Как человек влияет на формирование почвы. Влияние хозяйственной деятельности на почву. Примеры влияния человека на природу океана и гор, на состояние пресной воды

Воздействие человеческого общества на почвенный покров представляет собой одну из сторон общего влияния человека на окружающую среду.

На протяжении истории воздействие человеческого общества на почвенный покров непрерывно возрастало. В отдаленные времена бесчисленными стадами была сведена растительность и вытоптана дернина на обширной территории аридных ландшафтов. Дефляция (разрушение почв под действием ветра) довершила уничтожение почв. В более близкое время в результате бездренажного орошения десятки миллионов гектаров плодородных почв превратились в засоленные земли и соленые пустыни. В 20 в. большие площади высокоплодородных пойменных почв были затоплены или заболочены в результате строительства плотин и водохранилищ на крупных реках. Однако, как ни велики явления разрушения почв, это лишь небольшая часть результатов воздействия человеческого общества на почвенный покров Земли. Основной результат человеческого воздействия на почву - постепенное изменение процесса почвообразования, все более глубокое регулирование процессов круговорота химических элементов и трансформация энергии в почве.

Один из важнейших факторов почвообразования - растительность Мировой суши - подвергся глубочайшему изменению. За историческое время площадь лесов сократилась более чем вдвое. Обеспечивая развитие полезных ему растений, человек на значительной части суши заменил естественные биоценозы искусственными. Биомасса культурных растений (в отличие от естественной растительности) полностью не поступает в круговорот веществ в данном ландшафте. Значительная часть культурной растительности (до 80%) вывозится с места произрастания. Это приводит к истощению запасов в почве гумуса, азота, фосфора, калия, микроэлементов и в итоге к снижению плодородия почвы.

В отдаленные времена, в связи с избытком земли по отношению к небольшой численности населения, эта проблема решалась за счет того, что после снятия одного или нескольких урожаев обрабатываемый участок на долгое время оставлялся. С течением времени биогеохимическое равновесие в почве восстанавливалось и участок снова можно было обрабатывать.

В лесной полосе применялась подсечно-огневая система земледелия, при которой сжигался лес, а освобожденная площадь, обогащенная зольными элементами сожженной растительности, засевалась.

После истощения обрабатываемый участок забрасывался и выжигался новый. Урожай при таком типе земледелии был обеспечен поступлением элементов минерального питания с золой, получаемой за счет сжигания древесной растительности на месте. Большие затраты труда на расчистку окупались очень высокими урожаями. Расчищенный участок использовался 1-3 года на песчаных почвах и до 5-8 лет на суглинистых, после чего его оставляли зарастать лесом или некоторое время использовали как сенокос или пастбище. Если после этого такой участок переставал подвергаться какому-либо воздействию со стороны человека (рубки, выпас скота), то в течение 40-80 лет (в центре и юге лесного пояса) гумусовый горизонт в нем восстанавливался. Для восстановления почв в условиях севера лесной зоны требовался в два-три раза более продолжительный период времени.

Воздействие подсечно-огневой системы приводило к обнажению почвы, увеличению поверхностного стока и эрозии почв, выравниванию микрорельефа, обеднению почвенной фауны. Хотя площадь обрабатываемых участков была сравнительно невелика, а цикл длился долго, за сотни и тысячи лет огромные территории были глубоко преобразованы подсекой. Известно, например, что в Финляндии за 18-19 вв. (т.е. за 200 лет) через подсеку прошло 85% территории.

На юге и в центре лесной зоны последствия подсечной системы особенно остро отразились на массивах песчаных почв, где коренные леса заменились специфическими лесами с господством сосны обыкновенной. Это привело к отступлению на юг северных границ ареалов широколиственных видов деревьев (ильма, липы, дуба и др.). На севере лесной зоны развитие домашнего оленеводства, сопровождаемое усиленным выжиганием лесов, привело к развитию зоны тундры из лесотундры или северной тайги, достигавших, судя по находкам крупных деревьев или их пней, берегов Северного Ледовитого Океана еще в 18-19 веке.

Таким образом, в лесном поясе земледелие привело к наиболее глубоким изменениям живого покрова и ландшафта в целом. Земледелие было, видимо, ведущим фактором широкого распространения в лесном поясе Восточной Европы подзолистых почв. Возможно, этот мощный фактор антропогенного преобразования природных экосистем оказал определенное влияние и на климат.

В степных условиях наиболее древними системами земледелия были залежная и переложная. При залежной системе использованные участки земли после истощения оставлялись на длительное время, при переложной на более короткое. Постепенно количество свободных земель уменьшалось, срок перелога (перерыва между посевами) все сокращался и, в конце концов, достиг одного года. Так возникла паровая система земледелия с двух- или трехпольным севооборотом. Однако такая усиленная эксплуатация почвы без внесения удобрений и с невысокой культурой агротехники способствовали постепенному снижению урожайности и качества продукции.

