Лекции по курсу «Экологическая оценка мелиорируемых земель»

Вид материала

Лекции

Содержание Изменение свойств и плодородия почв. Лекция 13. Состояние нормативно-методической базы. Лекция 14. Мелиорация земель и пути её развития в мире.

Подобный материал:

• «Экономическая оценка земель» Общая трудоемкость дисциплины составляет, 30.4kb.
• Программа профессиональной переподготовки «кадастр и оценка земель», 15.99kb.
• Платежей за землю, 1342.01kb.
• Платежей за землю, 1340.77kb.
• Аннотация рабочей программы дисциплины агроэкологическая оценка земель наименование, 26.5kb.
• Предложения дв мэоо «Экодаль» в План действий по предотвращению незаконных рубок, 31.95kb.
• Лекции по курсу «Теория ценных бумаг», 347.23kb.
• Комплексная оценка и мониторинг земель малых городов на примере г. Моршанска >25. 00., 347.29kb.
• Оценка качества прочитанной лекции, 35.57kb.
• Правительство москвы постановление от 3 июня 2003 г. N 417-пп о результатах государственной, 49.59kb.

^ Изменение свойств и плодородия почв.

Нарушение теплового, водного и геохимического балансов и баланса орг.веществ в агроландшафтах привело к изменению направленности и интенсивности биологического круговорота и условий почвообразования.

Изменение баланса орг.вещества и хим.элементов в почвах, при их с/х использовании, связаны с отчуждением значительной части урожая и ухудшением основных свойств почв нарушает почти все их экологические функции и прежде всего функцию почвы как биогеохимического барьера. А это означает нарушение биологического и усиление геологического круговорота хим.элементов и загрязнение окружающей среды и прежде всего поверхностных и грунтовых вод.

Положение усугубляется развитием деградационных процессов (водная и ветровая эрозия, подкисление, засоление и др.), а также неудовлетворительным состоянием системы агрохимического обслуживания.

К сожалению, процессы деградации почв в последние годы повышаются, увеличивается S кислых почв и интенсивность сработки запасов гумуса. Соответственно уменьшается интенсивность и стабильность с/х производства.

Интегральным показателем, характеризующим экологические функции почвы природного плодородия является её гумусовое состояние, определённые водно-физические (структура, пористость, водопроницаемость), физико-химические (химический состав, величина ППК, насыщенность основаниями) и биологические свойства.

Сработка запасов гумуса сопровождается ухудшением почти всех свойств почвы, разрушением структуры, уплотнением и снижением водопроницаемости, понижением величины ППК, понижением содержания доступных элементов питания и биологической активности и, как следствие, потерей почвой её роли как биогеохимического барьера.

Интегральным показателем экономической функции почвы (экономическое плодородие) является биологическая продуктивность (урожай), который определяется не столько гумусным состоянием, сколько применением агротехнических, агрохимических и др.видов мелиорации (внесение удобрений, хим.мелиорация, регулирование теплового, водного и химического режимов почв).

При оценке изменения природного и экономического плодородия почв агроланшафтов используют следующие основные положения:

1. Раздельная оценка природного и экономического плодородия почв;
   
2. Расчёты выполняются для преобладающих типов почв;
   
3. Производится оценка роли различных деградационных процессов (эрозия, дефляция, сработка запасов гумуса).
   

Лекция 12. Изменение экологической стабильности агроландшафтов и с/х производства.

При развитии хоз. деятельности в структуре природных систем, наряду с существующими биотическими элементами, появляются пахотные земли, вырубки, сенокосы и пастбища, а также относительно новые биотические элементы в виде мелиорированных земель (осушаемых и орошаемых).

Пахотные земли и вырубки следует отнести к полностью антропогенным, в то время, как сенокосы и пастбища – к полуприродным.

Такое деление с/х угодий вытекает из самой сущности этих биотических элементов. С/Х деятельность на пахотных землях создала искусственные экосистемы (т.е. агроценозы). Агроценозы – высокопродуктивные, но неустойчивые экологические системы, требующие для своего поддержания постоянного целенаправленного труда человека, без которого они не могут существовать. Агроценозы характеризуются, во-первых, очень малым биологическим разнообразием (8-9 видов) и во-вторых, отсутствием внутренней устойчивости выращиваемых культурных растений, что делает пахотные земли, с экологической точки зрения, малоэффективным биотическим элементом.

