Лекции по "Геоэкология"

Земли, интенсивно используемые под пашню, делят на четыре категории:

I – не подверженные  ускоренной эрозии, сток талых  и дождевых вод с этих земель  не разрушает нижележащие участки;

II – подверженные слабой  эрозии, сток с этих земель  угрожает нижележащим участкам (не смытые и слабосмытые почвы);

III –подверженные средней  эрозии (слабо- и среднесмытые почвы);

IV – подверженные сильной  эрозии (среднесмытые почвы).

Земли, пригодные для ограниченной обработки и неблагоприятные для постоянного возделывания ценных сельскохозяйственных культур (даже при условии применения полного комплекса противо-эрозионных мероприятий), представлены одной категорией: V– подверженные очень сильной эрозии (средне- и сильносмытые почвы).

Земли, не пригодные для обработки, делят на три категории: VI – не пригодные для включения в почвозащитный севооборот; VII- ограниченно пригодные для пастбищ; VIII – не пригодные для земледелия, сенокошения и выпаса, но пригодные для лесоразведения; IX –   не пригодные для земледелия, сенокошения, выпаса и лесоразведения (бросовые земли – выходы плотных пород, галечники, скалы, каменные осыпи).

Земли I категории используются без почвозащитных мероприятий.

На землях II категории прекращение ускоренной эрозии достигается благодаря проведению вспашки и расположению посевов поперек склонов, а также почвоуглублению или вспашке до 35 см, лункованию, бороздованию и регулированию снеготаяния.

На землях III категории, кроме мероприятий, рекомендуемых для земель II категории, осуществляется прерывистое бороздование, а на ровных склонах – обваловывание и нарезка водоотводных борозд.

На землях IV категории применяются меры, относящиеся к категориям II и III. Кроме того, проводится специальная организация территории, включающая возделывание культур с участием буферных полос, устройство горизонтальных валов, террасирование и др.

На землях склонов вместе с влагозадержанием вносятся повышенные дозы органических и минеральных удобрений. Это не только улучшает свойства почвы и увеличивает урожаи, но и повышает устойчивость их к смыву благодаря более мощным корневым системам и густому пологу растений. Применение удобрений на среднесмытых почвах дает прибавку урожайности на 30% выше, чем на несмытых. Разработаны и внедряются приемы радикального улучшения состава и свойств смытых почв путем добавления в состав пахотного слоя чрезвычайно больших доз сапропеля или торфа.

В поясе преобладания смыва почв ливневым стоком, защита почв от ускоренной эрозии увязывается с мерами по задержанию влаги. Для уменьшения смыва широко внедряется контурная обработка почв и полосное размещение посевов. При полосном земледелии смыв почвы уменьшается в 10 – 20 раз и более. На склонах с полосным размещением многолетних трав и зяби мощность снежного покрова в 2 раза больше, а талый сток в 26 раз меньше, чем на склонах со сплошной зяблевой обработкой. Летом влажность земель на полосах, находящихся под паром, выше, чем при бесполосном земледелии.

Все земли под пропашными культурами на юге России являются эрозионно опасными, и без трав в севообороте здесь не решить проблемы защиты почв от эрозии.

Специфичны противоэрозионные мероприятия при ведении сельского хозяйства в горах. В горных районах на склонах до 5° рекомендуется применять поперечный по отношению к склону тип организации дорог, тропинок, сельскохозяйственных угодий, вводить глубокую водопоглощающую обработку почв. На двусторонних и многосторонних склонах все виды сельскохозяйственных работ организуются параллельно горизонталям рельефа, причем пропашные культуры располагаются на наиболее пологих участках. На склонах в 5 – 10°, помимо отмеченных мероприятий, добавляются контурные борозды, увеличивается густота стояния растений, высеиваются преимущественно озимые культуры.

На склонах крутизной 10 – 15° рекомендовано высаживать исключительно многолетние травы или виноградники; сады, ценные древесные и ореховые насаждения окружают полосы многолетних трав. Склоны круче 12 – 15° после террасирования используют под ценные садовые, орехоплодовые и древесные насаждения. В эрозионноопасных условиях влажных субтропиков используют террасирование склонов, шпалерную посадку чайных кустов, создание буферных полос многолетних трав и т.п.

Для борьбы с овражной эрозией требуется применение специальных гидротехнических сооружений, хотя можно сдержать развитие оврагов облесением или заравниванием их склонов.

Гидротехнические сооружения, применяемые для контроля над овражной эрозией, условно разделяются на две группы. К первой относятся сооружения на водосборной площади оврагов, балок и речных долин. Основная их функция – сокращение смыва почвы и частичное задержание стекающей воды на обрабатываемых землях. Они должны снижать опасность образования оврагов и замедлять рост существующих оврагов. В эту группу входят валы-террасы на пашне, ступенчатые террасы на крутых склонах, валы и валы-канавы, устраиваемые в водорегулирующих и прибалочных лесополосах, нагорные канавы, микролиманы, забитые клином органических остатков щели, лункование зяби и паров.

