Экологические последствия интенсификации сельского хозяйства

Министерство  здравоохранения Российской Федерации

 Омская  Государственная Медицинская Академия

Кафедра фармации

Реферат по дисциплине

«Основы экологии и охраны природы»

По теме:

«Экологические последствия интенсификации сельского хозяйства»

                                               Выполнила:

     Студентка фармацевтического

факультета  гр. 477

     Савина А.Е.

                                                                  Научный руководитель:

                                                   Антипова М.Г. 
 
 
 
 
 

Омск  – 2010

Введение

     Развитие  сельского хозяйства осуществляется в двух формах: экстенсивной и интенсивной. Под экстенсивной понимают такую форму развития сельского хозяйства, при которой объемы продукции увеличиваются за счет расширения площадей обрабатываемой земли, природных кормовых угодий и использования естественного плодородия почв на неизменной технической основе. При интенсивной форме объемы продукции увеличиваются в результате улучшения использования обрабатываемой земли, повышения ее продуктивности на основе внедрения достижений научно-технического прогресса, совершенствования форм организации производства.

     Экстенсивный  путь имел важное значение для увеличения производства продукции на ранних этапах развития сельского хозяйства. Однако освоение новых земель продолжается и в настоящее время. Вместе с тем исторический опыт развития большинства стран мира показывает, что основным и наиболее перспективным направлением развития сельского хозяйства является интенсификация.

     Интенсификация  не исключает и экстенсивное освоение земель, необходимость в котором возникает в двух ситуациях: когда невозможно покрыть растущий спрос на продукты сельского хозяйства только за счет интенсификации и если расширение посевных площадей позволяет при равной сумме капитальных и текущих затрат получить больше продукции, чем при интенсификации.

     Преобладание  экстенсивного или интенсивного пути развития сельского хозяйства  зависит от сложившихся экономических условий - наличия свободных земель, возможности дополнительных вложений, спроса на продукцию, эффективности производства. На практике увеличение продукции часто происходит посредством применения двух форм одновременно. При этом необходимо иметь в виду, что экстенсивная форма развития сельского хозяйства при определенных условиях может быть эффективной, следовательно, экстенсивное развитие нетождественно неэффективности.

     Интенсификация  сельского хозяйства - это основная форма расширенного воспроизводства, осуществляемая путем совершенствования системы ведения отрасли на основе научно-технического прогресса для увеличения выхода продукции с единицы площади, повышения производительности труда и снижения издержек на единицу продукции.

     Сущность  интенсификации земледелия, интенсивных технологий состоит в следующем: размещение посевов по лучшим предшественникам в системе севооборотов; возделывание высокоурожайных сортов интенсивного типа с хорошим качеством зерна; высоким обеспечением растений элементами минерального питания с учетом их содержания в почве; дробном применении азотных удобрений в период вегетации, по данным почвенной и растительной диагностики; интегрированной системе защиты растений от вредителей, болезней и сорняков; регулировании роста ретардантами; своевременном и качественном выполнении всех технологических приемов, направленных на защиту почв от эрозии, накопление влаги, создание благоприятных физических условий развития сельскохозяйственных культур. Это достигается применением технологической колеи; более совершенных машин и приспособлений, их тщательной регулировкой. 

      Усиление  концентрации и интенсивности сельскохозяйственного  производства обостряет проблему поддержания экологического равновесия. Интенсификация создала следующие экологические проблемы: от сокращения биоразнообразия на сельскохозяйственных землях до ненадлежащего управления водой для орошения, истощения подземных вод и агрохимического загрязнения (таблица 1). Вследствие этого возникает необходимость поиска путей оптимального развития и взаимоотношения производственных систем и природных экосистем. Для совершенствования использования земельных ресурсов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства необходимо учитывать неблагоприятные экологические процессы. Обоснованное с экологической точки зрения рациональное использование земель предполагает поиск наиболее целесообразного соотношения основных видов угодий, пропорций между основными отраслями сельского хозяйства и оптимизацию их функционирования. Это необходимо для сохранения главного свойства экосистем — способности к самовосстановлению, нарушение которого ведет к их деградации и снижает эффективность самого сельского хозяйства.    

Таблица 1 

Эрозия почв 

      Эрозия  почв – процесс разрушения почвенного покрова. Эрозия почв включает в себя вынос, перенос и переотложение  почвенной массы. В зависимости  от фактора разрушения эрозию делят  на водную и ветровую (дефляция).

