Экологические проблемы использования почв Белгородской области

                                                                                                 Таблица 2

Распределение пахотных почв Белгородской области по содержанию органического вещества, %

                           2.2 Кислотность почв и ее причины.

Продовольственная безопасность страны базируется на высокоэффективной  системе земледелия, главным звеном которой является воспроизводство  почвенного плодородия. Понятие плодородия почв и повышение урожайности  тесно связано с регулированием кругооборота веществ в земледелии. Это особенно относится к такому важнейшему элементу, как кальций, который В.Р.Вильямс назвал "стражем" плодородия. В почве нет прочного механизма фиксации кальция, и этот элемент занимает первое место по миграции из корнеобитаемого слоя. Декальцирование черноземов является своеобразным "пусковым механизмом" их деградации. Недостаток кальция в почве обусловливает избыточную кислую среду для растений, снижение содержания и подвижности элементов питания, биологической активности почвы, уменьшение содержания гумуса, снижение (до 40 процентов) эффективности удобрений, ухудшение качества растениеводческой продукции. Сельскохозяйственное производство с устойчиво высокими урожаями культур ведет к резкому повышению расхода кальция и магния из почв. Этим и объясняется расширение площадей кислых почв.

За последние годы доля кислых почв в области увеличилась  почти в два раза - с 22,9 до 41,9 процента. В результате чего недобор продукции  растениеводства по самым скромным оценкам в пересчете на зерно составляет около 190 тыс. т/год.

Восполняются потери кальция  в почве путем известкования. Наиболее высокие темпы известкования  кислых почв были в 1984 - 1989 г. г. - 33 тыс. га/год. В настоящее время в области  известкуется менее 2 тыс. га кислых почв в год. При современных объемах известкования доля кислых почв будет увеличиваться ежегодно на 1 - 2 процента.

В области 546 тыс. га кислых почв, для известкования которых потребуется  около 2,5 млн. т карбоната кальция. В качестве известковых материалов целесообразнее всего использовать дефекат и мел.

В первую очередь предусматривается  известкование сильнокислых, затем  среднекислых и слабокислых почв. Наиболее выгодно начинать известкование  с тех полей, где будут минимальные затраты на эту операцию. Очень эффективно проводить известкование вместе с внесением органических удобрений.

Важным фактором почвенного плодородия, оказывающим значительное влияние на формирование урожая сельскохозяйственных культур, является кислотность почв. На кислых почвах на 30 - 40 процентов уменьшается эффективность применения удобрений, в продукции интенсивно накапливаются радионуклиды и тяжелые металлы, ухудшается ее качество, снижается устойчивость агроценозов к неблагоприятным погодным условиям. В Российской Федерации более 20 млн. га пашни имеют кислую реакцию среды. Ежегодные потери урожая, обусловленные влиянием неблагоприятной кислотности почв на растения, оцениваются в пересчете на зерно в 10 - 12 млн. т.

В Центрально-Черноземных  областях России, в частности в Белгородской области, одной из негативных тенденций современного земледелия является интенсивное подкисление черноземных почв. Долгое время считалось, что черноземы (выщелоченные и оподзоленные) в отличие от дерново-подзолистых почв не нуждаются в известковании. Однако материалы агрохимического обследования, многочисленных экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что в результате резко отрицательного баланса кальция и применения физиологически кислых удобрений увеличивается кислотность пахотных почв в Центрально-Черноземных областях.

Чрезмерное увеличение кислотности  ухудшает состояние гумусного фонда  почвы. Повышение подвижности гумуса вследствие возрастания его водорастворимой  части является одним из негативных последствий этого процесса, так как приводит к обеднению органическим веществом пахотного слоя.

Экологическая роль кислотности  определяется в первую очередь влиянием на доступность питательных веществ, развитие в почве микроорганизмов. В кислых почвах повышается растворимость соединений железа, марганца, алюминия, бора, меди, цинка. При избытке этих элементов продуктивность растений снижается.

Кислые почвы Белгородской области в основном представлены черноземами оподзоленными и  выщелоченными, серыми и темно-серыми лесными почвами, которые преимущественно расположены в западных районах.

Степень кислотности зависит  от многих факторов, но главным образом  от климата, литологического состава  почвообразующих пород, направления  почвообразовательного процесса, степени  эродированности и влияния хозяйственной деятельности человека.

Основная антропогенная  причина увеличения кислотности  пахотных почв в отрицательном балансе  кальция. В почве нет прочного механизма фиксации кальция, и этот элемент занимает первое место по миграции из корнеобитаемого слоя. Недостаток кальция в почве обусловливает избыточную кислую среду для растений, снижение содержания и подвижности элементов питания, биологической активности почвы, уменьшение содержания гумуса, ухудшение физико-химических и физико-механических свойств почв. Сельскохозяйственное производство с устойчиво высокими урожаями культур ведет к резкому повышению расхода кальция и магния из почв. Этим и объясняется расширение площадей кислых почв, подлежащих известкованию.

Для обоснования изменения кислотности почв часто используют расчеты баланса кальция. Подобные расчеты, тем более проводимые для земледелия целой области, достаточно приблизительны и условны. Тем не менее они позволяют прогнозировать развитие ситуации. Можно выделить следующие основные статьи баланса кальция в земледелии Белгородской области.

Существенное  влияние на подкисление почв оказывает  применение физиологически кислых удобрений. Основным физиологически кислым удобрением, используемым в области, является аммиачная селитра. Для компенсации кислотности, вызываемой применением физиологически кислых удобрений, в 1984 - 1989 г. г. было необходимо вносить 40 кг/га окиси кальция, а в 2000 - 2004 г. г. только 15 кг/га.

