Деградация почв под влиянием рекреационных нагрузок
создание документов онлайн
Документы и бланки онлайн

Обследовать

Администрация
Механический Электроника
биологии
география Навигация астрономия геология туризм экологии
дом в саду
история
литература
маркетинг
математике
медицина
музыка
образование
психология
разное
художественная культура
экономика


Деградация почв под влиянием рекреационных нагрузок

экологии


Отправить его в другом документе Tab для Yahoo книги - конечно, эссе, очерк Hits: 1318


дтхзйе дплхнеофщ

АЛКОГОЛЬНЫЙ И НАРКОТИЧЕСКИЙ ГЕНОЦИД ПРОТИВ РОССИИ
ЗАХОРОНЕНИЕ ОТХОДОВ
ОБРАБОТКА И УТИЛИЗАЦИЯ ОСАДКОВ БЫТОВЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД
Экологическое обоснование на стадии выбора земельного участка
Методы оценки воздействия на окружающую среду
Нарушение экосистем при осушении почв
История развития экологической оценки в России
Разработка Заявления о воздействии на окружающую среду
Основные понятия оценки воздействия на окружающую среду
Состав и содержание обоснований инвестиций
 

Деградация почв под влиянием рекреационных нагрузок

Значимость проблемы

Из физических свойств почв наибольший агрономический интерес представляет плотность почв с ненарушенным сложением. Астапов С.В. и Долгов С.И. считают почву рыхлой, если плотность гумусового горизонта равна 0,9-0,95; нормальной плотности – 0,95-1,15; уплотненной – 1,15-1,25; сильно уплотненной и требующей рыхления – более 1,25 г/см3. По данным Воробьева С.А. (1977), пахотный слой почвы называется рыхлым, если его средняя плотность не превышает 1,15; плотным – от 1,15 до 1,35 и очень плотным – выше 1,35 г/см3. Для озимой ржи и овса оптимальная плотность при возделывании на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве - 1,2-1,4 г/см3, для картофеля – от 1,0 в верхней до 1,2 – в нижней части пахотного слоя.

Как показывают исследования Агрофизического научно-исследовательского института (Ревут И.Б.) при посеве зерновых хлебов наиболее благоприятные условия для прорастания семян и дальнейшего роста растений складываются при плотности почвы, близкой к равновесной: на суглинистых и глинистых дерново-подзолистых – 1,20-1,30 г/см3, на черноземных – 1,0-1,1 г/см3. Для пропашных культур, в особенности в районах достаточного увлажнения на дерново-подзолистых суглинистых почвах более благоприятна пониженная плотность – 1,0-1,1 г/см. На почвах, легких по механическому составу, благоприятна несколько более высокая плотность; на дерново-подзолистых почвах для зерновых культур – 1,25-1,35 г/см3, для пропашных – 1,2-1,3 г/см3 (Заев Л.П. и др., 1966). В н 727d35bh ижеследующей таблице представлены в обобщенном виде оптимальные показатели плотности почв.



                                                                               Таблица 12

                 Оптимальные показатели плотности почв

           Гранулометрический состав почв                 :         Плотность почв, г/см3

                    глинистые и суглинистые                                        1,0-1,3

                    легкосуглинистые                                                     1,1-1,4

                    супесчаные                                                                1,2-1,45

                    песчаные                                                                    1,25-1,60

           Отдельные типы почв характеризуются различной плотностью; в нижних и в иллювиальных горизонтах величина плотности чаще выше. Плотность некоторых почв представлена в нижеследующей таблице.

                                                                              Таблица 13

                       Плотность некоторых почв, г/см3 (Астахов С.В.)  

