Материал: Pochvovedenie_Kovda_chast_2

Полная детоксикация биоцидов происходит лишь при их распа­ де на нетоксичные компоненты. Разложению токсикантов способ­ ствуют реакции окисления, восстановления и гидролиза. Наиболее активно разложение пестицидов проводят микроорганизмы. При участии ферментов микроорганизмов в почве и растворе идут те же процессы гидролиза, окисления или восстановления. Микро­ организмы используют для своей жизнедеятельности углерод, азот, фосфор или калий, входящие в состав биоцидов.

Охрана почв от избытка удобрений имеет ряд общих мер орга­ низационного порядка с охраной почв от избытка пестицидов. Разработка новых длительно действующих гранулированных форм удобрений, применение комплексных форм, использование пра­ вильной технологии внесения удобрений, соблюдение правил хра­ нения и транспортировки — все это предохраняет почвы от избыт­ ка агрохимикатов.

20.9. Процессы дегумификации почв

При распашке целинных почв, как правило, идет процесс дегу­ мификации, уменьшение содержания и запасов органического ве­ щества. Этот процесс приводит к уменьшению содержания и за­ пасов гумуса на 30—40% и затем стабилизируется на более низ­ ком уровне через 30—50 лет. Наиболее резкое уменьшение содер­ жания и запасов гумуса происходит в первые 5—10 лет. При даль­ нейшем использовании почвы темпы потерь гумуса затухают. Процесс дегумификации не стабилизируется в случае развития эрозии. Хотя самые резкие изменения происходят в пахотном

Повторное сравнение содержания и запасов гумуса в чернозе­ мах на тех точках, где 100 лет назад работал В. В. Докучаев, пока­ зало, что ежегодные потери гумуса на разных подтипах черно­

деляется структурой посевных площадей, соотношением в сево­ оборотах пропашных культур и сплошного сева, удельным весом многолетних трав, применением органических и минеральных удобрений.

Процесс дегумификации имеет место во всем мире. В США, Канаде, Аргентине на пашнях ежегодная потеря гумуса состав­ ляет около 1,5 т/га, а на черных парах достигает 8 т/га. Содержа­ ние гумуса в пахотных горизонтах степных почв прерий снизи­ лось на 30—40%, в почвах Бразилии — в 3 раза (с 6 до 2%), что увеличило плотность почв на 50% и ухудшило водопроницае­ мость в 15—20 раз (В. А. Ковда, 1981).

Мелиорация торфяных почв также сопровождается потерей органического вещества. В нашей стране осушено более 3 млн. га

333

торфяников. Процесс осушения сопровождается уменьшением мощности торфяного слоя в среднем на 2—3 см/год. Этот процесс происходит за счет уплотнения торфяной массы вследствие ча­ стичного обезвоживания, коагуляции коллоидов и изменения при­ родной структуры торфа (1,9—2,5 см/год), а также в результате безвозвратных потерь, обусловленных минерализацией и эрозией торфа (0,1—0,5 см/год).

Человек может способствовать нарастанию гумуса в почве при­ менением органических удобрений, известкованием кислых почв, использованием в севообороте многолетних трав, регулированием соотношения площадей пропашных и зерновых культур и другими приемами. Подсчитано, что для создания бездефицитного баланса органического вещества ежегодно в среднем в почвы следует вно­ сить 8—12 т/га органических удобрений. Естественно, что при этом важно учитывать свойства почв и качество органических удобрений.

Восстанавливают и стабилизируют содержание и запасы гумуса оструктуренность почв, улучшение их водно-физических свойств, посев многолетних трав. Положительное действие оказывают и по­ жнивные послеуборочные остатки при запахивании их в почву. Их бывает тем больше, чем выше урожай. Сочетание минераль­ ных удобрений с органическими благоприятно сказывается на росте плодородия почв, урожайности растений и качестве урожая.

Важным фактором сохранения гумусного состояния почв явля­ ется щадящая обработка почв. В настоящее время на обширных территориях юга нашей страны применяют безотвальную пахоту. Облегчение машин, минимализация обработки способствуют со­ хранению и накоплению гумуса в почве.

Следует подчеркнуть, что важно заботиться не только о со­ держании и запасах гумуса, но и о его качестве.

