Проблемы плодородия и рекультивация земель

Тамбовский  Государственный  Технический Университет. 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему :

«Проблемы плодородия и рекультивация  земель» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        Выполнил: студент  гр. СРС-21

      Шатский Е.Д. 

      Проверила:

      Володина  Г.Б. 
 
 
 
 

Тамбов 2011.

Содержание:

1. Введение                                                                                                      3
2. Структура почвы                                                                                         4
3. Влияние климата, растений и живых организмов на состав почвы       6
4. Причины снижения плодородия почв                                                       8
5. Сущность процесса рекультивации земель                                             10
6. Требования к рекультивации земель при различных направлениях     12 использования                                                                                                                                                            
7. Заключение                                                                                                  16
8. Список используемой литературы                                                            17

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

Почвенный покров является важнейшим природным  образованием. Его  роль  в жизни общества определяется тем,  что  почва  представляет  собой  основной источник продовольствия, обеспечивающий 95-97% продовольственных  ресурсов для населения планеты. Площадь земельных ресурсов мира составляет 129  млн.км2 или 86,5% площади  суши.  Пашня и многолетние насаждения  в составе сельскохозяйственных угодий занимают около 15 млн. км2 (10% суши), сенокосы и пастбища— 37,4 млн.  км2  (25%  суши).  Общая  пахотнопригодность  земель оценивается различными исследователями по-разному: от 25 до 32 млн. км2.

Представления о почве, как о самостоятельном  природном  теле  с  особыми свойствами появились лишь в конце XIX в.,  благодаря В.  В.  Докучаеву — основоположнику  современного  почвоведения.  Он  создал  учение  о   зонах природы, почвенных зонах, факторах почвообразования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.Структура почвы 

    Почва - это особое  природное  образование, обладающее  рядом  свойств, присущих живой и неживой природе. Почва – это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы:  вода,  воздух,  живые  организмы. Почву можно определить как продукт выветривания, реорганизации  и  формирования верхних слоев земной  коры  под  влиянием  живых  организмов,  атмосферы  и обменных  процессов.  Почва  состоит  из  нескольких  горизонтов  (слоев  с одинаковыми признаками), возникающих в результате  сложного  взаимодействия материнских горных пород,  климата,  растительных и животных организмов (особенно бактерий), рельефа местности. Для всех почв характерно уменьшение содержания органических веществ и живых организмов  от  верхних  горизонтов почв к нижним. 

    Горизонт А1 — темноокрашенный, содержащий гумус, обогащенный минеральными веществами и имеющий для биогенных процессов наибольшее значение.

    Горизонт А2 — элювиальный слой, имеет  обычно  пепельный,  светло-серый или желтовато-серый цвет.

  Горизонт В — элювиальный слой,  обычно  плотный,  бурый или коричневой окраски, обогащенный коллоидно-дисперсными минералами.

    Горизонт С — измененная почвообразующими  процессами материнская порода.

    Горизонт D — исходная порода. 

   Поверхностный горизонт состоит  из остатков растительности,  составляющих основу гумуса, избыток или недостаток которого определяет плодородие почвы.

   Гумус —  органическое  вещество,  наиболее  устойчивое  к разложению  и

поэтому сохраняется после того,  как основной  процесс разложения  уже завершен. Постепенно гумус также минерализуется до неорганического вещества. Перемешивание гумуса с почвой придает ей структуру.  Обогащенный гумусом  слой  называется  пахотным,  а  нижележащий  слой -   подпахотным. Основные функции гумуса сводятся к серии  сложных обменных процессов, в которых участвуют не только азот, кислород, углерод и вода, но и   различные минеральные  соли,  присутствующие  в  почве. Под гумусовым горизонтом располагается подпочвенный слой, соответствующий выщелоченной части почвы, и горизонт, отвечающий материнской породе.

   Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой  и  газообразной.  В  твердой

фазе  преобладают минеральные образования и различные органические  вещества, в том числе  гумус,  или  перегной,  а  также  почвенные  коллоиды,  имеющие органическое, минеральное или органоминеральное происхождение.  Жидкую  фазу почвы,  или  почвенный  раствор,  составляет  вода с растворенными  в  ней органическими и минеральными соединениями,  а  также  газами.  Газовую  фазу почвы составляет "почвенный воздух", включающий газы, заполняющие  свободные от воды поры.

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Влияние климата, растений и живых организмов на состав почвы 

Важным  компонентом почвы, способствующим изменению ее  физико-химических свойств, является ее биомасса, включающая кроме  микроорганизмов  (бактерии, водоросли,   грибы,   одноклеточные)   еще   и   червей   и   членистоногих.

   Образование почв происходит  на Земле  с  момента   возникновения  жизни  и зависит от многих факторов:

   Субстрат, на котором образуются  почвы.  От  характера  материнских пород зависят физические свойства почв (пористость, водоудерживающая способность, рыхлость и т. д.). Они определяют водный и тепловой  режим,  интенсивность перемешивания веществ, минералогический и химический составы, первоначальное содержание элементов питания, тип почвы.

   Растительность  —  зеленые   растения   (основные   создатели   первичных органических веществ). Поглощая из атмосферы углекислоту, из  почвы  воду  и минеральные вещества, используя  энергию  света,  они  создают  органические соединения, пригодные для питания животных.

   С помощью животных, бактерий,  физических  и  химических   воздействий органическое вещество разлагается, превращаясь в почвенный гумус. Зольные вещества наполняют минеральную часть почвы.  Неразложившийся растительный материал создает  благоприятные  условия  для  действия  почвенной  фауны  и микроорганизмов (устойчивый газообмен, тепловой режим, влажность).

   Животные организмы, выполняющие функцию преобразования  органического вещества в почву. Сапрофаги (земляные черви и др.),  питающиеся  мертвыми органическими веществами,  влияют  на  содержание гумуса, мощность этого горизонта и структуру почвы. Из наземного животного мира  на почвообразование наиболее интенсивно влияют все виды грызунов и  травоядные животные.

   Микроорганизмы (бактерии, одноклеточные  водоросли,  вирусы)  разлагающие сложные органические и минеральные вещества на  более простые, которые в дальнейшем могут использоваться самими микроорганизмами   и   высшими растениями.

   Одни группы микроорганизмов  участвуют в превращениях углеводов и жиров, другие — азотистых  соединений.  Бактерии,  поглощающие молекулярный  азот воздуха, называют азотофиксирующими. Благодаря их деятельности, атмосферный азот могут использовать (в виде нитратов) другие живые организмы. Почвенные микроорганизмы принимают участие в разрушении токсических продуктов  обмена высших растений, животных и самих  микроорганизмов  в  синтезе  витаминов, необходимых для растений и почвенных животных.

   Климат влияет  на  тепловой  и водный  режимы  почвы,  а значит он влияет и на биологические и физико-химические почвенные процессы.

   Рельеф, перераспределяющий на земной  поверхности тепло и влагу.

   Хозяйственная деятельность человека в  настоящее время становится

доминирующим  фактором в разрушении  почв,  снижении  и   повышении   их плодородия. Под влиянием человека меняются параметры и факторы почвообразования — рельефы, микроклимат, создаются водохранилища, проводится мелиорация. 

    
 
 

                                                     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Причины снижения плодородия почв 

Основное  свойство почвы — плодородие. Оно  связано  с  качеством  почв.  В

разрушении  почв и снижении их плодородия  выделяют следующие процессы:

   Аридизация  суши  — комплекс  процессов   уменьшения   влажности   обширных территорий  и  вызванное  этим  сокращение   биологической   продуктивности экологических    систем.    Под    действием    примитивного    земледелия, нерационального использования пастбищ, беспорядочного применения техники на угодьях почвы превращаются в пустыни.

