Главный враг - эрозия

Как только человек на каком-то участке уничтожал природную растительность, защищающую почву от прямого воздействия динамических сил атмосферы и гидросферы, сразу же начиналось разрушение ее поверхности. Непосредственно действующие силы в этом процессе - вода и ветер. Разрушение почвы водой называется эрозией (водной эрозией), ее выдувание ветром - дефляцией (ветровой эрозией).

Различают два вида водной эрозии почв: размыв (линейную, овражную эрозию) и смыв (плоскостную эрозию).

Размыв почвы, образование оврага начинается с маленькой промоины, которая может постепенно превратиться в глубокий овраг с отвесными или слегка наклонными стенками. Глубина некоторых оврагов достигает сотни метров, их ширина в устьях также измеряется сотнями метров. Овраги ветвятся, образуя прихотливый узор на поверхности земли, съедая все большие и большие площади. Разные почвы в разной степени подвергаются размыву. Особенно сильно размываются серые почвы лесостепей и черноземы степей, сформированные на лёссах. Овраг не только уничтожает плодородную почву. Он создает огромные трудности для земледельцев, разрезая массивы полей, мешая их машинной обработке. Овражная эрозия - большая беда, с которой бороться трудно, хотя можно, если браться за это со знанием дела. Известны многие приемы и технологии борьбы с овражной эрозией. К сожалению, применяются эти методы слишком редко. Овраги продолжают расти, нанося огромный ущерб почвенному покрову, медленно съедая земельные ресурсы. Обычно, когда говорят об эрозии, то имеют в виду как раз овражную эрозию. Ее всем видно, она понятна. И поэтому у неспециалистов часто складывается впечатление, что если оврагов нет, то нет и эрозии почв. Но это не так.

Значительно более опасна по своим масштабам и последствиям плоскостная эрозия. Развивается она медленно, постепенно. Даже земледелец не сразу заметит ее на своем поле. Плоскостная водная эрозия - это постепенный смыв тонких частиц с поверхности почвы склоновыми потоками при весеннем снеготаянии или после обильных дождей. Если почва защищена растениями, плоскостной эрозии практически нет. Если же поверхность почвы открыта, то дождевые или талые воды, стекая вниз по склону небольшими струйками или сплошным потоком, увлекают за собой мелкие почвенные частицы и выносят их в ручьи, реки, а в конечном счете в океан либо откладывают у подножий склонов.

Чем интенсивнее идет снеготаяние весной, тем больше смыв почвы. Естественно, чем больше зимой скопилось снега, тем сильнее будет и весенний сток, а следовательно, и эрозия. Ливневые дожди сносят огромные массы почвы со склонов.

Эрозия почвы развивается на пашне или на выбитых пастбищах. Под естественной растительностью ее практически нет. На пашне тоже дело обстоит по-разному, в зависимости от ее вида и возделываемой культуры. Под покровом трав эрозии нет, под сплошным посевом зерновых культур она минимальная, а под пропашными рядковыми культурами достигает максимальных размеров. Если пахота ведется поперек склона, эрозия может быть сведена до минимума, а борозды вспашки, проложенные вдоль склона, способствуют интенсивной эрозии. Если поверхность поля покрыть лунками или прерывистыми бороздами, то эрозию можно существенно снизить или предотвратить полностью.

Структурная, с большим содержанием гумуса почва имеет высокую водопроницаемость, быстро впитывает всю попадающую на ее поверхность воду и устойчива против эрозии. Бесструктурная, распыленная или глыбистая, плохо фильтрующая воду почва разрушается интенсивно. Глинистая почва смывается сильнее, чем песчаная.

Сильной считается эрозия при смыве более 50 т мелкозема на 1 га в год; средняя - от 25 до 50 т/га в год; слабая - от 12,5 до 25 т/га в год; очень слабая - менее 12,5 т/га в год. Нулевой эрозии не бывает никогда. Что же такое 50 т/га в год? При такой величине эрозии с поверхности почвы смывается ежегодно пятимиллиметровый слой или 5 см за 10 лет, 50 см за 100 лет. Для образования метрового гумусового горизонта чернозема природе потребовалось около 8 тыс. лет, а уничтожить его эрозия может за 200 лет!

