Текст книги "Шагреневая кожа Земли: Биосфера-почва-человек"

Автор книги: Евгений Никитин

Соавторы: Эдуард Гирусов
сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 12 страниц)

Что под почвой?

Ослабление почвообразовательного процесса с глубиной приводит к постепенному переходу почвы в материнскую породу. Но где происходит этот переход, какова мощность почвенного профиля? Эти вопросы, несмотря на свою кажущуюся простоту, до сих пор окончательно не решены. Вопрос о нижней границе почвы – один из наиболее дискуссионных в почвоведении.

На заре возникновения почвоведения как науки под почвой обычно понимали лишь самый верхний, обогащенный перегноем слой Земли, предмет постоянных забот земледельца. В дальнейшем В.В. Докучаев и его ученики стали считать почву сложным природным телом, состоящим из горизонтов А и В, постепенно переходящих в материнскую породу С. Мощность почв в условиях умеренного климата принималась равной 1–1,5 м.

В настоящее время все большее число исследователей считают, что нижняя граница почвы проходит на значительно большей глубине, например в подзолистых почвах на глубине 3–4 м. Вопрос о пространственных границах почвы имеет большое научное и практическое значение. От его решения во многом зависит получение полноценной информации о всей почвенной толще, а не об одной ее верхней части.

Как влияют материнские породы на почвообразовательный процесс? Еще В.В. Докучаев рассматривал горные породы как один из важнейших факторов почвообразования. В настоящее время имеется много интересных наблюдений, говорящих о том, что почвы чутко реагируют на свойства материнского субстрата. Так, если мы заложим почвенные разрезы под одним и тем же хвойным лесом, но на разных породах (например, на флювиогляциальном песке, карбонатной морене и шунгитовом сланце), то увидим сильно различающиеся между собой почвы, каждая из которых будет относиться к самостоятельному генетическому типу.

Хорошая подборка монолитов этих почв имеется в Музее землеведения МГУ. Она наглядно демонстрирует тесную зависимость почвообразования от свойств материнской породы. Примечательно, что таежные почвы, сформированные на богатых шунгитовых сланцах, как по внешнему виду, так и по физико-химическим свойствам имеют много общего с черноземами.

Но почвы различаются не только когда формируются на различных генетических типах пород. К настоящему времени установлено, что и при почвообразовании на родственных материнских породах, например на кислых алюмосиликатных рыхлых отложениях, но различного механического состава, могут развиваться почвы с большим разнообразием свойств и признаков.

К сожалению, сильное влияние почвообразующих пород на свойства почв не всегда принимается во внимание при проведении мелиоративных и агротехнических мероприятий. Так, были случаи, когда заболоченные песчаные почвы в лесной зоне осушали по той же методике, что и суглинистые переувлажненные земли. В итоге желаемый результат не был достигнут. Более того, песчаные земли после сброса грунтовых вод в ряде случаев стали давать более низкие урожаи, чем до осушения. Последующие исследования показали, что песчаные земли, слабо накапливающие атмосферную влагу, нельзя полностью лишать грунтовых вод. Последние надо опустить до оптимальной глубины.

Тесно зависят почвы от подстилающих слоев. Если по мере ослабления почвообразовательного процесса с глубиной почва заменяется не породой, из которой она образовалась, а отложениями иного генезиса, почвообразование может претерпевать значительные изменения. Так, в Подмосковье в сухих борах нередко встречаются песчаные почвы с монотонным бурым профилем. Развиваются они на рыхлых однородных песках большой мощности. Если же песчаные отложения подстилаются на некоторой глубине (1–2 м) слабоводопроницаемыми моренными суглинками, почвы могут выглядеть по-другому. В верхней части их профиля обнаруживается хорошо выраженный белесый подзолистый горизонт, обусловленный усилением подзолообразовательного процесса в связи с лучшей водообеспеченностью песчаных почв, подстилаемых мореной. Во многих случаях подстилание песчаных почв суглинистыми породами в лесной зоне повышает их плодородие. В естественных условиях на них произрастают более продуктивные леса, а при сельскохозяйственном освоении они дают более высокие урожаи.

