И.С. Белюченко
Экология Краснодарского края (Региональная экология)
Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2010. — 356 с.

8. Ландшафты

8.4. Проблемы развития ландшафтных систем

8.4.1. Экологическое состояние почвенного покрова

Почвенный покров Краснодарского края выделяется заметной пестротой, что объясняется: а) многообразием рельефа, особенно в южной части края; б) сочетанием многообразных природно-климатических факторов и условий почвообразования; в) выраженной природной зональностью; г) сезонным и годовым варьированием климатических условий; д) широким разнообразием растительного покрова. В степной зоне края сформировались различные типы черноземов с преобладанием черноземов обыкновенных, в центральной части – черноземов выщелоченных типичных и обыкновенных, в рисовой зоне – рисовых почв, в плавневой зоне – болотных почв; в предгорной зоне табаководства – маломощных лесных и подзолистых почв.

По особенностям почвенного покрова, агрономическим и природно-хозяйственным характеристикам территорию края условно можно разделить на 7 природно-хозяйственных зон: 1 – зона богарного земледелия, где преобладает выращивание озимой пшеницы; 2 – зона рисосеяния, включающая пойменную и долинную части бассейна реки Кубань в нижнем течении; 3 – приазовская плавневая зона; 4 – зона виноградарства; 5 – предгорная зона, где сконцентрировано выращивание табака и плодовых культур; 6 – горная лесная и 7 – приморская рекреационная зона. Во всех зонах почвы сформировались под влиянием специфических условий рельефа, климата, геохимии подстилающих пород, растительности и животного мира, а в рисовой зоне – под влиянием человека. Нельзя исключить влияние человека на трансформацию почв и во всех других зонах края.

Специфика рельефа в крае сильно влияет на распределение элементов водно-теплового баланса, что, собственно, и сказалось на формировании различных типов почв. Например, на плакорных территориях сформировались черноземы всех подтипов, на склонах балок – их смытые разновидности; в пониженных частях рельефа сформировались выщелоченные черноземы, а на повышенных территориях — черноземы карбонатные. Прямое влияние на развитие почвенного покрова оказывал и оказывает климат, который определяет особенности и направленность физико-химических и биохимических процессов в почвах.

Гранулометрический и химический состав почв в значительной мере определяют геологические особенности почвообразующих пород. Важнейшим ресурсом почвообразования является растительный покров, который весьма заметно изменяется под воздействием деятельности человека. Изменение растительности выражается, прежде всего, в уменьшении площади лесов, в увеличении территорий под разнотравными неудобьями. До 90% равнинных степных ландшафтов распахано и используется под посевы сельскохозяйственных культур, чему способствует на современном этапе хозяйственная деятельность человека с применением мощной техники для обработки почвы, использованием минеральных удобрений, химических средств защиты, орошения и т.д. В процессе длительного использования пашни почвенный покров равнинных территорий претерпел в прошлом и претерпевает сегодня весьма большие изменения, выражающиеся в ухудшении структуры пахотного слоя, снижении содержания в почве гумуса, питательных веществ, в развитии эрозионных процессов, изменении кислотности почв и т.д., что в целом определяет снижение плодородия почв, падение урожайности сельскохозяйственных культур. Развитию эрозии почв способствуют посевы широкорядных культур на склонах балок, в долинах и поймах рек. В результате развития эрозионных процессов деградация почв усиливается в связи со смывом и размывом отдельных территорий, выносом большого количества биогенов, включая и органическое вещество. По нашим приблизительным подсчетам, смыв почвы с пашни в северной зоне края колеблется от 3 до 6 т на га в год, а с посевов озимых и многолетних трав, а также при сохранении стерни смыв сокращается на 1-1,5 т/га

Весьма эрозионноопасными являются склоновые почвы предгорий и лесов, где после вырубки деревьев смыв почвы может доходить до 50 т на га. Развитие эрозионных процессов является важнейшим фактором снижения плодородия почв. По нашим подсчетам, с 1 га ежегодно теряется 500-700 кг гумуса, 20-25 кг азота, 8-10 кг фосфора, 80-100 кг калия. На склоновых почвах потеря гумуса составляет 1-1,2 т/га в год. Применение на склонах различных химических препаратов для борьбы с сорными растения, болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, а также внесение удобрений приводит к тому, что значительная их часть сносится в аккумулятивные экосистемы бассейнов степных рек (до 40 % и больше), что ведет к расширению загрязняемой различными поллютантами территории, а также загрязнению ими водных систем. По нашим расчетам, при выпадении сильных дождей с их стоком выносится до 20 % фосфора, 75 % калия, 45 % азота, внесенных перед дождями.

