ТемА: «Роль аграрного виробництва в забезпеченні людства харчовими ресурсами»

План: 1. Грунти, їх утворення та властивості. 2. Деградація грунтів та їхні причини. 3. Наслідки ерозії грунтів. 4.Меліоративні заходи. 5. Поновлення (рекультивація) порушених теріторій.

 

Мета: Дати поняття про земельні ресурси світу та розккрити роль аграрного виробництва у забезпеченні людства харчовими ресурсами.

1. Ґрунти їх утворення та властивості. Грунти відносяться до літосфери, яка є частиною біосфери, що займає верхні шари земної кори (від 2 до 8 кілометрів) з живими організмами і біогенними осадовими породами. Грунтовий шар Землі складає педосферу і займає проміжне положення між приземною частиною атмосфери (аеробіосферою), фітобіосферою та літобіосферою. Він відіграє роль глобального фіксатора та акумулятора сонячної енергії, яка в процесі фотосинтезу накопичується продуцентами. Ґрунтом вважається узагальнене найменування будь-якої гірської породи (осадової, магматичної, метаморфічної), яка залягає переважно в межах зони вивітрювання земної кори. Його розглядають з інженерно-геологічної (будівельної) точки зору при загальному підході до особливостей земної поверхні (твердий, пухкий, мерзлий і т. п.), або при різних формах ведення сільського господарства (відкритий, закритий) і власне ґрунтів.

Грунт є складним утворення, у якому важливу роль відіграють біологічні компоненти. Мікробіолог М. Бейєрінк (Нідерданди) у 1888 р. відкрив клубенькову бактерію Bacterium radiciola, які фіксує атмосферний азот на корінні бобових рослин. А в 1901 р. він виявив вільно живучу аеробну бактерію азотобактер, яка виконую подібну функцію у грунті. У 1893 р. російський мікробіолог С.М. Виноградський виділив із грунту анаеробну бактерію клостридіум, яка засвоює молекулярний азот.

Більша частина грунтів, придатних для виробництва харчів, у світі вже використовується (рис. 1).

Рис. 1. Площа культивуємих у світі систем у 2000 р.: 1 – території, на яких обробляється оюдиною не менше, ніж 30% площі ландшафту.

2. Деградація грунтів та їхні причини. Загалом для грунтів світу існує 4 основні загрози:

А) Ерозія, механічна руйнація;

Б) Аридизація, опустелювання;

В) Токсифікація, зараження грунтів різними антропогенними речовинами. Часто токсифікації сприяє неправильне зрошення – багато води!

Г) Втрата земель за рахунок міст, аеродромів и інших людських витворів.

За сучасними оцінками, упродовж усієї історії свого існування людство зіпсувало 2 млрд. га родючих грунтів. Площа нині оброблюваних ланів та пасовищ становить близько 1,5 млрд. га. Територій, яких не торкнулася діяльність людини, у світі залишилося лише 39 % від усієї площі Землі. В Росії, площа якої 17,1 млн. км², незаймані господарською діяльністю землі охоплюють територію 7-8 млн. км² (41-47 % від загальної площі). У Канаді, відповідно - 9,98 млн. км² і 6,4 млн. км² (69 % від загальної площі), в Австралії - 6,2 млн. км² і 2,5 млн. км² (33 % від загальної площі), у Бразилії - 8,46 млн. км² і 2,4 млн. км² (28 % від загальної площі), у Китаї - 9,33 млн. км² і 1,8 млн. км² (20% від загальної площі) – рис. 2.

Рис. 2. Розораність територій (%).

Існуюча тенденція до погіршення стану земельного фонду може істотно вплинути на продовольчу безпеку практично всіх країн світу. Так, за даними Всесвітньої продовольчої організації (ФАО), у Пакистані засолено близько 75 % зрошуваних земель, в Іраку - понад 50 %, Єгипті – 44 %, США - понад 27 %, Україні - 7,6 %. Встановлено, що 87 % збільшення території пустель обумовлене антропогенними факторами і лише 13 % - факторами природного походження. Процес опустелювання вже охопив близько 30 млн. км² суші планети. Тільки в Україні зона кліматичного опустелювання займає близько 35 % площі. Крім того високий ступінь експлутації земель сільським господарством і пов'язана з цим інтенсивна хімізація, що характерна для країн Європи, не сприяють відновлювальним грунтовим процесам. Причому Україна, згідно з існуючою інформацією, має чи не найвищий рівень розораності земель серед країн Західної Європи, що перевищує всі розумні межі. Екстенсивне землекористування, властиве сільському господарству України, аж ніяк не поліпшує екологічну ситуацію, що склалася, і може призвести до подальшого процесу руйнації унікальних сільськогосподарських угідь.

