ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЦЕННОСТЬ И СТРУКТУРА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ

Общая площадь суши Земли составляет около 150 млн км², что немногим менее одной трети всей поверхности планеты. Если ис­ключить площади материковых ледников и внутриконтинентальных вод, то оставшиеся несколько более 130 млн км² будут характе­ризовать территорию, покрытую почвами. При этом сюда будут вклю­чены как хорошо сформированные почвы (например, черноземы), так и примитивные или слаборазвитые почвы с коротким профи­лем (например, почвы песчаных пустынь, полярных районов, каме­нистых высокогорий и др.).

Формы использования человеком почвенного покрова весьма разнообразны. Являясь обязательным компонентом существования и благосостояния человечества, почвы служат фундаментом для по­селений, промышленных объектов и транспортной сети, обеспечи­вают рекреационные потребности людей, их используют для скла­дирования отходов производства и т. д. Наиболее фундаментальны­ми для человека функциями почв оказываются те, благодаря которым поддерживается приемлемая для него среда обитания и биологичес­кая продуктивность.

Среди многочисленных экологических функций почв выделяют глобальные и биогеоценотические (Г.В. Добровольский, Е.Д. Ники­тин, 2000). В качестве планетарного образования пеосфера влияет на все составляющие географической оболочки. Так, гидросферные функции почвенного покрова выражаются в формировании речного стока, трансформации поверхностных вод в грунтовые, в обеспече­нии живых организмов водоемов приносимыми почвенными со­единениями, в выполнении роли сорбционного барьера, защищаю­щего акватории от загрязнения.

Атмосферные функции почвенного покрова планеты заключаются в поглощении и отражении солнечной радиации, регулировании влагооборота и газового режима воздушного бассейна, в частности в удер­жании некоторых газов от ухода в космическое пространство и др.

Почвы участвуют в биогеохимической трансформации верхних слоев литосферы, оказываясь источником веществ для образования минералов, пород, полезных ископаемых, они обеспечивают пере­дачу аккумулированной солнечной энергии в глубокие части зем­ной коры, защищают ее от чрезмерной эрозии.

В широком общебиосферном плане почвенный покров выступает как связующее звено биологического и геологического круговоро­тов, как планетарная мембрана и узел всех биосферных связей, а также как фактор эволюции живых организмов.

На биогеоценотическом уровне также в полной мере проявляется полифункциональность почв. Г.В. Добровольский и Е.Д. Никитин (2000) выделяют около двух десятков биогеоценотических почвен­ных функций, которые обусловливают существование и эволюцию наземных экосистем. Особо важными для живых организмов пред­ставляются те из них, которые обеспечивают:

а) жизненное пространство, жилище и убежище;

б) условия депонирования семян и других зачатков, влаги, эле­ментов питания и энергии;

в) стимулирование и ингибирование биохимических и других процессов;

г) сорбцию веществ, поступающих из атмосферы и с грунтовы­ми водами, а также сорбцию микроорганизмов;

д) поступление сигналов для ряда циклических (сезонных и др.) биологических процессов, а также поддержание механизмов неко­торых сукцессионных смен;

е) регуляцию численности, состава и структуры биоценозов; со­хранение биоразнообразия;

ж) «память» биогеоценоза;

з) трансформацию веществ и энергии, находящихся в биогеоце­нозе;

и) санитарную функцию;

к) буферное и защитное экранирование биогеоценотической системы.

Наиболее интегральной экологической функцией почвенного покрова, ценнейшим для человека его качеством является плодоро­дие почв, т. е. способность обеспечивать формирование биомассы растений, их рост, развитие и циклическое воспроизводство. В бо­лее широком плане почва обладает биологической продуктивностью, которая касается не только растений, но и других организмов, пол­ностью или частично обитающих в почве.

Ранее были рассмотрены отдельные свойства и режимы почв, обеспечивающие высокий уровень плодородия. Их можно объеди­нить в четыре групры.

1. Комплекс физических свойств почв: водопрочная зернистая и мелкокомковатая структура; высокие общая порозность и пороз- ность аэрации, способствующие оптимальному воздушному режи­му; хорошие впитывающая и водоудерживающая способность; по­зитивные физико-механические свойства, обеспечивающие легкость обработки почв.