Вырубки в свою очередь, отличаются очень малыми запасами биомассы.

Природные системы, включающие естественные сенокосы и пастбища, существуют в основном по законам характерным для природных систем, обладают высоким биологическим разнообразием и представлены естественными видами растительности, поэтому их экологическая значимость в формировании устойчивости агроландшафтов значительно выше.

Кроме биотических элементов в структуре природных систем появились абиотические элементы в виде населённых пунктов, городов, промышленных объектов, экологическая значимость которых отрицательна.

Экологическая значимость мелиорируемых земель д.б. значительно выше, чем для немелиорируемых. Однако, анализ существующих в России техники и технологии осушения и орошения земель показывает, что кроме некоторого увеличения урожайности с/х культур, все остальные виды воздействия на природные системы, к сожалению отрицательны (увеличение промывного режима, изменение условий почвообразования, развитие ирригационной эрозии, подъём уровня грунтовых вод, засоление земель и мн.другое).

Изменение экологической значимости орошения и осушения земель в первом приближении оценивается выражением: (С^-+g)₁*У₂/(С^-+g)₂*У₁

(С^-+g)_{1 и}/(С^-+g)_{2 –} поверхностный сток и влагообмен между почвенными и грунтовыми водами до и после мелиорации. Экологическая значимость мелиорируемых земель м.б. > или < , чем не мелиорируемых, в зависимости от этого соотношения.

Оценку устойчивости природных и природно-техногенных систем можно проводить по шкале:

К_с – степень стабилизации

≤ 0,33 – нестабильный

0,34-0,50 – малостабильный

0,51-0,66 – среднестабильный

0,67-1,00 – стабильный

Снижение экологической стабильности агроландшафтов означает неизбежное дальнейшее развитие деградационных процессов и ухудшение состояния с/х угодий и животного мира даже при современной техногенной нагрузке, не говоря о её усилении. А значит усиление зависимости с/х производства от климатических факторов и снижения его устойчивости.

Этот вывод подтверждается данными о динамике урожайности и производства с/х продукции за последние десятилетия. Так средний коэффициент вариации производства с/х продукции за период 1960-1980г.г. составил 0,16-0,18, а за период 1980-2000 г.г. – 0,18-0,30.

Уровень экологической стабильности агроландшафта во всех экономических районах в условиях хоз. деятельности снизился. Некоторые агроландшафты пришли в малостабильные, а из стабильных- в среднестабильные. Экологическая устойчивость представляет собой очень важную характеристику ландшафтов, хотя её напрямую и нельзя использовать в расчётах экономической эффективности проектов обустройства агроландшафтов.

Однако этот недостаток легко устраняется.

Обобщение многочисленных данных по стабильности с/х производства по годам

Б_max/Б_min и значение К_с показали, что между ними существует достаточно тесная связь.

Б_max/Б_min =3-1,9*К_с. Таким образом, К_с приобретает вполне определённый экономический смысл.

Снижение стабильности с/х производства влечёт за собой значительные затраты на создание инфраструктуры, связанной с хранением и переработкой с/х продукции в урожайные годы или затратами на закупку зерна в неурожайные годы.


^ Лекция 13. Состояние нормативно-методической базы.

В основу концепции развития природопользования, включая мелиорацию земель были положены идеи переделки природных и естественных ресурсов с целью преодоления кризиса в области с/х. При этом мелиорация трактовалась как с/х. Основные цели с/х мелиораций включали: увеличение S пашни за счёт вовлечения в с/х оборот пустующих и неудобных земель, создание отдельных участков гарантированного урожая. Объектом мелиорации, при этом, были не природные условия, а только почва, а средством – регулирование водного режима почвы. Причём почва рассматривалась как отдельное природное образование, а не как компонент единой природно-деятельностной системы( агроландшафт), тесно связанный со всеми другими компонентами и средообразующими факторами. Принятый подход к развитию мелиорации в стране не предусматривал улучшения природных систем, поэтому не случайно уже в 60-70г.г. прошлого века заговорили о том, что природопользование, а особенно мелиорация, сопровождается негативным влиянием на природные системы. Действующие нормативно-методические документы не представляли собой единую систему и не обеспечивали формирование неистощительного природопользования, включающие оптимизацию структуры использования с/х угодий, регулирование биологического и геологического круговоротов, воспроизводство возобновляемых ресурсов и сохранение экологического равновесия и на этой основе интенсификацию и стабилизацию с/х производства.

