Комплекса
Что нужно человеку для его существования? Количество калорий, достаточное для поддержания жизни одного человека, можно получить с площади 0,12 га. Для полноценного питания мясом, фруктами и овощами на одного человека необходимо уже около 0,6 га площади. Суточный рацион на душу населения должен быть в пределах 2 900-3 300 ккал. Однако этот показатель существенно отличается по регионам: в мире он составляет около 2 620 ккал, в развитых странах — 3 330 ккал, в развивающихся — 2 200 ккал, в Южной и Юго-Восточной Азии — 2 100 ккал.
Еще нужно 0,4 га для производства разного рода волокон (ткани, бумаги, изделий из дерева и т.д.) и 0,2 га для создания инфраструктуры (жилье, дороги, аэропорты и т.д.). Кроме того, весьма необходимы рекреационные земли. Минимальная площадь нетронутых участков, обусловливающая нормальное функционирование биосферы Земли, должна составлять 1/3 от общей ее площади. Таким образом, в настоящее время для создания нормальных условий жизни одному человеку необходимо от 0,7 до 1,2 га площади продуктивных земель.
В настоящее время на нашей планете на долю земельных ресурсов приходится около 149 млн км2 (29,2 % от общей поверхности Земли) территории. По другим оценкам, площадь земельных ресурсов мира составляет 129 млн км2, или 86,5 % площади суши. Под пашней и многолетними насаждениями в составе сельскохозяйственных угодий занято около 15 млн км2 (10 % суши), под сенокосами и пастбищами— 37,4 млн км2 (25 %). Общая площадь пахотно-пригодных земель оценивается по разному: от 25 до 32 млн км2. Площадь пахотных земель России составляет 12,9 млн га.
И эти ресурсы должны обеспечить население Земли продовольствием. К тому же часть земельных ресурсов малопродуктивна и даже непригодна для сельскохозяйственного использования (рис. 5.5 - 5.6).
В целом фонд черноземных почв России занимает около 120 млн га, что составляет лишь около 7 % общей площади. Однако на ней размещается более половины всех пахотных земель, которые производят около 80 % всей земледельческой продукции. Кроме этого, практически все сельскохозяйственные угодья России расположены в районах рискованного земледелия и большие территории находятся в зоне многолетней мерзлоты (рис. 5.7).
По данным министерства сельского хозяйства США около 50 млн акров пахотных земель малопригодны для выращивания сельскохозяйственных культур, а около 40 млн акров вообще не годятся для этой цели. Приблизительно 55 млн акров пашни отнесено к малоплодородным землям. Умеренной эрозии почв подвергается 40 % территории, all % — более сильной.
За период с 1950 по 1970 г. пахотная площадь во всем мире уменьшилась на 25%, к 2000 г. она сократилась примерно еще на 15%. Скорость деградации почвы за последние 50 лет возросла в сравнении со среднеисто-рической в 30 раз.
На основе обеспечения продовольствием, а также — материалами и энергией (а в последнее время — возможности поглощения биосферой стоков) были определены пределы роста земного населения. В настоящее время средняя плотность населения мира составляет свыше 36 человек на 1 км2. Наивысшая плотность населения в Монако —16 тыс. человек на 1 км2, затем следует Сингапур (более 4 тыс.), Мальта (1200), Бахрейн, Бангладеш
шенные многолетней мерзлоты
(свыше 600), Япония, Нидерланды, Бельгия (свыше 300 человек на 1 км2). Население мира в 1998 г. составляло 5,6 млрд человек (в 2000 г. — 6 млрд человек), а площадь сельскохозяйственных угодий — 4690 млн га. В настоящее время наблюдается существенное уменьшение обрабатываемых угодий на душу населения. Например, в 1975 г. в мире на 100 человек приходилось 36 га обрабатываемых угодий, в 1985 г. — 31 га, в 1991 г. — 27 га (в США — 65, 64 и 63 га соответственно).
Россия находится на 5-м месте среди стран, обладающих эффективной территорией (км2/чел.): Бразилия— 8,05, США — 8, Австралия— 7,684, Китай 5,95, Россия — 5,51, Канада — 3,64, Индия — 2,9, Казахстан — 2,62, Судан — 2,49, Аргентина — 2,45. Следовательно, площадь эффективной территории России в 1,5 раза меньше, чем в США, и всего лишь в 2 раза больше, чем в Казахстане.