В Україні, що має площу 579 тис. км², відносно неушкоджені території займають лише 50 тис. км², або 8 % від загальної площі. Це є критичною межею.

Погіршення ситуації з земельними ресурсами, темпи використання яких значно перевищують темпи відтворення, безпосередньо впливає і на біоту – потенційне джерело значних матеріальних благ (продовольство, лікувальні засоби та інші важливі предмети споживання). Відомо, що цілі біоти можуть легко руйнуватися при невеликих порушеннях фізичних параметрів середовища. Нині ж, завдяки антропогенному впливу на природу, обумовленого стрімким зростанням людської популяції, розмаїтість живих організмів зведена до такого низького рівня, якого не було з кінця мезозойської ери. Зокрема, в умовах техногенного тиску сучасної цивілізації щорічно безслідно зникають від 150 до 200 видів організмів (відбувається так звана “генетична ерозія” - термін ухвалений ЮНЕСКО). У зв’язку з цим різноманітність живих видів, екосистем і ландшафтів має бути визнано важливим компонентом всесвітньої спадщини і життєвим джерелом для майбутнього розвитку людства.

3. Наслідки ерозії. Внаслідок впливу людської діяльності, відбувається руйнація грунту шляхом ерозії. Щорічно орні землі втрачають 26 млрд тонн родючого шару. Під ерозією розуміють руйнуючу дію води і вітру на грунт та підстилаючи породи, яке супроводжується знесенням найбільш родючого шару. Ерозія, що обумовлена природними фізичними явищами, має назву природної, а та, яка викликана господарською діяльністю людини, – антропогенної.

В залежності від факторів, що її спричиняють, ерозія буває водною та вітровою. Водна ерозія поділяється на плоску (поверхневу), лінійну (баюрну) та хімічну.

Плоска ерозія представляє собою змив верхніх шарів грунту по схилах при стіканні дощових, снігових або скидних вод суцільним потоком або ручаями.

Лінійна ерозія викликається тими ж водами, які стікають значними потоками, сконцентрованими на вузьких ділянках. При цьому грунт розмивається в глибину до утворення глибоких промоїн, улоговин, які поступово переростають в яри.

Різновид водної ерозії – іригаційна, яка виникає при поливанні сільськогосподарських культур на зрошуваних землях. Частіше за все вона є наслідком надмірного використання води під час дощування та при поливанні по бороздах на ділянках, що мають значний нахил.

Хімічна ерозія пов`язана з вимиванням сполук кальцію в глибші шари і призводить до утворення своєрідних форм рельєфу (поди та блюдця в степу, лійкі – на Поділлі, інші карстові порожнини).

За водної ерозії погіршуються фізико-хімічні і агрохімічні властивості грунту, що призводить до зниження врожайності сільськогосподарських культур виникає замулювання водоймищ і заплавних земель. При цьому ускладняються транспортні зв’язки, руйнуються промислові споруди, пошкоджуються лінії зв’язку, будівлі. Виникнення на поверхні грунту промоїн, улоговин і баюр ускладнює обробіток земель і знижує ефективність ґрунтообробної і збиральної техніки.

Під вітровою ерозією (дефляцією) розуміють інтенсивне переміщення частинок грунту (видування, розпорошення, пилові бурі), викликані вітром. Найбільш руйнівним видом дефляції є пилові бурі, які сприяють видуванню верхнього шару. Разом з грунтом вітер виносить насіння та паростки сільськогосподарських культур. Пилові бурі виникають за швидкості вітру понад. 12–15 м/с.