Не менее заметно меняются свойства почв при их формировании на суглинистых породах, подстилаемых песчаными отложениями. На первый взгляд может показаться, что в этом случае почвы будут терять быстрее атмосферную влагу, чем когда вся почвенно-грунтовая толща сложена только суглинистым материалом. Однако ряд данных говорит о другом. Подстилание суглинистой почвы песчаным наносом часто замедляет отток выпавших атмосферных осадков за пределы почвенного профиля из-за разрыва водопроводящих капилляров на контакте суглинка и песка. В результате суглинистые почвы, подстилаемые песками, могут оказаться более увлажненными, чем почвы, развитые на однородных мощных суглинистых отложениях. Это обстоятельство представляет научный и практический интерес.

Таким образом, влияние материнских и подстилающих пород на почвообразование многосторонне и отражается на основных свойствах почв. Это влияние не во всех случаях одинаково. В зависимости от климатических условий, рельефа, характера растительного покрова, возраста местности оно может ослабевать или усиливаться, изменяться, по форме и содержанию. Любой фактор почвообразования не действует изолированно, а находится в теснейшем взаимодействии со всеми другими факторами. Поэтому нельзя заранее сказать, какое изменение вызовет в почве то или иное отдельное явление. Например, широко распространено мнение, что обогащенность материнской породы кальцием и магнием способствует увеличению содержания в почве гумуса. Однако известны случаи, когда на меловых отложениях в степной зоне формируются черноземы с меньшим содержанием гумуса, чем черноземы, развитые на лёссовидных породах. Это наблюдается, когда из почв, развитых на меловых породах, происходит усиленный отток влаги в силу тех или иных причин: трещиноватости пород, значительной расчлененности рельефа. В этих случаях в почвах сокращается прирост биомассы и усиливается минерализация органических остатков, так как более сухие почвы, как правило, лучше прогреваются. Следовательно, роль и значение любого фактора почвообразования, в том числе и влияние материнских пород, могут быть правильно поняты лишь при условии полного и разностороннего анализа почвообразовательного процесса в целом.

Еще о факторах

Свойства и жизнь почв теснейшим образом зависят не только от рассмотренных выше факторов почвообразования, с которыми они находятся в непосредственном взаимодействии. Среди многообразных связей почв с окружающей средой важное место занимают процессы обмена веществом и энергией с такими огромными по масштабам образованиями, как околоземное космическое пространство, Мировой океан, земная кора, недра нашей планеты.

Процессы, происходящие в космическом пространстве, влияют на жизнь почвенного покрова планеты. Помимо солнечных лучей, непрерывно на планету идут мощные потоки космического излучения, состоящего из протонов, нейтронов и других частиц. Основными источниками космических лучей являются взрывы сверхновых звезд, происходящие в нашей Галактике, повторяющиеся через миллионы лет, периодические вспышки на Солнце и др.

Непрерывно воздействуя на поверхность планеты в течение всей истории ее развития, космическое излучение оказало существенное влияние на эволюцию биосферы и ее почвенного покрова, на что давно указывал В.И. Вернадский. В настоящее время многие ученые также считают, что поток космических частиц – свидетелей бурных процессов в глубинах космического пространства – вызывает значительные изменения во многих земных явлениях.

Почвы и живые организмы, расположенные в верхней части планеты, подвергаются особенно сильному воздействию космического излучения. Отмечена способность протонов и нейтронов стимулировать радиоактивный распад многих элементов, вызывать мутационные изменения наследственности живых организмов.

Другими факторами, заметно влияющими на почвообразовательный процесс, являются метеорное вещество и космическая пыль. Общее количество метеорно-космического вещества, выпадающего на Землю, по данным разных исследователей, варьирует от 1*10 ⁴до 13*10 ⁶т в год (Ковда, 1985). Эти цифры не так уж велики, но если учесть, что почвообразовательный процесс длится многие миллионы лет, то станет понятным, какое количество космического вещества прошло через почвенную пленку Земли, оказав определенное воздействие на ее состав и процессы, происходящие в ней.

Большое влияние на почвообразовательный процесс могут оказывать современные неотектонические движения земной коры. В некоторых районах под действием неотектоники в течение жизни одного человека могут происходить сильные изменения в ландшафтах и почвенном покрове.

