1.4. структура грунту
Грунт - це особливе природне утворення, володію-ний ряд властивостей, властивих живій і неживій природі. Грунт - це те середовище, де взаємодіє більша частина елементів біосфери: вода, повітря, живі організми. Як і ЧВУ можна визначити як продукт вивітрювання, реорганізований-нізації і формування верхніх шарів земної кори під впливом живих організмів, атмосфери і обмінних про-процесів. Грунт складається з декількох горизонтів (шарів з одина-ковимі ознаками), що виникають в результаті складної взаємодії материнських гірських порід, клімату, рослинних і тваринних організмів (особливо бактерій), рельєфу місцевості. Для всіх ґрунтів характерне умень-шення вмісту органічних речовин і живих організмів від верхніх обріїв ґрунтів до нижнього.
Горизонт A l - темно-пофарбований, що містить гумус, обо-чення мінеральними речовинами і має для біогенних про-процесів найбільше значення.
Горизонт А 2 - елювіальний шар, має звичайно попелястий, світло-сірий або жовтувато-сірий колір.
Горизонт В - елювіальний шар, звичайно щільне, бурий або коричневе забарвлення, збагачений колоїдно-дисперсними мінералами.
Горизонт С - змінена почвообразующими процесами материнська порода.
Горизонт В - вихідна порода.
Поверхневий горизонт складається з ос-татков рослинності, що становлять основу гумусу, через биток або недолік якого визначає родючість по-чви.
Гумус - органічна речовина, найбільш стійкості-ше до розкладання й тому зберігається після того, як основний процес розкладання вже завершений. Поступово гумус також минерализуется до неорганічної речовини. Перемішування гумусу з грунтом надає їй структуру. Про-чення гумусом шар називається орним, а ніжеле-жащій шар - підорним. Основні функції гумусу 'зводяться до серії складних обмінних процесів, в яких беруть участь не тільки азот, кисень, вуглець і вода, але і різні мінеральні солі, присутні в грунті. Під гумусовим горизонтом розташовується шар підгрунтя, що відповідає вилуженої частини грунту, і обрій, що відповідає материнській породі.
Грунт складається з трьох фаз: твердої, рідкої і газоподібної. У твердій фазі переважають мінеральні образо-вання і різні органічні речовини, в тому числі гумус, або перегній, а також грунтові колоїди, маю-щие органічне, мінеральне або органоминеральное походження. Рідку фазу грунту, або грунтовий ра-створ, становить вода з розчиненими в ній органічно-ми і мінеральними сполуками, а також газами. Газову фазу ґрунту становить "ґрунтове повітря", що включає гази, що заповнюють вільні від води пори [7].
Важливим компонентом грунту, що сприяє зміні її фізико-хімічних властивостей, є її біомаса, що включає крім мікроорганізмів (бактерії, водорості, гриби, одноклітинні) ще і черв'яків і членистоногих.
Освіта грунтів відбувається на Землі з моменту возникно-нення життя і залежить від багатьох факторів:
Рослинність - зелені рослини (основні творця-ли первинних органічних речовин). Поглинаючи з атмосфери вуглекислоту, з грунту воду і мінеральні речовини, використовуючи енергію світла, вони створюють органічні сполуки, пригод-ні для харчування тварин [10].
За допомогою тварин, бактерій, фізичних і хімічних впливів органічна речовина розкладається, перетворюючись в грунтовий гумус. Зольні речовини наповнюють мінеральну частину ґрунту. Рослинний матеріал, ство-ет сприятливі умови для дії ґрунтової фауни і мі-кроорганізмов (стійкий газообмін, тепловий режим, вологість-ність).
Мікроорганізми (бактерії, одноклітинні водорості, віруси) розкладають складні органічні і мінеральні ве-щества на більш прості, які в подальшому можуть викорис-тися самими мікроорганізмами і вищими рослинами.
Одні групи мікроорганізмів беруть участь у перетвореннях-ях вуглеводів і жирів, інші - азотистих сполук. Бак-терии, що поглинають молекулярний азот повітря, називають азотофиксирующими. Завдяки їх діяльності, атмо-сферними азот можуть використовувати (у вигляді нітратів) інші живі організми. Ґрунтові мікроорганізми беруть уча-сть в руйнуванні токсичних продуктів обміну вищих рослин, тварин і самих мікроорганізмів у синтезі вітамінів, необхідних для рослин і ґрунтових тварин.