В Україні від ерозії потерпає понад 17 млн га сільськогосподарських угідь (40,9 % від їхньої загальної площі), у США - 120 млн га (64 %), Франції 5 млн га (27 %). Господарська діяльність людини та природні ерозійні процеси сприяють втраті гумусного шару, зменшення товщини якого на 1 см призводить до втрат урожаю в 1 ц/га. В Україні за останні 30 років вміст гумусних речовин зменшився на 30 %. Методів штучного створення гумусу поки що не існує.

Тонка плівка грунту тоншає, адже відомо, що за декілька десятиліть було знищено більше грунтів, ніж за всю історію людства. За даними ООН, упродовж останньої чверті ХХ ст. на Землі залишилось 1,2 млрд. га під грунтами. Передбачалось, що до 2000 г. 300 млн. га зникне від ерозії, ще 300 млн.га буде зайнято містами. Якщо в 1950 р. на кожну людину в світі припадало 0,24 га орної землі, в 1973 - 0.19 га, то в 1983 - 0.15 га. Грунт - напівжива субстанція, в тонкому шарі (в 1,5 м) якої знаходиться 6-7 тон живих істот. Саме це забезпечує високу урожайність і відновлення її родючості. Відомо, що 1 см грунту формується за 100-1000 років. В Північній Америці і Україні є чорноземи потужністю в кілька метрів, які утворювалися десятки тисяч років. Натомість, завдяки інтенсивному розвитку с/г, втрати гумусу відбувалися зі швидкістю 1 см³/рік. Тому виникла необхідність внесення добрив, кількість яких зростає.

Руйнування конкретної теріторії ерозійними процесами оцінюють за фактичною наявністю площі змитих грунтів. Розробляють наступні заходи з охорони грунтів: організаційно-господарські агротехнічні, лісомеліоративні, гідротехнічні (водозатримуючі вали-траншеї, вали-тераси, мікролимани, тераси, водонаправляючи вали, гірські траншеї, вали-розпилювачі, швидкотоки, перепади, шахтові водозабори, ставки донні, напівставки, регулювання гірла річки, засипання та вихолоджуваню урвищ, протиерозійні ставки).

Протиерозійні заходи мають зональний характер із диференціацією їхньоі залежності від конкретних умов В районах з надлишковою вологою ці заходи повинні забезпечувати безпечний для грунтового покрову надлишковий стік води, а в районах з недостатнім та незначним зволоженням – направлені на максимальне утримання усіх видів опадів і стоків і найбільш продуктивне використання вологи.

4. Меліорація грунтів – це комплекс заходів, забезпечуючих створення сприятливого водного, теплового, повітряного режимів грунтів для нормального проростання сільсьгоспкультур та отримання високих і стійких врожаїв. Розрізняють зрошувальну та осушувальну меліорації

Зрошення буває постійне і періодичне, поверхневе, дощуванням, підгрунтове.

Поверхневе зрошення з використанням великої кількості води (більш 800 м³/га) застосовують на рівних полях з водопроникними або солоними грунтами, які вимагають промивання; в районах з потужними вітрами; на важких грунтах при вирощуванні культур, що потребують багато води.

Полив за бороздами здійснюється, головним чином, при вирощуванні просапних та овочевих культур.

Лиманне зрошення застосовують на території, оточеної з нижніх сторін дамбами, які створюють умови для підтоплення площі сніговими або річковими водами.

Дощування, один з найбільш ефективних способів зрошення, проводять в районах нестійкої вологості; при зрошенні сильнопросадкових грунтів; на землях зі складним мікрорельефом та значними схилами; на ділянках із близьким розташуванням грунтових вод з метою перешкоджання їхнього підйому; на солонцюватих грунтах для попередження підняття розчинних солей на поверхню.

Підгрунтове зрошення застосовують за використання ділянок під прибуткові культури; при зрошенні стічними водами; на осушуваних торфяних грунтах за двосторонього регулювання вологості; на похилих схилах за рихлості грунтів підстилаємих слабководопроникними грунтами.

На жаль, часто надлишковий полив викликає засолення грунтів. Сьогодні майже 3 млн. км² суші зрошується і ця площа збільшується щорічно майже на 8 %. Водночас з року в рік понад 1 млн. га землі засолюється і вимушено виводиться зі сфери господарювання.