2. Комплекс химических и физико-химических свойств: высо­кое содержание гумуса с преобладанием в его составе гуматов каль­ция; высокое содержание доступных растениям форм азота, фос­фора и калия; наличие доступных форм необходимых микроэле­ментов; близкая к нейтральной реакция среды; высокая емкость поглощения и насыщенность почвенного поглощающего комплек­са кальцием, малое содержание или отсутствие поглощенных водо­рода, алюминия и натрия; отсутствие избытка легкорастворимых солей.

3. Комплекс биологических свойств: высокий уровень биологи­ческой активности; преобладание бактериальной микрофлоры; ак­тивность микроорганизмов-азотфиксаторов; ферментативная актив­ность микроорганизмов, продуцирующих ферменты-биостимулято­ры; наличие и активность мезофауны, разрыхляющей почву и способствующей образованию структуры.

4. Благоприятный гидротермический режим, обеспечивающий в течение всего вегетационного периода достаточные для оптималь­ного развития растений запас тепла и доступной влаги.

Уровни природного плодородия почв, не подвергающихся воз­действию человека, очень различны. Имеются почвы очень плодо­родные, в которых все или большая часть названных свойств близ­ки к оптимальным. Вместе с тем есть почвы, которые в естествен­ном состоянии отличаются низким плодородием.

В суббореальных поясах Земли наиболее высоким уровнем есте­ственного плодородия обладают черноземы луговых степей и чер- ноземовидные почвы прерий. В более влажных лесных областях суб- бореального и особенно бореального поясов, хотя и имеется доста­точное количество влаги, повышается кислотность почв и понижается содержание элементов минерального питания. В еще более высоких широтах в бореальном поясе не хватает тепла, почвы часто переув­лажнены и поэтому менее плодородны.

В почвах аридных областей главный лимитирующий фактор плодородия — недостаток влаги, часто высокая щелочность, избы­ток солей, неблагоприятные физические и физико-химические свой­ства, связанные с наличием поглощенного натрия (например, в со­лонцеватых почвах и солонцах).

По отдельным континентам, странам и суше в целом были под­считаны площади почв, сельскохозяйственное использование кото­рых затрудняется как природными факторами, так и развитием не­которых отрицательных свойств почв при их использовании (табл. 26.1). Были учтены следующие лимитирующие факторы и свойства: недостаток и избыток влаги, уплотнение почв, малая их мощность (каменистость), наличие вечной мерзлоты.

Из названных факторов в мире в целом наиболее широко про­является недостаток влаги; засухи выступают как лимитирующий фактор плодородия на 28 % площади суши. В Южной Азии, Африке и Австралии ими охвачено 43—55 % территории. Весьма значитель­ное лимитирующее воздействие оказывают уплотнение почв (23 %,) и их малая мощность (22 %). Избыток влаги ограничивает возмож­ности сельскохозяйственного использования почв на 10 %, а вечная мерзлота — на 6 % площади суши. Таким образом, остается всего лишь 11 % площади суши, на которой почвы не подвержены воз­действию названных лимитирующих факторов.

О структуре использования почвенных ресурсов можно судить на основании мировых статистических данных об использовании земель (World Resources, 1998—1999). Выделяются площади па­шен, пастбищ, лесов и кустарников и прочих земель, частично или полностью лишенных почвенного покрова (снега, ледники, скальные поверхности, развеваемые, лишенные растительности пески).

Такие данные показывают, что в настоящее время лишь не­большая часть общей площади суши мира (11,2 %) распахана. Од­нако по отдельным континентам и странам площади распаханных почв и доля их участия в общем земельном фонде существенно варьируют.

Таблица 26.1

Главные неблагоприятные факторы, затрудняющие сельскохозяйственное использование почв, % от общей площади (Global soil change)

Площадь распаханных земель близка к средней мировой в Се­верной и Центральной Америке (12,7 %), несколько выше в Азии (16,8 %). Слабо используется в земледелии почвенный покров в Южной Америке (6,4 %) и особенно в Африке (6,4 %) и в Австралии с Океанией (6,1 %). Наиболее высока степень распаханности земель в зарубежной Европе (32,3 %).

Сравнение площадей пахотных земель по географическим поясам показывает, что первое место по общей площади пахотных земель (неорошаемых и орошаемых) занимают субтропики (730 млн га); почти такие же площади пахотных земель в суббореальных поясах (720 млн га) и несколько меньше в тропических (656 млн га).

