Охорона грунтів

Грунт — основний компонент наземних екосистем, що утворився протягом геологічних епох в результаті постійної взаємодії біотичних і абіотичних факторів. Як складний біоорганомінеральний комплекс грунти є природною основою функціонування екологічних систем біосфери.

Важливою властивістю грунтів є їх родючість. Завдяки їй грунти є основним засобом виробництва в сільському та лісовому господарствах, головним джерелом сільськогосподарських продуктів та інших рослинних ресурсів, основою забезпечення добробуту населення. Тому охорона грунтів, раціональне використання, збереження та підвищення їх родючості — неодмінна умова дальшого економічного прогресу суспільства.

Охорона грунтів стає нині особливо актуальною в зв'язку із зростаючим приростом населення Землі та продовольчою проблемою, яка для багатьох країн і, насамперед для країн Азії, Африки та Південної Америки, що економічно розвиваються, є досить гострою.

Світові продовольчі ресурси складаються з рослинних продуктів, продуктів тваринництва і біологічних запасів морів. Збільшення продуктів перших двох груп можливе лише при раціональному землекористуванні.

Тим часом людство використовує для сільського господарства лише 1,43 млрд. га орних земель, що становить близько 10,4% суші, або 2,95% всієї поверхні земної кулі. Нагадаємо, що пустині (гарячі і холодні) займають 45% суші. За агрикультурний період втрати земельних ресурсів внаслідок ерозії, засолення, будівництва міст і населених пунктів, доріг і промислових комплексів досягли в світі величезних розмірів — до 2 млрд. га, тобто вони набагато перевищують сучасну орну площу планети. Зараз щороку з обороту випадає 5—7 млн. га різних земельних угідь. Тому охорона грунтів — основна народногосподарська проблема для всіх країн світу.

Основоположником вчення про грунти є відомий російський учений В. В. Докучаєв. Він сформулював основні закони ґрунтоутворення, встановив географічні закономірності поширення грунтів. Створив науку про раціональне використання грунтів для потреб землеробства. ("Головними факторами ґрунтоутворення є материнська порода, кліматичні умови, рослинні і тваринні організми, рельєф і вік країни та господарська діяльність людини.

Материнська, або грунтоутворююча порода, входить до складу грунту як його мінеральна частина, впливаючи тим самим на процес ґрунтоутворення, на наявність поживних речовин, на фізичні й хімічні властивості грунтів. На багатих на зольні речовини материнських породах — продуктах звітрювання доломітів, діабазів, глинистих сланців, вапняків — формуються родючі грунти, на пісковиках, кремнистих породах — грунти, бідні на поживні речовини.

Клімат впливає на процес ґрунтоутворення дією температури і вологи. Температура діє на фізичні, хімічні, біохімічні і біологічні процеси грунтів. Вона зумовлює також фізичне звітрювання материнських порід, впливає на режим випаровування вологи з грунту.

Опади впливають на грунт як механічно, так і хімічно. Вони руйнують структуру грунту, вимивають з грунту органічні та інші поживні речовини, зумовлюють процес опідзолення. Підземна волога також впливає на процес ґрунтоутворення. Високий рівень ґрунтових вод спричиняє утворення горизонту, несприятливого за своїми фізико-хімічними та біологічними особливостями для росту рослин.

Рослини і тварини внаслідок активного біологічного впливу є найважливішим фактором ґрунтоутворення. В цьому процесі беруть участь як вищі, так і нижчі рослини й тварини — бактерії, водорості, гриби, дощові черви та інші представники ґрунтової флори і фауни. На процес ґрунтоутворення впливають органічні рештки рослин, за рахунок яких утворюється гумусовий — найбільш родючий шар ґрунтового профілю, діяльність кореневих систем. Останні спричиняють біологічне вивітрювання материнських порід і є важливим фактором, що впливає на структуру грунту. За допомогою рослинного покриву можна поліпшувати фізико-хімічні властивості грунтів, впливати на їхню родючість.

Рельєф місцевості впливає на процес ґрунтоутворення дією експозиції та висоти над рівнем моря. На схилах звичайно формуються менш потужні грунти, ніж у підніжжі гір. Характер рельєфу впливає на поверхневий геохімічний стік. Так, на крутих схилах грунт змивається інтенсивніше, ніж на рівнинах.

Важливим фактором ґрунтоутворення є вік країни. Багато тисячоліть минуло відтоді, як утворилися основні типи грунтів, адже процес ґрунтоутворення в природі відбувається надзвичайно повільно.

Ґрунтознавці встановили, що при доброму рослинному покриві й за сприятливих кліматичних умов для утворення шару грунту завтовшки 2—3 см у різних кліматичних зонах потрібно від 200 до 700 років. На твердих материнських породах процес ґрунтоутворення відбувається повільніше, ніж на таких, що швидко вивітрюються.