      Водная эрозия – процесс разрушения  почвенного покрова под действием  талых, дождевых или ирригационных  вод. По характеру воздействия на почву водную эрозию делят на плоскостную и линейную.

      Плоскостная (поверхностная) эрозия  — смыв верхнего горизонта  почвы под влиянием стекающих  по склону дождевых или талых  вод. Механизм поверхностной эрозии  связан с разрушающей ударной  силой дождевых капель и с  воздействием поверхностного стока  дождевых и талых вод.

      Линейная (овражная) эрозия — размыв  почв в глубину более мощной  струей воды, стекающей по склону. На первой стадии линейной  эрозии образуются глубокие струйчатые  размывы (до 20-35 см) и промоины (глубиной  от 0,3-0,5 до 1-1,5 м). Дальнейшее их развитие  приводит к образованию оврагов. Линейная эрозия приводит к полному уничтожению почвы.

      В горных районах наряду с  развитием обычных форм водной  эрозии могут возникать селевые  потоки (сели). Они образуются после  бурного снеготаяния или интенсивных дождей, движутся с большой скоростью и увлекают огромное количество материала в виде мелкозема, гальки и крупных камней. Борьба с ними требует строительства специальных противоселевых сооружений.

      По темпам развития различают  геологическую (нормальную) и ускоренную  эрозию.

      Геологическая (нормальная) эрозия  — медленный процесс смыва  частичек с поверхности почвы,  покрытой естественной растительностью,  при котором потеря почвы компенсируется  в ходе почвообразования. Этот  вид эрозии протекает повсеместно,  практически не приносит вреда,  и охраны почв не требует.

      Ускоренная эрозия возникает  при удалении естественной растительности, неправильном использовании почвы,  в результате чего темп эрозии  резко возрастает. Этот вид эрозии  приводит к снижению почвенного  плодородия, а иногда и к полному  уничтожению почвенного покрова,  и требует защиты почв.

      Ветровая эрозия (дефляция) – процесс  разрушения почвенного покрова  под действием ветра. В зависимости  от размера частиц они могут  переноситься ветром во взвешенном состоянии, скачкообразно и скольжением по поверхности. Различают пыльные (черные) бури и повседневную (местную) дефляцию.

      Пыльные бури повторяются раз  в 3-20 лет, уносят до 15-20 см поверхностного  слоя почвы. При этом крупные  частицы почвы передвигаются  на небольшие расстояния, задерживаясь у различных препятствий и в понижениях рельефа. Наиболее мелкие частицы почвы (<0,1 и <0,001 мм) в виде воздушной суспензии перемещаются на десятки, сотни и даже тысячи километров.

      Повседневная дефляция более  медленно, но регулярно разрушает  почву. Она проявляется в виде  верховой эрозии и поземки.  При верховой эрозии частицы  почвы поднимаются вихревым (турбулентным) движением воздуха высоко вверх, a при поземке они перекатываются  ветром по поверхности почвы  или перемещаются скачкообразно  на небольшой высоте от почвы. При перекатывании и скачкообразном движении частицы ударяются и трутся друг о друга, что усиливает их разрушение. Это способствует усилению дефляции.

  Обработка земли и другая производственная деятельность человека (например, заготовка древесины) породили труднообратимую эрозию. В этом смысле степень интенсивности эрозийных процессов, при прочих равных условиях (исходное естественное плодородие почв, уровень развития агротехники и механизации земледелия и др.), отражает степень интенсивности использования земель или степень давления населения на земельные ресурсы.     

      В результате эрозии происходит снижение плодородия почв (при поверхностной водной эрозии и дефляции) или полное уничтожение почвенного покрова (при линейной водной эрозии).

      Снижение  плодородия связано с постепенным  удалением наиболее плодородного верхнего слоя и вовлечением в пахотный горизонт менее плодородных нижних горизонтов. Степень снижения плодородия зависит от степени смытости или сдутости.

      В результате эрозии ухудшаются физические, химические и биологические свойства почвы. Снижается содержание и запас  гумуса, часто ухудшается и его  качественный состав, снижаются запасы элементов питания (азота, фосфора, калия и др.) и содержание их подвижных форм. Ухудшаются структурное состояние и сложение, уменьшается пористость и увеличивается плотность, что приводит к снижению водопроницаемости, увеличению поверхностного стока, снижению влагоемкости и запасов доступной для растений влаги. Потеря верхнего наиболее гумусированного и оструктуренного слоя ведет к снижению биологической активности почв: уменьшается численность микроорганизмов и мезофауны, снижается микробиологическая и ферментативная активность почв.