В пределах каждого пояса степень использования почв под пашню различается по областям увлажнения. В тропическом поясе в гумидных областях на ферраллитных почвах пашни занимают 422 млн га. В тропических семиаридных областях, где распространены красно-бу­рые саванновые почвы и слитоземы, — 222 млн га, а в тропических аридных с пустынными почвами — всего лишь 13 млн га.

В субтропиках наблюдается подобная дифференциация: 430 млн га пахотных земель в гумидных областях (красноземы и желтоземы), 220 млн га в семигумидных областях (коричневые почвы и слитозе­мы) и в аридных областях (с преобладанием орошаемых земель на сероземах) — 80 млн га.

Еще большие площадные различия в использовании земель под пашню по областям увлажнения выявляются в суббореальном по­ясе. Основные пахотные земли (на буроземах, подбелах и др.) приурочены к гумидным областям (460 млн га), в 2 раза меньше площади пашен (250 млн га) — в субаридных областях (чернозе­мы, каштановые почвы). В суббореальных аридных областях ис­пользуются только орошаемые пашни (серо-бурые пустынные, бурые пустынно-степные почвы) на очень незначительных пло­щадях — 10 млн га.

В бореальном поясе все пашни находятся в гумидных условиях, здесь используются подзолы, подбуры, глееземы; их общая площадь 130 млн га.

При оценке участия пахотных почв различных географических поясов в общей биопродуктивности необходимо учитывать разли­чия термического режима: в бореальных и суббореальных поясах возделывается один урожай в год, в субтропических — 1,5—2,0, в тропических — 2,0—2,5.

Площадь сельскохозяйственных земель в мире не остается по­стоянной. В развивающихся странах она неуклонно увеличивается, в развитых странах проявляется обратная тенденция. Сокращение площади пашни за последние годы в развитых странах связано с экономическими причинами — ростом производительности продук­ции, перепроизводством основных сельскохозяйственных культур и снижением цен на фермерскую продукцию.

По расчетам Продовольственной и сельскохозяйственной орга­низации ООН (ФАО), для того чтобы обеспечить продовольствием увеличивающееся население планеты (80 млн чел. в год) в ближай­шие 30 лет в развивающихся странах необходимо будет дополни­тельно освоить 120 млн га земель. В основном этот земельный по­тенциал находится в семи тропических странах Центральной Афри­ки и Латинской Америки. В таких регионах, как Северная Африка и Ближний Восток, уже освоено 87 % земель, пригодных для земледе­лия, а в Южной Азии освоено 94 % таких земель (World agriculture towards 2015-2030. FAO, 2003).

Значительная доля мировых земельных ресурсов (более 26 %) используется в качестве постоянных пастбищ, 32 % земель заняты лесами и кустарниками.

По данным Государственного доклада «О состоянии и об охра­не окружающей среды Российской Федерации в 2001 году» (2002), площадь земельного фонда России на 1 января 2002 г. составила 1709,8 млн га. Из них пашней было занято 7,2 %, кормовыми угодь­ями — 5,3 %, лесами и кустарниками — 52,5 %.

Глава 26
СОСТОЯНИЕ ПОЧВЕННЫХ РЕСУРСОВ
И ФАКТОРЫ ЕГО ИЗМЕНЕНИЯ

Наиболее значимым фактором, определяющим состояние по­чвенных ресурсов, является хозяйственная деятельность людей, в первую очередь — сельскохозяйственная, поскольку она охватыва­ет наибольшие площади земель. До появления земледельческой культуры, на первых этапах развития человеческого общества воз­действие человека на почвы было незначительным. Но с возник­новением земледелия, различных форм обработки земли, сельско­хозяйственной техники, а позднее и удобрений, по мере развития различных отраслей промышленного производства, с ростом чис­ленности населения планеты это воздействие все более и более возрастало.