Осушувальна меліорація. Застосовується кілька методів осушування в залежності від типу водного живлення, при атмосферному – пришвидшення стоку води з поверхні грунту; грунтовому – зниження рівня грунтових вод; грунтово-напірному – зниження рівня підземних вод; схиловому – перехват схиливого стоку; намивному – прискорення або затримка підводного річкового стоку шляхом регулювання режиму паводків.

Осушувальні системи бувають відкриті (регулююча мережа складається з регулюючих каналів) і закриті (регулююча мережа їх – дренажна, а та, що підводить, – частково з коллекторів).За характером впливу на водний режим території, осушувальні системи бувають:

• одностороньої (здійснюється тільки відвід надлишкових вод);
• двосторонньої дії (відвід вод за надлишком вологи або зволоження за її нестачі).

Хімічна меліорація. З метою поліпшення фізичних, хімічних і біологічних властивостей грунтів, їхніх водно-повітряних і поживних режимів застосовується вапнування кислих грунтів та гіпсування солонців. Потребу в вапнуванні встановлюють за ступенем кислотності та насиченості грунтів основами. В першу чергу вапнякові грунти з рН 4,5 і нижче, а також за насиченості основами менш 50 %; потім – з рН 4,6-5,5 і, відповідно, 50-70 %; наостанок – з рН 5,6-6 і ступенем насиченості основами 70-80 %. На грунтах з рН 6 і вище і насиченості основами понад 80 % – вапнування не проводять. Гіпсування здійснюється для поліпшення якості солонців внесенням хімічних сполук, які містять кальцій. Зокрема використовується фосфогіпс (70-75 % гіпсу та 2-3 % фосфорних сполук), подрібнене на порошок гіпсове каміння (70-85 % гіпсу).

5. Поновлення порушених територій. Рекультивації в першу чергу підлягають порушені ділянки, які негативно впливають на довкілля. До них відносяться землі з глибинним розчленуванням поверхні, що викликає ерозію на прилеглій теріторії, а також негативно впливає на її гідрологічний режим. Розвиток викопної промисловості, капітального будівництва і розвідувальних робіт пов`язане з порушенням грунтового покрову на значних теріторіях. Поновлення порушених земель (рекультивацію) здійснюють в два етапи – гірськотехнічний і біологічний. На етапі гірськотехнічної рекультивації здійснюється підготовка території для облаштування. При цьому вирівнюються відвали, відкосам надають форми, які забезпечують можливість їхнього використання, вносять шар природного грунту, знятого раніше з площі, відведеної під забудову, тощо. На етапі біологічної рекультивації здійснюються заходи з відновлення родючості грунтів. Також проводять водогосподарські, рекреаційні, санітарно-гігієнічні і будівельні рекультивації.

Потенційне господарське використання порушених територій обумовлює створення водойм багатоцільового використання, рекреаційне – будівництво об’єктів відпочинку та лікування; санітарно-гігієнічне – консервацію порушених земель, нейтралізацію негативної дії різних чинників на навколишнє середовище; будівельне – приведення порушених земель в стан, придатний для промислового і громадського будівництва.

Технічну рекультивацію проводять одночасно з виконанням гірських, будівельних і інших робіт, які сприяли порушенню земель, а за можливості – після завершення робіт в терміни, узгоджені з організаціями, які надавали ділянки в користування. Біологічну рекультивацію проводять землекористувачі, яким повертають землю після закінчення технічною рекультивації.

 

 

Література

Основна [5, 9, 20]; додаткова [26, 29, 35]

Контрольні питання

1. Дайте визначення поняттю «грунт» та наведіть приклади?
2. Розкажіть про основні властивості грунтів?
3. Що спричиняє деградація грунтів і до яких наслідків вона призводить?
4. Розповісти про меліоративні заходи, які здійснюють пр. експлуатації засушливих земель?
5. Розповісти про меліоративні заходи, які здійснюють пр. експлуатації заболочених та перезволожених земель?
6. Як здійснюється рекультивація порушених територій?

 

Лекція 15