      Кроме того, водная эрозия сопровождается  рядом других неблагоприятных  явлений: потерей талых и дождевых  вод, уменьшением запасов воды в почве, расчленением полей, заилением рек, оросительных и дренажных систем, других водоемов, нарушению дорожной сети и т.д.

      В конечном счете, ухудшение  плодородия эродированных почв  приводит к снижению урожая  сельскохозяйственных растений.

Переувлажнение  земель

      На  протяжении последних десятилетий  на Юге России, в Центральном черноземном  районе, Молдавии получило развитие масштабное, исключительно актуальное явление глубокой современной трансформации свойств, режимов и плодородия почв, обусловленное их переувлажнением. Особенно опасно то, что интенсивному переувлажнению подвергаются еще недавно типично автоморфные черноземы. Под влиянием поверхностных и грунтовых, нередко засоленных вод, они приобретают признаки интенсивного гидроморфизма.

      Следствием  этого современного процесса является то, что сегодня на десятках и  сотнях тысяч гектаров огромные массивы  пахотных почв из-за переувлажнения существенно  снизили или полностью утратили свое плодородие. На месте черноземов возникли новые ландшафты с типичной гидрофильной растительностью и  минеральными гидроморфными почвами  разной степени заболоченности и  засоления. Такие ландшафты получили название мочары.

      Мочарным ландшафтом (синоним –  мочар, мочак) называется переувлажненная  территория степной зоны, возникшая  под влиянием естественных (первичных)  и антропогенных (вторичных) факторов, отличающаяся особым гидрологическим  режимом. По сути, это комплекс  болотных, лугово-болотных, луговых  и лугово-степных почв. Ареалы  распространения мочаров тесно  связаны с режимами грунтовых  и поверхностных вод, ирригационных  систем, другими гидрологическими  факторами, определяющими их переувлажнение. Поскольку их действие в основном не стабильно, то ареалы мочаров нередко имеют пульсирующий характер. Они могут исчезать совсем или вновь появляться во влажные годы.

      Выявлены  следующие факторы существенного  повсеместного увеличения площади  мочаров. Во-первых, общее изменение условий увлажнения, связанное со сменой относительно сухого цикла лет влажным циклом. Эта естественная цикличность не зависит от деятельности человека. Вместе с тем она может быть причиной пульсации площади мочарных ландшафтов во времени. Во-вторых, деятельность человека. Именно это обстоятельство является в настоящее время одним из основных факторов, обуславливающих изменение состояния биосферы. Переувлажнение, застой влаги на поверхности черноземов при интенсивной современной обработке тяжелыми машинами приводят к формированию таких территорий.

      Усложняет обстановку и перенос опыта ирригации  почв Средней Азии в условия степной  зоны России без учета различий в  экологических условиях. Вовлечение крупных земельных массивов в  орошение привело не только к ухудшению  их физических, химических свойств  и водного режима, но и способствовало поднятию уровня грунтовых вод различной  степени минерализации, вторичному засолению и осолонцеванию почв.

      Разнообразие  мочаров можно свести к двум основным группам: климатогенные и литогенные. Такое деление обусловлено типом  водного питания и факторами, препятствующими оттоку избыточных вод. Выделяются два типа водного  питания: атмосферный, подземный. Источниками  подземного питания могут быть: верховодки, грунтовые, пластовые и межпластовые воды. Оттоку избыточных вод препятствуют замкнутые или полузамкнутые понижения, участки склона с малым уклоном, наличие водоупора, а также низкие фильтрационные свойства грунтов.

      На  водораздельных пространствах ступенчатого строения, образованных разновозрастными поверхностями выветривания, распространяются литогенные мочары. Как правило, они  приурочены к нижним ступеням и имеют  грунтовый или пластовый тип  водного питания. Преобладают литогенные мочары и на склонах. Их образование связано с наличием водоупора неглубоко от поверхности в виде красно-бурых, серо-зеленых глин или погребенных горизонтов на бурых лесовидных отложениях, по которым грунтовый поток выклинивается на поверхность. Крутизна склона может быть разной. Источником водного питания являются грунтовые и пластовые воды.

