Масштабные наводнения, от которых сегодня страдают целые регионы и страны, напрямую связаны с деградацией почв и нарушением человеком здоровых экосистем. Уплотнённые почвы плохо впитывают дождевые осадки. Вместо того чтобы проникать вглубь, вода скатывается по поверхности, образуя мощные потоки, которые разрушают поверхность почвы, вызывая ее эрозию, вымывают верхний плодородный слой и увеличивают риск подтопления населённых пунктов.
Главной причиной этой проблемы является ошибочный подход к ведению сельского хозяйства, который необходимо изменить как можно скорее. Интенсивная обработка земли, основанная на химических удобрениях, разрушает естественную пористую структуру почвы, создаёт плужную подошву, делая её неспособной эффективно впитывать осадки. Вместо того, чтобы проникать вглубь и пополнять грунтовые воды, вода стекает по поверхности, вызывая эрозию, утрату плодородного слоя и, как следствие, наводнения. Уплотнённая почва плохо поглощает влагу, её поры уменьшаются, что нарушает естественный влагооборот, делает землю суше и менее продуктивной.
Этот процесс усугубляется удалением растительности, которая играет ключевую роль в поддержании гидрологического баланса. Корни деревьев и многолетних трав создают пути для проникновения воды, укрепляют структуру почвы, защищают её от эрозии и удерживают влагу. Утрата растительного покрова, особенно вследствие истребления лесов и степной растительности, приводит к иссушению почв. Известный российский почвовед В.В. Докучаев ещё в XIX веке предупреждал, что чрезмерная распашка степей и уничтожение лесов нарушают первозданный ландшафт, разрушая способность черноземов удерживать влагу. Его современник А.А. Измаильский в труде «Как высохла наша степь» подчёркивал, что влажность почвы зависит не столько от количества атмосферных осадков, сколько от состояния и структуры самой почвы. При одинаковом уровне осадков почвы с нарушенной структурой высыхают быстрее, чем здоровые почвы, богатые органикой и имеющие развитую пористость.
Природные ландшафты способны впитывать огромное количество воды благодаря своей структуре. Уплотнённые почвы, напротив, способствуют катастрофическим стокам, которые не только вызывают наводнения, но и лишают почву столь необходимой влаги. Потеря верхнего плодородного слоя, вызванная эрозией, усугубляет иссушение земель. Потому важно следить за показателями здоровья почвы.
Здоровая почва имеет высокую способность впитывать и удерживать влагу. Это достигается благодаря пористой структуре, разнообразию микроорганизмов и деятельности почвенных животных, таких как дождевые черви.
Пористая структура здоровой почвы формируется благодаря сочетанию минеральных частиц разного размера (песок, ил, глина) и органического вещества, которое связывает эти частицы в агрегаты. Эти агрегаты образуют поры — пространства, через которые вода и воздух могут проникать в почву. В крупных порах вода быстро просачивается вниз, насыщая глубокие слои и предотвращая поверхностный сток, тогда как мелкие поры удерживают воду, доступную для корней растений. Когда почва здоровая, её структура пористая: примерно 50% объема занимают твердые частицы, 30% — вода и 20% — воздух. В такой структуре вода легко проникает вглубь почвы и удерживается там, обеспечивая растения необходимым количеством влаги.
Деятельность дождевых червей и других почвенных организмов также вносит существенный вклад в формирование этой структуры. Черви создают множество ходов и каналов, через которые вода может быстро достигать глубоких слоев. Эти каналы остаются стабильными благодаря органическим веществам и корням растений, которые укрепляют стенки ходов. Согласно подсчётам, на одном гектаре земли черви могут сделать до 2 миллионов ходов, которые обеспечивают эффективное проникновение до 200 кубометров воды на каждый гектар при обильных осадках. Эти природные дренажные системы предотвращают застой воды на поверхности и способствуют глубокому увлажнению почвы.
