Грунтознавство
 Скачать 3.44 Mb.
|
|
Лісомеліорація – важлива ланка в боротьбі з дефляцією. Розміщення лісосмуг на полях роблять з урахуванням напрямку активних ерозійних вітрів і при ретельному обліку характеру рельєфу і грунтового покриву. Смуги розташовують у вигляді кліток. Дорослі 20-30-літні лісосмуги захищають 30-40-кратну територію. Лісосмуги не тільки захищають грунт від ерозії, але й створюють більш сприятливий мікроклімат і забезпечують збільшення врожаю на 3-4 ц/га. На пасовищах вітрова ерозія виникає від вибивання дерну худобою. На розбитих пісках необхідно заборонити випас худоби, влаштовувати скотопрогони і засівати ділянки цінними кормовими травами. Для запобігання вибиванню варто періодично виділяти ділянки зі збідненим і засміченим травостоєм для відпочинку і підсіву кормових трав. Бажано обводнювати пасовища і створювати лісосмуги – "парасолі" для запобігання перегріву і буранів. 19.2.2. Охорона грунтів від переущільнення Нормальні родючі грунти мають пухку, грудкувато-зернисту структуру і характеризуються щільністю 1,2-1,3 г/см куб. Рух важких машин і обробіток полів в перезволоженому стані за декілька років переущільнюють грунт і суттєво зменшують його біопродуктивність. Особливо переущільнюється грунт по перефирії поля, де техніка активніше маневрує та зупиняється на тривалий час. Щільність орного горизонту зростає до 1,5-1,8 г/см куб. При оранці та інших видах обробітку грунт на цих ділянках погано розпушується на структурні агрегати, і формує брили, які ускладнюють всі технологічні операції та екологічні умови росту й розвитку рослин. Зрошення переущільнених сільськогосподарською технікою грунтів майже неефективне, оскільки в таких едафотопах погіршується водопроникність, відбувається застій води на поверхні, а деколи цементація і коркування поверхні. Інтенсивне пересихання переущільнених горизонтів веде до утворення системи широких магістральних тріщин, які розмежовують поверхню на безструктурні полігони. Розвиток рослин у подібних умовах сильно пригнічений. Переущільнення пасовищних едафотопів відбувається внаслідок неправильного випасу худоби. На стороорних грунтах часто спостерігається проблема внутрігрунтового переущільнення, за рахунок обробітку на одні й ті ж глибини. Найчастіше шар грунту з підвищеною щільністю формується на глибині 20-40 см. У цих умовах водне і мінеральне живлення рослин проблематичне. Переущільнена грунтова маса досить часто утворює водоупор, що сповільнює вертикальні міграційні потоки води та сприяє розвитку оглеєння. В цих умовах активізується анаеробна мікрофлора та посилюється інтенсивність відновних процесів, як наслідок – зростає концентрація таких токсичних для рослин газів як аміак, сірководень і метан. Для боротьби з внутрігрунтовим переущільненням варто використовувати плуги з грунтопоглиблювачами. Відновлення родючості переущільнених грунтів – справа складна і тривала. В таких випадках ефективним є застосування органічних добрив, обережне зволоження, відмова від основного обробітку з оборотом гумусо-акумулятивного горизонту і його заміна на безполицевий та поверхневий, а деколи і внесення піску (піскування). Проте основним завданням є полегшення ваги сільськогосподарських машин, зменшення кількості проходів техніки по полю, травосіяння та використання органічних добрив. 19.2.3. Виведення грунтів з діючих екосистем та рекультивація порушених ландшафтів Майже два млрд. га різноманітних грунтів у світі відчужені і виключені з природних екосистем містами, селами, дорогами, портами, складами, лініями передач, трубопроводами, шахтами, водосховищами, ставками, каналами, звалищами тощо. Загальні втрати земель від забудови та індустріального використання лише у США складають 1,4 млн. га за рік, з яких 400 тис. га – агрономічно-цінні. У світі щорічно вилучається з біосфери до 20 млн. га продуктивних земель. Поверхневий гумусовий горизонт цих територій знищений фізично або втрамбований в породу, залитий бетоном та асфальтом, отруєний та позбавлений життя. Рослинність, грунтова фауна, мікроорганізми, біоенергетика і біогеохімія на цих територіях зведені до мінімуму. Найбільш активне руйнування грунтового покриву і ландшафту в цілому викликає видобуток корисних копалин відкритим способом. При цьому порушується рослинний і грунтовий покриви, гідрологічний та гідрохімічний режими території. У багатьох країнах значні площі зайняті кар'єрами, відвалами і териконами. Тверді наноси і токсичні сполуки забруднюють водотоки і цим додатково негативно впливають на довкілля. У США порушена розробками площа складає більш 1,3 млн. га, в