В истории глобальных изменений почв и почвенного покрова, вызванных антропогенным фактором, можно выделить несколько периодов (Global soil change, 1990):

— в палеолите и неолите (1—2 млн лет назад) были очень мед­ленные и слабые изменения почв;

— в течение последних 10 тыс. лет развивающееся земледелие, вначале охватив тропические территории, распространилось в суб- бореальные и бореальные области; в аридных и семиаридных райо­нах составной частью земледелия стало орошение;

— в течение последних 300 лет произошла колонизация конти­нентов, земледелие начало развиваться в зоне степей, прерий и са­ванн с преимущественным развитием товарного производства сель­скохозяйственных продуктов; заметное воздействие на почвы стали оказывать поселения людей, дорожная сеть;

— в течение последних 150 лет получила развитие и распростра­нение химизация сельского хозяйства; в качестве фактора измене­ний почвенного покрова начала проявлять себя бурно развивающа­яся промышленность;

— последние 50 лет сельскохозяйственное производство разви­вается на основе научно-технического прогресса, с использованием интенсивных технологий; высокие темпы набирают добывающие, энергетические, перерабатывающие отрасли экономики, нередко становясь мощным фактором воздействия на почвенный покров.

Воздействие человека на почвы может быть косвенным и прямым.

I. Косвенное (через факторы почвообразования) воздействие осуществляется путем:

1) изменения среды почвообразования:

а) макро- и микроклимата;

б) химического состава атмосферы (повышения содержаний в воздухе С0₂, СН₄, SO_x, NO_x, продуктов радиоактивного распада);

в) увеличения содержания аэрозолей как природного (пыль), так и антропогенного (техногенные аэрозоли, силикаты, суль­фаты и др.) происхождения;

2) изменения гидросферы:

а)уровня морей (включая изменения интенсивности приливов);

б) глубины залегания и режима грунтовых вод;

в) режима рек и озер (при строительстве плотин, каналов);

3) изменений в литосфере (почвообразующих породах):

а) изменения окислительно-восстановительных и кислотно- основных условий;

б) изменения условий миграции и аккумуляции солей и в целом солевого баланса;

в) извлечения на поверхность пород, обогащенных разными, в том числе токсичными, химическими элементами и их соеди­нениями;

4) изменения естественного растительного покрова:

а) в результате вырубки или посадки лесов, перевыпаса скота на пастбищах;

б) при выжигании лесов, саванн и кустарников;

в) в результате перегрузки современной экологической емкости природного ландшафта пахотными угодьями, пастбищами и т. д. II. Прямое воздействие человека на почвы осуществляется:

а) при ее обработке, особенно с применением разнообразной тяжелой сельскохозяйственной техники;

б) при орошении и осушении почв;

в) при применении органических и минеральных удобрений, а также ядохимикатов;

г) при турбациях почвенного профиля при строительных и дру­гих работах и т. д.

Современное состояние значительной части почвенного покро­ва мира — это результат развития промышленности и сельского хозяйства в течение последних 100—150 лет при всевозрастающем росте народонаселения.

Воздействия человека на почвы, прямые или косвенные, имеют как положительные, так и отрицательные последствия.

Положительное антропогенное воздействие на почвы. К положи­тельным эффектам воздействия человека на почвы приводят целе­направленные действия, базирующиеся на научно обоснованных рекомендациях и адекватной земельной политике. Особенно показа­тельны позитивные антропогенные изменения почв, которые приво­дят к повышению их продуктивности и проявляются в значительном росте урожайности сельскохозяйственных культур. Из двух факторов прироста мировой земледельческой продукции — освоение новых зе­мель и увеличение урожайности — именно последний фактор играл в последние десятилетия основную роль в мире, особенно в Северной Америке, Европе и некоторых странах Азии. Так, в глобальном масш­табе в период 1960—1980 гг. увеличение пахотных земель не превыси­ло 10 %, тогда как урожайность зерновых выросла почти на 60 %, а корнеплодов — более чем на 20 % (табл. 26.2). Если бы не удалось таким образом поднять урожайность, то для поддержания нынешнего уровня продовольственного обеспечения жителей Земли было бы необходимо освоить под пашни половину всех нынешних залесен­ных территорий планеты. Особенно быстро урожайность росла до 1980—1990 гг. (табл. 26.3). Так, во Франции урожайность пшеницы вы­росла с 1,8 т/га в 1950 г. до порядка 7 т/га, в Мексике — с 1,7 до 4,4 т/га, в Южной Корее урожайность риса в период 1961—1977 гг. увеличилась с 3,1 до 4,9 т/га. В развивающихся странах в целом урожаи пшеницы и риса росли соответственно на 3,8 и 2,3 % ежегодно в период между 1961 и 1989 г. (State of the World, 2001; World agriculture. FAO, 2003).

Таблица 26.2