Помимо червей, бактерии и грибы преобразуют органические остатки, превращая их в гумус — важнейший компонент, улучшающий водоудерживающую способность почвы. Чем больше в почве гумуса, тем лучше она сохраняет влагу, препятствуя её испарению.
Здоровая почва также богата микроорганизмами, которые поддерживают её устойчивость к внешним стрессам. В 1 грамме здоровой почвы содержится от 100 миллионов до 1 миллиарда микроорганизмов. Это невероятное количество включает бактерии, археи, грибы, водоросли и простейшие, каждый из которых выполняет важные функции для поддержания здоровья экосистемы. Бактерии, численность которых достигает сотен миллионов или даже миллиардов клеток на грамм, участвуют в разложении органических веществ, фиксации атмосферного азота и переработке питательных элементов, делая их доступными для растений. Грибы, количество которых в почве может достигать миллиона спор и нитей мицелия, играют ключевую роль в создании почвенных агрегатов и поддержании симбиоза с корнями растений, что улучшает их доступ к воде и питательным веществам. Простейшие и микроскопические водоросли, которых в грамме почвы насчитывается от десятков до сотен тысяч, также вносят значительный вклад, участвуя в разложении органических веществ, а также в фотосинтезе. Все эти микроорганизмы образуют сложные пищевые цепи и взаимодействуют друг с другом, поддерживая плодородие, структуру и устойчивость почвы.
Микроорганизмы создают тонкую сетку из экзополисахаридов и других веществ, которые дополнительно укрепляют почвенные агрегаты, сохраняя их пористость даже при интенсивных осадках. Такая почва не только впитывает влагу, но и фильтрует её, очищая от загрязняющих веществ перед поступлением в грунтовые воды.
Благодаря своим уникальным свойствам, здоровая почва предотвращает эрозию и сохраняет плодородие. В отличие от уплотнённых или деградированных почв, где вода скапливается на поверхности и вызывает горизонтальный сток, здоровая почва действует как природная «губка», способная впитывать и удерживать воду даже при сильных дождях. Это не только уменьшает вероятность затоплений, но и обеспечивает растения влагой в засушливые периоды, создавая стабильный водный режим.
Первопричина иссушения почв — это разрыв естественного круговорота четырех форм органического вещества (рис. 1): биоты, растительности, животных и продуктов их метаболизма. Нарушение этого круговорота усугубляется в аграрных системах, где свежие формы органического вещества из животных и растительных остатков изымаются из почвы. Утрата этого круговорота ведет к уплотнению почвы, снижению её пористости и, как следствие, ухудшению её водоудерживающих свойств.
Традиционно сельскохозяйственные поля окружали леса, которые также мгновенно впитывают всю влагу благодаря своей развитой корневой системе и рыхлой структуре лесной подстилки. Корни деревьев, проникая глубоко в почву, создают обширную сеть каналов, через которые вода может беспрепятственно просачиваться вглубь, пополняя запасы грунтовых вод. Лесная подстилка, состоящая из опавших листьев, веток и органического материала, действует как губка, удерживая влагу и предотвращая её быстрое испарение. Такой естественный барьер помогал регулировать водный баланс, защищая поля от иссушения в засушливые периоды и снижая риск подтоплений во время ливней.
Удаление лесов ради расширения пахотных земель нарушило эту тонкую систему. Без защитного лесного покрова поля оказались подвержены ветровой и водной эрозии, а почва — иссушению. Вода теперь скапливается на поверхности уплотнённых земель и быстро испаряется, не успевая проникнуть вглубь. Кроме того, уменьшение лесов негативно влияет на локальный климат, снижая количество осадков и увеличивая амплитуду температур, что только усугубляет проблему (подробнее об этом в статье: «Биотический насос. Дожди идут до тех пор, пока существуют леса»). Леса, которые когда-то служили природным регулятором влаги, стали исчезающим звеном в агроландшафтах, что поставило под угрозу долгосрочное плодородие сельскохозяйственных земель.
