Содержание
- Основные характеристики агроландшафта. Изменения ландшафтов под действием антропогенной деятельности …...…………………………...2 стр.
- Физическая деградация и химическое загрязнение почв. Виды загрязнителей в почвах ……………………………………………...……8 стр.
- Литература…………………………………………………………...15 стр.
Агроландшафты, включая территории
населенных пунктов и ферм занимают
около 37% суши, из них 12% – это земледельческие
площади и 25% пастбища. Наибольшие площади
агроландшафты занимают в умеренном
поясе (26%), несколько меньше в субэкваториальном
и субтропическом (17-18%).
Главное назначение
агроландшафта – производство
максимально возможной для данных
климатических условий сельскохозяйственной
продукции. Но увеличение продуктивности
агроландшафтов за счет химизации
ведет к загрязнению среды,
нередко превышающему допустимые
экологические нормы. Увеличение
площади распаханных территорий
за счет склонов приводит к
усилению процессов почвенной
эрозии. Это определяет необходимость
реализации мер по оптимизации
(в первую очередь биогеохимической)
агроландшафтов.
Полевой тип. При
создании и функционировании
этого типа антропогенного ландшафта
основные виды антропогенного
воздействия включают: распашку
почвенного слоя и уничтожение
естественной растительности, внесение
удобрений, дополнительный полив,
постоянное орошение или осушение,
выращивание агрофитоценозов, состоящих
из ограниченного числа видов
с ежегодным изъятием из них
большой части биомассы.
Воздействие человека
приводит к изменению многих
компонентов первичного ландшафта.
Почти полностью уничтожается
естественный растительный покров.
Изменяются почвы, и создается
специфические пахотные почвы
с не дифференцированным профилем.
Так, при распахивании, почвы разрыхляются,
улучшается их водный режим,
что приводит к усилению биологической
активности – резко увеличивается
численность микроорганизмов, усиливаются
процессы нитрификации, минерализации
органического вещества и гумуса.
Вместе с тем использование
тяжелой техники вызывает уплотнение
почв, снижение ее водопроницаемости
и усиление почвенной эрозии:
водной эрозии – при воздействие
талых и дождевых вод и ветровой
эрозии – при воздействии ветра.
В агроландшафтах скорость эрозии
в сотни и тысячи раз больше,
чем в естественных ландшафтах.
В настоящее время она привела
к существенному ухудшению земельного
фонда почти половины мировой
пашни. В лесной, лесостепной зонах,
а также во влажных саваннах преобладает
водная эрозия, в сухих саваннах, степях
и полупустынях –ветровая. Ландшафтно-геохимическим
следствием антропогенной эрозии почв
является интенсификация механической
и физико-химической миграции элементов.
Из эродируемых автономных и трансэлювиальных
ландшафтов выносятся минеральные соединения
(до десятков тонн с гектара в год), гумус,
содержащие элементы питания растений,
микроэлементиы. Часть этих веществ накапливается
за пределами пашни, часть выносится в
подчиненные ландшафты и местные водоемы,
вызывая их обмеление и загрязнение.
С пахотой связано
также загрязнение почв железом
и другими металлами, органическими
соединениями (нефть, мазут, ПАУ).
Изъятие части биомассы
приводит к обеднению почвы
минеральными соединениями, что
требует постоянной их компенсации
за счет внесения удобрений.
Для борьбы с сорняками, вредными
насекомыми и микроорганизмами
применяются разнообразные пестициды
и другие агрохимические средства.
Как показывают исследования, химизация
наряду с полезными результатами
сопровождается нежелательной трансформацией
круговорота и баланса химических
элементов и загрязнением почв,
растений, вод животных и человека
азотом, фосфором тяжелыми металлами
и пестицидами. Уровень загрязнения
и состав элементов-загрязнителей
неодинаков в различных регионах.
Минеральные удобрения
делятся на две группы: стандартизованные
(азотные, фосфорные, калийные, комплексные,
микроудобрения) в которых содержание
элементов питания регламентировано
ГОСТами и нестандартизованные
(осадки сточных вод, коммунальные
твердые бытовые отходы, загрязненные
речные воды) состав которых не
регламентирован. Во всех видах
удобрений не нормировано содержание
большинства микроэлементов, в том
числе приоритетных загрязнителей.
С азотными удобрениями
вносится примерно15-20% общего поступления
азота в наземные агроландшафты
(в бывшем СССР эта доля достигала
25-35%). В районах, удаленных от
индустриальных центров, эти удобрения
являются основным источником загрязнения
окружающей среды соединениями азота.
В бассейнах малых рек сельскохозяйственных
районов смытые поверхностным стоком
азотные удобрения составляют от 50 до
80% общего баланса азота. В районах интенсивного
земледелия приход азота в системы превышает
его расход, что ведет к аккумуляции соединений
азота в почвах, сельскохозяйственной
продукции, грунтовых и поверхностных
водах. Часто содержание азота превышает
предельно допустимые нормы и это создает
критические экологические ситуации.