    Эрозия почв - разрушение  почв  под  действием  ветра,  воды,  техники  и

ирригации. Наиболее опасна водная эрозия — смыв почвы талыми,  дождевыми  и ливневыми водами. Водные эрозии отмечаются при крутизне  уже  1-2°. Водной эрозии способствует уничтожение лесов, вспашка по склону.

    Ветровая эрозия характеризуется выносом ветром наиболее  мелких  частей. Ветровой эрозии способствует уничтожение растительности  на  территориях  с недостаточной влажностью, сильными ветрами, непрерывным выпасом скота.

    Техническая  эрозия  связана с разрушением почвы   под   воздействием

транспорта, землеройных машин и техники.

    Ирригационная эрозия развивается в результате  нарушения правил  полива при орошаемом  земледелии.  Засоление  почв  в  основном  связано  с  этими нарушениями. В настоящее  время  не  менее  50%  площади  орошаемых  земель засолено, потеряны миллионы ранее плодородных земель.  Особое  место  среди почв  занимают  пахотные  угодья,  т.  е.  земли,  обеспечивающие   питание человека. По заключению ученых и специалистов, для питания одного  человека следует обрабатывать не менее 0,1 га почвы. Рост численности жителей  Земли напрямую связан с площадью пахотных земель, которая неуклонно  сокращается.

Так  в  РФ  за  последние  27  лет  площадь   сельскохозяйственных   угодий сократилась на 12,9 млн. га, из них пашни — на 2,3 млн. га, сенокосов —  на

10,6 млн.  га. Причинами этого являются  нарушение  и  деградация  почвенного покрова, отвод  земель  под  застройку  городов,  посёлков  и  промышленных предприятий.

    На  больших  площадях  происходит  снижение  продуктивности  почв из-за уменьшения  содержания  гумуса,  запасы  которого  за  последние   20   лет сократились в РФ на 25-30%, а ежегодные  потери  составляют  81,4  млн.  т. Земля сегодня может прокормить  15  млрд.  человек.  Бережное  и  грамотное обращение с землей сегодня стало самой актуальной проблемой.

    Из сказанного следует, что  почва включает минеральные   частицы,  детрит,

множество  живых  организмов,  т.  е.  почва  —  это   сложная   экосистема,

обеспечивающая  рост растений. Почвы — это медленно  возобновляемый ресурс.

Процессы  почвообразования протекают очень  медленно, со скоростью от  0,5  до 2 см за 100 лет. Мощность почвы невелика: от 30 см в тундре до 160  см —  в западных черноземах. Одна из особенностей почвы  —  естественное  плодородие — формируется очень длительное время, а уничтожение  плодородия  происходит всего за 5—10 лет. Из  сказанного  следует,  что  почва менее подвижна по сравнению с другими абиотическими составляющими биосферы.

    Хозяйственная  деятельность  человека  в  настоящее   время   становится

доминирующим  фактором  в  разрушении  почв,   снижении   и   повышении   их плодородия. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Сущность процесса рекультивации земель 

      Рекультивация земель (лат. re — приставка, обозначающая возобновление или повторность действия; cultivo — обрабатываю, возделываю) — комплекс работ по экологическому восстановлению земель, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель.

      Рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель.

     Рекультивация земель является составной частью технологических процессов, связанных с нарушением земель и должна проводиться с учетом местных почвенно-климатических условий, степени повреждения и загрязнения, ландшафтно-геохимической характеристики нарушенных земель, конкретного участка, требований инструкции.

     Рекультивируемые земли и прилегающая к ним территория после завершения всего комплекса работ должны представлять собой оптимально организованный и экологически сбалансированный устойчивый ландшафт.

     В проведении исследований по проблеме биологической рекультивации ясно выделяются несколько этапов. На первом этапе (с 1959 до конца 1970-х годов) по хозяйственным договорам с промышленными предприятиями разрабатывались способы биологической рекультивации нарушенных промышленностью земель. Результатом исследований были рекомендации, которые использовались при составлении проектов и практическом проведении биологической рекультивации. Как правило, учет конкретных экологических условий позволял значительно удешевить проектные и практические работы по биологической рекультивации изученных техногенных образований и даже выделить группу площадей, не требующих биологической рекультивации. Это старые отвалы с хорошим восстановлением растительного и почвенного покровов .