Сегодня восстановление лесных полос вокруг полей и внедрение агролесоводческих практик становится всё более актуальным. Лесополосы не только препятствуют потере влаги, но и снижают скорость ветра, предотвращают эрозию и создают благоприятный микроклимат. Это жизненно важная мера для борьбы с иссушением почв и обеспечения устойчивости сельского хозяйства в условиях меняющегося климата.
Причина большинства экологических бед современности заключена в распространённом ошибочном подходе к ведению сельского хозяйства. Эти ошибки включают: широкую распашку степей, которая разрушает природную структуру почвы и лишает её способности удерживать влагу, что приводит к иссушению земель и эрозии; вырубку лесов, некогда окружавших сельскохозяйственные поля, нарушающую гидрологический баланс, увеличивающую горизонтальный сток воды и усугубляющую деградацию почв; уплотнение почв из-за неправильных методов обработки земли, таких как использование отвального плуга/глубокая вспашка и чрезмерное использование тяжёлой техники, что лишает почву пористости, ухудшая её способность впитывать осадки.
Уплотнённые почвы плохо впитывают дождевые осадки, что уже стало причиной масштабных наводнений в различных регионах. Вместо того чтобы проникать вглубь, вода скатывается по поверхности, образуя мощные потоки, которые разрушают поверхность почвы, вызывая ее эрозию, вымывают верхний плодородный слой и увеличивают риск подтопления населённых пунктов.
Кроме того, уплотнённые почвы практически не удерживают влагу, что в условиях засухи приводит к катастрофическим потерям урожая. Вместо того чтобы питать корни растений, остатки влаги быстро испаряются, оставляя почву сухой и бесплодной. Так называемая “машинная деградация почв” связана именно с использованием современных тракторов и сельхозмашин, которые создают высокое давление на почву. Особенно вредны для почвы колесные тракторы на узкой резине, которые в процессе посева и уборки урожая покрывают следами до 80% поверхности поля. Глубокий слой уплотнённой почвы препятствует развитию корневых систем растений, а также вентиляции и проникновению влаги.
Специалисты отмечают, что при использовании тяжелых тракторов повреждение почвы может распространяться до одного метра в глубину и сохраняться на протяжении всего следующего вегетационного сезона. На восстановление плотной, “запрессованной” почвы требуется не только время, но и значительные ресурсы, включая дополнительные обработки и внесение удобрений.
При движении таких машин по полю структура почвы нарушается: крупные поры, через которые могла бы проникать вода, разрушаются, а почвенные частицы плотно спрессовываются. Уплотнение происходит особенно быстро на влажных почвах, где техника оставляет глубокие колеи, которые не только препятствуют равномерному распределению влаги, но и способствуют её застою, усиливая эрозию. Кроме того, в засушливые периоды такая почва практически не удерживает влагу, что приводит к массовому недобору урожая. Согласно исследованиям, уплотнение почв может снижать урожайность до 30% (30 млн тонн) ежегодно. Это не только убытки для фермеров, но и перерасход топлива и удобрений, которые используются, чтобы компенсировать последствия деградации почвы
Такая практика, закреплённая за десятилетия интенсивного земледелия, имеет долгосрочные последствия. Уплотнённые почвы теряют свою биологическую активность: микроорганизмы и дождевые черви, ответственные за восстановление пористости, либо погибают, либо мигрируют в менее повреждённые участки. Это ещё больше снижает способность почвы к восстановлению и усиливает её деградацию.
Кроме того, недостаточное применение органических удобрений и отсутствие севооборота приводят к истощению почвы, снижению содержания гумуса и её биологической активности. Утрата растительного покрова, вызванная монокультурным земледелием и интенсивной эксплуатацией земель, делает почву уязвимой к ветровой и водной эрозии. Эти ошибки ведут к деградации почв, снижению продуктивности сельского хозяйства и углублению экологического кризиса.