Англії – більш 60 тис. га, у ФРН – більш 30 тис. га (Л. В. Моторина, В. А. Овчинников, 1975). В Україні промислова ерозія має місце в Донбасі. В наш час рекомендовані селективна виїмка і складування гумусованих горизонтів грунтів для подальшого відновлення порушених територій. При гірничих розробках на поверхню часто виносять малопридатні для використання грунти чи навіть токсичні породи. Токсичність визначається мінералогічним і сольовим складом порід. Присутність у породі піриту при його вивітрюванні веде до різкого підкислення середовища. Через 30-40 днів після виносу такої породи на поверхню та її активного контакту з киснем спостерігається зміна рН від 5,5 до 2,1, а також різке зростання вмісту рухомих сполук заліза (до 150-180 мг/100 г). Вміст рухомого алюмінію сягає токсичного рівня. Як правило, розкривним породам, властиві висока кислотність і дуже висока неоднорідність як за хімічними, так і фізичними властивостями. Тому меліорація розкривних порід передбачає вапнування, внесення мінеральних добрив і гомогенізацію кореневмісного шару. Підземний видобуток корисних копалин також призводить до порушення ландшафту, тому що згодом розвиваються просадні явища, змінюються рельєф і гідрологічний режим території. Супутниками шахт є терикони, розмивання і розпилення яких погіршує властивості навколишніх грунтів і водотоків. В наш час розроблені прийоми рекультивації териконів і золовідвалів, знайдені шляхи утилізації цих відходів на дорожнє будівництво і будматеріали. Порушення якості грунтового покриву здійснюється і при видобутку нафти. Забруднення грунтів у районі нафтовидобутку відбувається сирою нафтою і нафтовими водами, що просочуються зі шпар, пластовими водами. Забруднювачами можуть бути бурові розчини, які застосовуються при нафтовидобутку. Газові потоки, зв'язані з родовищем нафти, змінюють склад грунтового повітря, збагачуючи його вуглеводами, сірководнем, оксидами вуглецю, сірки, азоту. Пластові води, збагачені розчинними солями, спричиняють місцеве засолення грунтів. Непродуктивні втрати грунтів супроводжують дорожнє будівництво, лінії електропередач, промислове і цивільне будівництво. Норми відводу земель, особливо орних, повинні знаходитися під чітким контролем. Біосфера планети втратила значну частину свого біоенергетичного і біогеохімічного механізму самовідновлення. Подальше бездумне господарювання – злочин перед нащадками. Фізичне знищення і відчудження грунтово-рослинних екосистем з біосфери мусить бути зупинине чи зведене до мінімуму, а вже порушені ландшафти потребують активної рекультивації. Рекультивація – система прийомів відновлення й оптимізації порушених ландшафтів. Вартість рекультивації входить у проектну вартість видобутку корисних копалин. Найбільше методично розроблена рекультивація земель, порушених гірськими розробками. Її проводять у 3 етапи. Перший етап – підготовчий. Проводиться обстеження порушеної території, визначається напрямок рекультивації, складається техніко-економічне обгрунтування і проект рекультивації. Другий етап – гірничотехнічна рекультивація. Залежно від регіональних умов, другий етап може включати хімічну меліорацію. Гірничотехнічну рекультивацію виконують підприємства, що ведуть розробку корисних копалин. Третій етап – біологічна рекультивація. Вона спрямована на відновлення родючості підготовлених у процесі гірничотехнічної рекультивації земель і перетворення їх у повноцінні лісові чи сільськогосподарські угіддя. Напрямок і методи біологічної рекультивації розрізняються залежно від географічного положення району, його кліматичних, фізичних і господарсько-економічних особливостей. Найбільш дешевим видом освоєння рекультивованих територій вважається залісення. Для поліпшення властивостей верхнього шару відвалів, для нагромадження в ньому органічної речовини й азоту перед посадкою дерев висівають люпин, буркун чи люцерну з наступним їхнім заорюванням. Дерева саджають в заповнені нетоксичною породою або грунтом ямки чи борозни. В областях з поширенням родючих грунтів і нетоксичних розкривних порід проводять сільськогосподарську рекультивацію. Вона проходить у кілька стадій: вапнування, розпушування до глибини 60 см, внесення добрив, посів злаково-бобової суміші. Після цього вводять спеціальну сівозміну, де 40-50% складають багаторічні трави. Після такої сівозміни рекультивовані землі можуть бути зайняті зональною польовою чи кормовою сівозміною. 