Рассмотрим общие подходы и принципы формирования нормативно-методических документов в области с/х мелиораций и охраны природы:

1. Система нормативно-методических документов разрабатывалась исходя из требований к с/х мелиорациям. Современная концепция природопользования, в отличие от концепции с/х мелиорации предусматривает высокоэффективное хозяйствование, не приводящее к резким изменениям природно-ресурсного потенциала и не ведущее к глубоким (коренным) переменам в окружающей среде.
   
2. При разработке нормативно-методических документов не был использован системный (ландшафтный) подход к изучению природно-деятельностной системы. Документами предусматривалось изучение отдельных компонентов, а не агроландшафта в целом, отсутствовала система интегральных показателей, характеризующих состояние природно-деятельных систем и отдельных компонентов и связи их с основными средообразующими формами.
   
3. В нормативно-методических документах не были согласованы методы, состав и V изысканий различных специальностей (мелиораторов, почвоведов, агрохимиков, гидрогеологов, геологов, ботаников, экологов).
   

Почвоведы производят описание почв с использованием одних методик; гидрогеологи и геологи исследуют группы зон аэрации, грунтовые воды и фильтрационные характеристики отложений по другим методикам.

Различие методов, состава и V изысканий не позволяло составит деятельное представление об изучаемом объекте, как о единой природо-деятельной системе.

4. Изыскания ограничивались изучением отдельных массивов. Их роль в функционирование ландшафтов или речных бассейнов не рассматривают, что зачастую приводило к необоснованным выводам о целесообразности и очерёдности освоения объектов.
   
5. В результате изысканий просто фиксировалось существующее состояние компонентов исследуемых массивов на определённый момент времени без анализа причинно-следственных связей природных процессов до и после освоения.
   
6. Нормативно-методические документы не предусматривали оценку экологического состояния и стабильности ландшафтов до и после мелиораций, в зависимости от природных и хозяйственных факторов и влияния их на стабильность с/х производства. Не рассматривались вопросы оптимизации структуры агроландшафтной и экологической значимости биотических и абиотических компонентов агроландшафта и изменения их в результате воздействия хозяйственной деятельности. Не оценивалось влияние трансформации естественных биоценозов в агроценозы на тепловой, водный и биологический балансы территорий, биоразнообразие флоры и фауны.
   
7. Обобщение результатов изысканий производилось без оценки надёжности проектных значений исходных параметров. Точность использования параметров д.б. не ниже вероятности работы мелиоративной системы.
   
8. Серьёзным недостатком существующих нормативов является их большое отставание от достижений науки и практики, а также от принятия правовых актов.
   
9. Большинство нормативно-методических документов с течением времени приобрело характер справочных пособий по мелиорации и водному хозяйству. Следует отметить , что рекомендуемые значения параметров техники и технологии мелиораций на практике в большинстве случаев не были обеспечены.
   

Кроме этих общих соображений в нормативно-методических документах содержится ряд недостаточно обоснованных положений, в т.ч.:

1. Необоснованные рекомендации о целесообразности создания на орошаемых землях гидро или полугидроморфного режима (УГВ<3м);
   
2. Рекомендации по элементам техники поверхностного полива по полосам и бороздам не соответствовали требованиям равномерности увлажнения почвы и высоким значениям КПД техники полива;
   
3. Организация водооборота в условиях засоленных или подверженных засолению почв недопустимо. Такой подход завышал действительный коэффициент полезного использования воды;
   
4. Рекомендуемая методика определения величин оросительных норм, основная на требованиях полного удовлетворения с/х растений в воде не учитывала требования почв, как объекта мелиорации;
   
5. Рекомендации по использованию вод повышенной минерализации для орошения и промывок. Увеличение минерализации поливных вод требовало повышения оросительных норм, что в условиях европейской части страны сопровождалось развитием процессами осолонцевания и засоления почв;
   
6. Рекомендации повсеместному применению осеннее-зимнему влагозарядковых поливов. В условиях недостаточной теплообеспеченности сопровождается сокращение вегетационного периода;
   
7. При оценке солевого баланса орошаемых земель вынос солей дренажом не учитывает особенности его рассоляющего действия.
   