Так, сильное загрязнение овощей азотом
характерно для супераквальных ландшафтов
долин и дельт крупных рек с интенсивным
овощеводством (долина Оки, дельты Волги,
Амударьи, Сырдарьи и др.). Содержание нитратов
и нитритов здесь во много раз превышает
ПДК (250-300 мг/кг сырого вещества). Особенно
опасно образование в пищевых продуктах
нитрозоаминов (R2NNO, где R – органические
радикалы, например, CH3 C2H5 и др.), обладающих
канцерогенными и мутагенными свойствами.
Загрязнение ландшафтов
могут вызывать и фосфорные
удобрения. Среди стандартизованных
удобрений они содержат наиболее
широкий спектр микроэлементов,
концентрирующихся в почвах. Так,
в суперфосфате содержится, кроме
Р, до 1.5% F, 0,005% Cd,(до 100KK), 0,005% -0,003% As (до
10nKK), 5-10 KK Y Sr, Cu, Pb, редкоземельных элементов.С
удобрениями вносится менее 5%
природного запаса Р в почвах,
но он легко усвояем и обеспечивает
необходимый прирост урожая. Тем
не менее применение фосфорных
удобрений ведет к росту загрязнения,
так как доля микроэлементов
в них выше потребляемого растениями
количества в тысячи (для Y As Cd,
редких земель) и сотни (для
F) раз. Такое малое поглощение
этих элементов имеет как положительное
(слабое загрязнение растений), так
и отрицательное (загрязнение
ландшафтов) значение.
Одним из основным
отрицательных последствий применения
азотных и фосфорных удобрений
является накопление соединений
азота (главным образом нитратов)
и фосфора в грунтовых и
поверхностных водах, в результате
чего происходит эвтрофикация
водоемов.
Применение нестандартизованных
удобрений приводит к поступлению
в агроландшафты тяжелых металлов.
Эти удобрения используются как
правило на локальных участках
вокруг крупных индустриальных
центров. Особенно широк спектр
тяжелых металлов в осадках
сточных вод. По Ю.Е Саету
и А.И.Ачкасову, наиболее высоки
коэффициенты накопления относительно
фоновых почв у Cd, Ag (Кс до 200
и более), Hg, Bi, Zn, Cr, Cu, W, Sn (Кс 100-200). В
бытовых отходах концентрация
микроэлементов ниже, среди них
преобладают Hg(Кс 10-100), Ag Sb Zn Bi Cd Pb (Кс
около 10). При поливе загрязненными
речными водами в почвы и
растения поступают большие количества
Ag (Кс больше 100), Pb Cd Zn (Кс около
10). Экологическая опасность в
зависимости от суммарного загрязнения
микроэлементами (Zc) убывает в
следующем порядке: осадки сточных
вод (500-600), бытовые отходы (100-200) загрязненные
речные воды (100-200), минеральные удобрения
(50-70). При этом наибольшие значения
показателя суммарного загрязнения
бывают у тепличных почв, так
как аккумуляция тяжелых металлов
в открытых почвах меньше. Коэффициенты
концентрации тяжелых металлов
в почвах и растениях, орошаемых
сточными водами, расчитанные относительно
средних мировых кларков незагрязненных
почв и сельскохозяйственных Ni,>Pb
>Hg >Zn >Cd >растений, образуют следующие
ряды загрязненности: почвы Cu
Zn. Это указывает на селективную
концентрацию в>Cu >Ni >Pb >Cd >растения
– Hg растениях прироритетных
токсикантов – Hg, Cd, Pb, малодоступных
растениям на незагрязненных
почвах. При этом растения обладают
видовой биохимической специализацией,
которая определяет приоритетное
накопление определенных элементов.
По данным А.Кабата-Пендиас и
Г.Пендиас, кофе концентрирует
Cu (в несколько раз больше, чем
другие культуры на тех же
почвах), грибы – As, V, Ag, томаты
–Co, капуста – Co,B, свекла –Li,фасоль
–Mo,B люцерна и клевер –Sr,Ba,B, салат-латук
– Co, BeF, Cd, Hg, Fe, Zn,Cu.
В районах интенсивного животноводства,
кроме промышенных отходов и
стоков существенное влияние
на ландшафты оказывают органические
отходы ферм и комплексов, содержащие
азот, сероводород, метан, тяжелые
металлы, высокие концентрации
которых токсичны. По данным Н.Я.
Трефилова и А.И. Ачкасова в
лесной зоне умеренного пояса контрастность
аномалий, связанных с отходами животноводства,
увеличиваются следующим образом: птицефабрики
– комплексы крупного рогатого скота
– свиноводческие комплексы. Суммарное
загрязнение почв этими отходами сопоставимо
со слабым и средним промышленным загрязнением
( Zn – 10-30).