Определенное  влияние на подкисление почв вокруг индустриальных центров оказывает  выпадение кислотных (pH 3 - 4) атмосферных  осадков и серы (50 - 100 кг/га). Однако для условий Белгородской области эти факторы существенного значения не имеют.

Результаты  лизиметрических опытов, которые  проводились в основном в Нечерноземной  зоне России и зарубежных странах, свидетельствуют  об очень значительных (до 300 кг/га окиси  кальция и более) потерях кальция  с инфильтрационными водами. Подобных исследований в Белгородской области не проводилось, поэтому количественно оценить размеры вымывания кальция на черноземах довольно трудно. Однако данная статья расхода кальция является одной из основных для выщелоченных и оподзоленных черноземов, серых лесных почв, расположенных на водоразделах. Для эродированных почв, которых в области более половины, потери кальция в результате внутрипочвенной миграции минимальны.

Практически полное прекращение работ по известкованию  кислых почв, существенное сокращение использования органических удобрений значительно ухудшило баланс кальция в современном земледелии, оказало большое негативное влияние на урожайность основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в области (озимой пшеницы, ячменя, сахарной свеклы, кукурузы, подсолнечника), так как они чувствительны к повышенной кислотности. [6] 
                          2.3 Техногенное загрязнение почв.

Загрязнение почвенного покрова происходит практически  при всех видах хозяйственной  деятельности человека. Основными источниками загрязнения почв в Белгородской области являются промышленные отходы производства черных и цветных металлов, а также отходы химической промышленности и её продукция (органические химические соединения,  продукты неорганической химии, ПАВ и др.

При производстве высокомолекулярных соединений источниками  загрязнения почв являются мономеры, растворители, катализаторы, стабилизаторы, наполнители красители и т.д., а также непосредственно и  сама продукция - лакокрасочные материалы (растворы смол или синтетических веществ в органических растворителях), пластмассы, резина, продукты переработки, в том числе химической, древесины и некоторые другие вещества.

Источниками загрязнений почв тяжелыми и цветными  металлами являются комбинаты цветной металлургии, выбросы предприятий машиностроения и металлообработки, черной металлургии, химической и нефтехимической, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной, пищевой, строительных материалов, энергетики, топливной, производство красителей, чернил, стекла, резины, керамики, производство пигментов, защитных покрытий, аккумуляторов, сплавов и др.

Особо токсичное  вещество – мышьяк попадает в почвы  в результате внесения удобрений  и обработки пестицидами и  инсектицидами, а также при производстве пигментов, стекла, лекарств, инсектицидов, фунгицидов, редентицидов,  дубильных веществ.

Общеизвестно  о загрезнении почв химическими  и биологическими препаратами (в  т.ч. и удобрениями) используемыми  в сельском хозяйстве.[7]

                            2.4. Влияние орошения на почву

Орошение (ирригация) - подвод воды на поля, испытывающие недостаток влаги, и увеличение её запасов в корнеобитаемом слое почвы в целях увеличения плодородия почвы. Орошение, вместе с осушением, является основным видом мелиорации - гидротехническим. Орошение улучшает снабжение корней растений влагой и питательными веществами, снижает температуру приземного слоя воздуха и увеличивает его влажность.

Орошение относится  к гидромелиорации, которая представляет собой ряд мер, направленных на долговременное улучшение водного режима почвы с целью повышения её урожайности. Гидромелиорация осуществляется путём строительства инженерных гидротехнических сооружений, с помощью которых осуществляется просчитанное изменение или регулирование водного режима территории. Если орошение требуется осуществлять в местности бедной водными запасами, то предварительно следует провести обводнение территории, так как постоянная транспортировка требуемых для орошения объёмов воды была бы чрезвычайно неэффективной и дорогостоящей. С помощью же обводнения обеспечивается поступление воды естественным ходом, что позволяет её использовать в дальнейшем непосредственно в оросительных системах.

Эффективным является использование орошения вместе с  другими видами мелиорации, например, с агролесомелиорацией, которая включает в себя создания защитных лесополос и участков. При этом возможно достичь не только улучшения почвенных условий, но и изменения в лучшую сторону микроклиматических условий, когда улучшается местный влагооборот в целомя. В засушливых регионах только увлажнения почвы может быть недостаточно, так как при действии сухих ветров испарение с поверхности растений усиливается, и скорость подпитки из корневой системы может оказаться недостаточной, что приводит к увяданию. Также можно отметить такие виды мелиорации как опреснительные мелиорации, которые заключаются в выведении из почвы вредных солей, и тепловые мелиорации, когда полив культур производится тёплой водой.

Оросительные  системы в общем случае состоят из нескольких компонентов:

Водоисточник - река, пруд, водохранилище, скважина, обеспечивающие требуемый объём воды

Водозаборное  сооружение - регулирует забор воды в систему

Сеть линейных водопроводящих устройств - каналы, лотки, трубопроводы

Поливная сеть и устройства - непосредственно поливные полосы, борозды, чеки, ярусы, поливальные машины и устройства

Водосборно-сбросная сеть - для сбора и отвода поверхностного стока с участка

Дренажная сеть - для регуляции уровня подземных вод и отвода солей

Вспомогательные сооружения - для регулирования напора, расхода и объёма воды, очистные сооружения и пр.

Инфраструктура - дороги, лесополосы, сооружения энергоснабжения, производственные и жилые здания, пруды-накопители и пр.

Соответственно, можно выделить несколько типов оросительных систем в зависимости от применяемых компонентов. Например, если в качестве водозаборного сооружения используются насосные станции, то система является с механическим водоподъёмом, в отличие от самотечной системы. По типу открытости можно различить системы открытые, где используются каналы и лотки и закрытые, где используются трубопроводы. Также системы различаются по способу полива: поверхностного полива, дождевальные, рисовые, лиманного, капельного или внутрипочвенного орошения.