Сельскохозяйственный комплекс оказывает существенное влияние на современную биосферу. Достаточно сказать, что за время существования земледелия человечество потеряло около 2 млрд га плодородных почв, превратив их в пустынные, сильно эродированные, переувлажненные и деградиро-
ванные земли. Это больше площади современной пашни мира, составляющей около 1,5 млрд га (10 % площади суши): в среднем по земному шару на одного жителя приходится пашен 0,36 га, в России — 0,88 га, в США — 1,4 га. В настоящее время ежегодно теряется около 6-7 млн га плодородных почв. При функционировании сельскохозяйственного комплекса почвы подвергаются постоянному механическому (при обработке), химическому (под действием удобрений, ядохимикатов и тяжелых металлов и т.д.), биологическому (взаимодействие почвы с микроорганизмами, высшими растениями и животным миром), атмосферному (поступление газов, выпадение осадков и полив, температурный режим и т.д.) воздействию. С ростом интенсификации сельского хозяйства происходит существенное увеличение поступающей в почву энергии. Так, затраты энергии составляют (ГДж/га в год): в примитивном натуральном хозяйстве — 2, в хозяйствах развивающихся стран — 12-15, в высокоинтенсивном земледелии развитых стран — 15-20. При достижении затрат энергии свыше 15 ГДж/га в год начинаются вредные для биосферы последствия.
Неблагоприятные процессы возникают по принципу «спускового крючка» (энергетических изменений, запускающих цепную реакцию и потому начинающих действовать иногда с уровня, в 106 раз более низкого, чем природный фон). При этом необходимо учитывать, что вложенная, в земледелие энергия резко меняет структуру почвенного слоя (т.е. поверхности Земли) и сильно воздействует на обмен (круговорот) веществ. Только при ежегодной вспашке полей (при расходе на 1 га пашни 38,4 ГДж механической энергии) на поверхности планеты происходит взрыхление б тыс. км3 почвы. В результате усиливается обмен веществ в почвенном покрове, а также воздействие воздуха, влаги и тепла.
Серьезную угрозу биосфере наносит техногенное опустынивание, под которым понимают истощение наземных экосистем в результате деятельности человека. Оно выражается в уменьшении биомассы, ее продуктивности и видового разнообразия. Опустыниванию подвержены в первую очередь аридные (с сухим климатом) территории. Площадь таких земель в мире оценивают в 48,8 млн км2 (около 43 % жизнепригодной суши). Под угрозой опустынивания находится еще около 19 % суши.
Кроме того, из активно функционирующей биосферы в настоящее время также выведено около 2 млрд га почв (вследствие расположения на них промышленных и жилых зданий, дорог, складов, портов, трубопроводов, свалок и т.д.). Таким, образом, 30-40 % общей площади почв суши полностью разрушено или подвергнуто сильнейшей деградации. Причем процесс разрушения почвенного покрова нашей планеты продолжается, ибо только
в результате изъятия под поселения и другие объекты в мире ежегодно разрушается до 8 и более гектаров почв (включая и агрономически ценные).
Выделяются три группы процессов, влияющих на геохимическую структуру сельскохозяйственных территорий: агрогенные технологии, технологии, не связанные с агротехникой, и природные процессы.
В первую группу входят процессы обработки почвы, внесение удобрений, содержащих Р, К, N, известкование, использование песков и глин, осушение или обводнение территорий и, наконец, внесение фунгицидов, гербицидов и инсектофунгицидов. В результате территория может быть загрязнена при использовании в качестве удобрений животноводческих или бытовых отходов, золы, шлаков, фосфогипса, пород вскрыши и загрязненных вод (для орошения). Агрогенные геохимические аномалии возникают главным образом в результате использования в качестве удобрений компоста из бытового мусора и осадка городских сточных вод (табл. 5.10).
Таблица 5.10
Концентрации химических элементов в компосте из бытового мусора и осадке городских сточных вод, в мг/кг
| Элемент | Компост | Осадок | ПДК (в сухом веществе) | ||||
| Города | Страны | ||||||
| промышленные | малые | США | Австрия | Нидерланды | Швейцария | ||
| РЬ | 158-646 | 192-236 | |||||
| Не | 2-8 | 1-2 | 0,8 | _ | |||
| Cd | 2-7 | 34-47 | _ | ||||
| Sb | 5-70 | - | _ | - | - | _ | - |
| в | 50-61 | 44-76 | - | - | _ | - | |
| Bi | 6-10 | 2.5 | - | - | - | _ | - |
| Со | 3-11 | 2-15 | 4,8 | - | _ | ||
| Sr | 73-351 | 145-184 | 42,4 | - | - | .- | - |
| Zn | 1144-1997 | 259-1818 | 117,3 |
Как следует из приведенных данных, нормы содержаний химических элементов, принятых в зарубежных странах, практически не превышаются. Однако приведенные содержания намного выше фона, и их влияние на здоровье населения может быть существенным. Сравнение содержаний токсичных элементов в почвах, удобренных осадками сточных вод крупных городов, с почвами контрольных участков показывает возрастание в них концентраций практически всех элементов: Hg —- в 3-250 раз, РЬ — в 1,7-2,5 раза, As — в 2-15 раз, Ag — в 8,3-30 раз. Содержание остальных элементов возросло не более чем в 4 раза. Использование осадка сточных вод малых городов приводит к возрастанию концентраций лишь Hg (в 13 раз), а концентрации РЬ даже уменьшаются, что может быть следствием увеличения подвижности химических элементов при внесении удобрений.