Существенные геохимические
изменения вносит применение
пестицидов. К ним относятся синтетические
органические соединения, используемые
для борьбы с вредными насекомыми
(инсектициды), сорняками (гербициды),
болезнями растений (фунгициды, бактерициды),
для регулирования роста растений
(дефолианты). Сейчас известно более
ста тысяч пестицидов, 70-80% которых
применяется в Западной Европе.
Японии и США. Выделяют хлорорганические
и фосфорорганические пестициды,
многие из которых разлагаются
очень медленно и накапливаются
в почвах. водах и донных осадках,
попадают в пищевые цепи. Пестициды
уменьшают потери урожая и
повышают продуктивность сельскохозяйственных
культур, но с их применением
связана и существенная экологическая
опасность – загрязнение почв,
вод и растений. Наиболее опасны
для млекопитающих и чловека
инсектициды, менее токсичны гербициды
и фунгициды. Синтетические органические
соединения, которые образуют пестициды,
поступают в ландшафты только
в результате хозяйственной деятельности,
чужеродны естественным ландшафтам
и разлагаются очень медленно.
Поэтому даже низкие дозы их
поступления в воздух, почвы и
растения могут привести к
глобальному загрязнению биосферы.
В настоящее время
в фоновые ландшафты из атмосферы
поступает в среднем 1 –3 кг/см2год
хлорорганических пестицидов. В
поверхностных водах их содержание
варьирует от 1 до сотен нг/г,
в почвах оно колеблется в
среднем от 1 до 10 нг/г воздушно-сухой
массы и слабо меняется по
регионам. В растениях фоновые
уровни этих пестицидов лежат
в пределах 2-10 нг/г (повышенным
содержанием пестицидов отличаются
мхи и лишайники). Аккумуляция
пестицидов в донных отложениях
достигает в некоторых районах
значительных величин (дельта
Волги 20нг/г, дельта Нила 30-800нг/г)
(Ф.Я.Ровинский, М.И.Афанасьев)
Формирование агроландшафтов
приводит к значительными изменениями
в круговороте воды. Это особенно
проявляется при дополнительном
увлажнении или осушении территории.
Орошение как один из мощных
видов антропогенного воздействия
приводит не только к дополнительному
увлажнению, но и к геохимической
трансформации ландшафта. При
оптимальных природных предпосылках
и нормах орошения в аридных
районах создаются высокопродуктивные
агроландшафты – оазисы с новыми
почвами, климатом и биологическим
круговоротом элементов. При этом
существенно улучшается водный
и тепловой режим почв, усиливается
микробиологическая активность, выщелачиваются
легкорастворимые соли. В староорошаемых
ландшафтах формируется особый
грунт – антропогенный ил мощностью
до 3,5 м. Это плодороднейшая почва,
наложенная в аридных районах
на бесплодные такыры.
Основное и широко
распространенное негативное последствие
орошения – вторичное засоление,
которое возникает при поднятии
уровня грунтовых вод. В результате
кальциевый и кальциево-натриевый
классы водной миграции естественных
ландшафтов трансформируются в
солонцово-солончаковый и солончаковый
классы с сульфатным магниево-кальциевым
и сульфатно-натриевым составом
вод. В засоленных почвах формируются
испарительные геохимические барьеры,
на которых концентрируются как
легкорастворимые соли натрия, хлора
и серы, так и Sr,Mo,B, F, Se, Br,Y и другие
микроэлементы. Сброс дренажных
сильно минерализованных (2-8, до 20 г/л)
стоков приводит к трансформации
химического состава грунтовых
и поверхностных вод. Например,
минерализация вод р.Сырдарьи
повысилась в низовьях от 0,8г/л
в 1960 г. до 2,8 г/л в 1995 г. изменился
ее состав – из гидрокарбонатно
кальциевого стал сульфатно-натриевым,
возросло содержание тяжелых
металлов и пестицидов.
Осушительные мелиорации
приводят к изменениям окислительно-восстановительных
условий заболоченных почв. В
возникающих окислительных условиях
происходит более энергичное
разложение органических веществ,
усиливается биологический круговорот,
увеличивается количество подвижных
форм азота, фосфора и некоторых
микроэлементов.
В частности доля
нитратного азота по сравнению
с аммонийным возрастает в
пахотном слое в 20 раз. Эти
изменения приводят к росту
минерализации грунтовых вод,
снижению содержания в них
растворенных органических соединений,
усилению миграции кальция, фосфора,
натрия и калия. При осушении
и правильной мелиорации (глубокой
вспашке, внесении калийных, фосфорных,
медных удобрений) на осушенных
болотах возникают плодороднейшие
почвы, не имеющие природных
аналогов.