За последние 50 лет черноземы Кубани потеряли до 25 % гумуса. Ежегодно гумуса теряется до 0,75 т/га, составляя 75 % от общих потерь органики. Наибольшие потери гумуса от эрозии нами установлены на южных склонах в зоне богарного земледелия. В пределах водосбора балки содержание гумуса в средней части южного склона на 1 % ниже, чем на северном склоне. К сожалению, длительных наблюдений за смывом почв мы не проводили и не имеем данных других исследований, поэтому приводимые нами результаты можно назвать предварительными. Этот вопрос, безусловно, требует дополнительных исследований. Тема эрозии кубанских черноземов, да и других типов почв, заслуживает большого внимания экологов и специалистов сельского хозяйства. В связи с этим следовало бы организовать и проводить постоянный мониторинг этого процесса и его влияния на состояние почв. Особого внимания заслуживает изучение вопросов дегумификации почв в связи с недостаточным внесением органических удобрений и формированием урожая за счет почвенных запасов элементов питания, образующихся в процессе минерализации органики.

Ежегодно минерализация гумуса под пшеницей в зоне богарного земледелия, по нашим расчетам, составляет примерно 1т/га и выше, под пропашными культурами – более 2 т/га, под многолетними травами минерализация гумуса не превышает 0,2-0,3 т/га. Падение органического вещества в процессе его минерализации в черноземах доходит до определенного уровня, который, по нашим расчетам, составляет в черноземах 1,2-1,5 %. Этот минимальный уровень содержания гумуса в почве определяется наиболее устойчивой частью органического вещества, которая даже при благоприятных условиях весьма трудно минерализуется. Если содержание гумуса относительно этого нижнего порога будет нарастать, значит внедряемая система земледелия будет способствовать повышению плодородия почвы.

Процессы разложения и накопления органики в почве, а значит, и баланс гумуса в почве в известной степени можно регулировать за счет совершенствования структуры посевных площадей и правильно разработанных севооборотов. По нашим данным, за восьмилетний период исследований этой проблемы в зоне богарного земледелия (на примере колхоза «Заветы Ильича» Ленинградского района), при 30 %-ном насыщении севооборота многолетними травами складывается низкодефицитный баланс гумуса в почве, и его ежегодные потери составляют 0,1-0,15 т/га. Если в севообороте доля зерновых культур составляет 50-60 %, потери гумуса доходят до 2 т/га. Для компенсации потерь гумуса в этом случае ежегодно надо вносить до 20 т/га перегноя. Если севооборот насыщен пропашными культурами (до 75 %), перегноя надо вносить до 30-35 т/га ежегодно. Изменение содержания гумуса в почве и основных минеральных веществ (азота, фосфора, калия) меняет кислотность почвы. Подкисление почвы снижает долю нитратного азота и повышает аммонийный, а также его общее количество. Снижение гумуса в почве ведет к ухудшению её физических свойств, снижению продуктивности сельскохозяйственных культур и является одной из причин переуплотнения почв.

Длительное применение орошения также способствует уплотнению почв и их слитности, придает почвам глыбистый характер. Длительное орошение черноземов ухудшает их структуру, снижает количество агрономически ценных структурных агрегатов и их водопрочность. Снижение плодородия почв вызывает почвоутомление, что определяется повышением роли отрицательной микрофлоры, снижением биохимической активности почв. Почвоутомление проявляется в снижении плодородия, понижении продуктивности растений из-за угнетения их роста и развития. Почвоутомление проявляется также при возделывании одной и той же культуры в течение нескольких лет. Больше всего повторные посевы снижают продуктивность пропашных культур (до 60 % и выше), колосовых культур — до 50 % , а бобовых — до 25 %. Внесение минеральных удобрений на таких посевах приводит к падению урожая спустя 2-3 года по сравнению с неудобренными площадями.

Наряду с биологическим токсикозом (почвоутомление) возможно и проявление химического токсикоза почв, которое наступает при неправильном использовании различных химических соединений. Например, внесение химических удобрений вместе с полезными элементами привносит в почву и загрязняющие токсические вещества, что объясняется весьма несовершенной технологией их производства. Например, с фосфорными удобрениями в почву поступает практически «вся таблица Менделеева»: большое количество фтора, меди, марганца, хрома, ванадия, стронция и других тяжелых металлов. С внесением навоза в почву поступает большое количество кадмия, свинца, цинка и других элементов. По нашим данным, в навозе содержится свинца до 8 мг/кг сухой массы, кадмия — до 0,5, кобальта — до 8, никеля — до 4 мг/кг и т.д. Большое количество токсичных элементов содержится в сапропели: на 1 кг сухой массы приходится до 100 мг кадмия. В фосфогипсе содержание стронция доходит до 3 кг на 1 тонну, до 0,5 кг фтора и т.д.

