Характеристика сельскохозяйственных земель страны
По оценке экспертов ООН наша страна отнесена к группе стран с пониженной биологической продуктивностью земель. Так, в Европе более низкая продуктивность земель имеется только в Норвегии и Финляндии, в США и Китае 1 гектар в среднем в 2 раза продуктивнее нашего, в Австралии - в 3, в Бразилии и Индии - в 4 раза выше. В основном, это объясняется географическим положением страны (север США лежит на широте Париж-Дне-пропетровск-Волгоград, а юг - в 200 км от тропиков). Значительная площадь России находится в зоне многолетней мерзлоты, низких температур, короткого лета, недостатка или избытка осадков, только около 10% площадей сельскохозяйственных угодий благоприятны для земледелия по климатическим, почвенным и гидрогеологическим условиям, а в США - 60%. Таким образом, большая часть сельхозугодий нашей страны нуждается в улучшениях.
Потребность в мелиорации зависит от зональных и азональных особенностей природных условий. Обычно орошают возвышенные выровненные пространства, естественная увлажненность которых характеризуется количеством тепла или радиационным балансом и количеством атмосферных осадков, на этих землях распространены зональные почвы. В осушении нуждаются, как правило, азональные природные объекты (фации), которые в силу своего высотного расположения получают дополнительное водное питание за счет притока со стороны зональных фаций, на них формируются азональные почвы: болотно-подзолистые, торфяные, пойменные. Засоленные земли также часто имеют азональный характер расположения.
Поэтому потребность в оросительных и осушительных мелиорациях оценивают по разному.
Природные зоны отличаются по климату, растительности и почвам. Растительная и почвенная зональность определяется количеством тепла и влаги. Зональные отличия определяются степенью сбалансированности тепловых и водных ресурсов и характеризуются гидротермическим коэффициентом, или "индексом сухости":
;
где R - радиационный баланс почвы, Ос - количество осадков, L - удельная теплота парообразования.
Типы почв и их свойства подчиняются гидротермической зональности. По степени сбалансированности тепловых и водных ресурсов выделяется несколько зон:
1) I < 0.8 - зона избыточного увлажнения (гумидная). Из-за недостатка тепла растительные остатки в почве перегнивают медленно, питательные вещества и гумус вымываются осадками, почвы бедны гумусом, рН< 6. Распространены почвы серые лесные, дерновые, подзолистые. Распашка почв увеличивает их тепловой баланс, что благоприятно для почвенных процессов. Приращение ра-
- 47 -
диационного баланса (ΔR) при распашке составляет 10...15%. Возвышенные территории благодаря оттоку избыточных вод не переувлажнены, но интенсивно промываются, в засушливые периоды некоторые культуры нуждаются в орошении. В пониженных местах формируются переувлажненные земли, нуждающиеся в осушении. Кислые почвы требуют известкования. Почти на всех землях нужны культуртехнические мероприятия, включающие: сведение мелколесья и кустарника, корчевку пней, срезку кочек, уборку камней, выравнивание поверхности земли, разделку дернины, внесение удобрений.
2) I = 0.8 ...1.2 - зона достаточного увлажнения. Сбалансированность тепла и влаги создала наилучшие условия почвообразования. Почвы зоны наиболее плодородные, с наилучшими характеристиками - это черноземы и каштановые, pH = 6,5 ... 7,5. Распашка черноземов увеличивает радиационный баланс почв (ΔR) на 15…20%, следовательно, для восстановления сбалансированности тепла и влаги необходимо увлажнение почв. В этой зоне (лесостепная и степная) в отдельные годы и периоды наблюдаются засухи, снижающие урожаи, поэтому для получения гарантированных урожаев сельскохозяйственных культур и улучшения процесса почвообразования применяется орошение. В результате распашки и орошения гидротермический коэффициент становится равным:
.
Орошение здесь должно быть лишь небольшим дополнением к естественным осадкам. В неблагоприятных гидрогеологических условиях может потребоваться осушение (дренаж для понижения уровня грунтовых вод). Местами могут проявляться процессы осолонцевания и засоления, тогда нужны химические мелиорации и промывки почв.