Но бывает и так, что смыв достигает 500 т/га в год, т. е. 5 см почвы. Если гумусовый горизонт составляет всего 15-20 см, то он будет уничтожен за 3 - 4 года. Это и имеет место на самом деле в ряде тропических стран или в горных районах, где в случае вырубки лесов и неразумной распашки земель ливневые дожди полностью уничтожают почву за несколько лет.

Кроме того, плоскостной смыв выносит из почвы наиболее тонкие частицы, обогащенные гумусом и доступными растениям элементами минерального питания. Постепенно в поверхностном горизонте накапливается все больше наиболее крупных песчаных частиц, остающихся на месте. Среди них преобладают зерна кварца, полевых шпатов и других трудно выветриваемых минералов. Почва постепенно теряет гумус, становится легче, обедняется частицами с большой поглотительной способностью, теряет структурность, т. е. становится все менее и менее плодородной. Внесение химических удобрений может на какое-то время восполнить потери элементов питания и тем самым замаскировать отрицательный эффект эрозии. Но оно не компенсирует потерю почвенной структуры, а часто способствует ее дальнейшему разрушению. Все это постепенно ведет к падению урожайности.

По данным индийских ученых, около 60% всей пашни Индии подвержено эрозии в той или иной степени, а суммарный смыв почвы достигает 6 млрд. т в год или около 44 т/га.

Катастрофические темпы эрозионного разрушения почвенного покрова, порядка 300-500 т/га в год, наблюдались в ряде районов Бангладеш, Индонезии, Непала, Тринидада и Тобаго, Гватемалы, Сальвадора, Боливии, Эфиопии, Танзании, Лесото, Нигерии, Ганы и многих других стран, особенно в тропическом поясе, где ливневые обильные дожди могут нанести непоправимый ущерб незащищенной почве буквально за несколько часов.

Существенные почвенные потери происходят в результате пыльных и песчаных бурь, при которых поднимается в атмосферу почва в огромных количествах. Она переносится воздушными потоками на большие расстояния, часто погребая поля, дороги, поселения. В США в начале 30-х гг. ветровой эрозией было полностью разрушено 40 млн. га пашни, а на других 40 млн. га потеряно 50 - 60% пахотного слоя.

Сильные пыльные бури бушевали в 60-х гг. на Украине и Северном Кавказе. Весной 1960 г. здесь был поднят на воздух и снесен верхний слой чернозема (7 -10 см) на огромной площади. В течение трех дней было перенесено ветром 25 км3 почвы. Это горный хребет длиной 25 км, высотой 1000 м и шириной 1 км. В январе 1969 г. на площади 820 тыс. га на Северном Кавказе был снесен ветром 2-7 см слой почвы, что привело к порче посевов на 8 млн. га и их полной гибели на 2 млн. га. Выдутая с полей почва откладывалась в других местах, погребая посевы, лесные полосы, дороги, поселения, образуя холмы и дюны.

В феврале 1983 г. Мельбурн с его небоскребами в течение нескольких дней оставался буквально невидимым, скрывшись в пыльном облаке, принесенном ветром с полей Южной Австралии.

Эрозия почвы снижает урожайность растений и ведет к росту стоимости производства сельскохозяйственной продукции. Однако экономические и экологические последствия эрозии не ограничиваются только сельскохозяйственными угодьями. Потери почв на пашнях ведут к заиливанию водоемов и русел рек и каналов, что приводит к уменьшению водных ресурсов для ирригации, гидроэнергетики и водного транспорта.

В Пакистане, Индии, Колумбии, Филиппинах, Нигерии, Индонезии, Мексике и других странах отмечалось катастрофически быстрое заиливание водохранилищ и выход их из строя. Сочетание вырубки лесов и распашки склонов вдоль Панамского канала привело к заиливанию входящих в него озер. Если ситуация здесь радикально не изменится, то пропускная способность канала сильно уменьшится к концу столетия и судам, возможно, придется опять огибать мыс Горн, чтобы попасть с одного берега Америки на другой.

Нельзя сказать, что люди не борются с эрозией почв. В ряде стран принимаются весьма энергичные меры.

В нашей стране в последние годы введена почвозащитная система земледелия примерно на 50 млн. га. Но ведь общая-то площадь пашни у нас 227 млн. га. И всю ее надо защитить. На больших площадях раскинулись полезащитные лесные полосы, но их еще очень мало.