19.3. Порушення біоенергетичного режиму едафотопів та екосистем 19.3.1. Захист грунтів від девегетації та дегуміфікації Девегетацією називається втрата грунтами свого природного лісового, кущового та трав'янистого покриву. Девегетація – це явище, яке призводить до поступового знеживлення едафотопу, до пониження його біопродуктивності та втрати екологічних функцій. Грунти з штучно збідненим рослинним покривом втрачають кореневу біомасу, відповідно і запаси цінних мінеральних та органічних речовин, втрачають свої біоенергетичні ресурси, стають стерильними, безструктурними, легко еродуються. Для боротьби з цим явищем необхідно забезпечувати: в пасовищному господарстві – оптимальне навантаження поголів'я худоби, підсіви та підживлення трав, впровадження системи загонів та огорож; в польових сівозмінах – збільшення частки багаторічних трав, регулярність внесення органічних добрив, контурний обробіток полів з врахуванням особливостей рельєфу; в лісовому господарстві – швидке відновлення і збереження лісової рослинності; на гірських та схилових ландшафтах – створення лісоплодових насаджень і терас; в дорожному та міському господарствах – деревонасадження, парки, сквери, сади, трав'янистий дерновий покрив у дворах, на вулицях та узбіччях доріг. Часто девегетація є початковою стадією дегуміфікації, оскільки зменшується кількість органічної речовини, що надходить у грунт з рослинними рештками, а гумус таких грутів активно окиснюється. Однак, основною причиною дегуміфікації є оранка. При такому обробітку, особливо цілинних грунтів, спостерігається швидке зменшення вмісту та запасів органічної речовини. Дегуміфікація призводить до зменшення вмісту і запасів гумусу на 30-40%, потім цей процес стабілізується на більш низькому рівні через 30-50 років. Найбільш різке зменшення вмісту й запасів гумусу відбувається в перші 5-10 років. Процес дегуміфікації не стабілізується у випадку розвитку ерозії. Найбільш різкі зміни відбуваються в орному шарі, але розходження по вмісту гумусу в орних грунтах в порівнянні з цілинними можуть простежуватися до 80 см. Зміна вмісту гумусу визначається структурою посівних площ, співвідношенням у сівозмінах просапних і суцільного посіву культур, питомою вагою багаторічних трав, застосуванням органічних і мінеральних добрив. Процес дегуміфікації має місце в усьому світі. У США, Канаді, Аргентині на ріллі щорічна втрата гумусу складає близько 1,5 т/га, а на чорних парах досягає 8 т/га. Вміст гумусу в орних горизонтах степових грунтів прерій знизився на 30-40%, у грунтах Бразилії – у 3 рази (з 6 до 2%), що збільшило щільність грунтів на 50% і погіршило водопроникність у 15-20 разів (В. А. Ковда, 1981). У нашій державі найбільшої дегуміфікації зазнали чорноземи лісостепової зони внаслідок посилення мінералізації детритної частини гумусу та розвитку ерозійних процесів. Втрати гумусу в чорноземній зоні за останнє століття коливались в межах 1-4%, що складає від 0,5 до 1,8 т/ га. Запаси специфічної органічної речовини грунту скоротилися на 15-40%, про що свідчать результати повторного порівняння вмісту і запасів гумусу в чорноземах, де понад ста років тому працював В.В.Докучаєв, (Г.Я.Чесняк та ін., 1983). Значні втрати гумусу часто спричинені безвідповідальністю людей, які економлячи кошти на заробці пожнивних решток в грунт спалюють їх. Вогонь нищить органіку на поверхні грунту, яка могла б стати джерелом гумусу. Він термічно "стерилізує" поверхневі горизонти, вбиваючи всю біоту, що бере активну участь у процесах гуміфікації. Зрештою вогонь швидко пересушує верхні декілька сантиметри грунту, в яких гумус просто горить. Меліорація торф'яних грунтів також супроводжується втратою органічної речовини. Процес осушення супроводжується зменшенням потужності торф'яного шару в середньому на 2-3 см/рік. Цей процес відбувається за рахунок ущільнення торф'яної маси внаслідок часткового зневоднювання, коагуляції колоїдів і зміни природної структури торфу (1,9-2,5 см/рік), а також у результаті безповоротних втрат, обумовлених мінералізацією й ерозією торфу (0,1-0,5 см/рік). Людина може сприяти наростанню гумусу в грунті застосуванням органічних добрив, вапнуванням кислих грунтів, використанням у сівозміні багаторічних трав, регулюванням співвідношення площ просапних і зернових культур та іншими прийомами. Підраховано, що для створення бездефіцитного балансу органічної речовини в грунти в середньому варто вносити 8-12 т/га органічних добрив щорічно. Природно, що при цьому важливо враховувати властивості грунтів, особливо якість органічних добрив. Відновлюють і стабілізують вміст і запаси гумусу оструктуреність грунтів, покращення їх водно-фізичних властивостей, посів багаторічних трав. Позитивно діє заробка в грунт пожнивних решток. Сполучення науково-обгрунтованих доз мінеральних добрив з органічними сприятливо позначається на зростанні родючості грунтів, збільшенні врожайності рослин і якості врожаю. Важливим фактором збереження гумусного стану грунтів є обробіток, який щадить грунт. У даний час на значних територіях півдня нашої країни застосовують безполицеву оранку. Полегшення машин, мінімалізація обробітку сприяють збереженню і нагромадженню гумусу в грунті. Варто відзначити, що важливо піклуватися не тільки про вміст і запаси гумусу, але і про його якість. 