На процес ґрунтоутворення значною мірою впливає господарська діяльність людини. Цей вплив може бути як безпосередній — спосіб обробітку грунту, меліоративні заходи, збирання лісової підстилки тощо, так і побічний, наприклад вирубування лісів на крутосхилах, що веде до ерозії, безсистемне випасання худоби, вогнева система землеробства тощо. Господарська діяльність людини має спрямовуватися на раціональне використання земель, підтримання й збільшення їхньої продуктивності.

При всіх способах землекористування найбільшої шкоди сільському господарству завдає ерозія грунтів. Неправильне землекористування посилює дію еродуючи факторів. Ерозія грунтів відбувається на всіх континентах світу.

Залежно від характеру й тривалості процесів руйнування верхніх шарів грунту та материнської породи розрізняють геологічну ерозію і ерозію прискорену. Остання часто посилюється в зв'язку з господарською діяльністю людини.

Геологічна ерозія — це природний процес, який відбувається протягом геологічних епох і завдяки якому сформувався сучасний характер земної поверхні. Головні фактори, що зумовлюють геологічну ерозію — опади, вітер, крутизна схилу, температурні коливання, фізичні властивості порід, часткове підняття земної кори і землетруси. В наших широтах ця ерозія не є небезпечною для сільського чи лісового господарства, бо швидкість процесу руйнування грунту дорівнює швидкості процесу ґрунтоутворення. Більш небезпечний цей вид ерозії в пустинях, де відсутній рослинний покрив, і ніщо не може перешкодити вітру, який зносить верхні шари грунту.

Шкоди народному господарству завдає водна та вітрова ерозія.

Водна ерозія буває внаслідок змивання й вимивання частин грунту опадами, талими та проточними водами. Вона залежить від кількості й інтенсивності опадів, рельєфу, властивостей грунту, рослинного покриву.

Небезпека водної ерозії полягає не лише в зниженні родючості орного горизонту, а й замулюванні річок, ставків, водойм, заплавних земель. Цей вид ерозії поширений на схилах, переважно розораних, і найбільш небезпечний у гірських ландшафтах, в яких знищений лісовий покрив.

Дуже небезпечна яружна ерозія. Ліквідувати її можна лише залісненням та будівництвом спеціальних гідротехнічних споруд. Значних успіхів у боротьбі з яружною ерозією досягла Ржищівська гідролісомеліоративна станція в Київській області, яка застосувала комплекс агротехнічних, гідротехнічних і лісомеліоративних заходів: захисні лісонасадження, спорудження водорегулю-ючих і водозатримуючих валів, донних загат. Завдяки застосуванню науково обгрунтованої системи захисних заходів вдалося припинити дальше розмивання багатьох ярів і зберегти таким чином великі площі орних земель.

При річковій ерозії внаслідок швидкої течії води зноситься грунт з дна річок і незакріплених берегів. Щоб запобігти цьому, треба оберігати лісові насадження в прирусловій смузі, закріплювати береги за допомогою спеціальних гідротехнічних прийомів.

Захисна роль лісів, особливо на гірських схилах, винятково важлива, її не можна замінити ніякими гідротехнічними спорудами.

Отже, збереження грунту, рослинного покриву й вологи тісно зв'язані між собою. Рослинність переводить поверхневий стік вологи у внутрішньогрунтовий і тим самим сприяє кращому збереженню й використанню вологи, нормалізує гідрологічний режим водних артерій, перешкоджає виникненню ерозійних процесів. У районах з малопорушеним рослинним покривом руйнівна дія водної ерозії незначна.

Вітрова ерозія поширена там, де немає перешкод сильним вітрам, і де відсутній природний рослинний покрив, що захищає поверхневі шари грунту, розораного на великих площах. Локальна вітрова ерозія спостерігається і на безструктурних піщаних грунтах. Особливо небезпечні піски біля озер та на узбережжях морів, де часто дмуть сильні вітри.

Причиною вітрової ерозії, крім несприятливих кліматичних умов, є руйнування зернистої структури грунту внаслідок неправильного обробітку та відсутності надійного його захисту. Надмірне випасання худоби в посушливих степах, яке призводить до знищення дернини, теж може спричинити вітрову ерозію.

Залежно від швидкості вітер видуває різної величини дрібнозем (іноді діаметром до 1 мм) і переносить його на значну відстань. При інтенсивній вітровій ерозії виникають так звані чорні бурі, під час яких у повітря піднімаються мільйони тонн грунту. Чорні бурі катастрофічне знижують родючість грунту не тільки в тих місцях, де вони виникають, а й завдають шкоди сільському господарству в тих районах, де відкладаються пилові маси.

На Україні найбільш небезпечні щодо виникнення вітрової ерозії степові та деякі лісостепові райони.Причини цих ерозійних процесів не лише в несприятливих породних умовах, а й у знищенні в минулому грунто-закріплюючої рослинності, руйнуванні структури грунтів, зменшенні загальної лісистості.