Как мы знаем, тысячи фермеров США ежегодно пополняют армию безработных, уходя с истощенных земель. Еще хуже обстоит дело в большинстве развивающихся стран мира, и особенно в наименее развитых странах Африки, таких, как Чад, Центрально-африканская республика, Эфиопия, Буркина Фасо, и многих других. В Африке сложилось особенно тяжелое положение потому, что здесь общие антропогенные процессы были резко усилены колониальной и в последние два-три десятилетия неоколониальной беспощадной эксплуатацией природных ресурсов - вырубкой лесов и перегрузкой пастбищ. В результате большинство стран континента не могут обеспечить продовольствием растущее население и вынуждены закупать его по завышенным ценам.

В чем же дело? Почему люди не могут радикально защитить почву от эрозии?

Как отмечалось во "Всемирной стратегии охраны природы" (принятой в 1982 г. Международным союзом охраны природы), "главная беда хозяйствования человека на Земле - неудержимое стремление к выгоде сегодняшнего дня". Здесь, правда, надо бы пояснить, что означает слово "стремление". В международной декларации это выглядит так, как будто человек действительно не хочет думать о будущем, о своих детях и внуках. Это не так. Наоборот, человек постоянно думает о будущем и стремится улучшить среду своего обитания в меру-сил и возможностей. Но возможностей-то мало. "Стремление к выгоде сегодняшнего дня" вынужденное, безвыходное. Если человек не обеспечит сегодняшнего дня, то завтрашнего просто не будет. Это связано с ограниченностью ресурсов и возможностей человека на каждом историческом этапе.

Заметное усиление эрозионных процессов связано не с тем, что земледельцы утеряли искусство обработки земли, а с тем, что они стремятся производить все больше и больше продукции с меньшими затратами.

В течение столетий по мере роста населения и спроса на продовольствие земледельцы разных регионов мира выработали довольно много технологических приемов, позволивших расширить земледелие на природно малопродуктивных землях и в то же время поддерживающих почвенное плодородие, сдерживающих эрозию. Среди таких технологий можно назвать устройство террас на склонах, орошение засушливых земель, осушение заболоченных земель, севооборот, травосеяние, парование почв, перелог. Однако сейчас многие из этих систем земледелия пришли в противоречие с темпами развития человечества.

В горных районах Индии, Непала, Китая, Японии, Кореи, государств Юго-Восточной Азии, стран Анд-ского региона Южной Америки устройство террас позволяло земледельцам осваивать крутые склоны и противостоять эрозии. Столетия кропотливого труда потребовались для их сооружения и поддержания в порядке. Сейчас растущие потребности заставляют земледельцев осваивать новые склоны с такой поспешностью, которая не позволяет устраивать террасы того же высокого качества, каким отличались старые террасы предков. Наспех построенные террасы быстро разрушаются, что приводит к катастрофической эрозии, оползням и селям, ведущим к гибели людей и поселений.

На холмистых равнинах бороться с эрозией помогал севооборот. Типичным примером таких территорий служат западные штаты США, где фермеры традиционно использовали чередование сенокоса, пастбища и посевов кукурузы на одном поле, что позволяло противостоять водной эрозии и дефляции. Вследствие резко возросшего после второй мировой войны спроса на зерно и появления дешевых азотных удобрений, вытеснивших с полей посевы бобовых трав, американские фермеры перешли на возделывание кукурузы, пшеницы или сои. Исследования показали, что если в севообороте кукуруза - пшеница - клевер среднегодовая эрозия составляет 6,75 т/га, то при монокультуре пшеницы она возрастает до 25,25 т/га, а кукурузы - 43,35 т/га (4 см почвы за 10 лет). Пока снижение естественного плодородия почв маскируется временными успехами селекции, агротехники, особенно возросшим использованием минеральных удобрений, но, как предупреждают американские ученые, в один прекрасный день это приведет к неизбежной катастрофе.

Регулярное введение в севооборот парового поля - раз в несколько лет оставляют его обработанным и удобренным, но незасеянным - позволяло земледельцам засушливых и полузасушливых районов рационально использовать земли, получая урожай за счет влаги, накопленной в паровом поле. Пар имеет значение и для накопления питательных веществ, и для борьбы с сорняками. Однако неудержимый рост потребности в зерне сократил площади паров, в результате чего плодородие почв упало, а их эрозия возросла.