Жизненная необходимость поставила человеческое общество перед задачей восстановления ресурсов почв. С середины прошлого века началось промышленное производство минеральных удобрений, внесение которых компенсировало элементы питания растений, отчуждаемых с урожаем.

Рост населения и ограниченность площадей, пригодных для земледелия выдвинули на передний план проблему мелиорации (улучшения) почв. Мелиорация направлена, в первую очередь, на оптимизацию водного режима. Территории излишнего увлажнения и заболачивания осушаются, в аридных районах - искусственное орошение. Кроме того, ведется борьба с засолением почв, кислые почвы известкуют, солонцы гипсуют, восстанавливают и рекультивируют площади горных выработок, карьеров, отвалов. Мелиорация распространяется и на высококачественные почвы, еще выше поднимая их плодородие.

В результате деятельности человека возникли совершенно новые типы почв. Например, в результате тысячелетнего орошения в Египте, Индии, государствах Центральной Азии созданы мощные искусственные наносные почвы с высоким запасом гумуса, азота, фосфора, калия и микроэлементов. На обширной территории лессового плато Китая трудом многих поколений созданы особые антропогенные почвы - хейлуту. В некоторых странах более сотни лет проводилось известкование кислых почв, которые постепенно были преобразованы в нейтральные. В особый тип культурных почв превратились почвы виноградников южного берега Крыма, используемые более двух тысяч лет. Отвоеваны моря и превращены в плодородные земли измененные побережья Голландии.

Широкий размах получили работы по предупреждению процессов, разрушающих почвенный покров: создаются лесозащитные насаждения, сооружаются искусственные водоемы и ирригационные системы.

Исследования свидетельствуют о том, что 1 см гумусового горизонта образуется примерно за 100 лет.
Термин относительный возраст почв введен В. Р. Вильямсом. который отмечал, что при одинаковом абсолютном возрасте территории почвы могут быть эволюциоино различны, т. е. могут находиться на разных стадиях развития: одни - в начальных стадиях, а другие - значительно развиты. Различия в эволюции почв взаимосвязаны с различиями растительного покрова материнских пород, рельефа и других местных условий, влияющих на почвообразование.

ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА НА ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ

Все факторы почвообразования взаимосвязаны и действуют одновременно, оказывая влияние не только на интенсивность биологического круговорота и почвообразования, но и друг на друга. Так, изменение микроклиматических условий может вызвать смену растительного покрова и почв. Почвы в свою очередь могут оказать воздействие на смену растительности и изменить микроклиматическую обстановку.
Влияние хозяйственной деятельности человека на почвообразование проявляется в регулировании состава и характера растительности, изменении свойств самих почв и процессов, протекающих в них. На огромных лесных и сельскохозяйственных территориях производят механизированную обработку почв, при которой уничтожается естественная растительность, эксплуатируются леса, проводятся мелиоративные работы, вносятся органические, бактериальные и минеральные удобрения. Происходит изменение естественных физических и химических свойств почв, приостанавливаются нежелательные для человека направления процессов почвообразования, изменяются биологические свойства. При увеличении, например, содержания кальция (известковании) в почве становится больше органического вещества, меняется реакция среды, возрастает количество микроорганизмов и элементов питания; в результате повышается плодородие почвы. Осушение приостанавливает болотный процесс, а орошение в засушливых районах создает условия для накопления органического вещества в почвах, повышая плодородие почв и урожай растений.
В результате хозяйственной деятельности человека изменяются характер и интенсивность биологического круговорота веществ, почвы дополнительно получают органическое вещество и элементы питания, формируется мощный пахотный горизонт, создаются окультуренные почвы с повышенным плодородием. Различной хозяйственной деятельностью охвачено 500 млн. га земель. Однако применение неправильных приемов ведения хозяйства вызывает развитие неблагоприятных почвообразовательных процессов: заболачивания, засоления, разрушения органического вещества и потери элементов питания.
Таким образом, почвообразование начинается с момента формирования малого биологического круговорота веществ.
В отличие от материнской породы в почвах содержится органическое вещество, являющееся одним из основных источников элементов питания растений и обусловливающее важнейшее свойство почвы - плодородие, уровень которого неуклонно повышается под влиянием хозяйственной деятельности человека.