Золы электростанций, используемые благодаря высокому содержанию в них Са в качестве мелиорантов, обычно не содержат высоких концентраций тяжелых металлов. Шлаки черной металлургии, используемые в том же качестве, повышают содержание в почвах Сг, V, Мп в пределах 5-155 раз.
Фосфогипс представляет опасность из-за высоких концентраций Sr и S (кларк концентрации > 100), а также REE (кларк концентрации 10-20). При внесении 60 т/га фосфогипса содержание Sr может превысить ПДК (600 мг/кг).
В целом по России в 1992 г. загрязненная пестицидами почва была обнаружена на площади 29,8 тыс. га (5,8% обследованной) и осенью — на площади 32 тыс.га (9,3% обследованной). Наиболее загрязненными пестицидами (прежде всего ДДТ) оказались почвы садов и лесов (37-52% обследованной площади). Почвы под овощными культурами загрязнены остаточным содержанием ДДТ, 2,4-Д и трефлана на площади 17,7%; почвы под зерновыми — ДДТ, ГХЦТ, 2,4-Д, пропазина, трефлана и ТХАН на площади 11,3%. К регионам со значительным загрязнением почвы пестицидами следует отнести Московскую и Иркутскую области, к регионам со средним загрязнением почвы — Центрально-Черноземный район, Северный Кавказ, Курганскую область и Приморский край (табл. 5.11-5.12).
Современная агротехнология далека от совершенства. Известно, что Y, REE, As, Cd вносятся в почву на три порядка больше, чем они поглощаются растениями. Все же для большинства элементов увеличение их содержаний в почвах еще незначительно. Однако для Sr это увеличение составляет 115%,
Таблица 5.11 Загрязнение проб почв пестицидами в отдельных регионах России
| Регион | Доля проб почв, загрязненных выше ПДК. % | Пестицид |
| Иркутская область | -90 | 2,4 Д |
| Волгоградская область | >90 | Трефлан |
| Новосибирская область | Отдельные зоны — до 20-192 ПДК | Сумма ДДТ |
| Московская область | -10 | Сумма ДДТ |
| Центрально-Черноземный район | -15 | Сумма ДДТ |
| Краснодарский край | Сумма ДДТ | |
| Трефлан | ||
| Ростовская область | Сумма ДДТ | |
| Трефлан |
Таблица 5.12
Ориентировочно допустимые концентрации пестицидов в почве, мг/кг
| Пестицид | одк | Пестицид | одк |
| Амбуш | 0,6 | Мезоранил | 0,9 |
| Амибен | 0,05 | Ордрам | 0,9 |
| Антио | 0,2 | Нексион | 0,2 |
| Арезин | 0,7 | Пирамин | 0,7 |
| Бенлат | 0,1 | Пликтран | 0,1 |
| БМК | 0,1 | Рамрод | 0,2 |
| Бронокот | 0,5 | Реглон | 0.2 |
| Вензар | 1,0 | Синбар | 0,4 |
| Тетрал | 0,1 | Солан | 0,6 |
| ДДВФ | 0,03 | Сутан | 0,6 |
| Каптан | 1,0 | Теноран | 0,4 |
| Карагард | 0,4 | Тиллам | 0,6 |
Примечание: Лимитирующий показатель— транслокационный.