Сточные воды содержат большое количество тяжелых металлов, особенно свинца, хрома, кадмия, молибдена, никеля, кобальта, меди, а также много патогенных организмов, которые вредны для животных и человека. При сильном загрязнении почв тяжелыми металлами зерновые снижают урожайность до 25 %, сахарная свекла — до 30 %, бобовые — до 40 %. Почвы края загрязнены также рядом тяжелых металлов: например, 95 % изученных проб содержали подвижный свинец на уровне 0,25-0,75 ПДК, 2 % — до 10 ПДК; валовый свинец в количестве до 10 ПДК содержался в 5 % почвенных проб, а на уровне ПДК – в 14 %. В зонах виноградарства и рекреации значительная часть почв (37 и 17 %) загрязнена валовой и подвижной медью (80 и 55 % соответственно), а также кадмием, цинком, марганцем и другими элементами. Тяжелые металлы в значительных количествах накапливаются и в растительной продукции, особенно в листьях, коре деревьев и их молодых побегах. Исследования, проведенные НИИ ПЭЭ, показывают, что в листьях каштана конского, ореха черного и других пород, произрастающих вдоль дорог с интенсивным автомобильным движением, накапливается в 3-5 раз больше свинца, никеля, цинка по сравнению с деревьями, произрастающими в Ботаническом саду КГАУ. Сжигание таких листьев приводит к освобождению большого количества тяжелых металлов, разносимых ветром на большие расстояния, и значительная их часть вдыхается животными, людьми, поглощается молодыми растениями.

Проведенное Институтом экологии Кубанского госагроуниверситета обследование почв на содержание валовых форм тяжелых металлов (на базе колхоза «Заветы Ильича») показывает, что наблюдается постепенная аккумуляция в верхних горизонтах почвы таких тяжелых металлов, как свинец, кадмий, цинк, медь и некоторые другие. Среднего уровня загрязнения почвы достигают по свинцу, меди и кобальту. Содержание тяжелых металлов в почвах края, по данным Института, сегодня не достигает критических величин, но их аккумуляция, подтвержденная нашими восьмилетними исследованиями, безусловно, должна стать важной причиной анализа этой проблемы, хотя бы в основных районах сельскохозяйственного производства. Например, средняя годовая скорость накопления свинца доходит до 0,02 мг/кг почвы, а меди — до 0,01, кадмия — до 0,002. Если современная тенденция сохранится, то черноземы нашего края будут сильно загрязнены свинцом примерно через 30 лет, цинком – через 100 лет, кадмием и кобальтом — через 150-200 лет.

Нынешняя система земледелия негативно влияет на динамику подвижных форм тяжелых металлов, что проявляется в ускорении накопления свинца, меди, никеля, загрязнение которыми уже сегодня достигает весьма существенного уровня. Снижение подвижных форм таких элементов, как кобальт, цинк, молибден, является причиной их дефицита для растений на отдельных площадях. Загрязнение почв соединениями кадмия, свинца, никеля, ртути, мышьяка, хрома, сурьмы и фтора характерно для зоны, окружающей промышленные предприятий химического или металлургического направления. В почвах окружающих металлургические и химические заводы ландшафтов нередко наблюдается существенное превышение ПДК по ряду тяжелых металлов; большое количество загрязнителей поступает в почву также от автотранспорта на территориях, прилегающих к автомагистралям. По нашим исследованиям, загрязнение почв тяжелыми металлами от выбросов автотранспорта вдоль таких трасс, как Краснодар-Темрюк, в значительных количествах проявляется на расстоянии от трассы до 200-300 м и больше. На дорогах местного значения заметное содержание тяжелых металлов проявляется на удалении от них до 150 м.

