Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Почва

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

Свойства почвы, учитывающиеся при ее оздоровлении и охране 5
Методы, используемые при оздоровлении почв 8

Самоочищение почвы 8
Методы, используемые человеком при восстановлении почв 12

Комплексные методы оздоровления 13
Защита от эрозии 15
Роль обработки в создании и окультуривании пахотного слоя дерново-подзолистых почв 17
Севооборот культур 19
Применение торфа для улучшения почв 22
Влияние вносимых мелиоративных добавок 23

Санитарная охрана почв 24

Санитарная оценка 26
Мероприятия по санитарной охране 26

Заключение 30

Список литературы 34

Введение

Уровень развития культуры землепользования в настоящее время достиг состояния, когда на Земле практически не осталось неиспользованных земель, а те, что используются человеком, истощены, деградированы и загрязнены продуктами техногенной деятельности. Человечество вынуждено все больше и больше вовлекать в сферу потребления природные земли, часто губительными технологиями, в то же время не оставляя себе резерва даже для строительства жилищ, не говоря уже о выращивании пищевых культур.

Перед цивилизацией остро стоит вопрос о выработке нового мышления природопользования, когда приоритетом является создание и развитие устойчивых геотехнических систем, организованных по принципу строения и функционирования естественных природных сообществ, как системных аналогов.

Поэтому изучение строения природных и антропогенно трансформированных систем актуально для выработки общей стратегии выживания человечества, главным стержнем которой должно быть сбалансированное щадящее внедрение человеческой деятельности в биосферные процессы без нарушения потенциала их самовосстановления. Для этого необходимо создать банк данных состояния естественных природных и антропогенно трансформированных систем, позволяющий осуществлять диагностику экологического состояния территории, устанавливать биопотенциал с целью экологического нормирования антропогенного воздействия.

Актуальная задача земледелия последнего времени – получение большей биологической продукции ценой меньших потерь. Для решения этой задачи есть два пути: экстенсивный, при котором вовлекаются новые целинные земли; и интенсивный.

Интенсивный путь требует больших знаний и капиталовложений, т.к. продуктивность повышается на уже распаханных землях за счет расширенного воспроизводства почвенного плодородия и резкого повышения производительного труда земледельцев.

Чтобы восстановить или хотя бы не разрушать гумус в дальнейшем, надо устранять техногенное загрязнение почв, которое сопровождает добычу полезных ископаемых, развитие промышленности и энергетики; применять сбалансированные дозы минеральных удобрений, восстанавливать севооборот и прочее [5].

Цель данной работы: изучить методы оздоровления почвы и ее санитарной охраны.

Для достижения данной цели ставятся следующие задачи:

изучить основные методы оздоровления почвы и выявить, какие из них наиболее эффективны и требуют наименьших затрат;
выявить и изучить основные пути загрязнения почвы;
изучить методы санитарной охраны почв.

1 Свойства почвы, учитывающиеся при ее оздоровлении и санитарной охране

Почва – поверхностный слой коры земного шара. Она состоит из твердых частиц, воды (почвенного раствора), почвенного воздуха и живых организмов. Эти составные компоненты находятся в тесном взаимодействии. Почвообразование – очень сложный процесс, происходящий в течение времени под воздействием большого числа физических, химических и биологических факторов. Кора земного шара слагается из разнообразных горных пород различного состава и происхождения. Горные породы, из которых формируется почва, называются почвообразующими или материнскими. Выступая над поверхностью, они подвергаются воздействию воздуха, воды, микро- и макроорганизмов.

Почва состоит главным образом из минеральных веществ – 90-99% и более ее массы. Минеральная часть почвы обеспечивает условия произрастания растений и деревьев, наряду с органической частью служит источником питательных веществ, а также влияет на физические и физико-химические свойства почвы [4].

Когда участок отводят под поля орошения или фильтрации, основное внимание обращают на свойства почвы, определяющие способность ее к самоочищению от органических загрязнений (влагопроницаемость и воздухопроницаемость). При обследовании почвенных участков учитывают также рельеф местности, направление стока поверхностных вод, наличие зеленых насаждений, освещенность солнечным светом и наличие источников загрязнения [7].