Почвы также могут испытывать и заметное влияние огненного дыхания планеты – ее многочисленных вулканов. В районах активного вулканизма на поверхность Земли поступает огромное количество вулканического пепла, на котором развиваются специфические вулканические почвы. По своему облику некоторые из этих почв напоминают слоеный пирог – так много в них различных слоев пепла и засыпанных им погребенных почвенных горизонтов. Несмотря на то что в местах активного вулканизма почвы периодически засыпаются пеплопадами, плодородие их высокое, поскольку вулканический пепел – это богатое минеральное удобрение, способное давать прибавку урожая в 2 раза и более. Поэтому невзирая на опасность, которую несут с собой вулканы, люди во многих странах стремятся освоить каждый клочок плодородной вулканической земли, селясь зачастую у самого основания вулканов.

Мы видим, насколько тесно зависит почва не только от факторов, принимающих непосредственное участие в почвообразовании, но и от явлений природы, зарождающихся в недрах нашей планеты или в глубинах далекого космоса. Познание роли этих явлений в почвообразовательном процессе – одна из новых интересных страниц почвенной науки.

Заканчивая главу об извечных почвообразователях, следует еще раз напомнить, что из-за ограниченности объема книги были рассмотрены далеко не все факторы почвообразования, в число которых входят также грунтовые воды, вечная мерзлота, снос и поступление вещества при боковой эрозии, влияние реликтового почвенного профиля на современный профиль, деятельность человека и др.

Всевозрастающее внимание вызывает антропогенный фактор, проявления которого весьма разнообразны, а изученность явно недостаточна. Можно смело утверждать, что эта проблема в ближайшие десятилетия останется одной из ведущих как для почвоведения, так и для ряда смежных наук, ибо степень изменения человеком биосферы и почвенного покрова Земли давно уже перешла грань разумного.

Глава VI. Нарушение гармонии

Как же обращается человек со своей кормилицей, с кожей Земли и узлом связей биосферы и всей планеты? В словарях русского языка, да и не только русского, вряд ли можно найти слово, которое могло бы точно и образно выразить то реальное воздействие, которое почва испытала за время существования людей. Такие эмоциональные выражения, как «бездумное», «бесхозяйственное» и даже «варварское» обращение с землей, оказываются уже недостаточными, чтобы коротко и экологически точно определить уровень отношения к почве человечества. Более правильным будет назвать это отношение преступным.

Да! Обращение землян с почвой иначе, как экологическим преступлением против живущих и будущих поколений, не назовешь. Ведь уже потеряно около 4 млрд га почв, и скорость потерь не снижается, хотя судьба людей напрямую зависит от судьбы почвы.

Причины антропогенного разрушения и деградации почв различны. К ним относятся изъятие и разрушение почв под воздействием промышленности и строительства. Это отвод земель под различные промышленные и бытовые объекты; прокладка и эксплуатация дорог и трубопроводов; добыча полезных ископаемых; промышленные и бытовые отходы; водохранилища, переброска вод, строительство гидромелиоративных сооружений; аварии на промышленных и других объектах.

Другим расхитителем почвенных богатств оказывается само сельское хозяйство. Несовершенное использование удобрений и пестицидов, животноводческие стоки, применение тяжелых сельскохозяйственных машин, несоблюдение противоэрозионных мероприятий, монокультура, перевыпас, переосушение, с одной стороны, и переполив, с другой стороны, – вот неполный перечень врагов почвенного покрова на селе. Ущерб от ошибок в сельском хозяйстве огромен. По данным В.А. Ковды (1989), только из-за несовершенных способов полива в мире за историческое время подверглись вторичному засолению и оказались непригодными для использования около 120–150 млн га. В бывшем СССР из 20 млн га орошаемых земель засолилось и утратило плодородие около половины.

Свою лепту вносит и нерациональное ведение лесного хозяйства. Неблагоприятное воздействие на землю оказывают трелевка по поверхности почвы, использование тяжелых лесоуборочных машин, лесные пожары, нерегламентированное применение химикатов и др.

Грозную опасность для биосферы и ее почвенного покрова представляют военные действия и подготовка к ним, истощающие людские и природные ресурсы и интенсивно загрязняющие биосферу и почву. Подсчитано, что до 40 % загрязнения окружающей среды обусловлено отходами военной промышленности, проведением учений, использованием боевой техники и др. (Добровольский, Никитин, 1990).

