Земля и почва
Почва - это тонкий, непрочный слой сыпучего материала, покрывающий скальные породы на большой части земной суши.
В 2001 г. в мире проживало около 6 миллиардов человек. Площадь земной суши составляет примерно 149 млн. км2, т. с. на долю каждого из нас приходится около 2,5 га земли.
Однако почти 70% суши не могут использоваться для земледелия. К ним относятся: шапки полярных льдов, мерзлый грунт, непригодные для этих целей крутые и скалистые горы, пустыни и территории, покрытые голыми скалами или слишком тонким для возделывания слоем почвы. Две трети оставшихся 30% годятся только для выпаса скота. Таким образом, лишь на 10% земной поверхности можно выращивать сельскохозяйственные культуры.
Итак, в 2001 г. на каждого из нас приходилось в среднем 0,25 га пахотных земель. Эксперты же считают, что для производства нынешнего объема продуктов питания в западных странах необходимы 0,5-0,7 га на человека.
Качество земли
Хотя можно выращивать растения методом гидропоники - в воде - единственным надежным способом получения больших урожаев является выращивание в почве.
В состав почвы входят три основных элемента: грунт, или обломки коренной подстилающей породы, гумус (разложившиеся остатки растений или животных) и живые организмы, включая землероющих животных, таких как черви, а также бактерии и грибки, разлагающие органические вещества. Почва - это рыхлое образование. Около двух пятых объема большинства видов почв занимают пустоты, заполняемые воздухом или водой. Толщина их колеблется от нескольких сантиметров до нескольких метров, при этом наиболее плодородный верхний слой почвы имеет не более 25 см в толщину. Кроме того, в разных видах почв разное содержание воды и питательных веществ, используемых растениями.
Некоторые культуры лучше растут в определенной почве. Так, пшеница предпочитает плодородную глинистую почву, ячмень лучше выращивать в более легкой, песчаной, а оптимальным вариантом для картофеля является мощный слой известковой почвы с большим содержанием органики. Есть культуры, хорошо растущие в разных почвах, и фермеры могут изменять почвенный состав, добавляя известь, химические и органические удобрения.
Уклон поверхности земли влияет на ее качество. Если удалить первичный растительный покров в местах с крутым уклоном, почва там быстро вымывается вместе с корнями растений, удерживавшими ее на месте. Да и фермерам сложнее использовать сельскохозяйственную технику на склонах. Одним из основных факторов, влияющих на качество почвы, является климат. Стихийные бедствия - засуха, наводнение, сильный ветер, мороз и град - могут погубить урожай.
Лучшие земли - равнины с толстым слоем плодородной почвы в регионах с благоприятными климатическими условиями. В густонаселенных районах, где мало пахотных угодий, под посев должны использоваться и наклонные участки земли. Для этого применяют традиционный метод - на склонах делают ступени, или террасы. Террасирование замедляет эрозию почвы, но обходится очень дорого.
Для посевов отводится земля высшего качества, так как растениеводство приносит фермерам самые высокие доходы. Чем хуже качество земли, тем выше риск, связанный с возможным неурожаем или эрозией почвы. Там, где земледелие становится невыгодным, земля должна использоваться или для выпаса, или для лесонасаждений.
Организация землепользования
С ростом населения планеты увеличивается и нагрузка на землю в процессе получения продуктов питания.
В густонаселенных районах большие участки плодородной земли заняты растущими городами, промплощадками, автомобильными и железными дорогами, аэродромами. На их территории находятся большие площади деградированных и заброшенных земель.
Качество пахотной земли зависит от ее использования. На образование почвенного слоя уходят тысячелетия, а уничтожить его можно за несколько лет при недостаточно бережном отношении. Два главных фактора отрицательно сказываются на почве: загрязнение и эрозия.
Загрязнение почвы
Иногда применение большого количества удобрений снижает способность бактерий разлагать органический материал почвы и производить необходимые растениям питательные вещества. Пестициды вредны для всех полезных организмов.
Причиной загрязнения почв могут быть аварии, как это случилось в 1986 г. в бывшем СССР в результате взрыва и пожара на Чернобыльской АЭС, когда произошел выброс в атмосферу радиоактивных веществ, попавших затем в почву. Ветер разнес радиацию по огромной территории. Животных, пострадавших от радиоактивного заражения, пришлось уничтожить.
В некоторых странах промышленные отходы сваливают прямо на грунт, и остатки ядовитых металлов губят почвенные бактерии. Такой токсичный металл как алюминий является основным элементом глинистых минералов. Обычно он находится там в химически связанном состоянии и безопасен для бактерий и растений. Но кислотные дожди, выпадающие в результате загрязнения дождевой воды продуктами выхлопов автомобилей, выбросов заводов и электростанций, высвобождают алюминий, что вредит почвенным микроорганизмам и местным растениям.