Клімат, що впливає на тепловий і водний режими грунту, а значить на біологічний і фізико-хімічні грунтові про-процеси.
Рельєф, що перерозподіляє на земній поверхні тепло і вологу.
Господарська діяльність людини в даний час стає домінуючим фактором у руйнуванні ґрунтів, сни-жении і підвищенні їх родючості. Під впливом людини ме-ються параметри і фактори грунтоутворення - рельєфи, мі-кроклімат, створюються водосховища, проводиться меліорація.
Глава 2. Актуальні проблеми грунтів
2.1. Ерозія грунтів та боротьба з нею
З давніх-давен бідою для хлібороба була й все ще залишається ерозія грунтів. Сучасній науці вдалося до певної міри встановити закономірності виникнення цього грізного явища, намітити і здійснити ряд практичних заходів по боротьбі з ним. Слово «ерозія» походить від латинського erosio, що означає «роз'їдати», «вигладивать» або «вигризати». Залежно від чинників, що обумовлюють розвиток ерозії, виділяють два основних її типи - водну і вітрову. У свою чергу, водна ерозія підрозділяється на поверхневу (площинну) і лінійну (овражную) - розмив грунту і підгрунтя. Швидкість ерозії перевищує швидкість природного формування і відновлення ґрунту. За оцінками наукових установ, грунту сільськогосподарських угідь Росії щорічно втрачають близько 1,5 млрд. Т родючого шару внаслідок прояву ерозії. Річний приріст площі ерозованих грунтів становить 0,4-1,5 млн. Га, ярів - 80-100 тис. Га. Забруднення водойм продуктами водної ерозії за своїми негативних наслідків не поступаються впливу скидання забруднених промислових стоків. Зниження врожаю на ерозованих грунтах становить 36-47%. Причиною зниження біопродуктивності ґрунтів сільгоспугідь є зменшення запасів гумусу. Щорічні його втрати складають в середньому 0,62 т / га. Згідно з прогнозом інституту спостережень за станом світу (Нью-Йорк), при існуючих темпах ерозії і збезлісення до 2330 р Родючої землі на планеті стане менше на 960 млрд. Т, а лісів - на 440 млн. Га.
Якщо зараз на кожного жителя планети припадає в середньому по 0,28 га родючої землі, то до 2030 г. Площа скоротиться до 0,19 га.
Сільськогосподарське виробництво на більшій частині території Росії ведеться в порівняно несприятливих кліматичних і грунтово-гідрологічних умовах. І головними бідами є ерозія грунтів і посухи. Ерозія - природний геологічний процес, який нерідко ускладнюється необачну господарською діяльністю. Понад 54% сільськогосподарських угідь і 68% ріллі в даний час еродовані або ерозійно небезпечним. На таких землях врожайність знижується на 10-30%, а часом і на 90%. Ярами зруйновано 6,6 млн. Га земель. З їх зростанням площа ріллі щорічно скорочується на десятки тисяч гектарів, а площа змитих земель збільшується на сотні тисяч. Щовесни з таненням снігів спочатку маленькі струмочки, а потім і гучні потоки спрямовуються по схилах у низини, змиваючи і несучи з собою відтанула грунт. При бурхливому сніготаненні в грунті з'являються промоїни - початок процесу утворення ярів. Яри, віялом розходяться від центрального «стрижня» - балки, руйнують поля, луки, перерізають дороги. Нерідко довжина балки досягає десятків кілометрів, а ярів - декількох кілометрів. Вчасно не зупинений яр росте вглиб і вшир, захоплюючи все більше і більше родючої землі. Найчастіше яри зароджуються на схилових пасовищах із сильно розріджені травостоєм. Однак там, де добре розвинений травостій, навіть на дуже крутих схилах нові яри, як правило, не утворюються. До того ж створення гарного рослинного покриву сприяє різкому підвищенню продуктивності всіх земель [1].