                       Почва                    :         Глубина образца, см        :        Плотность, г/см3

подзолистая                                                     0-12                                            1,33

                                                                         85-100                                         1,78

дерново-подзолистая                                      0-18                                            0,85

                                                                         90-100                                         1,70

чернозем                                                          0-10                                            0,97

                                                                         70-80                                           1,24

                                                                       240-250                                         1,67

солонцовый горизонт                                                                                      1,4-1,9 

сильно оглеенный горизонт                                                                            1,7-2,0

светлый серозем                                              0-16                                            1,28    

200-216                                                                                    1,36

Уплотнение почв под влиянием различных факторов приводит к уменьшению биопродуктивности угодий, в ряде случаев, в зоне достаточного увлажнения к переуплотнению и развитию эрозии, в аридной зоне – к опустыниванию и засолению, развитию дефляции. Деградация почв под влиянием уплотнения почти всегда сопровождается деградацией почв под влиянием загрязнения, засоления, осолонцевания.

Факторы деградации

Уплотнение почв чаще связано с рекреационными нагрузками в лесопарковом поясе, с избыточным выпасом скота на пастбищах, с движением с/х машин, орошением, а также с почвообразовательными процессами – оглеением, осолонцеванием, слитообразованием. Плотность почв увеличивается под влиянием сельскохозяйственных машин и механизмов, дождеванием, а  также под влиянием гидротехнических факторов окружающей среды; при этом происходит и разрушение агрегатов почв.

 Так, по данным Бакало В.Я. (1978), плотность почвы в верхнем слое на орошаемом пастбище Чуйской долины составила 1,52 г/см3, а на восьмой год – 1,7 г/см3. Для дерново-подзолистых почв Московской области на третий год культурного пастбища плотность почв возросла с 1,54 до 1,75 г/см3, а пористость уменьшилась на 3,7-7,8%. При этом, на разных элементах рельефа степень уплотнения неодинакова. Так, например, по данным Дубенка Н.Н. (1999), за четыре года орошения плотность в пахотном слое верхней части склона изменилась от 1,05 до 1,3 г/см3; в середине склона – от 1,12 до 1,36 г/см3; в нижней части склона – от 1,23 до 1,37 г/см3.

Значительное уплотнение почв происходит под действием сельскохозяйственных машин. Так, например, по данным Липецкого Н.П. (1982), до уплотнения дерново-подзолистая среднесуглинистая почва имела плотность в слое 0-10 см – 1,31; в слое 10-20 – 1,43; в слое 30-40 см – 1,52; а после 10-кратного прохода трактора Т-150К соответственно -  1,90; 1,95; 1,80 г/см3, что значительно выше оптимальной плотности почв – 1,0-1,2 г/см3. НА дерново-подзолистой среднесуглинистой почве плотность пахотного слоя в колее колес увеличивалась за сезон на 0,31 г/см3 (Афанасьев Н.И., 1983). Размер увеличения объемной массы почвы и распространенность глубины уплотненного слоя зависят от давления колес, кратности их воздействия, влажности и типа почвы. При этом образование уплотненного подпахотного слоя – процесс прогрессирующий (Дубенок Н.И., 1999).

Изменение свойств почв и компонентов экосистемы

Уплотнение почв под влиянием различных причин приводит к изменению их физических свойств, водного, воздушного и теплового режимов, к изменению их физико-химических и агрохимических показателей, биоты, состояния растений, состава грунтовых вод и приземного слоя воздуха. По данным Куйбышева С.В. (1987), повышенные рекреационные нагрузки на почвы лесопаркового пояса Москвы привели к резкому увеличению плотности верхнего 15 см слоя почвы, к уменьшению порозности и пористости аэрации, значительному уменьшению водопроницаемости (1 4-5 раз – для песчаных почв и в 10-12 раз – для суглинистых почв). Это сопровождалось обеднением почв доступными формами азота, фосфора и калия, уменьшением гумусированности.

Как отмечает Садыкбаев Т. (1990), повышенные рекреационные нагрузки приводят к уплотнению почв, сопровождающемуся уменьшением накопления гумуса и подвижных соединений азота, к возрастанию фульватности гумуса и уменьшению доли «свободных» гуминовых кислот. Согласно данным Ушаковой Л.А. (1990), при уплотнении дерново-подзолистых почв отмечается ухудшение микроагрегатного состава, уменьшение общей удельной поверхности и теплоты смачивания. Увеличение плотности сопровождается изменением подвижности в почве токсикантов, изменением биологической активности почв. По данным Мосиной Л.В. (1988), уплотнение почв от 0,6 до 2,0 г/см3 на дерново-подзолистых почвах приводило к повышению содержания обменных цинка, алюминия, меди и свинца.