Ко второй группе относятся сооружения, размещаемые непосредственно в оврагах или на крутых склонах. Их главное назначение – прекращение роста оврага в длину, ширину и глубину, а также предупреждение образования оврагов. Эти сооружения защищают локальные по площади объекты, наиболее крутые части склонов балок и речных долин от разрушения, а ценные пойменные земли, реки и водоемы – от заноса продуктами смыва и овражного размыва. Для прекращения роста оврагов в длину чаще всего применяют водозадерживающие валы, водоотводящие валы и канавы, а также перепады, консоли и быстротоки; препятствиями роста оврагов в ширину служат подпорные стенки; глубинную овражную эрозию задерживают поперечные запруды и плотины.

В связи с чрезмерной распашкой водосборов в лесостепной и степной зонах европейской части России возникла проблема восстановления малых рек и их вырождение. Пострадали верхние звенья речной сети в бассейнах Оки, Дона и ряда других рек. На дне долин небольших рек произошла избыточная аккумуляция наносов и образование под руслами слоя суглинисто-супесчано-песчаного аллювия мощностью в 2 – 3, иногда до 5 – 10 м. Большинство малых рек обмелело, хотя уровень их стал располагаться выше, что привело к подтоплению земель. Скорость такой природно-антропогенной деградации речных долин зависит от степени распаханности и залесенности водосборов. В нашей стране проводится разработка водохозяйственных паспортов бассейнов малых рек. Радикальной мерой является создание прибрежных водоохранных зон со строгим ограничением хозяйственной деятельности и выделением прибрежных водоохранных полос.

В борьбе с ускоренной дефляцией применяют защитные севообороты, а также используется деление земель по степени их уязвимости к выдуванию почвы. Обычно выделяют пять категорий земель: не подверженные ускоренной дефляции, слабо, средне, сильно и очень сильно подверженные выдуванию. Для земель первых трех категорий признаны целесообразными обычные севообороты. На землях четвертой и пятой категорий проектируются защитные севообороты с ускоренной ротацией, повышением доли многолетних трав, озимых и зимующих культур, создание механических защит (щитов, изгородей и т. п.), лесомелиоративное закрепление земель.

Эффективен прием полосного размещения культур перпендикулярно к направлению дефляционно опасных ветров. Он применяется на опасных участках, а также в местах распространения почв легкого механического состава. Соотношение ширины защитных (с посевами многолетних трав и других культур) и защищаемых полос с отвальной зябью составляет 1:1, реже 1:2 или 1:3. Используют также полосное оставление стерни на высоком срезе, кулисные посевы длинностебельных растений.

Плоскорезная обработка почвы обеспечивает не только надежную защиту от ускоренной дефляции, но и более эффективное использование в засушливых районах естественных осадков для выращивания сельскохозяйственных культур. Стерня и другие растительные остатки ослабляют испарение с поверхности почвы. При оставлении стерни, несмотря на сильные зимние ветры, на полях накапливается слой снега мощностью в высоту стерни или несколько выше. Этот слой наращивается благодаря мерам по снегозадержанию. Система обработки почвы с сохранением стерни внедрена на огромных площадях пахотных земель Западной Сибири, Урала и Поволжья.

Полезащитные, лесные полосы оказывают активное противодействие дефляции почв. Максимальный эффект дают ажурные лесополосы с мелкими просветами, занимающими 15 – 35% проекции полосы. Ширина таких ветровых барьеров обычно от 12 до 32 м. Средняя высота лесополос в лесостепи обычно 18 м, в степи – 16, в засушливой степи – 12, в сухой степи 6 – 8 м. Главные породы лесополос представлены дубом, гледичией, акацией белой, ясенем зеленым и обыкновенным, вязом мелколиственным, тополем. Из сопутствующих древесных пород распространены: ясенелистный, татарский и полевой клены, абрикос, груша, яблоня, вишня, шелковица, жимолость, лох, акация желтая. Ветрозащитное действие перпендикулярных господствующим ветрам ажурных лесополос прослеживается на расстоянии, в 40 – 60 раз превышающем их высоту, однако длительные штормовые ветры сокращают это расстояние в 3 раза. Одновременно лесополосы аккумулируют пыль и защищают снег полей от сдувания.

Совсем или почти полностью избежать ирригационной эрозии позволяет регулируемое капельное орошение по гибким синтетическим или перфорированным трубам. Резко уменьшить эрозию позволяют: дождевание интенсивностью не свыше 1,5 – 2 мм/мин (особенно для черноземов), полив по бороздам, нарезанным по горизонталям (контурные борозды), прерывистое борозды и лунки, полив по бороздам-щелям глубиной 36 – 40 см, увеличивающим поверхность контакта почвы с водой.

