Ивлев А.М., Дербенцева А.М. Деградированные почвы и их рекультивация
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство по образованию
Дальневосточный государственный университет
А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева
ДЕГРАДАЦИРОВАННЫЕ ПОЧВЫ И ИХ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ
Учебное пособие
Издательство Дальневосточного государственного университета
Владивосток
2002
Рецензенты:
Голов В.И. - д.б.н., Бортин Н.Н - к.т.н..
Ивлев А.М., Дербенцева А.М.
Деградация почв и их рекультивация.
Учебное пособие. Научный редактор В.И. Ознобихин.
Владивосток. Изд - во ДВГУ. 2002
В учебном пособии освещены методологические аспекты проблемы деградации
почв, охарактеризованы формы их деградации, и зависимость форм деградации
почв от типов воздействующих антропогенных факторов.
Учебное пособие рекомендовано для студентов университетов по
специальности почвоведение, экология.
ББКISBN (С) Издательство
Дальневосточного университета
ВВЕДЕНИЕ
Одной из глобальных задач человечества, на протяжении всей истории его
существования, всегда была задача обеспечения людей продуктами питания.
Источниками продуктов питания является океан и почва (земля). Основными
видами питания человека являются хлеб, овощи, продукты животноводства.
Все это дает почва (земля). Использование почвы для производства продуктов
земледелия, ведет к изменению природных свойств почв и их естественного
состояния. Главное изменение выражается в снижении почвенного плодородия
– основного свойства почв. Снижение почвенного плодородия обусловлено
изменением всех свойств почв: биологических, химических, физических,
водных, воздушных и др.
В разных ситуациях изменения свойств почв проявляются в разных
формах, и с неодинаковой степенью выраженности. Все они получили название
«деградация почв»
Чтобы правильно оценить характер происходящих в почвах изменений,
ведущих к снижению их плодородия, необходимо знать не только величину
этого снижения, но и формы их проявления. Для этого важно знать
особенности происходящих в почвах не только суммарных изменений, но и
изменений каждого свойства почв в отдельности. Изменение каждого
отдельного свойства почв, ведущее к ухудшению их плодородия, выделяются
как формы деградации почв.
В задачу настоящего учебного пособия входит рассмотрение каждой из
форм деградации почв, особенности их проявления, и методы восстановления
почвенного плодородия или их рекультивация.
Проблема деградации почв реально проявилась в период интенсивного
использования почв в земледелии. Этому способствовали мелиорация почв,
различные методы их обработки, внесение химических веществ в виде
пестицидов, гербицидов, радионуклидов, включая повышенные дозы
минеральных удобрений.
Следует иметь в виду, что понятие «деградация почв» связано с
ухудшением плодородия почв, и не применимо к разрушенным почвам, в
которых почвенное плодородие уже отсутствует вообще.
1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ПРОБЛЕМЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ
Термин «деградация почв» в разное время включал неодинаковые понятия.
Так, ботаник С.И. Коржинский (1888) считал, что под «деградацией» почв
следует понимать природный процесс ухудшения свойств почв. В частности,
естественная эволюция черноземов (почв с наилучшими свойствами) в серые
лесные (почвы с несколько худшими свойствами) рассматривалась
Коржинским как деградация черноземов. Он справедливо полагал, что
изменение условий почвообразования, приводит и к изменению процессов
почвообразования. В результате этого наступает эволюция одного типа почв, в
другой. На основании этого, он и выделил «деградированные черноземы», у
которых ухудшились свойства под воздействием поселившейся на них
древесной растительности. Такой же точки придерживался и В.Р. Вильямс,
считая, что каштановые почвы – это тоже деградированные черноземы.
Б.Г. Розанов (1977) под «деградацией почв» понимал их «выпаханность»,
как результат длительного использования в пашне. Позднее, в понятие
«деградация почв», разные авторы стали вкладывать любые изменения,
приведшие к ухудшению их свойств, и, в конечном итоге, к снижению
плодородия почв.
Теперь принято считать, что к деградированным почвам следует относить
такие, у которых плодородие снизилось не естественным путем, а под
воздействием антропогенных факторов. Разные антропогенные факторы
вызывают проявление различных форм деградации почв.