Эти ошибочные подходы защищают адепты агрохимического подхода к ведению сельского хозяйства — это проявление косности мышления, застрявшего в устаревших и уже неэффективных парадигмах. К этому добавляется активное лоббирование интересов производителей химических удобрений и пестицидов. Сегодня аграрного подхода, который основывался на гармонии с природой и устойчивом использовании ресурсов, практически не осталось. Его место заняла агрохимия, полностью ориентированная на обслуживание интересов химической промышленности, а не на заботу о здоровье почвы и экосистем.
Вместо того чтобы работать над восстановлением естественного плодородия почвы и её способности к саморегуляции, агрохимия предлагает лишь временные решения в виде химических подкормок. Это приводит к замкнутому кругу: чем больше химии вносится в почву, тем быстрее она деградирует, теряя свою структуру, биоразнообразие и способность удерживать влагу. В результате фермеры вынуждены увеличивать дозы удобрений, чтобы компенсировать падение урожайности, что только усугубляет проблему. Такой подход игнорирует долгосрочные последствия, сводя сельское хозяйство к индустриальному производству с минимальной заботой о природе.
Использование одних минеральных удобрений не восстанавливает биоту почвы. Эксперименты с органоминеральными удобрениями, разработанными Л.С. Тархановой, показали, что почвы, удобренные органоминеральными удобрениями, лучше удерживают влагу даже в условиях засухи. Это связано с тем, что такие удобрения обеспечивают питание для биоты, способствуют образованию пористой структуры и улучшают доступность питательных веществ, включая азот, в отличие от минеральных удобрений, которые только усиливают деградацию.
Кроме того, агрохимический подход загрязняет окружающую среду. Остатки химикатов попадают в реки, озёра и грунтовые воды, вызывая их загрязнение и гибель водных экосистем. Ухудшается качество продуктов питания, так как химия накапливается в сельскохозяйственных культурах, что несёт угрозу здоровью человека. Природные экосистемы вокруг сельскохозяйственных угодий также страдают, поскольку агрохимия уничтожает полезных насекомых, разрушает цепочки питания и способствует опустыниванию земель.
Нам нужно срочно менять этот подход. Поскольку здоровье людей напрямую зависит от здоровых продуктов питания, Министерства здравоохранения и сельского хозяйства разных стран должны сосредоточиться прежде всего на оздоровлении почв и улучшении их качества, внедряя практики, которые обеспечивают их устойчивость и плодородие. Их задача — гарантировать, что состояние земель не только не ухудшается, но стабильно улучшается из года в год. Это требует не только пересмотра текущей политики, но и создания условий, в которых фермеры будут мотивированы заботиться о здоровье почвы, а не стремиться к краткосрочной прибыли за счёт её истощения.
Первым шагом должно стать обязательное внедрение методов почвосберегающего земледелия. Такие подходы, как минимальная обработка почвы (No-till), использование покровных культур и восстановление лесополос, способны не только предотвратить деградацию земель, но и восстановить их природное плодородие. Решение этой проблемы также требует перехода на более бережные технологии обработки почвы. Применение тракторов на широких шинах с меньшим удельным давлением на грунт (до 0,15 кг/см².) или использование гусеничной техники может значительно снизить уровень уплотнения.
Системы постоянной технологической колеи (Controlled Traffic Farming) — этот подход позволяет ограничить площадь движения техники, что минимизирует повреждение почвы. Организация специальных «колейных» зон для движения техники — ещё одна эффективная мера, позволяющая уменьшить площадь повреждения почвы. В странах, где внедрены системы контролируемого движения по полям, такие как Австралия, потери урожая, связанные с уплотнением почв, существенно снизились. Применение этой практики может быть полезным и для российских аграриев, особенно в регионах с засушливым климатом, где потери урожая из-за уплотнения почвы наиболее заметны.
Министерства должны стимулировать применение органических удобрений и возвращение растительных остатков в почву вместо их сжигания или удаления. Эти меры помогут поддерживать содержание гумуса, улучшать водоудерживающую способность почвы и восстанавливать её пористую структуру.