По нашим данным (Савич В.И. и др., 2000) увеличение плотности почв под влиянием рекреационных нагрузок приводило к увеличению биологической активности почвенных растворов, идентифицируемой по их влиянию на прорастание семян, к уменьшению их комплексообразующей способности.

Мосиной Л.В. и Грачевой Н.М. (1988) показано, что при увеличении плотности почв происходило перераспределение микроорганизмов с глубиной. Они перемещались в более рыхлые глубокие слои, но с достаточной гумусированностью. При этом отмечалось уменьшение числа микроорганизмов и их активность, наблюдалось возрастание доли спорообразующих бактерий, нарушение репродуктивных функций актиномицетов.

Как следствие, увеличение плотности почв приводит к худшему развитию с/х растений и к падению урожайности. Исследования, проводимые в Московской области (Липецкий Н.П., 1982), показали, что уплотнение дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, в состоянии ее физической спелости, ходовыми системами современных тракторов в 1-2 следа не устраняется предпосевной обработкой и приводит к падению урожайности на 10-20%. Эти неблагоприятные явления еще больше проявляются на влажных (весной и осенью) осушенных заболоченных почвах. Водопроницаемость поверхностных горизонтов этих почв резко снижается, увеличивается поверхностный сток, в западинах аккумулируются большие объемы воды. Результаты исследований Матюка Н.С. (1984) показывают, что при уплотнении почв ходовыми системами тракторов густота всходов картофеля уменьшилась на 5,5% при однократном проходе и на 9% - при 2-кратном проходе. По данным Пупонина А.И. и др. (1980), уплотнение почв увеличивало непродуктивный расход почвенной влаги сельскохозяйственными культурами. Коэффициент водопотребления ячменя на участках с 2-кратным уплотнением, в среднем за 3 года, был больше на 7-22%, чем на участках без уплотнения. 

Отмечается (Houben J.M., 1981), что твердость почв влияет на рост корней непосредственно, создавая механическое сопротивление косвенно, уменьшая содержание пор аэрации. Нормальный рост растений обеспечивается при пористости аэрации, соответствующей всасывающему давлению 100 см; > 20% - в песчаной; 17% - в легкосуглинистой; 14% - в тяжелосуглинистой и 10% - в глинистой почве.  В то же время, уплотнение почв, вызывая явления анаэробиозиса, дегумификации, в значительной степени, влияет на пищевой режим почв, обеспеченность растений элементами питания, воздухом, водой, на устойчивость растений к стрессовым ситуациям.

В связи со значительным влиянием уплотнения на урожай, проводятся расчеты изменения урожайности с увеличением степени уплотнения. Зависимость между урожаем с/х культур и плотностью почвы определяется следующим уравнением (Кушнарев А.С., 1981): Q = 1 – [ a (Popt – P)2 + в (Popt – P)], где Q – урожай в долях от оптимального урожая, получаемого при оптимальной плотности почв; Popt – оптимальная плотность почв; текущее значение плотности; а и в – эмпирические коэффициенты. По данным автора, для сахарной свеклы зависимость урожая от плотности определялась уравнением: Q = 1 – [13,96 (Popt – P)2 + 0,08 (Popt – P)]. Уменьшение плотности почвы на 0,1-0,3 г/см3 от оптимальной приводило к снижению урожая на 20-40%. Но очевидно, что подобные эмпирические уравнения не отражают всей сложности существующих зависимостей и не могут быть применены для других почв и условий.