      В последнее время стали выделять  третью группу переувлажненных  почв – техногенные мочары. Причиной  их образования служит нерациональное  использование земли под строительство  дорог, промышленных и гражданских  объектов, продуктопроводов и других  сооружений, препятствующих естественному  дренажу территории. Кроме вышеперечисленных  причин к образованию техногенных  переувлажненных земель могут  приводить частые и систематические  порывы водопроводов, канализации,  продуктопроводов, повреждение оросительных лотков, фильтрация воды из каналов, отсутствие в населённых пунктах ливневой канализации.

      Генезис почв, подвергающихся сезонному или  постоянному локальному переувлажнению, конечно же обусловлен отличным от автоморфных видов набором  элементарных почвенных процессов. Основным фактором воздействия на переувлажнение минерального субстрата является среда, в которой происходит  контакт минеральной массы  и  влаги. При этом  определяющим является наличие (или отсутствие) в составе твердой фазы почвы органического  вещества. При наличии  органического  вещества  переувлажнение вызывает развитие  анаэробиоза. В  этом  случае  возможна консервация органики, развитие глееобразования и сульфатредукции. Переувлажнение провоцирует  аккумуляцию  грубого  гумуса,  оторфовывание,  развитие  торфяных и глеевых (оглееных) почв, а также осолонцевание, засоление, загипсовывание и окарбоначивание почв.

      Сульфатредукция  возможна  в  присутствии  органического  вещества  в анаэробной  среде,  возникающей  в  результате  временного  или  постоянного переувлажнения. Следствием  сульфатредукции  является  восстановление  серы сульфатов до сероводорода и образование сульфидов металлов.

      Глееобразование – процесс, протекающий  в  анаэробных условиях при обязательном участии  гетеротрофной анаэробной микрофлоры и наличии органического  вещества  в  условиях  постоянного  или  периодического  переувлажнения отдельных  горизонтов или всего профиля. Глееобразование  сопровождается  восстановлением  окисных  соединений металлов  и  несбалансированным  выносом  железа.  Степень  и  глубина  оглеения  являются  основным диагностическим  признаком мочаров. 

      В настоящий момент мы оказались свидетелями замещения за весьма короткий отрезок времени черноземов переувлажненными, заболоченными, оглеенными, засоленными, осолонцованными и слитыми почвами.  Автоморфные черноземы подвергаются  интенсивному переувлажнению, не соответствующему экологии этих почв, приобретают признаки гидроморфизма, что и приводит к их деградации.  
 
 
 
 
 
 
 
 

 Засоление почв

      К  засоленным почвам относятся солончаки, солончаковые, солончаковатые и глубокозасоленные почвы, солонцы и солонцеватые почвы. Засоленные почвы распространены в пустынной, пустынно-степной (полупустынной), степной и лесостепной  зонах. Территории, подверженные наибольшему  засолению,  приурочены  к  морским,  дельтово-морским,  древним  и  современным дельтовым равнинам и равнинам приледниковых областей. Особенно широко распространены засоленные почвы в районах неглубокого залегания соленосных  пород,  отложенных  в  течение  неоднократных  морских  трансгрессий.

      Наряду  с природно-засоленными почвами  в районах орошаемого  земледелия значительные площади заняты вторично засоленными почвами. Основными  причинами вторичного засоления  почв являются бездренажное орошение, большие потери воды на фильтрацию на полях, строительство оросительных каналов  без  гидроизоляции,  применение  для  орошения минерализованной  воды.

      Вторичное  засоление почв возникает не  только при орошении, но и при  осушении земель. Процессы вторичного засоления развиты при осушении избыточно увлажненных почв обвалованием. Причина  вторичного  засоления  обвалованных  земель  заключается  в изменении  после  прекращения  затоплений промывного  водного  режима почв, что в условиях минерализованных грунтовых вод приводит к образованию  вторичных солончаковатых почв и  солончаков.

      Вторичное  засоление почв  возникает и  при перегрузке пастбищ. Причинами  вторичного засоления на пастбищах  в условиях интенсивного выпаса являются увеличение физического испарения влаги почвой по мере уничтожения травянистой растительности и рост капиллярной влагопроводимости в связи  с  уплотнением  почв. На  лугах  это  усиливает  приток  влаги  и  солей  в верхнюю часть профиля из грунтовых вод, а на автоморфных солончаковатых почвах  обусловливает  поступление  минерализованных  растворов  из  нижележащих солевых горизонтов (особенно при выпасе сразу же после дождя или полива  на  орошаемых  пастбищах),  что  вызывает  солончаковое  засоление почв.