Почва состоит из частиц различной величины. По механическому составу почвы различают на песчаные, супесчаные, суглинистые и глинистые. Различные свойства почвы, ее богатство и плодородие зависят в основном от соотношения в ней песка, глины, извести и гумуса. Механический состав существенно влияет на водно-физические, физико-механические, воздушные и тепловые свойства, окислительно-восстановительные условия, поглотительную способность, накопление в почве гумуса, зольных элементов и азота. В зависимости от механического состава почв меняются условия обработки, сроки полевых работ, нормы внесения удобрений и размещения сельскохозяйственных культур. Так, песчаные и супесчаные почвы легко поддаются обработке, однако в них содержится мало влаги и гумуса, они более подвержены ветровой эрозии. Лучший комплекс свойств у среднесуглинистых почв.

Определенное гигиеническое значение имеют и такие свойства почвы, как общие физические и физико-механические, важны водный, воздушный, тепловой режимы, а также структура почвы.

При проведении агротехнических мероприятий учитывают плотность твердой фазы почвы, которая зависит от соотношения в почве компонентов органических и минеральных ее частей. Между минеральными и органическими частицами твердой фазы почвы имеются поры, заполненные воздухом, водой и большим количеством организмов. От пористости зависит воздухопроницаемость и водопроницаемость. Пористость почвы имеет большое санитарно-гигиеническое значение. Если она составляет менее 60-65%, то в ней создаются более оптимальные условия для процессов самоочищения от биологических и химических загрязнений, чем в почвах при высокой пористости. Для возделывания кормовых культур важно, чтобы почвы имели небольшую пористость капилляров, заполненных водой, и в то же время пористость аэрации не менее 15% объема в минеральных и 30-40% в торфяных почвах.

Очень важен водный режим, то есть совокупность всех поступлений влаги в почву, передвижение, удерживание в грунтах и удаление влаги из почвы. Основными источниками увлажнения почвы являются атмосферные осадки и грунтовые воды. Некоторое количество воды поглощается почвой вследствие ее гигроскопичности из воздуха. Влага в почве постоянно движется – поглощается растениями, испаряется и перемещается в глубокие горизонты. Водопроницаемость значительно изменяется на почвах разного механического состава. Так, тяжелые мелкозернистые почвы плохо пропускают воду. Например, глинистые и торфяные почвы из-за значительной задержки воды бывают заболоченными. Водопроницаемость зависит от механического состава отдельных слоев. Так, на тяжелых почвах, залегающих на песчаных отложениях, она значительно возрастает в нижнем слое. Водопроницаемость почвы влияет на образование почвенных вод и возможность их накопления. При строительстве подземных водозаборов и охранных зон вокруг них надо учитывать возможность загрязнения подземных вод стоками населенных мест, промышленных предприятий и животноводческих комплексов.

Почва способна удерживать в своих порах определенное количество воды. По капиллярам вода поднимается из нижних горизонтов в верхние, при этом корневая система растений снабжается водой. В этом случае растениями лучше и полнее используется влага, но в то же время увеличивается ее испаряемость, что может привести к иссушению почвы. При подъеме грунтовых вод ухудшается плодородие почв.

Почва также способна поглощать из воздуха парообразную воду. Эта способность зависит от строения и состава почвы, а также от влажности воздуха. На полях с плохо или совсем не разрыхленной поверхностью происходит испарение воды в воздух, поднимаемой по капиллярам. В таком случае происходит быстрое иссушение почвы. Почвенный воздух занимает все поры, в которых нет воды. Его количество зависит от пористости и влажности почвы. За счет воздухопроницаемости, то есть способности почвы пропускать через себя воздух, происходит постоянный газообмен между почвой и атмосферным воздухом [4].