Таблица 5.13
Концентрация химических элементов в фосфорных удобрениях (г/т)
| Исходное сырье | Удобрение | Марка | F | Мп | As | Sr | Y | Cd | Се | Pb |
| Апатитовый концентрат | Аммофос | С | 5507,4 | 14' | 91,1 | 0,2 | 2,0 | |||
| S | 81,6 | - | 9,81 | 10,2 | _ | 0,84 | ||||
| Кс | 8,3 | 0,3 | 8,2 | 1,6 | 3,1 | 1,5 | 4,3 | 0,12 | ||
| Нитроам-мофос | С | 101,8 | 15,9 | 87,24 | 74,17 | 0,24 | 8,65 | |||
| S | 42,7 | 4,6 | 33,70 | 12,37 | 0,16 | 75,2 | 13,1 | |||
| Кс | 3,7 | ОД | 9,3 | 0,3 | 2,6 | 1,8 | 3,4 | 0,5 | ||
| Концентрат микрозернистых фосфоритов | Аммофос | С | 34,0 | 160,0 | 84,5 | 0,9 | 14,0 | |||
| S | 370,4 | 575,4 | _ | 90,5 | 12,0 | 0,5 | 5,8 | 14,9 | ||
| Кс | 15,6 | 1,4 | 20,0 | 0,5 | 2,9 | 9,2 | 0,2 | 1,2 | ||
| Кальций фосфат кормовой | С | 915,6 | 15,0 | 135,0 | 0,5 | 88,4 | 12,5 | |||
| S | 196,9 | 27,2 | 274,2 | 65,8 | _ | 5.0 | 23,0 | |||
| Кс | 5,1 | 0,9 | 9,3 | 3,2 | 4,7 | 3,8 | 1,5 | 1,6 | ||
| Концентрат ракушечных фосфоритов | Двойной суперфосфат | С | 8216,1 | 768,1 | 26,2 | 281,4 | 0,5 | 21,0 | ||
| S | 1656,3 | 24,68 | 33,0 | 20,3 | - | 16,0 | ||||
| Кс | 12,4 | 0,8 | 15,4 | 5,2 | 9,7 | 3,8 | 9,4 | 1,0 |
для Се — 135, для F — 145 %. Наибольший вред приносит излишнее внесение минеральных удобрений: с ними в почвах накапливаются токсичные и канцерогенные соединения азота, а также образуются избыточные концентрации фосфора и содержащихся в этих удобрениях Sr, REE, F, U, иногда Pb, As, Cd, VnZn(Ta6n. 5.13).
При внесении удобрений в пойменные угодья существенно растет подвижность практически всех элементов. В результате применения ядохимикатов (например, в США до 400 т/га) резко возрастает содержание ртути, концентрация которой увеличивается на 200-550% по сравнению с природным фоном. Под влиянием минеральных удобрений в кислых почвах ухудшаются физико-химические показатели (кислотность, сумма поглощенных оснований, степень насыщенности ими, содержание подвижного алюминия). Для их поддержания на благоприятном уровне необходимо известкование почв из расчета 6-9 т/га СаСОз и систематическое внесение органических удобрений (10-12 т/га).
В 60-х гг. XX в. появились так называемые структурообразующие удобрения — вещества, вызывающие агрегирование почвенных частиц тяжелых глинистых, суглинистых, песчаных, супесчаных и других видов почв. В качестве структурообразующих удобрений используются гуминовые соединения и различные производные целлюлозы. Производные целлюлозы (имеется в виду обычные промышленные АЦ, АБЦ, Na-КМЦ и т.п., не содержащие тяжелых металлов) являются структурообразователями почвы и не выделяют при их разложении в почву токсических веществ.
В России в результате длительного кризиса возрастает площадь сельскохозяйственных угодий с низким и очень низким содержанием фосфора, калия или с повышенной кислотностью (табл. 5.14). Так, если в 1986-1990 гг. за год в среднем было внесено 3,8 т/га органических удобрений, то в 1998 г. — уже 0,7 т/га. За этот же период в нашей стране поставка минеральных удобрений уменьшилась со 100 до 12 кг на 1 га пашни.
Рассматривая проблему качества почв в мире, следует отметить, что продуктивность почв на больших площадях снижается из-за уменьшения содержания гумуса. Только за последние 20 лет запасы гумуса сократились на 25-30%, а ежегодные его потери только по России составляют 81,4 млн т. По данным агрохимического обследования, в Российской Федерации 16,5 млн га пахотных земель характеризуется очень низким содержанием гумуса, а 21 млн га — низким. Содержание гумуса в черноземах центральных областей России за последние 100 лет снизилось почти вдвое — с 14 до 7 %, а ежегодные потери гумуса из черноземов составляют в среднем 0,5-1 т/га. Около 43 % пахотных земель характеризуются низким содержанием
Площади сельскохозяйственных угодий Российской Федерации с неудовлетворительными агрохимическими показателями плодородия в 1994 г.
| Экономический район | Повышенная кислотность поч- | Низкое и очень низкое содержание | ||||
| вы (рН < 0,5) | фоос | юра | калия | |||
| тыс. га | % | тыс. га | % | тыс. га | % | |
| Северный | 602,5 | 33,2 | 284,2 | 15,7 | 462,6 | 25,5 |
| Северо-Западный | 558,5 | 47,1 | 643,1 | 20,2 | 815,4 | 25,6 |
| Центральный | 4276,9 | 46,6 | 3358,2 | 20,3 | 5122,0 | 31,0 |
| Волго-Вятский | 3118,8 | 33,6 | 1472,2 | 17,5 | 1366,2 | 16,3 |
| Центрально-Черноземный | 1864,8 | 15,9 | 1976,3 | 16,9 | 209,2 | 1,8 |
| Поволжский | 278,0 | 8,5 | 7150,3 | 26,6 | 1632,8 | 6,1 |
| Северо-Кавказский | 278,0 | 1,6 | 4869,0 | 278,0 | 762,0 | 4,2 |
| Уральский | 2781,2 | 11,2 | 10678,1 | 42,7 | 2199,7 | 8,8 |
| Западно-Сибирский | 2232,2 | 8,9 | 3286,4 | 13,1 | 1428,4 | 5,7 |
| Восточно-Сибирский | 661,9 | 5,4 | 4455,1 | 36,7 | 1245,6 | 10,3 |
| Дальневосточный | 1729,8 | 49,6 | 1977,2 | 56,7 | 411,7 | 11,8 |
гумуса, причем на преобладающей части территории России баланс гумуса отрицательный.