      Засоленные  почвы  различаются по  глубине  залегания  солевого  горизонта, химизму засоления и степени  засоления. По глубине залегания верхнего солевого горизонта (его верхней границы) засоленные почвы разделяются на солончаковые — солив слое 0–30 см; солончаковатые — 30–80 см;  глубокосолончаковатые — 80–150  см;  глубокозасоленные — глубже 150 см.

      В связи с  тем, что разные соли неодинаково  токсичны для растений засоленные почвы  различают по составу солей. Химизм (тип) засоления определяется  по  данным  анализов  водных  вытяжек  и  основывается  главным образом  на  соотношении  анионов. В  наименовании  типа  засоления  встречаются  те  анионы,  содержание  которых  превышает 20%  суммы  м.-экв анионов;  преобладающий  анион  в  названии  ставится  на  последнее  место.

      По  химизму выделяют следующие типы засоления:

— хлоридное  и сульфатно-хлоридное;

— хлоридное  и сульфатное, сульфатное;

— содовое  хлоридное и сульфатное;

— хлоридно- и сульфатно-содовое.

      По  степени засоления почвы делятся  на незасоленные, слабозасоленные,  сильно  и  очень  сильнозасоленные (солончаки).  К  солончакам  относя почвы,  которые  в  поверхностном  горизонте  содержат  в  зависимости  от  химизма более 0,5–1,2% водно-растворимых  солей. Растительность на солончаках либо отсутствует, либо представлена специфическими видами (солянка, шведа,  солерос,  аджерек,  кермек  и  др.),  не  образующими  сомкнутого  покрова.

      В  отечественной  и  мировой  практике  накоплен  большой  опыт  по  освоению засоленных земель при возделывании риса. Однако недоучет особенностей водно-солевого режима рисовых полей, недостатки в  проектировании, строительстве  и  эксплуатации  коллекторно-дренажной  сети  привели  в  ряде случаев  к снижению урожаев и гибели посевов  риса на значительных площадях. На рисовых  оросительных системах в Казахстане, на Украине, Северном Кавказе и Сарпинской низменности наблюдаются процессы вторичного засоления почв. Наиболее интенсивное засоление земель под  рисом происходит в зоне,  расположенной  вдоль  хозяйственных,  участковых  и  картовых  оросительных каналов, а также на низких чеках. 

      Для борьбы с вторичным засолением почв и его предотвращения применяется  целая система мер. Это, прежде всего, строительство глубокого горизонтального (2,5–3,5  м)  дренажа  или  там, где это позволяют литолого-гидрогеологические  условия  орошаемой  территории, —  вертикального  дренажа глубиной 25–80 м.

      Роль  дренажа будет различной в  зависимости от типа местности и  почв, глубины залегания и минерализации  грунтовых вод, засоленности и химического  состава  солей  почвы,  подлежащей  освоению  и  орошению. Например, если минерализованные грунтовые воды залегают сравнительно глубоко, но при  орошении  ожидается  их  подъем,  то  на оросительной  системе должен быть  сооружен  профилактический  дренаж,  обеспечивающий  поддержание уровня грунтовых вод на глубине ниже критической и промывной тип водного режима почв.

      Для борьбы с потерями воды на фильтрацию из магистрального канала и  межхозяйственных  распределителей  применяют  антифильтрационную одежду (синтетические пленки, бетонная защита), а участковую оросительную сеть строят в закрытых трубопроводах.

      Большое  значение  в  увеличении  коэффициента  полезного  действия оросительной  системы  и  поддержании  благоприятных  почвенно-мелиоративных условий  при орошении имеет применение широкозахватной  дождевальной  техники,  а  также  строгое  соблюдение  режима  орошения  в соответствии с нуждами растений и свойствами почвенного покрова. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Иссушение и опустынивание  земель 

      Иссушение  земель  является  следствием  комплекса  явлений:  частая повторяемость  засух; нарушение водного режима ландшафта; повсеместная  распашка черноземов и каштановых почв, порой до уреза воды рек и водохранилищ; уничтожение естественной растительности, особенно девственных лесов; разрушение структуры и потеря гумуса; ухудшение физических свойств почв; развитие  эрозионных  процессов. Деятельность  человека  играет  первостепенную роль.

      С  усиленной  распашкой  степей  все  чаще  и  чаще  повторяются  засухи. Снижение  урожаев  сельскохозяйственных  культур  создает  серьезные  трудности  во всем народном хозяйстве. В засушливые годы резко сокращается эффективность  всех мероприятий по повышению плодородия почв, и это ощущается в масштабах  всей страны.