Почва

      Для очистки и обеззараживания почвы  целесообразно взрыхлить ее путем  периодического перекапывания и  перепахивания. Это не только усиливает  процессы аэрации, но и повышает деятельность сапрофитной микрофлоры, антагонистически действует на патогенные бактерии. Самоочищение почвы можно ускорить за счет высева специально подобранных растений. Сравнительно небольшие площади могут быть обеззаражены 20% раствором хлорной извести, 3% формалином и т.д. [8].

      Попавшие  в почву органические вещества разлагаются  до неорганических веществ – это  процессы минерализации и нитрификации. Особой формой почвенного преобразования является гумификация, приводящая к  образованию гумуса. Все эти преобразования, направленные на восстановление первоначального состояния пахотного слоя земли, называются самоочищением почвы.

      Углеводороды  отбросов окисляются в почве до углекислоты  и воды в анаэробных условиях, до образования жирных кислот с последующим распадом до водорода, углекислоты, метана и других газов. Жиры расщепляются в почве очень медленно, так как они меньше подвержены процессам биохимического распада. При данном процессе образуются глицин, жирные кислоты, окисляющиеся до углекислоты и воды. В анаэробных условиях жиры разлагаются приблизительно по той же схеме, что и углеводы. Белки расщепляются до аминокислот, часть которых используется как пластический и энергетический материал размножающимися бактериями (в дальнейшем при их самоокислении образуется карбонат аммония), другая часть подвергается дезаминированию с выделением аммиака, воды и углекислоты [9].

      Алюминий  образует с кислотами почвы соли и далее окисляется в азотистую  и азотную кислоты. Нитриты образуются при участии бактерий рода Nitrosomonas, а под влиянием B. Nitrobacter нитриты превращаются в нитраты. Одновременно с окислительными процессами в почве происходят и восстановительные, то есть денитрификация. Разложение органических веществ может происходить аэробно – при участии кислорода, который необходим для жизнедеятельности аэробных бактерий, и анаэробно – без кислорода, с помощью гнилостных бактерий. С гигиенической точки зрения наиболее благоприятно аэробное разложение органических веществ, при котором не образуются дурно пахнущие газы, портящие воздух и воду.

      Одним из важных показателей загрязненности почвы является санитарное число (число  Хлебникова), представляющее собой  отношение азота гумуса к общему органическому азоту почвы. В  процессе самоочищения почвы количество азота гумуса увеличивается и, следовательно, показатель возрастает, приближаясь к единице. О степени загрязнения почвы микроорганизмами судят по бактериологическим показателям [9].

      Большую роль в самоочищении почвы играют дождевые черви. Они питаются пропуская через кишечник заглоченный грунт, поглощая содержащиеся в нем растительные остатки. Побывавший в кишечнике грунт в виде комочков копролитов («копрос» - навоз, «литос» - камень) выделяется на поверхность. Половина всей почвы под сеяными травами состоит из копролитов, т.е. прошла через кишечник червей. Масштабы образования копролитов не так уж и незначительны. Именно они придают почве ту комковатость, которая так ценится земледельцами. Благодаря деятельности своего кишечника и через сопутствующие микрооорганизмы, дождевой червь ускоряет разложение органики, убыстряя круговорот азота и фосфора. Доказано и то, что черви нейтрализуют почву, снижая ее кислотность [5]. 

      2. 2 Методы, используемые человеком при восстановлении почв 

      98,5 % всех продуктов питания, в  том числе 87 % – белкового, человек получает за счет сельскохозяйственного использования почвенного плодородия. Несмотря на малую толщину почвенного покрова Земли, в сущности, ее поверхностную пленку, именно эта пленка и является самой биологически продуктивной частью биосферы Земли.