При антропогенных воздействиях уменьшение содержания гумуса постепенное происходит во всех типах почв. Например, среднегодовые его потери только в почвах горной и предгорной зон Северного Кавказа составля-
Рнс. 5.8. Динамика содержания гумуса в почвах Северной Осетии: А'— в среднем на трех основных типах почв; Б — на каштановых почвах; В — на выщелоченных черноземах, подстилаемых галечником; Г — на карбонатных
почвах
ют 0,8-1,2 т/га. Уменьшение гумуса в почвах определяется и его расходом на урожай: так, на серых лесных и дерново-глеевых оподзоленных почвах Северной Осетии ежегодный расход гумуса при возделывании сельскохозяйственных культур составляет 1-1,2 т/га, на выщелоченных черноземах 1,5-1,6 т/га, а на орошаемых черноземах — 1,8-2 т/га (рис. 5.8).
В течение трех ротаций полевого севооборота ежегодные потери гумуса из неудобряемой почвы (пахотного горизонта) составляют: в каштановой почве — 980 кг/га (или 1,23 % от общего содержания), обыкновенном черноземе — 1804 (0,82 %), выщелоченном черноземе — 1086 (0,65 %) и дерново-глеевой почве — 743 кг/га (0,27 %). В результате в почвах имеется, как правило, отрицательный баланс — выносится больше, чем возвращается. Недостаток питательных веществ в почве восполняется за счет накопленных ранее запасов гумуса.
На фоне ускоренной дегуминификации обостряется проблема переуплотнения почв под воздействием сельскохозяйственной техники и транспортных средств. Результаты исследований показали высокую плотность почвы в верхних горизонтах в пределах 1,46-1,56 г/см3. Следовательно, здесь сильно затруднено проникновение корневых волосков растений, поэтому в этих горизонтах корней мало и они проникают вглубь только по трещинам между призматическими структурными агрегатами, отсюда и низкое содержание гумуса. В почвах с глубины 20-25 см часто наблюдается сильное уплотнение, это так называемая «плужная подошва», которая также затрудняет проникновение корней растений вглубь. По прогнозным оценкам, только в результате переуплотнения к 2000 г. может быть утрачено до 10-15 % используемых пашен.
Кроме технологических процессов, на физические свойства почвы оказывает влияние и содержание гумусовых веществ. Например, более гумусиро-ванная дерново-подзолистая пахотная почва имеет и более прочную структуру не только в слое 0-20 см, но и в слое 20-40 см, а коэффициент корреляции между концентрацией гумуса и наличием водопрочных агрегатов составляет +0,65. В среднесуглинистых дерново-подзолистых почвах при повышении содержания гумуса от 1,6 до 3,1 % растет общая удельная поверхность на 15-18 м2 и одновременно снижается плотность почвы на 0,07-0,1 г/см3.
Ко второй группе процессов относятся региональные, или локальные, выпадения из атмосферы загрязняющих веществ (связанных с промышленной деятельностью) и загрязнение территорий в районах транспортных магистралей. Природные процессы разлива загрязненных рек также могут нанести существенный урон сельскохозяйственным территориям. При вспашке территорий и уборке урожая происходит загрязнение микрокомпонентами (Mn, Ni, Cr, Co, V), содержащимися в выхлопах тракторов и комбайнов. В результате концентрация, например, Ni в почвах может увеличиться на 40%, aV- на 10%.
В Северной Осетии вертикальная дифференциация почв по большинству тяжелых металлов характеризуется увеличением их количества в верхних слоях почвы от каштановых почв к дерново-глеевым, поэтому территория лесолуговой зоны (предгорная полоса) более загрязнена ими, чем лесостепная или степная. Причем содержание одних металлов (стронция и рубидия) в пахотном слое не увеличивается (кроме дерново-глеевой, где идет увеличение их концентраций), других (железо, марганец, медь, никель, титан, цирконий и т.д.), что является следствием как воздействия природных факторов, так и техногенного загрязнения почв выбросами.
В свою очередь сельскохозяйственные территории в результате смыва удобрений и ядохимикатов загрязняют водные системы. Так, в 1988 г. был зафиксирован интенсивный смыв фосфорных удобрений с сельскохозяйственных территорий Южной Скандинавии, вызвавший бурное развитие сине-зеленых водорослей в Балтийском море и массовую гибель промысловых рыб.