Эрозия почвы
Это наиболее серьезная форма деградации почвы. Не следует путать почвенную эрозию, вызванную бесхозяйственным отношением к земле, с естественной.
Естественная эрозия почвы - это медленный непрерывный процесс, одновременно с которым формируется новый почвенный слой. Ученые подсчитали, что один квадратный метр земли исчезает в результате естественной эрозии за 30 тысяч лет.
А нерациональное использование земли может настолько ускорить процесс эрозии, что за несколько десятилетий огромные территории остаются без почвенного слоя. Первые поселенцы в Америке так нещадно эксплуатировали землю, что за 100 лет погубили 20% пахотных земель.
В некоторых развивающихся странах (таких как Колумбия в Южной Америке, Лесото, Малави и Свазиленд в южной части Африки) ситуация еще хуже. Здесь более 75% пригодных для обработки земель серьезно пострадали в результате нерационального использования.
Как происходит эрозия почвы
Эрозия почвы может быть вызвана истощением земли или чрезмерным выпасом скота. Истощение земли - результат выращивания на ней одной и той же культуры в течение ряда лет без пополнения содержания питательных веществ в почве путем внесения удобрений. Это приводит к снижению плодородия почвы, а, следовательно, и объема урожаев. Также ухудшается связность почвы, становящейся чувствительной к эрозии. Выбивание пастбищ происходит при выпасе слишком большого поголовья скота на одном участке земли. Эти стада выедают и вытаптывают траву и растения быстрее, чем они растут, оставляя за собой голую землю.
Процесс эрозии проходит в два этапа. Вначале связные комья земли распадаются на отдельные частицы, которые затем смываются водой или уносятся ветром.
В районах с обильными дождями капли бомбардируют поверхность грунта. Обычно растения принимают в основном этот удар на себя, но там, где нет растительности, дождь колотит по обнаженной земле, поднимая частицы почвы в воздух и отбрасывая их на расстояние до 1,5 м.
Кроме того, сила удара дождевых капель уплотняет грунт, и он покрывается твердой коркой. Это затрудняет просачивание дождевой влаги в почву и подстилающую породу, в результате большее количество воды течет по поверхности земли.
Эта вода (называемая учеными поверхностным стоком) подхватывает несвязные частицы почвы и уносит их в ручьи и реки. В результате на дне рек часто оседает огромное количество плодородной почвы, что, к тому же, приводит к обмелению русел и наводнениям.
Плоскостная эрозия
Этот вид эрозии имеет место, когда дождь смывает тонкий слой поверхности почвы. На ранней стадии плоскостную эрозию трудно обнаружить. Но позднее фермеры замечают, что их урожаи скудеют, земля теряет плодородие. Еще больше вреда наносит овражная эрозия, характерная, главным образом, для местностей с уклоном, где поверхностные стоки собираются в ручьи. После сильных дождей эти ручьи превращаются в потоки, прорезающие глубокие канавы (овраги) в земле.
Овраги, глубина которых может достигать от 20 до 50 м, часто образуются там, где вода течет по небольшим углублениям (бороздам, скотопрогонам, колеям).
В засушливых и преимущественно равнинных районах главным виновником эрозии почвы является ветер. Из рыхлого, обнаженного грунта образуются валы и дюны. Превращаясь в мелкую пыль, земля переносится ветром на большие расстояния. Так, вследствие чрезмерно интенсивного земледелия значительная часть почвы Великих равнин (США) оказалась на дне Атлантического океана.
Климат и эрозия
В 1970-е и 1980-е гг. голод свирепствовал в Африке в районе сахели - зоны засушливых степей, тянущейся с востока на запад в северной части континента к югу от Сахары - самой большой пустыни в мире. В 1950-е гг. дождей в этой местности выпадало больше обычного, и площадь пастбищ увеличилась. Жители расположенной южнее и густо населенной зоны саванн (тропических степей) стали перебираться в сахель. Скот начал чрезмерно стравливать пастбища, а люди вырубали деревья и кустарники на дрова.
В 1970-е и 1980-е гг. имел место ряд засух, и растительность сахели уже не могла больше восстанавливаться в нужном объеме. Крепкие ветры сдували и рассеивали голую землю, вызывая сильную эрозию почвы. Скот погиб, и люди голодали, так как ранее засушливые степи превратились в пустыню в результате процесса, называемого опустыниванием. Этого бы, вероятно, не произошло, если бы накануне засух не было чрезмерного выпаса скота.
Планы на будущее
Трагедия в сахели вовремя напомнила нам о том, что у почвы есть свой предел. Учитывая рост населения Земли, фермеры должны освоить агротехнические приемы, позволяющие избежать худших последствий эрозии почвы.
Научные исследования также должны помочь лучше использовать удобрения и инсектициды, в прошлом вредившие почве, а искусственные спутники Земли могут служить для слежения за организацией земледелия во всем мире.