2 Методы, используемые при оздоровлении почв

ХХ век принес человеку новые глобальные экологические проблемы, в том числе потерю почв и падение их плодородия в таком масштабе, который не был известен нашим предкам. Почва – особое природное тело, такое же самостоятельное, как растения, животные, вода и воздух. Иногда ее поражает страшная болезнь: разрушение и бесплодие. А важнейшей составной частью почвы, от которой зависит ее плодородие, является гумус - органическое вещество. Самыми плодородными почвами считаются те, которые содержат до 10-12% гумуса. Один из актуальных вопросов современной агрохимии – как пользоваться землей, чтобы сохранить гумус.

Гумус в почве, общий запас которого на планете примерно 1,5*1018г, - это аккумулятор солнечной энергии на поверхности земли. Без гумуса почва становится мертвой. Если почву лишить ежегодного поступления отмирающих растительных остатков, микроорганизмы немедленно перейдут на питание гумусом и быстро уничтожат его. Это одна из больших проблем современного земледелия. Необратимые потери продуктивных почв на Земле достигли 6-7 млн.га в год. Для восполнения этих потерь в сельское хозяйство вовлекаются такие же площади новых земель [5].

2. 1 Самоочищение почвы

Самоочищение почвы – процесс, в результате которого она освобождается от органических загрязнений, многих патогенных бактерий, яиц гельминтов и т.д. Процесс самоочищения весьма сложен, причем для его развития имеет значение механическая структура почвенного покрова, его химический состав, физические свойства и вся совокупность живых организмов.

В превращении органического вещества участвуют различные группы микроорганизмов, последовательно сменяющие друг друга в зависимости от степени его минерализации.

Процесс самоочищения почвы от органических загрязнений обычно принято разделять на два этапа – минерализацию и нитрификацию. Первый из низ может происходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях. При этом адсорбированные вещества подвергаются распаду благодаря деятельности ферментов, выделяемых микробами, грибами и актиномицетами. В результате белковые молекулы расщепляются на аминокислоты, которые в дальнейшем подвергаются дезаминированию с образованием аммиака в качестве конечного продукта минерализации. Анаэробные процессы гниения и брожения сопровождаются выделением зловонных газов, загрязняющих наружный воздух, поэтому при обеззараживании нечистот необходимо стремиться к преобладанию аэробных реакций.

Обильное снабжение кислородом необходимо также для интенсивного развития второго этапа почвенного распада органических веществ, при котором полученные при минерализации ингридиенты переходят в более сложные органические соединения, пригодные для питания растений. Например, аммиак превращается при действии специфических нитрифицирующих бактерий сначала в азотистую кислоту и нитриты, а затем в азотную кислоту и нитраты.

Особой формой почвенного преобразования органических веществ является их гумификация, приводящая к получению гумуса, или перегноя, который представляет собой группу сложных соединений, являющихся ценным, медленно разлагающимся питательным веществом для растений. Гумус не издает зловонного запаха, не привлекает мух и не имеет живых возбудителей инфекции [8].

По мере самоочищения почвы от органических загрязнений в ней снижается и общее количество микробов, особенно неспороносных патогенных. Этому способствуют конкуренция со стороны сапрофитов, бактерицидное влияние солнечной радиации, действие бактериофагов и антибиотиков. Почва обладает определенными возможностями для разрушения попадающих в нее токсических соединений. Именно на использование этих возможностей рассчитано действие полей фильтрации, предназначаемых для очистки производственных сточных вод.

Самоочистительная способность почвы ограничена. Это объясняется тем, что чрезмерное ее загрязнение может вызвать гибель всей полезной микрофлоры, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Для суждения о степени этого загрязнения и интенсивности процессов самоочищения используют как химические, так и бактериологические показатели.

Для очистки и обеззараживания почвы целесообразно взрыхлить ее путем периодического перекапывания и перепахивания. Это не только усиливает процессы аэрации, но и повышает деятельность сапрофитной микрофлоры, антагонистически действует на патогенные бактерии. Самоочищение почвы можно ускорить за счет высева специально подобранных растений. Сравнительно небольшие площади могут быть обеззаражены 20% раствором хлорной извести, 3% формалином и т.д. [8].