В странах Западной Европы, под воздействием горнорудной
промышленности, оказалось много разрушенных почв, потерявших вообще
плодородие. На них стали проводить работы по восстановлению плодородия.
Мероприятия, направленные на восстановление разрушенных земель,
получили название «рекультивация» почв. Позднее термин «рекультивация»
стал использоваться при проведении любых работ, направленных на
восстановление плодородия не только разрушенных почв, но и нарушенных,
т.е. деградированных.
Мы считаем, что термин «рекультивация» почв должен применяться
только в отношении «деградированных» почв. Термин «рекультивация»
означает «восстановление» («ре») культуры («культивация»).
В отличие от «деградированных» почв, «разрушенные» почвы полностью
теряют плодородие. В этом случае восстанавливать (т.е. рекультивировать)
нечего, так как надо заново создавать не только плодородие почв, но и саму
почву.
Формы и масштабы разрушения почв горнорудной промышленностью
сильно дифференцировались, увеличились в объемах, и не могут быть вмещены
в понятие «деградация» почв. Поэтому необходимо разделить понятия
«деградация почв» и «разрушение почв». Соответственно, теория и методология
изучения этих явлений, как и методы восстановления почв должны быть
различны.
В связи с этим, повторяем, что под «деградацией почв» следует понимать
ухудшение любых свойств почв, вызывающих снижение почвенного
плодородия. Восстановление (улучшение, повышение) плодородия должно
решаться методами «окультуривания», под общим названием «рекультивация
почв».
Разрушение почв промышленностью выражается, прежде всего, в
уничтожении гумусо-аккумулятивного горизонта, главного плодородного слоя
почвы. Поэтому, понятие «рекультивация» в этих случаях не отражает
существа явления. «Рекультивация» (ре – восстановление) – означает
восстановление, улучшение существующего плодородия. В данном случае, не
«разрушенной», а лишь «нарушенной» культуры почвы, т.е. плодородной (
«окультуренной»).
На разрушенных (уничтоженных) почвах нужно проводить не
«рекультивацию», а «воссоздание» новой почвы, на месте исчезнувшей. При
разрушении почвы исчезло главное ее «тело» – гумус, «страж урожая»,
«главный атрибут» почвы».
В обоснование этого положения, считаем необходимым уточнить и
понятие – «Что такое почва?».
По определению В.В.Докучаева (1948), «почва – это естественно-
историческое тело, возникшее в результате векового взаимодействия
различных факторов: климата, рельефа, растительности, горных пород и
обладающее плодородием».
В этой формулировке все ясно, за исключением одного. А именно, что
же вкладывается в понятие «почвенное тело»? Совершенно ясно, что
почвенное «тело» материально. Но остается неясным - в чем выражается его
«материальность»? Каков состав этого материального тела? Какова его
форма? А главное – в чем состоит отличие почвы, как материального тела, от
других природных образований?
Ф.И.Козловским (1966) введено понятие «педон», как почвенный
индивидуум. Многие авторы принимают понятие «педон» за «почвенное
тело». Но "педон" это форма "тела", в виде почвенного профиля.
Подтверждением этому служит то положение, что не все почвы имеют
профиль (например, «зарождающиеся почвы»). В связи с этим возникает и
такой вопрос: «В какой-момент времени на горной породе зарождается
почва?» И еще: "Когда горная порода переходит (трансформируется) в новое
состояние, называемое «почвой»?
Здесь возможен только один ответ. Он состоит в следующем.
Главным отличием почвы, от всех других природных образований на
планете, является появление (образование), и наличие в ней, нового вещества,
(нового продукта процесса почвообразования), называемого органо-
минеральным комплексом или гумусом.
Гумус образуется только в почвах, и нигде более. Нет почв без гумуса, как
не бывает гумуса вне почв. Следовательно, главным почвенным образованием,,
почвенным “телом” и является гумус. Гумус главный атрибут почвы.
Отсюда вытекает важное методологическое положение о том, что почвой
следует считать те природные, материальные образования, в которых появился
гумус.