     При проведении биологического этапа рекультивации должны быть учтены требования к рекультивации земель по направлениям их использования.

     Земельные участки в период осуществления биологической рекультивации в сельскохозяйственных и лесохозяйственных целях должны проходить стадию мелиоративной подготовки, т.е. биологический этап должен осуществляться после полного завершения технического этапа.

     Для успешного проведения биологической рекультивации важное значение имеют исследования флористического состава формирующихся сообществ, процессов восстановления фиторазнообразия на нарушенных промышленностью землях, когда катастрофически уничтожены почвенный и растительный покровы. 

     Важным направлением исследований на нарушенных промышленностью землях является изучение динамики ценопопуляций культурных видов в фитоценозах, созданных при биологической рекультивации, и видов – доминантов растительных сообществ, возникших в процессе самозарастания.

     Исследования авторов показали, что на формирование сообществ идет по типу первичных сукцессий на открытом, практически безжизненном пространстве, часто в экстремальных эдафических (своеобразных по химическим и физическим свойствам) и микроклиматических условиях. На первых этапах формирования осуществляется жесткий экотопический отбор и интенсивная элиминация растений, особенно в фазе проростков и всходов. Виды, имеющие преимущества по любому из жизненных параметров, обладают более высоким потенциалом для выживания и формирования жизнеспособной ценопопуляции. В этих условиях определяющее значение в формировании растительных сообществ играет процесс дифференциации ниш. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  
 
 
 
 
 

5. Требования к рекультивации земель при различных направлениях использования 
 

 Требования к рекультивации земель при сельскохозяйственном направлении должны включать: 

 — формирование  участков нарушенных земель, удобных для использования по рельефу, размерам и форме, поверхностный слой которых должен быть сложен породами, пригодными для биологической рекультивации; 

 — планировку  участков нарушенных земель, обеспечивающую  производительное использование современной техники для сельскохозяйственных работ и исключающую развитие эрозионных процессов и оползней почвы; 

 — нанесение  плодородного слоя почвы на  малопригодные породы при подготовке  земель под пашню; 

 — использование  потенциально плодородных пород с проведением специальных агротехнических мероприятий при отсутствии или недостатке плодородного слоя почвы; 

 — выполнение  ремонта рекультивируемых участков; 

 — проведение  интенсивного мелиоративного воздействия  с выращиванием однолетних, многолетних  злаковых и бобовых культур для восстановления и формирования корнеобитаемого слоя и его обогащения органическими веществами при применении специальных агрохимических, агротехнических, агролесомелиоративных, инженерных и противоэрозионных мероприятий; 

 — получение заключения агрохимической и санитарно-эпидемиологической служб об отсутствии опасности выноса растениями веществ, токсичных для человека и животных. 

  
 
 
 
 
 
 
 

Требования  к рекультивации  земель при лесохозяйственном  направлении должны включать: 

 — создание насаждений эксплуатационного назначения, а при необходимости, лесов защитного, водорегулирующего и рекреационного назначения; 

 — создание  рекультивационного слоя на поверхности  откосов и берм отвалов из  мелкоземистого нетоксичного материала,  благоприятного для выращивания леса; 

 — определение  мощности и структуры рекультивационного  слоя в зависимости от свойств  горных пород, характера водного  режима и типа лесонасаждений; 

 — планировку  участков, не допускающую развитие  эрозионных процессов и обеспечивающую безопасное применение почвообрабатывающих, лесопосадочных машин и машин по уходу за посадками; 

 — создание  в неблагоприятных почвенно-грунтовых  условиях лесонасаждений, выполняющих  мелиоративные функции; 