Попавшие в почву органические вещества разлагаются до неорганических веществ – это процессы минерализации и нитрификации. Особой формой почвенного преобразования является гумификация, приводящая к образованию гумуса. Все эти преобразования, направленные на восстановление первоначального состояния пахотного слоя земли, называются самоочищением почвы.

Углеводороды отбросов окисляются в почве до углекислоты и воды в анаэробных условиях, до образования жирных кислот с последующим распадом до водорода, углекислоты, метана и других газов. Жиры расщепляются в почве очень медленно, так как они меньше подвержены процессам биохимического распада. При данном процессе образуются глицин, жирные кислоты, окисляющиеся до углекислоты и воды. В анаэробных условиях жиры разлагаются приблизительно по той же схеме, что и углеводы. Белки расщепляются до аминокислот, часть которых используется как пластический и энергетический материал размножающимися бактериями (в дальнейшем при их самоокислении образуется карбонат аммония), другая часть подвергается дезаминированию с выделением аммиака, воды и углекислоты [9].

Алюминий образует с кислотами почвы соли и далее окисляется в азотистую и азотную кислоты. Нитриты образуются при участии бактерий рода Nitrosomonas, а под влиянием B. Nitrobacter нитриты превращаются в нитраты. Одновременно с окислительными процессами в почве происходят и восстановительные, то есть денитрификация. Разложение органических веществ может происходить аэробно – при участии кислорода, который необходим для жизнедеятельности аэробных бактерий, и анаэробно – без кислорода, с помощью гнилостных бактерий. С гигиенической точки зрения наиболее благоприятно аэробное разложение органических веществ, при котором не образуются дурно пахнущие газы, портящие воздух и воду.

Одним из важных показателей загрязненности почвы является санитарное число (число Хлебникова), представляющее собой отношение азота гумуса к общему органическому азоту почвы. В процессе самоочищения почвы количество азота гумуса увеличивается и, следовательно, показатель возрастает, приближаясь к единице. О степени загрязнения почвы микроорганизмами судят по бактериологическим показателям [9].

Большую роль в самоочищении почвы играют дождевые черви. Они питаются пропуская через кишечник заглоченный грунт, поглощая содержащиеся в нем растительные остатки. Побывавший в кишечнике грунт в виде комочков копролитов («копрос» - навоз, «литос» - камень) выделяется на поверхность. Половина всей почвы под сеяными травами состоит из копролитов, т.е. прошла через кишечник червей. Масштабы образования копролитов не так уж и незначительны. Именно они придают почве ту комковатость, которая так ценится земледельцами. Благодаря деятельности своего кишечника и через сопутствующие микрооорганизмы, дождевой червь ускоряет разложение органики, убыстряя круговорот азота и фосфора. Доказано и то, что черви нейтрализуют почву, снижая ее кислотность [5].

2. 2 Методы, используемые человеком при восстановлении почв

98,5 % всех продуктов питания, в том числе 87 % – белкового, человек получает за счет сельскохозяйственного использования почвенного плодородия. Несмотря на малую толщину почвенного покрова Земли, в сущности, ее поверхностную пленку, именно эта пленка и является самой биологически продуктивной частью биосферы Земли.

Социальная значимость функции плодородия почв (способности почвы производить продукты питания) нарастает с увеличением численности населения. Но быстрый рост численности населения («демографический взрыв») сопровождается обострением проблемы нехватки продовольствия

Техногенный этап освоения почв в XX–XXI вв. характеризуется интенсификацией сельского хозяйства, широким применением машин и орудий, сверхмощной нагрузкой на экосистемы, резким сокращением площади почвенного покрова, также как и площадей естественных экосистем, в результате быстро исчезают целые популяции животных и растений, под угрозой оказалось здоровье человека. Ежегодно из сельскохозяйственного использования выбывает около 8 млн га за счет отчуждения на другие хозяйственные нужды и около 7 млн га – в результате деградации почв. Разной степени деградации подвержены почти 2 млрд га почв, из них 55,6 % – за счет водной эрозии, 27,9 % – ветровой, 12,2 % – за счет засоления, загрязнения, истощения, 4,2 % – физического уплотнения и подтопления. Установлено, что за исторический период человечество уже утратило около 2 млрд га некогда плодородных земель. Это больше, чем вся площадь современного мирового земледелия, равная 1,5 млрд га.