Уменьшение в почвах количества гумуса, ухудшение его качества –
требует рекультивации почв.
Отсутствие гумуса является показателем того, что это образование
(явление) не есть почва. Это есть горная порода. Поэтому на ней следует
проводить мероприятия по формированию (по созданию) гумуса, а точнее - по
созданию почвы. Это есть “воссоздание” почвы, а не ее “рекультивация”.
Воссоздание почв требует своих подходов и приемов, разных методов и
неодинаковых капитальных затрат. Поэтому смешивать понятия
«рекультивация почв» и «воссоздание почв» не только не корректно, но и
неправильно методологически, а следовательно и практически.
В данной работе рассматриваются вопросы деградации почв, и связанные с
ними вопросы рекультивации. Частично затрагиваются и вопросы воссоздания
разрушенных почв.
2. МЕСТО И РОЛЬ ПОЧВ В БИОСФЕРЕ
По определению В.В.Докучаева, почва является «естественно-
историческим телом, возникающим в результате векового взаимодействия
климата, горных пород, рельефа и растительности, и обладающим
плодородием». Почва является самостоятельным природным образованием,
также как минералы, слагающие литосферу, как растения, как животные, как
природные воды.
Почва как самостоятельное природное образование отличается от других
природных тел целым рядом признаков и свойств, присущих только почве.
Главным отличием является наличие гумуса.
Почва состоит из четырех фаз: твердой, жидкой, газообразной и живой.
Почва рассматривается как самостоятельная природная система (рис. 1)
климат
рельеф
растительность
горные
породы
твердая
фаза
газовая
фаза
жидкая
фаза
живая
фаза
Выход:
Почва. Почвенный профиль
Морфология Состав Свойства Процессы
Функционирование:
время
Вход:
Факторы почвообразования
Рис. 1. Блок-схема
почвенной системы (По Ивлеву, 1986, 2001)
Функционирование этой системы состоит во взаимодействии четырех фаз,
что выражается как проявление элементарных процессов почвообразования
(ЭПП). Процесс почвообразования представляет собою совокупность
элементарных процессов почвообразования (ЭПП), которых Б.Г. Розанов (1977)
выделяет в количестве 72. Каждый тип почвообразования слагается из
совокупности нескольких различных ЭПП ( от 3 – 5 до 1О – 15 ). Результатом
проявления (функционирования) всех ЭПП является (по Герасимову-
Глазовской, 1960) три группы процессов почвообразования:
1. Процессы превращения минеральной части почв;
2. Процессы превращения органической части почв;
3. Процессы миграции или перемещения подвижных продуктов,
образующихся в результате произошедших «превращений».
Процессы «превращений» как минеральной, так и органической частей почв
многообразны, но суть их сводится к двум взаимно противоположным
явлениям (рис. 2):
t v α
зрелая
нормальная
сл. развитая
примитивная
почва
зарождение
0 0
100%
разложение синтез
t – время, v – количество, α – стадии развития
Рис. 2. Зависимость степени зрелости профиля от соотношения процессов
синтеза и разложения (по Ивлеву А.М.)
--процессы разрушения кристаллических решеток минералов и процессы
разложения отмерших органических остатков;
--процессы синтеза вторичных минералов и процессы синтеза новых
органоминеральных соединений.
Процессы миграции или перемещения продуктов «превращения» также
сводятся к двум взаимно противоположным потокам (рис.3):
--потоки сверху вниз, за счет гравитационного выноса (ГВ) и
--потоки снизу вверх, за счет подтягивания веществ живой фазой, что
ведет к биогенной аккумуляции (БА), (частично, за счет испарения).
Характер процессов почвообразования, их направленность и степень
выраженности зависят от условий окружающей среды. Развитие почв во
времени приводит к усложнению их состава и свойств, в результате чего в
почве возникают внутренние противоречия. Усиление противоречивых
процессов приводит к изменением направления процесса почвообразования,
т.е. к его эволюции. Почва переходит из одного качественного состояния в
другое. Таких изменений в истории развития почв может быть несколько.
Поэтому большинство почв на суше планеты полигенетичны, т.е. прошли
несколько стадий развития.