Этот фактор почвообразования еще в прошлом веке имел локальное значение, а в настоящее время является глобальным. Воздействие человека на почвы и почвообразовательные процессы осуществляется как прямо, так и опосредованно через влияние на биосферу, атмосферу и гидросферу. Влияние человека на биоту и биологический круговорот веществ заключается в сведении лесов и освоении значительных площадей под пашню, в регулировании численности диких животных и разведении домашних, в выращивании сельскохозяйственных культур, оказывающих разное воздействие на свойства почв, в отчуждении с урожаем значительного количества элементов питания, в применении органических и минеральных удобрений, пестицидов и др.
Строительство водохранилищ, осушение болот приводит к изменению уровня грунтовых вод, оказывающих большое влияние на почвообразование.
Ежегодно промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу около 1 млрд. т. соединений хлора, соляной кислоты, сероводорода и сернистого ангидрида, окислов азота, соединений аммония. При окислении они образуют различные кислоты (соляную, серную, азотную), которые приводят к подкислению атмосферных осадков (кислотные дожди) и вместе с ними - к подкислению и загрязнению почв.
В результате освоения почв под пашню изменяется процесс почвообразования и свойства почв. Масштабы изменений зависят от степени воздействия человека на почву. При экстенсивном использовании земель почвенные процессы, как правило, имеют ту же направленность, что и в естественных условиях. При проведении мелиоративных мероприятий (орошение, осушение, известкование и др.) почвенные процессы и свойства почв меняются коренным образом.
Разумная деятельность человека направлена на улучшение, окультуривание почв и повышение их плодородия. Особенно заметно улучшение тех почв, которые имеют низкое естественное плодородие. В зависимости от времени и приемов воздействия такие почвы выделяются в классификации на уровне разных таксономических рангов.
Оптимизация агрономических свойств почв, определяющих их плодородие - одна из основных задач существующих систем земледелия. Системы земледелия включают следующие составные части, влияющие на агрономические свойства почв:
- организация территории и система севооборотов;
- система обработки почвы;
- система удобрений;
- система защиты растений (сорняки, болезни, вредители культур);
- система мелиоративных и противоэрозионных мероприятий. Опыт хозяйственной деятельности человека показывает, что
степень воздействия человека на почвы на больших площадях должна быть минимальной или хотя бы соизмеримой с предусмотренными неизбежными негативными экологическими последствиями. Даже разумные на данный момент научно-обоснованные мероприятия по использованию почв часто приводят к негативным последствиям. Это касается любого чрезмерного вмешательства в природу. Например, в таежно-лесной зоне России самыми плодородными и высокоокультуренными являются огородные почвы приусадебных хозяйств. Они имеют высокое содержание гумуса, нейтральную реакцию среды, высокую обеспеченность элементами питания, то есть их агрономические свойства довольно резко отличаются от свойств естественных подзолистых почв этой зоны и удовлетворяют требованиям большинства культурных растений. Кажущаяся разумной задача повысить плодородие всех пахотных почв этой зоны до уровня огородных может привести к негативным и даже катастрофическим последствиям через какое-то время. В условиях промывного режима высокое содержание элементов питания в почвах скажется на их содержании в грунтовых водах, водоемах, может возникнуть проблема нитратов, возникнут нарушения в трофических цепях биоты и т. д.
Таких примеров можно привести много. Для того чтобы прогнозировать последствия хозяйственной деятельности, необходимо познание сложных природных взаимодействий, в центре которых находится почвенный покров.

Воздействие человека на естественный почвообразовательный процесс - главная особенность современного этапа развития почв и один из наиболее интенсивно действующих факторов почвообразования. Человек воздействует на почву и непосредственно (обработка, внесение удобрений, проведение различных мелиорализаций), и косвенно (изменение фитоценозов, элементов климата). Главная цель антропогенного воздействия - улучшение почвы, расширенное воспроизводство ее плодородия и увеличение продуктивности земельных угодий.

Для окультуривания почв, повышения их плодородия и получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных растений необходимо осуществить комплекс агротехнических и других мероприятий. Наиболее важными, из которых являются: правильная обработка почвы, применение органических и минеральных удобрений, известкование почв, создание мощного окультуренного пахотного слоя, борьба с избыточным увлажнением почв. Максимальный эффект от применения указанных мероприятий достигается на фоне правильных севооборотов.

При планировании и осуществлении перечисленных мероприятий следует строго учитывать свойства почвы, особенности возделываемых культур и все природные и экономические условия хозяйства.

Правильная обработка почвы играет огромную роль в окультуривании почв, в получении высокого урожая сельскохозяйственных растений, улучшает водные, воздушные, тепловые свойства почв, усиливает микробиологические процессы, что приводит к образованию доступных для растений питательных веществ, обеспечивает качественную заделку удобрении и борьбу с сорняками и вредителями сельскохозяйственных культур.

Почвы Пинежского района бедны питательными веществами, но достаточно увлажнены, поэтому удобрения здесь высокоэффективны.