3) I = 1,2 ...2,0 - засушливая зона (сухостепная, полупустынная ). При повышении температуры и недостатке влаги ускоряется процесс минерализации растительных остатков, снижается интенсивность накопления гумуса. Почвы светлокаштановые и сероземные, беднее гумусом, чем черноземы. Для улучшения процесса почвообразования и развития большинства сельскохозяйственных культур необходимо регулярное орошение. pH > 7,5, часто проявляются процессы осолонцевания и засоления почв. Основным видом мелиорации является регулярное орошение земель, часто требуются химические мелиорации и промывки засоленных земель.
4) I > 2 - острозасушливая (пустынная). Процесс минерализации растительных остатков идет почти без образования гумуса. Почвы пустынные бурые, серобурые, песчаные, большие пространства - без почв. Земледелие здесь невозможно без орошения. При орошении существенно улучшаются и процессы почвообразования. Для предотвращения засоления почв применяется промывной режим орошения, при котором на поля подается воды на 15...25% больше, чем требуется растениям, чтобы обеспечить вымыв вредных солей из почвы. На больших площадях требуется дренаж.
- 48 -
Приведенные характеристики земель различных природно-кли-матических зон страны показывают, что почти все сельскохозяйственные угодья требуют мелиоративного улучшения для повышения эффективности их использования.
В 1990 г. в СССР площадь мелиорированных земель составляла 41,2 млн. га, в том числе орошаемых – 23,2 млн. га, осушаемых – 18,0 млн. га, в России в это время – 11,2; 6,1 и 5,1 млн. га, соответственно.
Доля мелиорированных земель от общей площади сельскохозяйственных угодий в 1990 г. составляла: в РФ - 6,2%, на Украине - 9,5%, в Молдавии - 14,1%,в Армении - 24%, в Азербайджане - 33,3%, в Латвии - 83,4%, в Эстонии - 84,2%, в Литве - 89,1%.
В Российской Федерации находится 82,5% переувлажненных земель территории бывшего СССР. В настоящее время площадь сельскохозяйственных земель в РФ свыше 600 млн.га. На этих землях требуют орошения свыше 29 млн.га, осушения - свыше 25,6 млн.га, заросло кустарником и мелколесьем около 10 млн.га, засорено камнями 12 млн.га, подвержено эрозии свыше 60 млн.га, требуют известкования 75 млн.га, засолено свыше 15 млн.га, осолонцовано 24.3 млн.га.
Орошаемые сельскохозяйственные земли в мире составляют свыше 220 млн.га, осушаемые - более 200 млн.га.
Глава 4. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ
Основные понятия о рекультивации земель
Рекультивация земель – составная часть природообустройства, заключается в восстановлении свойств компонентов природы и самих компонентов, нарушенных человеком в процессе природопользования, в результате функционировании техно-природных систем и другой антропогенной деятельности для последующего их использования и улучшения экологического состояния окружающей среды.
Объектами рекультивации являются нарушенные земли - территории, на которых нарушены, разрушены или полностью уничтожены компоненты природы: растительный и почвенный покров, грунты, подземные воды, местная гидрографическая сеть (ручьи, родники, малые реки, озера и т.д.), изменен рельеф местности. К нарушенным землям относятся также загрязненные земли, т.е. земли, на которых в компонентах природы произошло увеличение содержания веществ, вызывающее негативные токсико-экологические последствия для биоты.
По данным Государственного доклада «О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации в 1996 году» общая площадь нарушенных земель при добыче полезных ископаемых и геологоразведочных работ составила 697,6 тыс. га, нарушенных при торфоразработках – 300,5 тыс. га. На
- 49 -
1 января 1998 г. площадь нарушенных земель, относящихся к промышленному, транспортному и иному несельскохозяйственному использованию, превысила 1,2 млн. га.
Значительное место в общем объеме техногенных нарушений занимают земли, образованные в результате химического загрязнения растительного и почвенного покрова. В 1996 г. из 31,1 млн. га обследованных земель агрохимической службой Минсельхоза России тяжелыми металлами было загрязнено 1,4 млн. га, в 1997 г. из 29,5 млн. га загрязнено 1,0 млн. га. Загрязнение почв остаточным количеством пестицидов в 1997 г. составило около 5% пашни.