Інша біда - вітрова ерозія, що викликається пиловими бурями. Вітер піднімає хмари пилу, ґрунту, піску, мчить їх над широкими степовими просторами, і все це осідає товстим шаром на землю і поля. Іноді наноси бувають до 2-3 м заввишки. Гинуть посіви і сади. Вітер видуває шар ґрунту на 16-25 см, піднімає її на висоту 1- 3 км і переносить на величезні відстані. Не раз уже фіксувався перенос курних бур з Африканського континенту на американський. Після пилову бурю, що вибухнула на північному Кавказі і в східній Україні, частки ґрунту були виявлені на снігу Фінляндії, швеции, норвегії. У нашій країні пилові бурі найбільш часто вражають нижню поволжя і північний кавказ. Відмінність вітрової ерозії від водної виражається в тому, що перша не пов'язана з умовами рельєфу. Якщо водна ерозія спостерігається при визначеному ухилі, то вітрова може спостерігатися навіть на зовсім вирівняних майданчиках. При водній ерозії продукти руйнування переміщаються тільки зверху вниз, а при вітровий - не тільки по площині, але і вгору. Важливою відмінністю цих двох типів ерозії є те, що при вітрової ерозії відбувається видування лише механічних елементів грунту, а при водної - не тільки змиваються частки ґрунту, але одночасно відбувається розчинення в проточній воді поживних речовин, видалення їх [5].
У зв'язку зі змивом мінеральних елементів живлення рослин, посиленням ґрунтової посухи, погіршенням фізичних властивостей ґрунтів, зниженням їхньої біологічної активності на схилах з еродованими ґрунтами різко знижується врожай оброблюваних культур. Великої шкоди ґрунтам наносить багаторазова механічна обробка: оранка, культивація, боронування і т.д. Все це підсилює вітрову і водну ерозію. Тепер на зміну традиційним методам обробки ґрунтів поступово приходять грунтозахисні з помітно меншим обсягом механічного впливу. Грунт в результаті такої делікатної обробки набуває майже ідеальні якості: вона не ущільнюється, стає в достатньому ступені пухкою, з численними невеликими ходами, що сприяють провітрювання і швидкому відводу води після сильних злив, що запобігає утворенню застійної вологи. При оранці така структура була б зруйнована. Оскільки при щадить обробці земля може вбирати вологу у великих кількостях і відводити її надлишки, грунт не вимивається і не вивітрюється. Щоб важкі трактори не ущільнювався і не руйнували грунт, важливо «взути» їх в особливі шини низького тиску Найважливішу роль в боротьбі з ерозією грунтів грають грунтозахисні сівозміни, агротехнічні та лісомеліоративні заходи, будівництво гідротехнічних споруд [3].
2.2. Заходи по боротьбі з ерозією грунтів
1. Грунтозахисні сівозміни. Щоб захистити грунту від руйнування, необхідно правильно визначити склад оброблюваних культур, їх чергування і агротехнічні прийоми. При грунтозахисних сівозмінах виключають просапні культури (так як вони слабо захищають грунт від змиву, особливо навесні і на початку літа) і збільшують посіви багаторічних трав, проміжних підсівних культур, які добре захищають грунт від руйнування в ерозійно небезпечні періоди і служать одним з кращих способів окультурірованія еродованих грунтів. На схилах крутизною до 3-5 ° зі слабо-і среднесмитие грунтами, де з'являється небезпека прояву ерозії, перевагу в сівозмінах віддають травам і однорічним культурам суцільної сівби. На більш крутих схилах (крутість 5-10 °), в основному з середньо-і сільносмитие грунтами, в сівозмінах збільшують посіви багаторічних трав і проміжних культур, які добре захищають грунт від ерозії.
2. Агротехнічні протиерозійні заходи. Грунти на схилах різко відрізняються від грунтів на рівнинних ділянках, тому і прийоми землеробства в першому випадку повинні мати специфічний характер. Найбільш простими заходами з регулювання поверхневого стоку талих вод є оранка, культивація і рядовий посів сільськогосподарських культур поперек схилу, по можливості паралельно основному напрямку горизонталей. Один з найбільш ефективних грунтозахисних прийомів на схилових землях - заміна відвальної оранки обробкою грунту без обороту пласта [9].