Самое серьезное и тяжелое для педосферы последствие интенсификации сельскохозяйственного производства – эрозия почв. Резко увеличивается деградация почв и уменьшается площадь почвенного покрова из-за превращения плодородных почв в пустыни. Эрозии подвержены почти все пахотные земли мира. Эрозия лишает верхних гумусовых горизонтов, в которых сосредоточено почвенное плодородие.

За историю своего хозяйствования человек превратил в пустыню 1 млрд га продуктивных земель на всех континентах. В Российской Федерации более половины (57%) сельскохозяйственных угодий эродированы или эрозионно опасны, в том числе 65 % пахотных земель, каждый третий гектар пастбищных угодий эродирован.

Сенокосное и пастбищное использование экосистем в пределах допустимых нагрузок (без перевыпаса) на фоне увеличивающейся продуктивности необратимо приводит к полному уничтожению видов разнотравья, интенсификации циклов биологического круговорота и выносу минеральных элементов за пределы используемых ландшафтов.

Катастрофическое состояние орошаемых почв вызвано развитием процессов засоления, осолонцевания и заболачивания.

Современный этап развития цивилизации отличается нарастанием кризисных явлений во всех сферах природопользования и осознанием того, что ресурсов легко осваиваемых почв на Земле не осталось. Высокоплодородные почвы составляют всего 3 % земной поверхности, а вместе со среднеплодородными – 12 %. Поэтому разрабатываются методы перехода на эксплуатацию предельно омоложенных экосистем и даже от естественного к искусственному плодородию почв (гидропоника, генная инженерия, почвенные конструкции) [1].

2.2.1 Комплексные методы оздоровления

Большие результаты предсказывают на полях, где используется безотвальная пахота, так хорошо зарекомендовавшая себя во многих районах страны. Одним из достоинств этой формы возделывания земли можно считать ее «дружбу» с земляными червями, которые не выворачиваются плугом на поверхность почвы, где их без счета склевывают полевые птицы. Из всего этого можно сделать один вывод: там, где ведется рациональное хозяйствование, используются новые методы, уменьшение гумуса минимально. Надо научиться не только зарабатывать на земле, но и помогать ей не «стареть» и не разрушаться.

Хорошим средством от переутомления почвы являются чистые пары: участок не засевают в течение года, продолжая его обработку, — прополку сорняков, рыхление, мульчирование, внесение удобрений. Через год такой участок порадует прибавкой урожая на 20-50%.

Радикальным методом оздоровления также является термическая обработка почвы. Пропаривание почвы парников и теплиц позволяет уничтожить вредителей и возбудителей болезней, обезвредить семена сорняков; но этот метод неприемлем для больших объемов почвы.

Хорошую помощь окажут лекарственные травы, в изобилии растущие в качестве сорняков на приусадебных участках. Многие лекарственные растения способны оздоровить и ускорить прорастание семян [5].

Одна из самых значительных профилактических мер — мульчирование почвы. Мульча защищает почву от высыхания, вымывания и эрозии, препятствует образованию поверхностной почвенной корки, обеспечивает благоприятный климат для почвенных микроорганизмов, червей, улучшающих структуру почвы, способствует установлению оптимальной температуры и влажности и сглаживает их резкие изменения, задерживает рост сорняков, семена которых под ней угнетаются. Зеленая мульча быстро перерабатывается в перегной, восстанавливая плодородие. Черная пленка повышает температуру почвы на 2°.

Органическая мульча — компост, навоз, трава, листья, сорняки (без семян) — быстро перепревает, обогащая почву гумусом. Мульча из органических материалов усиливает жизненную силу корней и иммунный статус в целом всех однолетних, двулетних и многолетних растений.