Одной из крупных экологических проблем России является загрязнение земель нефтью и нефтепродуктами. По данным Госгортехнадзора в 1995 – 1997г.г. только на нефтяных месторождениях Западной Сибири произошло 40 тыс. аварий, что привело к разливу нефти на площади более 200 тыс. га. Основной причиной аварий является физический износ нефтяного оборудования и коррозия металла.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подвержены 3,5 млн. га сельскохозяйственных угодий, вклад предприятий по производству ядерного топлива в общую площадь радиоактивного
загрязнения составляет 170 тыс. га.
Многие нарушенные земли, существующие до настоящего времени – это результат хозяйственной деятельности прошлых лет, отражающий как рост промышленного производства, так и уровень общественной ответственности за масштабы негативных последствий, вызванных антропогенной деятельностью.
В зависимости от антропогенных воздействий нарушенные земли образуются:
- в ходе добычи торфа: фрезерные поля, карьеры гидроторфа, машиноформовочные карьеры;
- в ходе добыче нерудных строительных материалов: карьеры песка, глины, песчано-гравийных материалов;
- в ходе производства открытых горных работ: карьерные выемки, внутренние и внешние отвалы;
- в ходе производства подземных разработок: провалы, прогибы, шахтные отвалы (терриконы);
- в ходе функционирования урбанизированных территорий: золоотвалы, шлакоотвалы, шламонакопители, свалки твердых бытовых отходов (ТБО) и др.;
- в ходе проведения разведочных и изыскательских работ: участки земель с нарушенным растительным и почвенным покровом, а также участки земель, загрязненные нефтью и нефтепродуктами;
- в ходе выполнения строительных и эксплуатационных работ: участки земель с частично или полностью нарушенным растительным и почвенным покровом, территории земель, подвергающиеся подтоплению, затоплению и эрозионным процессам, а также насыпи, кавальеры, отвалы, гидроотвалы и др.;
- 50 -
- в ходе технологических процессов при получении материалов, веществ, электрической энергии: земли, загрязненные аэрозолями и пылевыми выбросами, органическими и неорганическими веществами, радиоактивными элементами;
- в ходе сельскохозяйственного производства: земли, загрязненные остаточным количеством пестицидов, дефолиантов, сточными водами и удобрениями, а также засоленные, эродированные и малопродуктивные земли;
- в ходе военных действий, производства оружия и его основ: земли, загрязненные радиоактивными, отравляющими, токсичными органическими и неорганическими веществами, опасными бактериологическими компонентами.
Мировой опыт по рекультивации земель насчитывает всего около 75 лет. Первые работы по рекультивации земель были проведены в 1926 г. на участках, нарушенных горными работами (США, штат Индиана).
В СССР рекультивацию начали проводить с 1959 г.: в Эстонии при добыче сланцев, в России - при добыче бурого угля и на Украине - при добыче железных руд.
В России с 1971 по 1980 г.г. рекультивация была выполнена на площади 713 тыс. га, т.е. ежегодный объем рекультивационных работ составлял 71,3 тыс. га. Значительный рост рекультивационных работ был заложен в Государственной комплексной программе повышения плодородия почв России на
1992...1995 г.г., где предусматривалось ежегодно рекультивировать до 96 тыс. га. В 1995 г. объем выполненных работ составил 160,1 тыс. га, в 1996 г. – 79,9 тыс. га, в 1997 г. – 79,2 тыс. га.
В тоже время, наряду с имеющимся некоторым ростом объемов восстановительных работ по сравнению с 1980 г., рекультивация земель по-прежнему выполняется лишь на площади, составляющей от 2% до 25 % территории нарушенных земель.
Природные системы способны обеспечить естественную эволюционную трансформацию и самовосстановление нарушенных компонентов. Благодаря этому свойству техногенные субстраты, подвергаясь воздействию тепла, воды, ветра, растений, микроорганизмов постепенно трансформируются, разрушаются, связываются до недоступных для биоты форм. Интенсивность этого процесса определяется многими факторами, в зависимости от которых восстановление нарушенных земель, особенно в сложных условиях, может продолжаться в течение многих десятков и даже сотен лет.
Опыт природного восстановления необходимо учитывать при подборе видового состава растений на поверхности нарушенных земель. В связи с этим, рекультивация должна начинаться с изучения опыта природной эволюции нарушенных земель для поиска наиболее эффективных способов оптимизации измененных геосистем с целью превращения их в культурные ландшафты.
- 51 -