Уменьшения эрозии стенок оросителей можно добиться их предварительно увлажняют небольшими порциями воды. Оросители и борозды засеиваются травами и зерновыми культурами. На более плоских участках контурные борозды заменяют микроозерами в виде небольших лунок, лиманов или прерывистых борозд, в которых отстаивается вода и которые огорожены в нижней части склонов валом или системой невысоких валов и гребней. Начинают применять искусственное структурирование почв с помощью специальных полимеров, склеивающих мелкие частицы в более крупные агрегаты. В ряде случаев ложа оросителей укрепляют электроимпульсными разрядами, которые одновременно улучшают плодородие почв.

Ирригация активизирует движение солей, управление их стоком необходимо для сохранения плодородия орошаемых почв. Высокоминерализованную воду (возвратные стоки) необходимо удалять дренажными системами, что и осуществляется в современных по технологии хозяйствах. Возвратные стоки не должны попадать в реки, т.к. в этом случае сильно страдают расположенные ниже по течению хозяйства. Однако это далеко не всегда достижимо, вот почему Сырдарья и Амударья имеют высокую концентрацию солей и загрязняющих веществ в низовьях.

 

Контрольные вопросы

 

1. Типы антропогенного  воздействия на литосферу.

2. Уплотнение грунтов.

3. Перенос вещества литосферы, изменение рельефа создание пустот.

4. Изменение процессов  выветривания.

5. Появление новых веществ  литосферы.

6. Методы обезвреживания  и управления отходами.

7. Техногенные физические  поля литосферы.

8. Водопотребление промышленными предприятиями.

9. Загрязняющие воду вещества.

10. Опасные для здоровья  человека содержания в воде  микроэлементов.

11. Управление водными  ресурсами.

12. Способы утилизации  загрязненных вод.

13. Эмиссионная нагрузка  на атмосферу городов.

14. Загрязняющие атмосферу  вещества.

15. Смог в городах с  различными климатическими усло-виями.

16. Способы уменьшения  загрязнения атмосферы городов.

17. Эрозия и дефляция  пахотных земель.

18. Мероприятия по уменьшению  интенсивности разрушения почв.

19. Классификация пахотных земель по подверженности к разрушению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 4. ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ   ЛИТОСФЕРЫ

 

4.1. Понятие об геоэкологических функциях литосферы

 

Литосфера представляет собой верхнюю твердую оболочку планеты толщиной от 50 до 200 км, имеющую большую прочность и переходящую без определенной резкой границы в нижележащую астеносферу.

Сверху литосфера ограничивается гидросферой и атмосферой, частично проникающими в нее.

Литосфера является геологической основой ландшафта, почв, средой обмена веществом и энергией с атмосферой и поверхностной гидросферой, через нее осуществляется круговорот воды в природе. Она служит накопителем пресных вод, входящих в структуру наземной биоты, обеспечивая процессы ее жизнедеятельности.

Литосфера – среда сосредоточения природных минеральных ресурсов, необходимых для функционирования и развития человечества как общественной социальной структуры. В связи с этим свойства литосферы требуют особого рассмотрения в первую очередь с позиции ее геоэкологических функций, как продукта природного и техногенного развития верхней части земной коры.

Под геоэкологическими функциями литосферы понимается все многообразие функций, определяющих ее роль и значение, в жизнеобеспечении биоты и человеческого общества. Все геоэкологические функциональные зависимости между природной и техногенно преобразованной литосферой, с одной стороны, и биотой и человечеством, с другой, можно свести к четырем основным группам: ресурсной, геодинамической, геофизической и геохимической.

При этом следует учитывать, что геоэкологические функции литосферы и их современная выраженность обусловлены эволюционным развитием Земли под воздействием природных и техногенных факторов. На фоне эволюции природных сред в геологической истории Земли с рассматриваемых нами позиций (тенденции в развитии геоэкологических функций литосферы) можно выделить два основных временных этапа. Первый этап – природный, охватывает временной период от зарождения жизни на Земле (около 3,5 млрд лет назад) до появления человеческой цивилизации и второй этап – природно-техногенный, охватывающий временной интервал порядка 200 лет и являющийся главным образом порождением техногенеза.

Ресурсы литосферы на первом из этих этапов характеризовались накопительной функцией, сделавшей возможным не только эволюционное развитие органического мира, но и создавшей материальный базис для появления человеческой цивилизации. Это период накопления минеральных ресурсов литосферы, ее топливно-энергетического потенциала. Со вторым, природно-техногенным этапом развития, связано коренное изменение сущности ресурсной функции. Период накопления многих ресурсов сменился периодом интенсивного и прогрессирующего их потребления, в том числе и ресурсов не возобновляемых. В настоящее время мировое сообщество уже ставит вопрос о приближении периода их полной сработки. Сказанное в равной мере касается и дефицита геологического пространства, наиболее ощутимого  в  малых  по  площади  странах с большей численностью населения.