Интенсивность п
р
оцесса
БА ГВ
Интенсивность п
р
оцесса
Торф Черно- Серые Бурозем Дерново-подзолистые Подзолистые Подзол
Торфяные земы лесные почвы почвы
почвы
Рис. 3. Соотношение биогенной аккумуляции (БА) и гравитационного выноса
(ГВ) (по Ивлеву А.М.)
Вся совокупность процессов, происходящих в почве, разделяется на две
большие группы:
--процессы, «отвечающие» за внутреннее саморазвитие почвы, и
--процессы, «контролирующие» взаимосвязь почвы с окружающей средой.
Почва, как природное образование, занимает пограничное положение между
живым веществом (по Вернадскому) и мертвой материей. Почва является
своеобразным «мостиком» в процессах взаимодействия живой и мертвой
материй, и сама состоит из их представителей: мертвой (минеральная часть
твердой фазы) и живой фазы. Поэтому почва относится к категории биокосных
тел.
Между почвой и живым веществом, особенно между почвой и
растениями, происходит постоянный обмен различными соединениями. Этот
процесс получил название как малый биологический круговорот веществ.
Малый биологический круговорот веществ является всеобщим,
глобальным явлением, и отражает особенности функционирования биосферы.
Проявление малого биологического круговорота веществ возможно только при
наличии и участии почв.
Педосфера, как компонент биосферы, представляет собою совокупность
разнообразных почв, или разнообразных форм проявления процессов
почвообразования. Каждая почва в отдельности (и педосфера в целом)
устойчивы в своем развитии. Развитие идет в направлении от простого к
сложному. Каждая почва, как функционирующая система, в условиях биосферы
устойчива против внешних воздействий. Она способна само регулироваться, и
само восстанавливаться. Эти свойства почв могут быть нарушены лишь
воздействием критических (экстремальных) сил, в виде эрозионного смыва или,
наоборот, путем погребения почв аллювиальными и другими наносами,
например, пеплопадами.
Такие явления, в условиях ненарушенной биосферы, проявляются
локально, и не характерны для развитии всей–педосферы.
В условиях биосферы, педосфера устойчива в своем развитии. Но во
времени, и в пространстве, она постоянно изменяет свое состояние, т.е.
эволюционирует. Эти изменения идут в направлении усложнения, что
обуславливает большое разнообразие почвенного покрова. В целом вся
педосфера, являясь компонентом биосферы, выполняет ряд глобальных
функций:
1.Почва (и педосфера в целом) отвечает за существование жизни на планете
Земля.
2.Почва (и педосфера в целом) осуществляет газообмен между сушей планеты
и ее атмосферой.
3.Почва регулирует биогеохимические процессы на суше планеты.
4.Почва (и педосфера в целом) регулирует геохимические процессы и
геохимический сток в океан.
5.Почва, и живое вещество, формируют и осуществляют малый биологический
круговорот веществ на планете Земля.
6. Почва (по Вернадскому ,1965) является «благороднейшей ржавчиной» на
планете Земля.
Почва, выполняя эти глобальные функции, остается устойчивой системой.
Она способна само регулироваться, и само восстанавливаться после
воздействия небольших по силе нагрузок. Нагрузки, большие по мощности, но
одноразовые, а также постоянные, но небольшие по силе, вызывают
разнообразные изменения в почвах.
В современных условиях биосфера активно трансформируется в новое
состояние - «в ноосферу». Причиной этому является воздействие
антропогенных факторов. Сила их воздействия настолько велика, что
нарушается ход развития природных процессов, включая почвенные. Явление
это глобально. Оно приводит к изменению состояния всей биосферы.
В.И.Вернадский это новое состояние биосферы назвал ноосферой (ноос-разум).
Термин предложен французскими учеными, Де Шарденом и Ле Руа, после
прослушивания ими лекций Вернадского о развитии биосферы.
Ноосфера – это новое состояние биосферы, вызванное воздействием на нее
разума человека, как формы живого вещества. Разум человека воздействует в
виде созданной им техники. В условиях ноосферы, все компоненты биосферы
подвергаются сильным изменениям. Это создало проблему «охраны