Во влажнотропических районах Африки, Южной и Юго-Восточной Азии, Океании, Центральной и Южной Америки традиционно используется перелог для борьбы с эрозией почв и восстановления и поддержания плодородия почв. Это связано с особенностями влажнотропических лесов. Здесь основной запас элементов минерального питания содержится не в почве, как в других экосистемах, а в самой биомассе, что приводит к их резкому дефициту в случае вырубки леса. Приспособляясь к таким экологическим условиям, земледельцы этих районов изобрели и практиковали столетиями подсечно-огневую систему земледелия, или, как ее иногда называют, "кочевое земледелие". При такой системе вырубают небольшой участок леса, выжигают растительные остатки, обрабатывают поле и засеивают 2-4 года, а потом забрасывают в длительный перелог на 20-25 и более лет, переходя на другой участок. Конечно, это земледелие крайне экстенсивное и малопродуктивное, но оно позволяло и позволяет до сих пор существовать людям в экстремально трудных экологических условиях. По мере роста населения и потребности в продовольствии период перелога стал все больше сокращаться, а это привело к росту эрозии и падению плодородия почв. Практикующийся сейчас 4-5-летний перелог не обеспечивает ни охраны почв от эрозии, ни поддержание их плодородия. В настоящее время около 30% всей мировой пашни используется именно в этой системе земледелия, так что это уже не просто экзотика тропиков, а мировая проблема.

Росту эрозии способствует неудержимо ускоряющаяся вырубка лесов, особенно в странах субтропиков и тропиков, где ливневые дожди моментально смывают незащищенную почву со склонов.

Одним из важных факторов ускоренной эрозии последних лет многие ученые считают распространение на полях тяжелой сельскохозяйственной техники, разрушающей почвенную структуру. Внедрение широкозахватных машин привело к разрушению полевых валиков на склонах, построенных ранее для уменьшения поверхностного стока. В значительной степени были уничтожены ветрозащитные лесополосы, мешавшие применению новых машин. На орошаемых полях широкозахватные поливные машины также требовали уничтожения лесных полос и нарезки новых полей. Укрупнение полей привело к уничтожению межей и бордюров, когда-то сдерживавших эрозию.

Таким образом, по мнению ученых, главной причиной современной ускоренной эрозии явились резкий рост техногенной нагрузки на почву, уже ослабленную и нарушенную столетиями предшествовавшего бессистемного использования; широкая распашка земель, природно находящихся на грани пахотопригодности, например легких почв; отказ от традиционных, экологически обоснованных систем земледелия; переход к интенсивной монокультуре с применением больших доз минеральных удобрений и тяжелой сельскохозяйственной техники при практически полном пренебрежении противоэрозионными мероприятиями.

Есть ли выход из сложившейся ситуации? Есть. Он известен и ученым, и практикам земледелия. Заботиться не только о получении нужной людям биологической продукции сегодня, но и о том, чтобы сохранить плодородие почвы на будущее, сократить эрозионные потери, охранить почву от разрушающего действия эрозии. Это дорого, но без этого просто нельзя.

Существует очень много технологий охраны почв от эрозии, разработанных для разных природных условий, видов эрозии, систем сельскохозяйственного производства: от простейших агротехнических приемов (вспашка поперек склона, поперечное бороздование или лункование пашни, минимальная обработка почвы, использование культиваторов и плоскорезов вместо плуга, севооборот, кулисные или полосные посевы, оставление стерни и т. д.) до сложнейших гидротехнических инженерных мероприятий для борьбы с оврагами и противоэрозионной организации территории. Есть и специальная наука - агролесомелиорация, направленная на борьбу с эрозией почв. Для закрепления подвижных песков используются специальные химические покрытия, а для усиления противоэрозионной стойкости почв - полимерные структурообразователи. Облесение или залужение разрушенных эрозией земель - проверенный длительной практикой способ их восстановления.

Закрепление подвижных песков квадратами изгородей из сухого растительного материала. Внутри квадратов затем будут высеяны травы. Фото ЮНЕП

Способов, технологий, приемов бесконечно много. Важно применять их грамотно и непрерывно, в соответствии с конкретными условиями. По сути дела, все земледелие должно быть почвозащитным, не допускающим развития эрозионных процессов, а там, где эрозия уже имеет место, - включать в себя систему специальных противоэрозионных мероприятий.