Все это приводит к тому, что в водотоках сельскохозяйственных территорий формируются потоки рассеяния широкой группы элементов, включая токсичные. При этом наибольшую опасность представляют отходы свиноводческого комплекса (где зачастую для удаления навоза предусмотрен гидросмыв), а также птицефабрики. Из 295 специализированных свиноводческих хозяйств России промышленные очистные сооружения с применением аэротенков имеют только 52, а 119 используют животноводческие стоки в растениеводстве с помощью ирригационных систем и методов, на специализированных гидромелиоративных полях. В результате вокруг этих предприятий происходит фильтрация жидкой фракции навоза в почву и грунтовые воды.
С ирригацией связаны также и процессы засоления, заболачивания и обводнения почв, а с осушением— обезвоживания, иссушения торфяных почв и дефляция. В России сельским хозяйством в 1994 г. было забрано из водоемов и подземных источников 31,2 км3 (32,4 % от общего водозабора) пресной воды, из которой при транспортировке потеряно до 19 %. На орошение использовали примерно 1,4 км3 воды. Общее водоотведение составило 10,7 км3: из них сброшено в водоемы 9,5 км3, остальное — на рельеф местности. Объем загрязненных сточных вод, поступивших в водоемы, составил 3,2 км3. В результате сельскохозяйственной и промышленной деятельности в последнее время угрожающий характер приняло затопление ж подтопление (под которым понимается повышение уровня грунтовых вод) территорий.
В мире потери от затопления земель составляют ~ 100 тыс. км2. В России подтоплено около 9 млн га земель, в том числе 5 млн га сельскохозяйственных. Всего же в условиях избыточного увлажнения находятся 16,1 млн га сельскохозяйственных угодий (из них 10,3 млн га — кормовые угодья, 5,7 млн га— пашни). Общая площадь земель различного назначения, подтопленных водохранилищами, составляет 866,1 тыс. га (522,1 тыс. га сельскохозяйственных угодий).
В зонах орошаемого земледелия в результате фильтрационных потерь из ирригационной сети, плохого состояния или отсутствия гидрографической сети, дренажей и водоотводных коллекторов нарушается водный баланс значительных площадей, что сказывается не только на мелиоративном состоянии орошаемых земель, но и на гидрологическом режиме прилегающих территорий. По данным мелиоративного кадастра, площадь ирригаци-онно подтопленных земель только на уровне грунтовых вод выше 1,5 м составляет 296 тыс. га. Площади мелиорированных земель, находящихся в неудовлетворительном состоянии, в целом по России сократились на 105 тыс. га. В неудовлетворительном состоянии находится 771 тыс. га орошаемых земель, в том числе из-за недопустимой глубины уровня грунтовых вод — 325 тыс. га, засоления — 292 тыс. га, одновременного наличия недопустимой глубины уровня грунтовых вод и засоления почв — 154 тыс. га. Общая площадь засоленных земель составляет 38,4 млн га (19,9 % площади сельскохозяйственных угодий), в том числе 25,6 млн га почв солонцовых комплексов.
Крупный ущерб территориям наносится эрозионными процессами (рис. 5.9), которые могут быть вызваны водными и воздушными потоками (различают нормальную или геологическую и ускоренную — антропогенную эрозии). В результате этих процессов на нашей планете теряется примерно 26 млрд т почвы в год.
За последние 50 лет скорость эрозионных процессов возросла в 30 раз, причем особенно интенсивно этот процесс идет с начала 90-х гг. XX в. По оценкам экспертов ООН, наша страна находится в десятке мировых лидеров по темпам эрозии, й к 2020 г. ею может быть охвачено до 75 % сельхозугодий.
Об интенсивности антропогенного воздействия на водные ресурсы свидетельствует, например, уменьшение стока малых рек Оренбуржья за последние 40 лет в 2 раза, в р. Урал — на 30 %, а также характер изменений весеннего стока. Так, в центральной зоне Оренбуржья за 5 предвоенных лет коэффициент весеннего стока был в среднем равен 0,52 (52 % снегозапасов перед таянием). В военные 1942-1945 годы при практически полном переходе на весеннюю пахоту и сокращении площади пашни коэффициент стока увеличился до 0,84, вызывая катастрофические наводнения. В послевоен-
ные годы восстановления народного (в том числе и сельского) хозяйства коэффициент стока вновь уменьшился до 0,73. В период освоения целинных земель и постепенного перехода на пахотных землях (они занимают половину территории Оренбургской области) на осеннюю вспашку, величина весеннего стока уменьшилась почти в 2 раза (К = 0,38). В последующие 25 лет (1966-1999 гг.) коэффициент весеннего стока в среднем составил 0,26 (что в 2 раза ниже довоенного и в 3 раза меньше, чем в послевоенные годы). В 1991-1997 гг., когда площадь осенней пашни уменьшилась более чем вдвое, коэффициент весеннего стока возрос до 0,59-0,65.