 — подбор  древесных и кустарниковых растений в соответствии с классификацией горных пород, характером гидрогеологического режима и других экологических факторов; 

 — организация противопожарных мероприятий. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Требования к рекультивации земель при водохозяйственном направлении должны включать: 

 — создание  водоемов различного назначения  в карьерных выемках, траншеях, деформированных участках шахтных  полей; 

 — комплексное  использование водоемов преимущественно  для водоснабжения, рыбоводческих  и рекреационных целей, орошения; 

 — строительство  соответствующих гидротехнических  сооружений, необходимых для затопления  карьерных выемок и поддержания  в них расчетного уровня воды; 

 — мероприятия  по предотвращению оползней и  размыва откосов водоемов; 

 — экранирование  токсичных пород, ложа и бортов водоемов и пластов, склонных к самовозгоранию, в зоне переменного уровня и выше уровня воды; 

 — защиту  дна и берегов от возможной  фильтрации; 

 — мероприятия  по предотвращению попадания  в водоемы кислых или щелочных  подземных вод и поддержанию благоприятного режима и состава воды в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами; 

 — мероприятия  по благоустройству территории и озеленению откосов. 

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Требования  к рекультивации  земель при санитарно-гигиеническом  направлении должны включать: 

 — выбор  средств консервации нарушенных  земель в зависимости от состояния,  состава и свойств слагаемых  пород, природно-климатических условий,  технико-экономических показателей; 

 — согласование  всех мероприятий по технической  и биологической рекультивации при консервации нарушенных земель с органами санитарно-эпидемиологической службы; 

 — применение  вяжущих материалов для закрепления  поверхности нарушенных земель, не оказывающих отрицательного  воздействия на окружающую среду  и обладающих достаточной водопрочностью и устойчивостью к температурным колебаниям; 

 — нанесение  экранирующего слоя почвы из  потенциально плодородных пород  на поверхность промышленных  отвалов, сложенных непригодным  для биологической рекультивации  субстратом; 

 — выполнение мелиоративных работ; 

 — консервацию  шламоотстойников, хвостохранилищ, золоотвалов  и других промышленных отвалов,  содержащих токсичные вещества, с соблюдением санитарно-гигиенических  норм; 

 — закрепление  промышленных отвалов техническими, биологическими или химическими способами . 

 

Требования  к рекультивации  земель при рекреационном  направлении должны включать: 

 — вертикальное  планирование территории с минимальным  объемом земляных работ, сохранение  существующих или образованных  в результате производства работ форм рельефа на стадии технического этапа; 

 — обеспечение  стабильности грунтов при строительстве  сооружений для отдыха и занятий  спортом; 

 — проектирование, строительство и эксплуатация  зон рекреации водных объектов  для организованного массового отдыха и купания должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 17.1.5.02-80 и с учетом требований стандарта. 

Заключение 

     Почвенный покров Земли играет решающую роль в обеспечении человечества продуктами питания и сырьем для жизненно важных   отраслей  промышленности. При недостаточно продуманном антропогенном воздействии и нарушении сбалансированных природных экологических связей в почвах быстро развиваются нежелательные процессы минерализации гумуса, повышается кислотность или щелочность, усиливается соленакопление,   развиваются восстановительные процессы – все это резко ухудшает свойства почвы, а в предельных случаях приводит к локальному разрушению почвенного покрова. Высокая чувствительность, уязвимость почвенного покрова обусловлены ограниченной буферностью и устойчивостью почв к воздействию сил, не свойственных  ему  в экологическом отношении.

      Мы рассмотрели проблемы связанные с рекультивацией земель и требованиям для выполнения рекультивации. Подводя итог можно отметить, что в наше время рекультивации уделяется не так много внимания, поскольку это дорогостоящий процесс и предприятию дешевле заплатить штраф за загрязнение окружающей среды, чем произвести рекультивацию после проведённых работ. Но значение рекультивации по прежнему велико и нужно всячески способствовать её совершенствованию.