20.10. Процессы вторичного засоления, осолонцевания и слитизации почв

Для создания оптимального водного режима в районах недос­ таточного увлажнения необходимо орошение. По данным ФАО, площадь орошаемых земель мира составляет около 220 млн. га. Однако при нарушении правил эксплуатации ирригационных си­ стем, при несовершенных их проектах возникают побочные явле­ ния: вторичное засоление, осолонцевание, слитость и др.

Главными причинами деградации орошаемых почв служат без­ дренажное орошение, большие потери воды на фильтрацию, строи­ тельство оросительных каналов без гидроизоляции, превышение оросительных норм, неконтролируемая подача воды, полив мине­ рализованной водой. В оросительных системах мира больше поло­ вины воды расходуется не по назначению.

334

Засолению подвергаются прежде всего те почвы, где ороситель­ ные системы не имеют дренажных устройств. Оросительные воды при фильтрации вызывают повышение уровня почвенно-грунтовых вод. Их поднятие и испарение сопровождается накоплением солей в почвенном профиле. Помимо вертикального, следует принимать во внимание и горизонтальное движение солей, вызванное раз­ личием положения участков по рельефу или комплексностью поч­ венного покрова.

Наиболее токсично содовое засоление. Оно вызывает резкую смену реакции почвенного раствора (рН 9—11), состава поглощен­ ных катионов, приводит к пептизации коллоидов, повышает мо­ бильность органического вещества, ухудшает водно-физические свойства почвы, прежде всего ее структурное состояние. В черно­ земах при орошении исходная водопрочная зернистая или мелко­ комковатая структура пахотного горизонта быстро разрушается. Появляется глыбистость, слитость, склонность к образованию поверхностной корки после поливов и дождей. Процесс слитообразования ведет к понижению содержания доступной растениям влаги, к ухудшению воздухообмена, затрудняет их обработку, дренирование и промывку от солей.

Для орошения пригодны воды с концентрацией солей до 1 г/л. Большинство рек, воды которых использовали для орошения в на­ шей стране, имели концентрацию солей 0,2—0,3 г/л. В настоящее время минерализация воды в некоторых реках увеличилась до 0,8—1,5 г/л, при этом карбонатно-кальциевый состав ее стал ме­ няться на сульфатно-магниевый, сульфатно-натриевый, хлориднонатриевый и карбонатно-натриевый. Это связано с зарегулированностью стока рек, увеличением стока дренажных и промышленных вод, возрастанием роли испарения. В практике ряда стран (Египет, Алжир, Тунис, Марокко, Пакистан, Индия и др.) имеется опыт ис­ пользования для полива высокоминерализованных вод (5—6 г/л), но только в условиях хорошего дренажа и промывного водного ре­ жима. Предельно допустимой минерализацией для орошения почв среднего и тяжелого состава считают 2—3 г/л, а для супесчаных и песчаных— 10—12 г/л (В. А. Ковда, 1981). Особенно нежела­ тельно присутствие в поливной воде гидрокарбоната натрия. При­ нято, что вода с его содержанием менее 1,2 мг-экв/л пригодна для орошения, 1,25—2,5 — условно пригодна, более 2,5 — непригодна. Воды повышенной минерализации и особенно щелочные воды вы­ зывают вторичное осолонцевание почв.

С повышением концентрации солей в воде должен меняться ре­ жим орошения. На каждый 1 г соли в оросительной воде необхо­ димо добавлять на дренажный сток 5—10% водозабора, при этом потребность в дренаже и вегетационных промывках возрастает. При содовых оросительных водах с концентрацией 0,3—1,5 г/л доля вывода дренажных вод повышается до 30—50% от водозабо­ ра. При этом целесообразно применение химической мелиорации воды или почв.

Во избежание потерь поливной воды и вторичного засоления

335

рекомендуют: 1) закрытую сеть каналов, исключающую фильтра­ цию воды; 2) дренажные сооружения, обеспечивающие удержание соленых грунтовых вод на глубине не ближе 1,5—3 м; 3) капи­ тальные промывки почв, если они засолены, для удаления солей из корнеобитаемого горизонта; 4) регулярные вегетационные поливы с дренажными водоотводами (В. А. Ковда, 1981).