Водная эрозия уносит с полей несвязанные частицы почвы, азот, фосфор, кальций, калий и другие биологически важные химические элементы. Ежегодно с пахотных земель России удаляется 0,56 млрд т наиболее плодородной части почв. Например, в Северной Осетии смыв почвы с зяби (в зависимости от условий рельефа и погоды) составляет 2-50 т/га. Отмечены факты катастрофического смыва почвы до 350500 т/га. При смыве 1 мм типичного предкав-казского чернозема теряется около 700 кг/га гумуса, 35 кг/га азота и 25 кг/га фосфора. Смыву в большей степени подвержены склоновые земли, занятые черными парами и пропашными культурами. Так, при Крутизне склона -10°
годовой смыв с чистого пара составляет 500 м3/га, с посева кукурузы на зеленую массу (до фазы появления 10 листьев) — 150 м3/га, ас посева клевера (по 2-му году) смыто почвы 0,04 и 0,19 м3/га.
Водная эрозия может быть не только плоскостной, но и овражной. Смыв почв под влиянием талых, дождевых и ливневых вод при уклонах более 3° быстро приводит к их струйчатым размывам с последующим образованием оврагов. Современный средний суммарный прирост длины овражной сети составляет 20 тыс. км, а сокращение пашни за счет развития оврагов — 100-150 тыс. га, В России по масштабу овражности выделяется Дагестан (1,45 га/км2).
Ветровая эрозия (дефляция) вызвана выдуванием и развеиванием почв, навеванием на них мелкодисперсных пород или песков. Она распространена преимущественно на почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных), а также на сильно иссушенных пылеватых почвах с разрушенной (в результате неправильного сельскохозяйственного использования) структурой. Ветровая эрозия незакрепленных почв может происходить в любое время года и при разной силе ветров, но наиболее опасна она весной (когда почва взрыхлена и на ней еще не развились сельскохозяйственные структуры) при силе ветра свыше 15 м/с. Особое влияние ветровая эрозия оказывает на почвы засушливых областей (в России это, например, регионы Дагестана или Ростовской области).
Площадь эрозионно опасных и подверженных эрозии сельскохозяйственных угодий составляет 124 млн га (56 %), из них на долю пахотных земель, приходится 87,3 млн га. По данным государственного учета, общая площадь оврагов составляет 2,6 млн га, кроме того, 26,2 млн га (20,4 %) пашни расположено на смытых почвах, 2,1 млн га (1,7 %) земель подвержено совместному воздействию водной и ветровой эрозии, 7,9 млн га (6,1 %) — дефляции, всего же дефляционно опасными землями считаются 44 млн га (32,2 %)-...Площади эродированных черноземов постоянно возрастают. За последние 10-15 лет они увеличивались в среднем на 250-300 тыс. га в год. На многих расчлененных территориях с черноземными почвами 50 % и более распаханных земель эродированы. Ежегодно около 25-30 тыс. га черноземов теряется в результате образования оврагов.
Крайне нерационально используются также и кормовые угодья (бессистемный выпас или перевыпас, несоблюдение мер ухода за пастбищами, увеличение частоты скашивания). В 1994 г. в сельскохозяйственном обороте было задействовано 10,1 млн га сбитых пастбищ, что составило 16,7 % от их общей площади. Весьма высок вес пастбищ в земельном фонде республики Дагестан — 2 740,7 тыс. га (79,6 %). Постоянно расширяются площади опустынивания. Так, в Калмыкии опустыниванию подвержено 4,9 млн га, из которых 1,8 млн га находится в стадии очень сильного опустынивания. В Астраханской области площадь деградированных пастбищ составляет 1,3 млн га, из них 250 млн га подвижных песков. Сильно- и среднеразмытые земли занимают 48 % пастбищ.
Процессы опустынивания, ранее рассматривавшиеся как мелкорегиональные в связи с проблемами деградации пастбищных земель только Калмыкии (82,7 % ее территории подвержены этим процессам, а площадь открытых развеваемых песков составляет более 150 тыс. га) и равнинной части Дагестана, в настоящее время в разных степенях проявления уже отмеченына территории 17 субъектов Российской Федерации. Чрезвычайная ситуация сложилась на пастбищных землях Астраханской области, где чрезмерная нагрузка от домашних животных привела к дигрессии степных фитоценозов и развитию дефляционных процессов на площади 1,3 млн га, из которых 382,8 тыс. га перешли в развеваемые пески. Опустыниванием охвачены земли Ростовской области (до 50 % территории сальских степей), Алтайского края (~37 % территории кулундинских степей), до 15 % равнинных территорий Республики Тува. Эта проблема обострилась в Краснодарском и Ставропольском краях, Волгоградской, Воронежской, Омской, Оренбургской, Саратовской областях, республиках Хакасия и Бурятия.