3. Лісомеліоративні протиерозійні заходи. У комплексі заходів, спрямованих на боротьбу з водною і вітровою ерозією грунтів, важливе місце належить агролісомеліорації через її дешевизну і екологічної нешкідливості. Створенням захисних лісонасаджень займаються в Росії більше 500 підприємств. Ними закладено 2,8 млн. Га на землях сельхозпользованія, в основному в районах з інтенсивним веденням сільського господарства. Основними лісомеліоративними протиерозійними заходами є: створення водорегулюючих лісосмуг в малолісних районах, створення водоохоронних лісових насаджень навколо ставків і водойм, суцільні протиерозійні лісосмуги на сильноеродованих крутосхилих і непридатних землях, непридатних для використання в сільському господарстві [9].
2.4 водорегулювальні лісосмуги. Закладаються на еродованих схилах, використовуваних під сільськогосподарські культури, і призначені для перекладу поверхневого стоку під внутріпочвенний. Число лісосмуг і відстань між ними залежать головним чином від крутизни і довжини схилу: зі збільшенням крутизни відстань між лісосмугами зменшується. Розташовуються водорегулювальні лісосмуги вздовж горизонталей. Ширина смуг повинна бути не менше 12,5 м. Скорочення або припинення змиву грунту і поліпшення водного режиму водорегулюючими смугами підвищують продуктивність сільськогосподарських угідь в півтора-два рази.
2.5 водоохоронні лісові насадження навколо ставків і водойм. Створюються для захисту берегів від руйнування, водойм - від замулення продуктами ерозії. Ширина водоохоронних лісових насаджень (смуг) навколо ставків і водойм в залежності від крутизни схилу і механічного складу ґрунту коливається від 10 до 20 м.
2.6 лесомеліоратівниє протівоовражние заходи. Лісомеліоративні протівоовражние заходи проводяться для призупинення зростання і закріплення діючих ярів з метою перекладу поверхневого стоку під внутріпочвенний, збільшення протиерозійної стійкості ґрунту, розпилення поверхневого стоку і скріплення грунтового грунту. Лісомеліоративні грунтозахисні насадження сприяють підвищенню ефективності всіх заходів єдиного протиерозійного комплексу. Застосовуються два види насаджень:
а) прибалкові, прибалочні і надвершінние лісонасадження;
б) залісення мережного фонду - дна і укосів ярів, балок.
2.7 прибалкові і прибалочні лісосмуги
створюються на відстані 2-5 м від бровок і над їхніми вершинами для перехоплення стічних вод і скріплення грунтового грунту кореневими системами з метою уповільнення або повного припинення росту ярів. Ширина прибалкових і прибалочних лісових смуг повинна бути не менше 15 м. Надвершінние насадження створюються в основному над головними вершинами діючих ярів, ширина їх відповідає ширині водоподводящих балок; протяжність залежить від площі водоскиду. Суцільне залісення проводиться на схилах ярів крутістю 8 ° і більше, а також на берегах балок (лощин), які мало придатні для лугових і пасовищних угідь. Залісення схилів ярів допускається тільки в тому випадку, якщо укоси сформували стійкий профіль, тобто Кут їх природного укосу становить не більше 32 ° на суглинках і 26 ° - на супісках. Лісові насадження на дні яру дозволяють уникнути подальшого його поглиблення. На ранній стадії розвитку дно яру вузьке і залісення зробити важко, тому спочатку усувають загати, а потім дно закріплюють вологолюбними швидко зростаючими породами дерев.
2.8 гідротехнічні споруди. За допомогою гідротехнічних споруд виконується затримання, відведення і безпечний скидання тієї частини атмосферних опадів, яку не вдається затримати на прилеглих до ярів полях агротехнічними і лісомеліоративними прийомами.
За призначенням гідротехнічні споруди поділяються на три групи: затримують стікають в яр стічні води на прибалковій смузі; здійснюють безпечний скидання поверхневих вод в яри; зміцнюють дно і укоси яру від подальшого розмиву і руйнування.