Почвы загрязняются также радиоактивными веществами, промышленными и бытовыми отходами, а при их складировании на необорудованных свалках, помимо почв, ими загрязняются поверхностные и грунтовые воды. Особую тревогу представляет прогрессирующая потеря гумуса кубанскими черноземами; только за послевоенные 15-20 лет содержание гумуса в черноземах Краснодарского края сократилось в среднем на 21-25 %. На наиболее плодородных выщелоченных черноземах за 100 лет интенсивной земледельческой деятельности эта потеря составляет 40 %, а на староорошаемых рисовых полях за последние 35 лет – около 37 %. В настоящее время практически во всех без исключения сельскохозяйственных зонах края получение продукции растениеводства идет за счет потенциального плодородия почв при отрицательном балансе питательных веществ, усугубляя и без того кризисное состояние почвенного покрова. По фоновой оценке почв всего края в 1999-2001 гг., свыше 26 % площадей равнинной зоны богарного земледелия содержат гумуса меньше 3 %, а в зоне рисосеяния — свыше 46 % таких почв, 43 % — в приморских районах и 61 % — в зоне виноградарства.

Важной экологической проблемой является загрязнение окружающей среды пестицидами. Содержание хлорорганических пестицидов обнаружено в почвах практически на всей территории края, особенно их много в почвах зоны богарного земледелия, предгорной зоны, а также в рекреационной зоне; ДДТ обнаружен в целом по краю в 97 % почвенных образцов. По данным инвентаризации в 2001 г., в 380 хозяйствах края выявлено свыше 2500 т устаревших и пришедших в негодность пестицидов, из которых более 30 % составляют сильнодействующие соединения, представляющие угрозу здоровью людей. Эти препараты хранятся в химскладах, часть которых находится в аварийном состоянии; их тара из-за длительного срока хранения (15-20 лет) пришла в негодность, охрана складов не осуществляется, а пестициды расхищаются и бесконтрольно используются. Зафиксированы случаи, когда сельхозпредприятия или фермерские хозяйства, на чьей территории расположены склады с пестицидами, сами избавляются от токсичных ядохимикатов. В Тбилисском районе в лесополосе было обнаружено 30 барабанов гранозана (ртутьсодержащий пестицид), в станице Новотитаровской в осушительном канале, впадающем в реку Понура, — 209 мешков байлетона. Серьезный вред окружающей среде наносит также неправильное применение, хранение и реализация химических средств защиты растений. В крае существуют сотни фирм и частных предпринимателей, торгующих химпрепаратами. Есть случаи реализации препаратов сомнительного качества и с истекшими сроками годности. Перечисленные факты указывают на неотложность решения проблемы химического загрязнения почв и водоемов края.

В последние годы увеличиваются антропогенные нагрузки на почвенный покров, что усиливает эродирование почв, их загрязнение и влечет за собой ухудшение их агрономических свойств, снижение плодородия почв и урожая сельскохозяйственных культур. К сожалению, ситуация с использованием агроландшафтов в крае складывается не совсем благоприятно.

Таким образом, в крае весьма заметно проявляются неблагоприятные условия для выращивания растений, изменяется в худшую сторону состав приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. Значительные площади пахотных земель размещены на склонах возвышенностей, которые при распашке подвергаются сильной водной и ветровой эрозии. Многие балки, пересекающие поля в различных направлениях, распахиваются в осенний период, когда они полностью пересыхают, засеваются, а весной, в связи с подъемом грунтовых вод, переувлажняются, зарастают однолетней травянистой растительностью, накапливают различные биогены, загрязняя ими грунтовые воды и те речные системы, в которые происходит сток дождевой воды и вышедшей на поверхность грунтовки.

В предгорных районах значительная площадь пахотных земель, которая раньше была занята под производство табака, в настоящее время по прямому назначению не используется, зарастает кустарником и вторичными лесными сообществами. Эти земли в основном остаются проблемными и для вовлечения их в сельскохозяйственное производство требуют существенной рекультивации. Значительные площади нарушенных земель имеют добывающие предприятия (добыча глины, песка, гравия). Рекультивация этих земель не всегда отвечает требуемым технологиям в силу нехватки средств у этих предприятий или по каким-либо другим причинам. Значительный вред хозяйствам ряда районов края ежегодно приносит подтопление земель, что, несомненно, связано с недоучетом экологических последствий выполнения отдельных технических проектов, а также засоление почв в результате нарушения технологии полива сельскохозяйственных культур (особенно риса). С целью регулирования антропогенного воздействия на почвенный покров края необходима организация мониторинга почв на локальном и региональном уровнях. На основе проведения строгого учета нарушенных земель и построения картограмм по типам антропогенного воздействия необходима разработка, внедрение и исполнение почвоохранных технологий и создание служб охраны почв края.