия почв
Склоновая эрозия усиливается при вырубке леса. Растения на склонах уменьшают поверхностный сток, препятствуя размыванию почвы (рис. 20).
Для восстановления деградировавших почв, утративших значительную часть своего плодородия, необходима рекультивация.
Рекультивация (от лат. «ре» — возобновление, «культиво» — обрабатываю) — комплекс мер по экологическому и экономическому восстановлению земель и водных ресурсов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось.
Рис. 21. Борьба со склоновой эрозией с помощью георешётки
Рекультивация позволяет на месте карьеров и терриконов создать новые ландшафты, восстановить плодородие почв на полях, уменьшить почвенную эрозию на склонах (рис. 21) и остановить рост оврагов.
Борьба с эрозией почв и рекультивация являются частью комплекса мелиорации.
Упражнение 2
Определите, в каком случае последствия водной эрозии почв будут опаснее:
а) участок пашни на склоне Среднерусской возвышенности;
б) участок тайги в Западной Сибири.
Земледелие может привести к изменению природно-территориального комплекса (рис. 22). Средства защиты растений от сорняков и вредителей (гербициды, инсектициды, пестициды) опасны для животных и людей. Одно из них, ДДТ (дихлордифенилтрихлорметилметан, дуст) — инсектицид, применяемый против комаров, вредителей хлопка, соевых бобов, арахиса. Одно из немногих действительно эффективных средств против саранчи. Запрещён для применения из-за того, что способен накапливаться в организме животных и человека. Передаётся по цепям питания. Обнаружен в организме пингвинов в Антарктиде.
Рис. 22. Возможные последствия земледелия
Контрольные вопросы
- Что такое мелиорация?
- Почему сегодня это особенно важно?
- Что такое эрозия почв и как с этим можно бороться?
- Какие способы мелиорации используются на территории России?
- Каковы последствия интенсивного земледелия?
Упражнение 1
1 — а, 2 — г, 3 — б, 4 — в
Упражнение 2
А