^ Лекция 14. Мелиорация земель и пути её развития в мире.

В настоящее время структура земельных ресурсов планеты (без Антарктиды и Гренландии) выглядит следующим образом: 1450 млн га (11% обработанной земли, пашни, сады), 3100 млн га (23% естественного луга и пастбища), 4 000 млн га (30% леса и кустарники), 450 млн га (2% промышленные и др.объекты), 4400 млн га (34% малопродуктивные и непродуктивные земли).

По оценке экологов прядильные площади пашни не должны превышать 1млрд. 500 млн га, а это означает, что все допустимые резервы на пахотных земель человеком почти использованы и дальнейшая распашка приведёт к резкому повышению экологического кризиса. В соответствии с прогнозом в 2030 году площадь пашни в мире снизится с 0,10 до 0,08 га/человека.

Основные причины понижения площади пахотных земель на одного жителя заключается в развитии деградационных процессов (эрозия, дефляция, засоление, опустынивание, урбанизация) и повышение численности населения в мире.

В результате деградации и с/х оборота выпадают больше 14 млн га пашни ежегодно. Основная причина уничтожения плодородных земель – водная эрозия 56%, дефляция 287%, засоление 12%, физическая деградация 4%. Лесами в настоящее время на планете занято около 4000 млн га. За последние 200 лет площадь лесов сократилась в 2 раза. В последнее время обнаружилась опасная тенденция сокращения водных ресурсов и увеличение частоты продолжительности засух с/х (включая мелиорацию) является, с одной стороны, основой решения продовольственной проблемы, с другой- одним из основных факторов, определяющих состояние окружающей среды.

20 век можно с полным основанием назвать веком химизации и орошения земель.

Благодаря этим 2 мероприятиям, за последние 100 лет во всех регионах мира продукция с/х выросла в несколько раз. Мировое потребление минеральных удобрений увеличилось более чем в 10 раз, резко увеличились площади орошаемых земель (с 48 млн га в 1990г. до 278 млн га в 2000г.).

Одновременно выяснилось, что применение высоких доз минеральных удобрений ведёт к загрязнению почв и водных ресурсов и что особенно опасно, продовольствия. Широкое развитие орошения сопровождается загрязнением водных ресурсов, засолением и подтоплением земель.

В настоящее время из 278 млн га орошаемых земель – 100-120 млн га (35-40%) подвержены вторичному засолению и подтоплению. Ежегодно из с/х оборота в мире выпадают около 10 млн га орошаемых земель. V продукции получаемой с орошаемых земель с 1960 по 2000г.г. уменьшился с 50 до 40%.

По прогнозу ФАО к 2030 году будет дополнительно распахано 57 млн га в Африке и 47 млн га в Южной Америке. К 2050 году на душу населения в развивающих странах будет приходиться не более 0,06-0,08га пахотных земель.

При сохранении существующего состояния земледелия и орошения производство продовольствия к 2030 году упадёт до уровня 1900 года, а экологический след возрастёт. Эти изменения состояния биосферы привели к развитию исследований проблем с/х и мелиорации и разработке новых прогрессивных технологий земледелия и мелиорации, обеспечивающих рост производства и продовольствия и сохранение биосферы.

По прогнозам ФАО к 2030 году необходимо удвоить производство продовольствия. В связи с чем предусматривается повышение S обрабатываемых земель по 15 млн га в год и повышение орошаемых земель до 350 млн га.

Повышение площадей обрабатываемых и орошаемых земель должно произойти в основном, в Южной Америке, Африке и Азии. В остальных регионах S обрабатываемых земель несколько понизилась. Уменьшение площадей обрабатываемых земель в развитых странах объясняется ограниченностью земельных ресурсов, перепроизводством с/х продукций и необходимостью улучшения экологической обстановки.