      Социальная  значимость функции плодородия почв (способности почвы производить  продукты питания) нарастает с увеличением численности населения. Но быстрый рост численности населения («демографический взрыв») сопровождается обострением проблемы нехватки продовольствия

      Техногенный этап освоения почв в XX–XXI вв. характеризуется интенсификацией сельского хозяйства, широким применением машин и орудий, сверхмощной нагрузкой на экосистемы, резким сокращением площади почвенного покрова, также как и площадей естественных экосистем, в результате быстро исчезают целые популяции животных и растений, под угрозой оказалось здоровье человека. Ежегодно из сельскохозяйственного использования выбывает около 8 млн га за счет отчуждения на другие хозяйственные нужды и около 7 млн га – в результате деградации почв. Разной степени деградации подвержены почти 2 млрд га почв, из них 55,6 % – за счет водной эрозии, 27,9 % – ветровой, 12,2 % – за счет засоления, загрязнения, истощения, 4,2 % – физического уплотнения и подтопления. Установлено, что за исторический период человечество уже утратило около 2 млрд га некогда плодородных земель. Это больше, чем вся площадь современного мирового земледелия, равная 1,5 млрд га.

      Самое серьезное и тяжелое для педосферы  последствие интенсификации сельскохозяйственного производства – эрозия почв. Резко увеличивается деградация почв и уменьшается площадь почвенного покрова из-за превращения плодородных почв в пустыни. Эрозии подвержены почти все пахотные земли мира. Эрозия лишает верхних гумусовых горизонтов, в которых сосредоточено почвенное плодородие.

      За  историю своего хозяйствования человек превратил в пустыню 1 млрд га продуктивных земель на всех континентах. В Российской Федерации более половины (57%) сельскохозяйственных угодий эродированы или эрозионно опасны, в том числе 65 % пахотных земель, каждый третий гектар пастбищных угодий эродирован.

      Сенокосное и пастбищное использование экосистем в пределах допустимых нагрузок (без перевыпаса) на фоне увеличивающейся продуктивности необратимо приводит к полному уничтожению видов разнотравья, интенсификации циклов биологического круговорота и выносу минеральных элементов за пределы используемых ландшафтов.

      Катастрофическое  состояние орошаемых почв вызвано  развитием процессов засоления, осолонцевания и заболачивания.

      Современный этап развития цивилизации отличается нарастанием кризисных явлений во всех сферах природопользования и осознанием того, что ресурсов легко осваиваемых почв на Земле не осталось. Высокоплодородные почвы составляют всего 3 % земной поверхности, а вместе со среднеплодородными – 12 %. Поэтому разрабатываются методы перехода на эксплуатацию предельно омоложенных экосистем и даже от естественного к искусственному плодородию почв (гидропоника, генная инженерия, почвенные конструкции) [1].  

      2.2.1 Комплексные методы  оздоровления 

      Большие результаты предсказывают на полях, где используется безотвальная пахота, так хорошо зарекомендовавшая себя во многих районах страны. Одним  из достоинств этой формы возделывания земли можно считать ее «дружбу» с земляными червями, которые не выворачиваются плугом на поверхность почвы, где их без счета склевывают полевые птицы. Из всего этого можно сделать один вывод: там, где ведется рациональное хозяйствование, используются новые методы, уменьшение гумуса минимально. Надо научиться не только зарабатывать на земле, но и помогать ей не «стареть» и не разрушаться.

      Хорошим средством от переутомления почвы  являются чистые пары: участок не засевают в течение года, продолжая его  обработку, — прополку сорняков, рыхление, мульчирование, внесение удобрений. Через год такой участок порадует прибавкой урожая на 20-50%.

      Радикальным методом оздоровления также является термическая обработка почвы. Пропаривание почвы парников и теплиц позволяет  уничтожить вредителей и возбудителей болезней, обезвредить семена сорняков; но этот метод неприемлем для больших объемов почвы.

      Хорошую помощь окажут лекарственные травы, в изобилии растущие в качестве сорняков на приусадебных участках. Многие лекарственные растения способны оздоровить и ускорить прорастание семян [5].

      Одна  из самых значительных профилактических мер — мульчирование почвы. Мульча защищает почву от высыхания, вымывания  и эрозии, препятствует образованию  поверхностной почвенной корки, обеспечивает благоприятный климат для почвенных микроорганизмов, червей, улучшающих структуру почвы, способствует установлению оптимальной температуры и влажности и сглаживает их резкие изменения, задерживает рост сорняков, семена которых под ней угнетаются. Зеленая мульча быстро перерабатывается в перегной, восстанавливая плодородие. Черная пленка повышает температуру почвы на 2°.