Наибольшую потребность на подзолистых и дерново-подзолистых почвах растения испытывают в азотных и фосфорных удобрениях, а затем и в калийных. На некоторых почвах под отдельные культуры следует вносить марганцовые, молибденовые, медные, борные и другие микроудобрения.

При размещении азотных удобрений необходимо учитывать степень гумусированности почв и их механический состав. Лучшей нитрификационной способностью обладают дерново-карбонатные и пойменные почвы, а среди дерново-подзолистых -- хорошо окультуренные. Чем ниже содержание гумуса, кислее почвы и сильнее их оподзоленность, тем ниже их нитрификационная способность. Дерново-подзолистые песчаные и супесчаные почвы характеризуются низкой нитрификационной способностью. Нитратные азотные удобрения при промывном типе водного режима могут легко вымываться из почвы, поэтому их целесообразнее вносить непосредственно перед посевом или посадкой сельскохозяйственных культур и в период вегетации. Сильнокислые почвы, имеющие не благоприятный фосфатный режим в связи с сезонным избыточным поверхностным увлажнением, содержат повышенное количество подвижных форм железа и алюминия, которые связывают фосфорную кислоту в труднорастворимые соединения. В этом случае предпочтительнее местное внесение фосфорных удобрений. На почвах, имеющих более благоприятные агрохимические свойства (меньшую кислотность, большую сумму обменных оснований, меньшее содержание подвижного алюминия), растения эффективнее отзываются на применение фосфорных удобрений.

На кислых почвах положительный результат дает применение фосфоритной муки, в которой фосфор находится в форме труднорастворимого трехзамещенного фосфата кальция Са 3 (Р0 4) 2 . Под влиянием потенциальной кислотности он переходит в растворимое состояние [СаНР0 4 или Ca(H 2 P0 4) 2 и используется растениями.

Большое значение в повышении плодородия почв района имеют органические удобрения (навоз, различные виды компостов и др.). Они не только источники элементов питания, особенно азота и фосфора, но и важное средство обогащения почв гумусом, улучшения агрофизических свойств, микробиологического режима, снижения кислотности. Более гумусированные почвы эффективнее отзываются повышением урожая возделываемых культур.

Повышенная кислотность дерново-подзолистых почв значительно снижает урожаи сельскохозяйственных культур. Неблагоприятные свойства кислых почв приводят к нарушению нормальных жизненных процессов в растениях. Известкование устраняет избыточную кислотность, вредную для микрофлоры, улучшает физические свойства, повышает эффективность удобрений и урожаев сельскохозяйственных культур.

В дерново-подзолистых почвах 85--95 % корней культурных астений расположено в пахотном слое, который обычно имеет мощность 20--22 см. Чем больше объем и глубина пахотного слоя, тем лучше условия для развития подземной и надземной части растений. В подзолистом и иллювиальном горизонтах вследствие их неблагоприятных свойств корневая система растений распространяется очень слабо. Создание хорошо окультуренного горизонта в 25--30 см обеспечивает большие запасы питательных веществ и продуктивной влаги в почве. Эффективность всех мероприятий при этом значительно возрастает, и, таким образом, возникают наиболее благоприятные условия для развития сельскохозяйственных культур и получения высоких и устойчивых урожаев.

Мощный пахотный слой дерново-подзолистых почв создается припахиванием нижележащих малоплодородных горизонтов. Поэтому даже в старопахотных почвах углубление пахотного горизонта должно сопровождаться обязательным внесением органических и минеральных удобрений, а если почвы кислые, то и известкованием. Это тем более необходимо при распашке целинных дерново-подзолистых почв.

В Пинежском районе большие площади занимают пахотные почвы, испытывающие кратковременное (15--30 суток) избыточное увлажнение, которое наблюдается летом из-за обильного выпадения в это время осадков. Избыточная влажность накладывает существенный отпечаток на агрономические свойства почв и характер земледелия.

Развитие временных восстановительных процессов в период переувлажнения почв отрицательно сказывается на их фосфатном и азотном режимах. Застаивание воды на пашне со слабым уклоном поверхности часто связано с неровностями микрорельефа пахотного слоя, обусловленного глыбистой вспашкой, огрехами, разъемными бороздами поперек возможного стока воды и т. д. Значительно улучшить использование пахотных почв временного избыточного увлажнения можно, помимо повышения качества обработки почв, применяя несложные агромелиоративные приемы, такие как узкозагонная вспашка, бороздование, рыхление подпахотного слоя, профилирование поверхности, посев на гребнях и др. В некоторых случаях эти приемы могут оказываться достаточными и без проведения дорогостоящих гидромелиоративных работ. (Кауричев И.С., 1989)