19.3.2. Грунтовтома, токсикоз та виснаження едафотопів При вирощуванні сільськогосподарських рослин монокультурою, у грунтах накопичуються метаболіти і токсини, що виділяють корені при вегетації рослин та мінералізації залишків після збирання врожаю. Відбувається перебудова мікробоценозу, внаслідок чого, формуються складні взаємовідносини між мікроорганізмами, грунтом та рослинами, де грунт стає посередником між двома іншими компонентами в біоценозі. При утворенні токсинів у едафотопі виникає явище токсикозу і як його власний випадок – грунтовтома. Грунтовтома відома в практиці сільськогосподарського виробництва давно, значно раніше, ніж токсикоз грунтів. Вона проявляється в різкому пригніченні рослин та зниженні їх врожайності. Широко відома льоновтома, конюшиновтома, втома грунтів під плодовими насадженнями тощо. Вирощування монокультури протягом 4-6 років сприяє накопиченню метаболітів та токсинів, що виділяються в грунт під час веґетації чи мінералізації пожнивних решток. Поступово в орному шарі починають домінувати однотипні групи мікроорганізмів та шкідників, що викликають хвороби, властиві даній культурі. Спроби здолати захворювання, шкідників та бур'яни за допомогою добрив і різноманітних біоцидів не тільки не сприяє зростанню врожаїв, але й отруює грунти, води, біопродукцію, комах, що запилюють рослини, птахів, тварин-геобіонтів і людину. Явище грунтовтоми не спостерігається в природних незайманих біогеоценозах. Воно є типовою ознакою антропогенної трансформації едафотопів. Втомлений грунт – хворий грунт, який має ознаки глибоких патогенних змін. За даними міжнародної організації ФАО, щорічний недобір врожаю від грунтовтоми складає майже 25%, при цьому більш як 1 млн 250 тис. га ріллі – втомлена земля. Токсикоз грунтів – ширше поняття, яке включає прояв пригнічення росту рослин на цілинних і окультуренних грунтах не тільки в монокультурі, а й у сівозмінах. Причиною токсикозу грунтів найчастіше виступає мікрофлора, яка виділяє фітотоксини. Серед відомих фітотоксинів найбільш негативно діють антибіотики (циклогек-самід, азазерин, окситетрациклін, стрептоміцин, поліміксінова кислота та пеніцилін), алкалоїди та деякі гетероциклічні сполуки. Загальновідома токсичність кумарину, який гальмує проростання насіння в нищівно малих концентраціях. Саме кумарин найчастіше використовують для порівняльного тестування інших фітотоксинів. Багаторічними дослідженнями М.С.Авдоніна було встановлено, що тривале застосування азотних добрив окремо і разом з калійними на кислих дерново-підзолистих грунтах призводить до різкого погіршення їх родючості і падіння вражайності без помітної зміни агрохімічних властивостей. Авдонін назвав це явище прихованою негативною дією мінеральних добрив на кислих грунтах. Проте мікробіологічні дослідження показали, що при майже незмінних агрохімічних властивостях відбувається різка трансформація мікробоценозу, особливо грибів-мікроміцетів, в бік домінування токсиноутворюючих форм. Було доведено, що застосування як разових надлишкових доз добрив, так і тривале внесення добрив у малих концентраціях провокує токсикоз. Слід зауважити, що це явище не проявляється, коли мікробоценоз знаходиться в стані гомеостазу. Інтенсивне сільськогосподарське виробництво виснажує грунти, особливо в умовах, коли польові сівозміни насичені просапними культурами. З урожаєм з біологічного кругообігу назавжди виноситься значна частка біофільних елементів. Внесення добрив, на жаль, не може повністю компенсувати ці втрати. У середині минулого століття спотворені форми господарювання поховали травопільну систему землеробства, яка дозволяла підтримувати і покращувати родючість грунтів та вирішувала кормову проблему тваринництва. А саме трави здатні нівелювати негативний баланс поживних речовин. Системи землеробства майбутнього обов'язково повинні стати природоохоронними, тобто основаними на раціональному комбінуванні безполицевого обробітку та травосіяння з введенням полівидових угруповань. Механічний і хімічний обробіток едафотопів мусить бути мінімалізований. |