 Изменение свойств почв при уплотнении зависит от сочетания свойств исходных почв и взаимовлияния на почву факторов деградации. Обычно вспашка увеличивает объем крупных пор, и это определяет возрастание водопроницаемости, корнепроницаемости, воздухоснабжения. Однако, при этом происходит уплотнение нижней части горизонта. Образуется плужная подошва. Это уплотнение зависит от мощности гумусовых горизонтов, степени оподзоленности почв, влажности. Буферность или устойчивость к уплотнению является для отдельных почв характеристическим показателем. Если не учитывать особенности почвы при ее вспашке, то можно ухудшить ее физические свойства. Уплотнение подпахотного горизонта способствует быстрому пересыханию верхнего горизонта и увеличивает его подверженность эрозии (Карпачевский Л.О., 1993). При утяжелении гранулометрического состава от песка до тяжелого суглинка уменьшается плотность почв, возрастает влажность завядания, влагоемкость почв. В легкой глине плотность почв может снова возрастать (Карпачевский Л.О., 1993).



Уплотнение почв может соответствовать как уменьшению скважности почв, так и разрушению макро- и микроагрегатов почв. Механическое уплотнение чаще приводит к уменьшению скважности почв, оглеение, осолонцевание, в первую очередь, действует на устойчивость агрегатов почв. По данным Зубковой Т.А. (2000), механическая прочность агрегатов отражает свойства почвенной матрицы на структурном макроуровне. Прочность агрегатов пропорциональна числу контактов, которые определяются удельной поверхностью почвенной матрицы и числом ее сорбционных центров. По мнению автора, оценкой структурных связей агрегатов может быть характеристика степени межчастичного контактирования – максимальное – в глинистых почва, минимальное – в легко и среднесуглинистых. При максимальном контактировании отмечается и большая механическая прочность агрегатов. Так, например, в легком суглинке порозность агрегатов составляет 40-50%; механическая прочность на раздавливание Р – 13-31 кПа; число контактов - < 8. 1010 см-2, а в средней глине порозность – 23-32%; Р – 122-147; число контактов – 118-191 . 1010 см-2. Средняя сила индивидуальных контактов между частицами в агрегате составляет порядок 10-11-10-10 н.

Таким образом, уплотнение почв обусловлено действием ряда факторов, устойчивость к которым отдельных почв неодинакова. Выяснение теоретических закономерностей этого явления для отдельных почв пока не завершено. Устойчивость почв к уплотнению увеличивается на почвах более легкого гранулометрического с–става; при наличии устойчивого к уплотнению травостоя, уменьшается при временном и постоянном анаэробиозисе почв, при загрязнении почв, на кислых почвах, на менее гумусированных почвах, с меньшей мощностью А1; при меньшем проективном покрытии травостоем, в пониженных элементах рельефа, при развитии эрозии. Нарушение экологической ситуации при уплотнении почв обусловлено более быстрым развитием эрозии, дегумификацией, изменением потоков вещества в грунтовые воды и в приземный слой воздуха, изменением микроклимата территории, уменьшением биологического разнообразия, изменением трофических цепей.

Допустимые нагрузки на почвы

Так как разные почвы и определенные их свойства в неодинаковой степени подвержены переуплотнению, то и предельные нагрузки на конкретные почвы отличаются. Однако, для практических целей учитывают градации, приводимые в следующих таблицах.

                                                                               Таблица 14

Удельные допустимые нагрузки на грунты (Сладкопевцев С.А., 1996)

                    Тип грунтов              :Допустимые удельные нагрузки, кг/см2 :Степень корро- 

                                                       :----------------------------------------------------:зийности *)

                                                       :         талые                :            мерзлые       :

скальные и полускальные                    более 5                            более 10                  1

песчаные                                                 1,5-2,5                                8-10                      1

песчаные на пойме                                1,0-2,0                                8-10                     1-2

песчаные с прослойками глинистых      2-3                                   6-8                       1-2

то же на поймах                                     1,5-2,5                                5-6                       2-3

глинистые с прослойками песчаных   1,5-3,0                                5-6                       1-2

то же на поймах                                     1,0-2,5                                5-6                       2-3

глинистые                                               1,0-6,0                                5-6                       2-3

лессовидные                                           1,0-3,0                                5-6                       2-3

торфяные                                                0,5-1,0                                4-5                       1-2

*) определяется сопротивлением грунта, ом/м; 1 – низкая (более 100); 2 – средняя

    (100-10); 3 – высокая (менее 10).