Даже из приведенного краткого перечня можно сделать вполне обоснованный вывод, что над почвенным покровом и биосферой нависла многоликая экологическая опасность, которая может привести к необратимой деградации плодородного почвенного слоя Земли и его многочисленных незаменимых экологических функций. Рассмотрим наиболее злостные причины деградации почв подробнее.

Оскальпирование Земли

Одна из известных книг о злодеяниях человека по отношению к своей планете названа «Оскальпированная Земля» (см.: Дорст, 1968). И это вполне оправданно. Уничтожая почвенно-растительный покров, современные люди уподобляются первобытным индейцам, но с одной, весьма принципиальной разницей. Индейские воины снимали скальп с поверженного врага, а ныне живущие земляне скальпируют свою собственную планету, породившую и кормящую их.

Некоторые читатели, возможно, обвинят автора в чрезмерной экспрессии, но факты, как говорится, вещь упрямая. Антропогенная эрозия почв достигла катастрофических размеров, причем за последние десятилетия наблюдается четко выраженная тенденция к ее усилению. Так, если в 20-х годах XX столетия глобальный эрозионный снос вещества с поверхности суши составлял 3 млрд т в год, то к 60-м годам он уже утроился, а начиная с 70-х годов превысил 24 млрд т (Ковда, 1985). И в настоящее время эрозия продолжает буйствовать на земном шаре. В мире, в том числе в нашей стране, от эрозии страдает до 70–80 % сельхозугодий. Нет ни одного региона, где эрозионные процессы, многократно усиленные неразумным обращением человека с почвой, не нанесли бы колоссального ущерба сельскому и всему народному хозяйству.

Потери урожая от эрозии ощутимы во всех природных зонах, что связано прежде всего со снижением биологической продуктивности эродированных земель. Например, урожай картофеля на слабосмытых дерново-подзолистых почвах составляет 70 % урожая на несмытых почвах, а на сильносмытых – 40 %; урожай пшеницы на слабосмытых черноземах составляет 80 %, на среднесмытых – 50, а на сильносмытых – лишь 30 % урожая, получаемого на неэродированных черноземах.

В настоящее время наука значительно продвинулась в понимании негативных последствий от различных эрозионных явлений.

Эрозия не только непосредственная причина падения плодородия почв, но и фактор повреждения посевов, посадок, дорог; она усиливает засухи и снижает репродуктивность водоемов, ухудшает условия водоснабжения городов и сел, осложняет эксплуатацию ГЭС и оросительных каналов и т. д.

Разрушительная работа эрозии приводит к глобальному ухудшению условий жизни организмов и общему сокращению жизнепригодного пространства на континентах. Кроме того, отмечается уменьшение вклада почвы в биологический круговорот веществ на суше и усиленное вовлечение почвенного материала в геологический круговорот.

Оскальпирование Земли приводит также к тому, что почвенно-растительный покров все слабее выполняет такие важнейшие глобальные функции, как связывание газов атмосферы (N ₂, CO ₂, и др.) и аккумуляция солнечной энергии с последующей их передачей в глубокие горизонты земной коры в местах формирования мощных осадочных пород. В результате исторически сложившаяся сбалансированность геологических процессов нарушается. А.Б. Ронов (1980) подчеркивает, что будущее планеты прямо зависит от способности недр питать атмосферу диоксидом углерода. Без постоянной подпитки этим газом воздушная оболочка может за короткий срок лишиться CO ₂, что чревато тяжелейшими последствиями для биосферы.

Нарастание негативных процессов в биосфере неизбежно, если человек не изменит варварского обращения с природными ресурсами, в особенности с землей. К сожалению, на сегодня негативные тенденции антропогенных изменений, деградации и прямого уничтожения почвенного покрова продолжают расти. В конце XX в. ежегодно почвенная оболочка мира лишается почти 8 млн га в связи с изъятием площадей под поселки и другие объекты. Около 5 млн га земель подвергается деградации при обработке и использовании, а 200–300 млн га испытывают частичное опустынивание.