Деградацию оленьих пастбищ необходимо рассматривать как северный вариант опустынивания. Деградация земель в тундровой зоне происходит в результате перегрузок оленьих пастбищ, нарушения почвенного и растительного покровов при проведении геологоразведочных работ. Деградация пастбищных земель происходит и в тундровой зоне в результате их выгорания, нарушения почвенного и растительного покровов при широкомасштабном освоении месторождений полезных ископаемых, неконтролируемом проезде автотранспорта, перегрузках оленьих пастбищ скотом и его ненормированном выпасе. Общая площадь деградированных оленьих пастбищ превышает 230,1 млн га (табл. 5.15), что составляет более 68 % их площади. В результате всех этих процессов прогрессируют, засоление земель, образование подвижных песков и оврагов, истощение и загрязнение водных источников.
Таблица 5.15
Площадь деградированных оленьих пастбищ (млн га)
| Зона оленеводства | Распределение площадей по степени деградации | Итого деградированных пастбищ | ||
| слабая | средняя | сильная | ||
| Европейская | 5,2 | 10,0 | 8,7. | 23,9 |
| 3 ап адно-Сибирская | 13,2 | 10,0 | 12,0 | 35,2 |
| Средне-Сибирская | 4,0 | 20,8 | 16,0 | 40,8 |
| Восточно-Сибирская | 6,5 | 15,7 | 5,0 | 27,2 |
| Северо-В осточная | 20,3 | 50,7 | 32,0 | 103,0 |
| Итого | 49,2 | 107,2 | 73,7 | 230,1 |
Засоление почв — процесс повышения содержания в почве легкорастворимых солей (карбоната натрия, хлоридов и сульфатов), обусловленное как исходной засоленностью почвообразующих пород, так и привносом солей грунтовыми или поверхностными водами. Почвы считаются засоленными при содержании токсичных для растений солей более 0,1 % по весу или более 0,25 % солей в плотном остатке (для безгипсовых почв). Засоление почв бывает первичное (остаточное), а также вторичное, вызванное, как правило, нерациональным орошением сельскохозяйственных территорий.
Районы древнего орошаемого земледелия имеют очень высокий процент засоленных почв. Так, в долине р. Инд засолено 10 млн га из 15 млн га всей площади ( — 67 %), в долине р. Нил — 1,2 млн га из 1,7 млн га (более 80 %), в Ираке засолено около 50 % орошаемой площади, а в США— свыше 27%. В почвах сельскохозяйственных угодий снижается содержание гумуса и основных элементов минерального питания растений (около 90 % всего азота почвы, 80 серы и 60 % фосфора сосредоточено в гумусе), повышается кислотность, а также ухудшается общее культурно-техническое и агрофизическое состояние сельскохозяйственных земель. Установлено, что за период интенсивной эксплуатации в течение XX в. черноземные почвы потеряли более половины имевшихся в них запасов гумуса, утратили водопроницаемое рыхлое строение и зернистую структуру, ослабили многие свои экологические функции.
Количество выносимых водно-растворимых веществ зависит от механического и химического состава почв, их сельскохозяйственного использования, объема выпадающих осадков, способов и норм орошения, видов и норм вносимых минеральных удобрений, а также применяемых ядохимикатов. Так, из легких по механическому составу почв выносится примерно в 2 раза больше водно-растворимых солей, чем из суглинистых, а вынос с угодий, занятых пропашными культурами, в 2-2,5 раза превышает вынос с угодий, занятых кормовыми травами. Строительство дренажных систем способствует улучшению промывного режима подзолистых почв и переносу различных химических веществ в нижележащие горизонты, что приводит к загрязнению грунтовых и даже более глубоко залегающих подземных вод.
В нашей стране к 1996 г. более 40 % площади пашни имели низкое содержание гумуса (менее 4 %), 22 % фосфора и 9 % обменного калия. По существу большинство черноземов России вышли за пределы порога своей устойчивости и оказались в критическом состоянии деградации и переходе на более низкий уровень состояния и плодородия. Кроме того, за последние 30 лет площадь сельскохозяйственных угодий России сократилась на 12,2 млн га, пашни — на 2,4 млн га, сенокосов — на 10,5 млн га. Причинами такого сокращения являются нарушение и деградация почвенного покрова, отвод земель под застройку городов, поселков и промышленных предприятий. Одна из главных причин столь удручающего положения — длительное господство одностороннего утилитарного взгляда на почву только как на объект сельскохозяйственной продукции и место для размещения различных производств. К сожалению, взгляд на почву как на систему имеющую глобальные экологические функции, в силу ряда причин сильно запоздал во времени, в результате человечество оказалось не подготовленным к возникшему кризису.