Крім водної та вітрової ерозії, іноді на схилах різної крутості спостерігається спливна ерозія. Ґрунтовий покрив перенасичений ґрунтовими або талими водами, може поступово або й раптово спливати, внаслідок чого зносяться його родючі шари. Пізніше це може призвести до яружної ерозії.

Останнім часом у деяких районах зрошування спостерігається іригаційна ерозія від зрошування грунту напуском води й, зокрема, від його дощування. Неправильне зрошування може призвести до засолювання грунтів. Грунтові води піднімаються до поверхні. Після випаровування води розчинні солі, що містяться в ній, залишаються в приповерхневих шарах, що зумовлює їх засолення. Щоб запобігти цим явищам, треба проводити хімічний аналіз вод і відповідно визначати спосіб зрошування.

Завдання охорони грунтів полягають у втіленні в життя науково обгрунтованої системи організаційно-господарських, агротехнічних лісомеліоративних та гідротехнічних заходів, спрямованих на раціональне використання земельних ресурсів, збереження й підвищення родючості грунтів, відтворення їхньої продуктивності з метою найкращого використання всіх біологічних можливостей наземних екосистем. Ефективність цих заходів залежить від глибини якісних змін у ґрунтовому покриві, викликаних стихійним або антропічним впливом, а також від фізико-географічних і насамперед грунтово-кліматичних умов.

Організаційно-господарські заходи передбачають вирощування на крутосхилах лісів, які їх надійно захищають, або садів. Вздовж водних артерій виділяються спеціальні захисні ліси водорегулюючого значення. На схилах з малопотужним грунтом, що легко руйнується, не можна вирощувати просапні культури, не допускається випас худоби на легких, слабко закріплених дерниною грунтах.

Агротехнічні заходи визначаються видом ерозії грунтів і типом ландшафту. Так, на землях, які зазнають водної ерозії, оранку, сівбу, культивацію грунту проводять поперек схилу. Така оранка зменшує в 3—4 і більше раз поверхневий стік.

. Ефективним способом боротьби з водною ерозією є розміщення борозен і рядів рослин під прямим кутом до поверхневого стоку. З цією метою в умовах слабо-розсіченого рельєфу застосовують контурний обробіток грунту. Добрі протиерозійні результати дають ґрунтозахисні сівозміни, розміщення сільськогосподарських культур смугами, поперек схилу, залуження грунтів на схилах. Дуже еродовані землі треба переводити з орних на луки.

У районах поширення вітрової ерозії застосовують ґрунтозахисні сівозміни, розміщують смугами посіви й пари, висівають буферні смуги з багаторічних трав, проводять снігозатримання, безвідвальний обробіток грунту із залишенням стерні на поверхні полів, залуження еродованих земель. Істотне значення для боротьби з вітровою ерозією иАє поліпшення структури грунту.

Для боротьби з водною або вітровою ерозіями з успіхом застосовують мульчування грунтів. Матеріалом для мульчі може бути стерня, післяжнивні та післязбиральні рештки, стружка, тирса, спеціальний папір, пластмасова плівка тощо.

Для охорони грунтів від вітрової ерозії останнім часом застосовують і хімічні методи, які полягають у захисті поверхневого шару спеціальними хімічними речовинами.

У гірських районах протиерозійні заходи полягають у терасуванні схилів, їх залуженні (в посушливих районах), будівництві протисельових споруд, регулюванні випасання худоби. Особливе значення має збереження лісових фітоценозів, вирощування мішаних насаджень, практикування вибіркових і насіннєво-лісосічних рубок лісу.

Агролісомеліоративні заходи мають важливе значення для поліпшення мікрокліматичних умов, снігозатримання та боротьби з вітровою ерозією. На роль полезахисного лісорозведення в боротьбі із засухою та ерозійними процесами вказував ще В. В. Докучаєв. За радянський період у країні створено систему полезахисних лісових смуг, яка захищає посіви від суховіїв і чорних бур, поліпшує водний режим грунтів і запобігає ерозії. Урожайність зернових на захищених смугами полях підвищується на 2—3 ц/га.

Щоб зменшити руйнівну дію зливових і талих вод на полях, що прилягають до балок і ярів, створюють прибалкові і прияружні лісові смуги. Яружні системи заліснюються кущовими породами, які своїм корінням захищають грунт від дальшого розмивання.

Гідротехнічні споруди для боротьби з ерозією грунтів застосовують у тих випадках, коли інші заходи не дають належного ефекту. Вони створюються в комплексі з протиерозійними насадженнями. Для перехоплення зливових вод споруджуються спеціальні колектори, які відводять поверхневий стік. У руслах річок, де швидка течія води руйнує береги, використовують берегозакріплюючі бетонні плити, блоки тощо.