      Органическая мульча — компост, навоз, трава, листья, сорняки (без семян) — быстро перепревает, обогащая почву гумусом. Мульча из органических материалов усиливает жизненную силу корней и иммунный статус в целом всех однолетних, двулетних и многолетних растений.

      Рациональное  использование удобрений — залог  того, что почве не грозит истощение  или переутомление. Лучшее удобрение  — перепревший навоз: источник азота, фосфора, калия, кальция, магния и микроэлементов. Свежий навоз, так же, как и сырой торф, фекалии, используют лишь в компостированном виде после годовой выдержки [5].  

      2.2.2 Защита от эрозии 

      Проблема  защиты пахотных почв от эрозии и дефляции приобрела особую актуальность. Использование интенсивных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, основные принципы которых базируются на рациональном использовании почвенно-климатических ресурсов и применение современных химических средств защиты растений и активизации их биологического потенциала, немыслимо без проведения противоэрозионных и противодефляционных механизмов.

      В настоящее время разработан комплекс противоэрозионных мероприятий, внедрение  которых предполагает уменьшение поверхностного смыва до допустимого уровня и эффективное использование земельных ресурсов в целом. В основу разработки способов защиты почв от эрозии и дефляции берется, как правило, экономическая целесообразность. Поэтому многие дорогостоящие мероприятия (например, гидротехнические сооружения) внедряются очень редко, что снижает эффективность всего комплекса противоэрозионных мер.

      В настоящее время применение почвозащитных  мероприятий должно приобретать  большую экологическую, чем экономическую, значимость. Все больший акцент придается комплексной организации территории (с применением лесотехнических и гидротехнических приемов), трактуемый в целом как контурно-мелиоративное земледелие.

      Создание  эрозионно устойчивых ландшафтов предполагает разработку комплекса мероприятий не для каждого склона отдельно, как это иногда практикуется для районов преобладания ливневой эрозии, а для ландшафта в целом. При этом противоэрозионная организация строится на основе конкретных типов местности [11].

      Основной  причиной повышенного стока и смыва почв является их глубокое и сильное промерзание. В период снеготаяния в пахотном слое почв образуется слабопроницаемый для воды экран. Отмечается, что кроме суммы отрицательных температур воздуха в зимний период, количества и режима выпадающих осадков, то есть таких переменных величин, которые в настоящее время не подвластны направленному и оперативному регулированию, накопление отрицательных температур в почвах зависит и от характера снегораспределения. Распределение снега в определенной степени можно регулировать, а следовательно косвенно влиять на промерзаемость пахотных почв. Поэтому мероприятия, направленные на эффективное снегонакопление на всех элементах склонов, должны быть составным элементом создания эрозионно устойчивого ландшафта.

      В районах со сложным строением  водосборных бассейнов, наличием склонов  разной направленности и крутизны, значительным расчленением обычные  приемы задержания снега, основная функция  которых - регулирование снеготаяния и накопление влаги в почве, в большинстве случаев способствует лишь усилению поверхностного стока снеготалых вод и смыву почв [11].

      При разных погодных условиях осенне-весеннего периода на склонах северной ориентации формируется сток талых вод и смыв почв, объемы которых достигают, а иногда и превосходят величины, фиксируемые на южных склонах.

      Объем просачившейся в мерзлую почву  талой воды определяется наличием свободных  ото льда пор и не зависит от структурного состояния пахотного  и нижележащего горизонтов почв, как  это присуще немерзлым почвам. В осенний период верхние горизонты пахотных почв насыщаются влагой до НВ и выше и поэтому количество водопроводящих пор в них ограничено. Следовательно, увеличение водопоглощения пахотного слоя почв или задержания снеготалых вод на месте (не говоря об их фильтрации) возможно, во-первых, только путем создания на поверхности «емкостей», искусственных преград или, во-вторых, соответствующей обработкой почв, при котором в обработанном слое формируются пустоты, способные аккумулировать определенное количество талых вод. «Емкости» образуются при отвальной обработке почв и созданием глыбистой поверхности, а также лункованием и прерывистым бороздованием почв. Создание пустот в пахотном и глубжележащих слоях почв возможно при безотвальной обработке на разную глубину (это повысит объем водопоглощения пахотных почв), а также путем применения дополнительных приемов при их обработке, например путем устройства кротовых дрен [11].