Антропогенные изменения почвы
Ветровая эрозия
Почва – это обязательная среда существования фитоценоза. Под естественными фитоценозами почвы сохраняются в неизменном виде в течение длительного времени. При антропогенном нарушении фитоценоза почва начинает деградировать. Под искусственными фитоценозами, так называемыми агроценозами, почва также постоянно деградирует, и это приводит к утрате почвой плодородия.
Существует две основные причины деградации почв:
1. Эрозия
2. Засоление
Эрозия – это разрушение почвенной структуры и уменьшение толщины почвенного слоя.
Это происходит под действием:
1. Ветра – ветровая эрозия.
2. Воды – водная эрозия.
Частицы почвы в виде пыли или взвешенных в воде частиц уносятся на большие расстояния. Истощенная почва теряет плодородие и не может больше использоваться и восстанавливаться фитоценозом.
В ненарушенном фитоценозе поверхностный слой почвы плотно закреплен и переплетен корневыми волосками – дерниной.
Дернина не позволяет ни ветру, ни воде разрушить почвенную структуру. Но вырубка лесов, вспашка, боронование и другие процедуры приводят к разрушению верхнего слоя и дают начало эрозии.
Во влажных районах преобладает водная эрозия, в засушливых – ветровая эрозия (рис. 1).
Рис. 1. Примеры водной и ветровой эрозии
Ветровая эрозия черноземной полосы России на рубеже XIX–XX веков привела к катастрофическому падению урожайности и вспышкам голода. Аналогичные проблемы испытывали США и другие страны, имевшие обширные пашни в сухом и теплом климате. Это привело к нарушению продовольственной безопасности многих стран.
Эрозия часто носит необратимый характер. Деградировавшая почва не может поддерживать растительный покров, который защитил бы ее от дальнейшей эрозии. В итоге почвенный покров исчезает и происходит опустынивание.
Таким образом, человеческая деятельность за тысячелетия привела к образованию множества пустынь.
Пионером в области борьбы с эрозией выступил русский ученый В.В. Докучаев (рис. 2). С его именем связывают введение впочвоведение как науку. Он предложил основное средство в борьбе с ветровой эрозией, лесозащитные полосы – это узкие полосы древесной растительности пересекающие поля, и разбивающие их на прямоугольники.
Они не позволяют приземным воздушным потокам разгоняться до скорости, приводящей к эрозии. В итоге скорость ветровой эрозии и количество пылевых бурь сильно сократилось.
Рис. 2. Защитные лесополосы, как средство борьбы с ветровой эрозией предложены В.В. Докучаевым.
Зачем нужна почва растениям?
Почва состоит из минерального и органического веществ. При этом плодородие почвы определяется, в основном, ее органической составляющей, которая называется гумус.
Растения способны потреблять из почвы только неорганические вещества: воду, фосфаты ион, ионы кальция, калия, цинка и так далее. Органическое вещество усваивать они не в состоянии (рис. 5).
Зачем же гумус нужен растениям?
Рис. 3. Потребность растения в воде и биофильных ионах
Гумус определяет структуру почвы ее плотность, пористость, несущие характеристики. Эти свойства определяют легкость передвижения воды, минеральных веществ, а также условие существование микробов, которые необходимы для жизни растений. Избыток органического вещества, гумуса, приводит к формированию комковато-порошистой структуры, которая оптимальна для плодородия.
Водная эрозия
Для борьбы с водной эрозией было предложено создание террас и формирование борозд.
Плоские террасы, в отличие от склонов, не способствуют формированию быстрых водных потоков, а борозды способствуют перехватыванию водных потоков и гасят их скорость (рис. 3).
Рис. 4. Террасирование как метод борьбы с водной эрозией
В.В Докучаев. Становление почвоведения как науки
В итоге медленные потоки не способны унести почвенные частицы и разрушить ее структуру.
Если эрозия зашла слишком далеко, то этих мероприятий не хватает, и тогда требуется искусственное создание дернин. Это достигается путем засевания специальными культурами или переносом готовой дернины.
В развитых странах противоэрозионные мероприятия стали нормой сельскохозяйственной деятельности.
В развивающихся странах в результате эрозии теряются миллионы пахотных земель в год, что усугубляет без того острую ситуацию.
Вторая важная проблема в почвоведении – засоление. Обычно в сухих теплых регионах, таких как Украина или Средняя Азия, легкорастворимые соли залегают недалеко от поверхности. При обильном орошении таких земель происходит сплошное пропитывание грунтов оросительной водой и растворение этих солей (рис. 4).
Рис. 5. Схема засоления почвы в условиях избыточного полива
Растворенные соли поднимаются вверх по влажной почве. Таким образом, соли из нижних слоев попадают в верхние плодородные слои и приводят к гибели растений. Засоление – практически необратимый процесс, приводящий к полному исчезновению плодородия.
Для борьбы с засолением применяют разные геологические исследования, а также умеренный полив, не приводящий к сплошному пропитыванию почвы. В некоторых районах полив в принципе недопустим.
Примеры крупнейшей антропогенной пустыни
Люди с древнейших времен многократно запускали процесс почвенной эрозии. С некоторого момента процесс эрозии продолжается самопроизвольно, без участия человека, и приводит к опустыниванию.
Так, в первом тысячелетии до нашей эры было положено формирование пустыни Сахара (рис. 6).
Рис. 6. Современные границы пустыни Сахара
Изначально это была цветущая саванна, но необдуманное сельское хозяйство привело к опустыниванию, которое стало захватывать все новые и новые территории.
К настоящему моменту площадь Сахары достигла современной территории США, и каждый год она продвигается на юг на 2 км.