В настоящее время в мире под с/х, леса и поселения уже занято 95% земель, пригодных для обитания. Степень распашки территорий в большинстве регионов мира практически достигло предельных значений 40%, а в ряде стран превысила их: США 28%, Европа 30%, Индия 70%, Китай 75%, Россия (ЦЧО, Сев.Кавказ 60-80%). В результате, в большинстве районов наблюдается развитие деградационых процессов (эрозия, засоление, переувлажнение и др.). За последние 40 лет из с/х оборота исключено больше 30% пахотных, а больше 20% земель находятся в неудовлетворительном состоянии.

Только в Китае и Индии площадь эродированных земель составляет 6,5 млн. га.

При такой культуре земледелие возникают серьезные проблемы, в частности, усиление катастрофических наводнений. Дальнейшее увеличение площади пахотных земель в мире (свыше 1,5 млрд. га) возможна только за счет вырубки лесов и по мнению экологов недопустима, так как ставит под угрозу существование биосферу. При этом не только ресурсы для производства продовольствия (почвы, леса), но под угрозой будут находится и другие ресурсы планеты (климат, биологическое разнообразие). Нарушение экологического равновесия в ЦЧР, где распашка 60-70% территорий и резкое понижение биоразнообразия привело к беспрецендентному размножению мелких грызунов, развитию эпидемий опасных заболеваний людей и потери урожая.

Что касается химизации с/х, то еще в 60гг прошлого века, она считалась одним из факторов увеличения производства продовольствия. Эффективность химизации и другие мероприятия в увеличении V производства продовольствия оценивалась следующим образом: минеральные удобрения и пестициды 90-95%, орошение земель 5-10%.

В настоящее время считается, что интенсивная химизация с/х приносит большой ущерб природной среде и человеку. Чрезмерное применение минеральных удобрений и пестицидов способствуют деградации почв, загрязнению водных ресурсов и с/х продукций.

В связи с этим, в развитых странах мира прослеживается четкая тенденция понижения уровня химизации и перехода на альтернативное земледелие, основанное на min применение химизации. Если в 1980 году альтернативное земледелие применялось на площади 1 млн. га (США, Европа), то в 2000 году уже на площади 30 млн. га.

На протяжении 20 века снижение обеспеченности земельными ресурсами компенсировалось приростом орошаемых земель, на которых производство продовольствия было более эффективным. Площадь орошаемых земель в мире особенно резко возросла в период 1950-2000 годах. Однако темпы прироста орошаемых земель в развитых странах, начиная с 1980 года уменьшились, что объясняется с одной стороны перепроизводством с/х продукции, а с другой- стремлением уменьшить нагрузку на природную среду. В развитых странах( за исключением республик Центральной Азии) высокие темпы прироста орошаемых земель сохранились до 2000 года, что объясняется необходимостью повышения производства продовольствия, не смотря на ограниченность водных ресурсов и ухудшения состояния природной среды. В республиках Центральной Азии (Узбекистан, Казахстан, Таджикистан, Туркмения, Киргизстан) резкое понижение темпов прироста орошаемых земель было связано с исчерпанием водных ресурсов и ухудшением мелиоративного состояния орошаемых земель. Развитие орошения земель позволило существенно повысить производство продовольствия.

В период с 1960 по 2000 год объём производства с/х продукций увеличилось в 1,5 раза (1960- орошаемые земли составляют 9% пашни, давали 50% всей с/х продукции; 1980год -14% орошаемых земель давали 40% продукции; а к 2030 году – 23% орошаемых земель будут давать не более 30% продукции). В целом, темпы роста народонаселения в мире значительно превышают темпы прироста продовольствия, следовательно увеличение S орошаемых земель до 350 млн га при S пашни 1500 млн га не обеспечит решения продовольственной проблемы. Расширение орошаемых земель связано с нехваткой водных ресурсов. При увеличении S орошаемых земель до 350 млн га, V водопотребления увеличится на 14% и многие страны будут испытывать дефицит водных ресурсов.