                                                                               Таблица 15

           Критерии для выделения экологической напряженности по увеличению

           плотности почв        

Увеличение плотности почв:              Площадь проявления показателей, %

                                                :------------------------------------------------------------------------------

                                                :         < 5         :        5-20        :        20-50        :        > 50

меньше в 1.1 раза                             1 *)                  1                        1                        1

1,1-1,2                                                2                      2                        2                        2

1,2-1,3                                                2                      3                        3                        4

1,3-1,4                                                3                      3                        4                        5

больше в 1,4 раза                              3                      4                        5                        5

*) зоны: 1 – относительного благополучия; 2 – экологического риска; 3 – экологического

               кризиса; 4 – экологического бедствия; 5 – экологической катастрофы.

Пути оптимизации обстановки

Для устранения уплотнения почв можно устранить или уменьшить влияние факторов, вызывающих уплотнение – причину, или частично оптимизировать свойства почв – изменить последствия негативного влияния. Уменьшение влияния на почву загрязнения, осолонцевания, засоления, развития эрозии, оглеения рассмотрено в соответствующих разделах учебника.

 Уменьшение уплотнения, в связи с выпасом скота, достигается регулированием выпаса, в соответствии с кормовой емкостью пастбищ. Уменьшение уплотнение почв при орошении достигается уменьшением норм полива, совершенствованием техники полива, мелиорацией поливных вод (уменьшением доли натрия в поливных водах). Уменьшение уплотнения при обработке почв достигается оптимизацией систем обработки и применяемых сельскохозяйственных машин. Уплотнению способствуют более высокие скорости обработки, большая масса применяемой сельскохозяйственной техники.

Обработка почвы решает следующие задачи: 1) заделку семян в почву на необходимую для данного вида и сорта глубину; 2) подготовку благоприятных для растений физических свойств почв; борьбу с сорняками; 4) оптимизацию водного режима; 5) заделку удобрений и мелиорантов на глубину, в которой они могут оптимально использоваться.

Важным моментом для сохранения структуры почв и уменьшения ее плотности является обработка почв в состоянии спелости, т.е. при определенной влажности. В том случае, когда почва обрабатывается при избыточной влажности, образуется глыбистая структура. В том случае. Когда обрабатывается сухая почва, образуется пылеватая структура. Указанные явления приводят к уплотнению почв. Чаще это проявляется на глинистых почвах, так как период спелости на таких почвах очень короткий, а в хозяйствах не хватает техники для своевременной обработки почв.

Развитию уплотнения способствует и неправильное применение минеральных удобрений. Почва диспергируется и уплотняется при высоких дозах K, NH4 (более 5% от емкости поглощения почв), при избыточных дозах СаСО3, навоза, особенно жидкого. Для оптимизации обстановки необходим расчет взаимодействия удобрений и мелиорантов с почвой.

Плотность почв зависит от структуры почв и выращиваемой культуры. Так, типичные черноземы в некосимой степи, где зернистая структура хорошо выражена, обладают плотностью 0,95 в слое 0-10 см; под лесом – 0,93; под озимой пшеницей – 1,0; под другими культурами – 1,03-1,06 г/см3. Система севооборотов является одним их важных рычагов предотвращения уплотнения почв. Для борьбы с плужной подошвой необходимо использовать обработку на различную глубину. (К сожалению, вспаханные горизонты способны самоуплотняться, особенно это относится к почвенной корке и горизонту А2).

 Из способов уменьшения плотности почв используют применение мелиорантов, повышенных доз верхового торфа и других разрыхлителей, посев многолетних трав, применение искусственных структурообразователей, повышение урожая с/х культур.