Для определения опасности осолонцевания и для слежения за скоростью этого процесса определяют SAR оросительной воды по формуле Ричардса:

SAR=Na+/((Ca2++Mg2+)/2)0,5

Для охраны почв от содового засоления и слитости желательна химическая мелиорация (внесение гипса), применение физиологи­ чески кислых и Са-содержащих удобрений, введение в севооборот многолетних трав. Режим орошения должен исключать переувлаж­ нение и иссушение почв. При орошении необходимы высокая куль­ тура земледелия, строгое соблюдение технологических норм. Необ­ ходима организация постоянно действующей контрольной службы на оросительных системах в целях мониторинга водно-солевого ре­ жима орошаемых почв, их структурного и гумусного состояния для предотвращения деградации орошаемых почв и поддержания их высокого плодородия.

20.11. Влияние на почвы продуктов техногенеза

Загрязнение почв тяжелыми металлами и токсичными элемен­ тами. Современная индустриальная деятельность сопровождается выбрасыванием в биосферу побочных продуктов. В форме твердых отходов промышленности поступает ежегодно 20—30 млрд. т раз­ личных веществ, из них 50% — органических (Л. Г. Бондарев, 1976). С твердыми отходами на поверхность почв поступают за­ грязнители окружающей среды. Среди них наиболее опасными считают ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, селен и фтор. Загрязнение почв тяжелыми металлами имеет разные источники, но преимуще­ ственное загрязнение ими происходит при сжигании ископаемого топлива: угля, нефти, горючих сланцев. К настоящему времени до­ быто и использовано более 130 млрд. т угля и 40 млрд. т нефти. Следовательно, с золой поступили на поверхность почв миллионы тонн металлов, значительная часть которых аккумулирована в

336

верхних горизонтах. Антропогенная деятельность на порядок уве­ личила поступление свинца и кадмия. Главный источник загряз­ нения почв свинцом — выхлопные газы автомобилей. Ежегодно с ними поступает более 250 тыс. т свинца. Тяжелые металлы посту­ пают в почву также с удобрениями и пестицидами. Большинство соединений тяжелых металлов аккумулируются в подстилке и гу­ мусовом горизонте. Распределение тяжелых металлов по поверх­ ности от источника загрязнения зависит от характера и особен­ ностей источника загрязнения, метеорологических особенностей региона, в частности от розы ветров, геохимических факторов и ландшафтной обстановки в целом. Ареал максимального загрязне­ ния редко превышает 10—15 км в радиусе от источника, но не­ большие концентрации при попадании в высокие слои атмосферы могут переноситься на значительные расстояния. Металлы вовле­ каются в биологический круговорот, передаются по цепям питания и вызывают целый ряд заболеваний у животных и человека, при высоких концентрациях губительно влияют на растения, понижают биологическую активность почв.

Неравномерность техногенного распределения металлов усугуб­ ляется неоднородностью геохимической обстановки в природных ландшафтах. В связи с этим для прогнозирования возможного за­ грязнения продуктами техногенеза и предотвращения нежелатель­ ных последствий необходимо принимать во внимание законы миг­ рации химических элементов в различных природных ландшафтах и геохимических условиях.

Продукты техногенеза в зависимости от их природы и той ландшафтной обстановки, куда они попадают, могут терять ток­ сичность, перерабатываться природными процессами либо сохра­ няться и накапливаться, губительно влияя на живые организмы. В автономных ландшафтах развиваются процессы самоочищения от техногенных загрязнений, так как продукты загрязнения рас­ сеиваются поверхностными и внутрипочвенными водами. В акку­ мулятивных ландшафтах продукты техногенеза консервируются и накапливаются. Ртуть, свинец, кадмий хорошо сорбируются в верхних сантиметрах перегнойно-аккумулятивного горизонта раз­ ных типов почв суглинистого состава. Миграция их по профилю и вынос за пределы почвенного профиля незначительны. Но в почвах легкого состава, кислых и обедненных гумусом, процессы мигра­ ции этих элементов усиливаются.

Фтор также оказывает токсическое действие на микрофлору, беспозвоночных животных и растительность. Адсорбция фтора происходит в почвах с хорошо развитым поглощающим комплек­ сом. Растворимые соединения фтора легко перемещаются по поч­ венному профилю и могут попадать в грунтовые воды. Цинк и медь менее токсичны, но более мобильны, чем свинец и кадмий. Повышение содержания органического вещества и утяжеление гра­ нулометрического состава почв уменьшает миграционную способ­ ность цинка и его соединений.

Совместное действие тяжелых металлов на живые организмы в