Рациональное использование удобрений — залог того, что почве не грозит истощение или переутомление. Лучшее удобрение — перепревший навоз: источник азота, фосфора, калия, кальция, магния и микроэлементов. Свежий навоз, так же, как и сырой торф, фекалии, используют лишь в компостированном виде после годовой выдержки [5].

2.2.2 Защита от эрозии

Проблема защиты пахотных почв от эрозии и дефляции приобрела особую актуальность. Использование интенсивных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, основные принципы которых базируются на рациональном использовании почвенно-климатических ресурсов и применение современных химических средств защиты растений и активизации их биологического потенциала, немыслимо без проведения противоэрозионных и противодефляционных механизмов.

В настоящее время разработан комплекс противоэрозионных мероприятий, внедрение которых предполагает уменьшение поверхностного смыва до допустимого уровня и эффективное использование земельных ресурсов в целом. В основу разработки способов защиты почв от эрозии и дефляции берется, как правило, экономическая целесообразность. Поэтому многие дорогостоящие мероприятия (например, гидротехнические сооружения) внедряются очень редко, что снижает эффективность всего комплекса противоэрозионных мер.

В настоящее время применение почвозащитных мероприятий должно приобретать большую экологическую, чем экономическую, значимость. Все больший акцент придается комплексной организации территории (с применением лесотехнических и гидротехнических приемов), трактуемый в целом как контурно-мелиоративное земледелие.

Создание эрозионно устойчивых ландшафтов предполагает разработку комплекса мероприятий не для каждого склона отдельно, как это иногда практикуется для районов преобладания ливневой эрозии, а для ландшафта в целом. При этом противоэрозионная организация строится на основе конкретных типов местности [11].

Основной причиной повышенного стока и смыва почв является их глубокое и сильное промерзание. В период снеготаяния в пахотном слое почв образуется слабопроницаемый для воды экран. Отмечается, что кроме суммы отрицательных температур воздуха в зимний период, количества и режима выпадающих осадков, то есть таких переменных величин, которые в настоящее время не подвластны направленному и оперативному регулированию, накопление отрицательных температур в почвах зависит и от характера снегораспределения. Распределение снега в определенной степени можно регулировать, а следовательно косвенно влиять на промерзаемость пахотных почв. Поэтому мероприятия, направленные на эффективное снегонакопление на всех элементах склонов, должны быть составным элементом создания эрозионно устойчивого ландшафта.

В районах со сложным строением водосборных бассейнов, наличием склонов разной направленности и крутизны, значительным расчленением обычные приемы задержания снега, основная функция которых - регулирование снеготаяния и накопление влаги в почве, в большинстве случаев способствует лишь усилению поверхностного стока снеготалых вод и смыву почв [11].

При разных погодных условиях осенне-весеннего периода на склонах северной ориентации формируется сток талых вод и смыв почв, объемы которых достигают, а иногда и превосходят величины, фиксируемые на южных склонах.

Объем просачившейся в мерзлую почву талой воды определяется наличием свободных ото льда пор и не зависит от структурного состояния пахотного и нижележащего горизонтов почв, как это присуще немерзлым почвам. В осенний период верхние горизонты пахотных почв насыщаются влагой до НВ и выше и поэтому количество водопроводящих пор в них ограничено. Следовательно, увеличение водопоглощения пахотного слоя почв или задержания снеготалых вод на месте (не говоря об их фильтрации) возможно, во-первых, только путем создания на поверхности «емкостей», искусственных преград или, во-вторых, соответствующей обработкой почв, при котором в обработанном слое формируются пустоты, способные аккумулировать определенное количество талых вод. «Емкости» образуются при отвальной обработке почв и созданием глыбистой поверхности, а также лункованием и прерывистым бороздованием почв. Создание пустот в пахотном и глубжележащих слоях почв возможно при безотвальной обработке на разную глубину (это повысит объем водопоглощения пахотных почв), а также путем применения дополнительных приемов при их обработке, например путем устройства кротовых дрен [11].