Удары по биосфере в связи с очередным сдиранием отдельных участков ее кожи – почвенного покрова планеты – суммируются с травмами, наносимыми ей нерациональным использованием почв. Эродированные, опустыненные и загрязненные земли не просто резко снижают свою урожайность, они еще существенно слабее выполняют свои биосферные экологические функции.

Таким образом, оскальпирование Земли чревато как уроном в сельском и лесном хозяйстве, так и разбалансировкой глобальных круговоротов вещества и энергии, а также потерей биосферой своей устойчивости и благоприятных условий обитания живых организмов. Потому борьба за сохранение почв и защита их от эрозии – это не только вклад в повышение урожайности полей, это прежде всего вклад в сохранение естественной среды обитания, без которой нормальное существование и развитие человека и общества невозможны.

Для того чтобы более успешно противостоять антропогенной деградации почв, необходимо знать основные законы развития деградационных процессов.

Первое, на что следует указать, – это повсеместность распространения эрозии. Она опасна при освоении любого участка суши, и опасность эта тем больше, чем ниже естественное плодородие почв, чем больше открыта ее поверхность для прямого действия поверхностных вод и ветров, чем сильнее нагрузка от почвообрабатывающих орудий и слабее соблюдаются требования биологического земледелия.

Второе: при освоении почв в случае отсутствия специальных эффективных мер противоэрозионной их защиты антропогенная эрозия намного обгоняет допустимую естественную почвенную эрозию. Естественная эрозия, в той или иной мере проявляющаяся в целинных почвах, как правило, укладывается в доли миллиметра сносимого почвенного слоя в год, что позволяет ненарушенным почвам сохранять свой профиль в течение столетий и тысячелетий. В результате же антропогенной эрозии почвы, лишенные естественной растительности и распаханные вдоль склонов, лишаются гумусового горизонта за 10–15 лет и даже быстрее – за 3–5 лет. Общий смыв почвенного плодородного мелкозема достигает огромных размеров. Так, если со склонов с ненарушенной естественной растительностью выносится водами 1–2 т/га растворенных и взвешенных почвенных веществ, то снос с распаханных склонов составляет 10–15 т/га, а в отдельные периоды выпадения ливневых осадков – 20–30 и даже 50–75 т/га.

Различные почвы в пределах одной и той же зоны имеют различный порог допустимой эрозии. По данным А.Н. Геннадиева, М.И. Герасимовой, В.В. Пацукевич (Геннадиев, 1990), почвы лесной зоны характеризуются следующими нормами допустимой эрозии: подзолистые – 0,15 мм/год, дерново-подзолистые – 0,25, буроземы – 0,50 мм/год. Почвы степной зоны имеют такие показатели: черноземы типичные – 0,45 мм/год, черноземы обыкновенные – 0,40, темно-каштановые – 0,25 мм/год. Отсюда с неизбежностью вытекает заключение о необходимости учитывать в значительно большей степени неодинаковую противоэрозионную устойчивость различных почв одной и той же зоны и не поддаваться соблазну схематизированных зональных систем землепользования.

Поскольку противоэрозионная стойкость почвы в различных частях одной и той же зоны неодинакова, обрабатывать ее следует по-разному. Это, к сожалению, не было учтено в период освоения целинных земель в Казахстане. Большая засушливость местного континентального климата явилась причиной того, что сухие почвы казахстанских степей после их распашки подверглись интенсивному развеванию и резко снизили свое плодородие. В дальнейшем внедрение почвозащитной обработки почв без оборота пахотного слоя помогло уменьшить эрозию почв во вновь освоенных районах.

Были также предприняты попытки внедрить почвозащитную систему в других районах страны, однако при этом возникло много непредвиденных трудностей, проистекавших часто из-за шаблонного применения системы Т.С. Мальцева без учета местных условий. На это обращает внимание Н.К. Шикула в книге «Человек и Земля» (1988). Он подчеркивает, что хотя Т.С. Мальцев и предупреждал, чтобы его систему не копировали слепо, а внедряли с учетом местных условий, однако по всей стране – и в засушливом Заволжье, и в Предкарпатье, где выпадает 800 мм осадков, – производственная проверка была проведена по единой методике. А ведь в Предкарпатье система обработки почвы должна быть совершенно другой, иными должны быть и технологические операции, и время их применения.