Также необходимо внедрение строгой системы мониторинга состояния земель. Сельскохозяйственные угодья должны регулярно оцениваться по ключевым показателям здоровья почвы: уровню органического вещества, плотности, пористости и биологической активности. Эти данные позволят выявлять ранние признаки деградации и принимать меры до того, как проблемы станут необратимыми. Государственная поддержка должна предоставляться в первую очередь тем фермерам, которые активно используют методы восстановления и защиты почв.
Образование играет ключевую роль в этом процессе. Фермерам необходимо предоставить доступ к современным знаниям о почвосберегающих технологиях и устойчивых методах ведения сельского хозяйства. Это может быть достигнуто через программы обучения, консультационные центры и доступ к лучшим практикам, уже успешно применяемым в других регионах. При этом важно не забывать о финансовой поддержке, которая позволит переход на экологичные технологии без ущерба для доходов фермеров.
Если мы не начнём действовать сейчас, последствия будут катастрофическими. Истощённые и деградированные почвы уже не смогут обеспечивать устойчивую урожайность, что поставит под угрозу продовольственную безопасность. Более того, разрушение почв неизбежно приведёт к усилению климатических изменений, увеличению засух и наводнений. Только осознание важности почвы как основы всей экосистемы и её охрана на государственном уровне способны переломить этот кризисный тренд.
Источник:
Тарханов О.В., кандидат технических наук, академик
Международной Инженерной Академии, e-mail: gelo-t@yandex.ru
Тарханов А.О., директор ИКЦ «Системы и технологии»
Список литературы:
- Засуха почвенная. Толковый словарь по почвоведению. — М.: Наука, 1975.
- ДокучаевВ.В.Наши степи прежде и теперь: (Почвоведческий очерк) // Правительственный вестник / Сочинения. Изд. АН СССР.: М-Л, 1951. Т. YI.
- Измаильский А.А.Как высохла наша степь. Предварительное сообщение о результатах исследовании влажности почвы в Полтавской губернии в 1886-1893 гг.1894 г. Москва – Ленинград: ОГИЗ. Сельхозгиз (под редакцией В.Р. Вильямса), 1937.
- Наумов В.Д. Научное наследие академика В. Р. Вильямса в почвоведении // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии, 2014
- Вильямс В.Р. Избранные сочинения, Т.1, изд. Академии Наук СССР, 1950.
- Микробы. Большая Советская Энциклопедия, 1970 – 1977 гг.
- Тарханов О.В. Обстоятельства, мешающие развитию сельского хозяйства // Национальная безопасность и стратегическое планирование. №2 (6), 2014. С. 80 – 86.
8.Тарханов О.В., Тарханова Л.С., Валеев В.М., Попова С.И. Органо-минеральные удобрения на основе свежезаконсервированной органики. Сборник трудов. Почвы, жизнь, благосостояние. Пенза, 2000.
- Корнилов В.И. Башкирский опыт воспроизводства почвенного плодородия и продовольственная безопасность // Аграрный вестник Урала, № 5. 2011 г.
- Крупеников И. А.История почвоведения. М.: Наука, 1981.
11.Илялетдинов А.Н. Биологическая мобилизация минеральных соединений. Алма-Ата: Наука, 1966.
- 12. Ландина М.М. Почвенный воздух. Новосибирск: Наука, 1992 г.
13.Без возвращения земляного червяка в поле человечеству…
14.Дождевые черви и экология
https://fermer.ru/sovet/udobreniya/15252?ysclid=lvy07kpntz636693349
- Тарханов О.В. Теория плодородия: путь к практике импортозамещения. По материалам доклада «О роли органического вещества в сельском хозяйстве» на дискуссии 10.12.14.г. в Академии Наук Республики Башкортостан /
https://fermer.ru/content/teoriya-plodorodiya-put-k-praktike-importozameshcheniya-237903?ysclid=lvy08uae5z813474986 - Тарханов О.В. Химизация земледелия в СССР: причина и следствие // Национальная безопасность и стратегическое планирование. – №3 (35), – 2021. – С.84 – 99.
- Данилова Г. Уникальное открытие башкирских у ч е н ы х не может дойти до аграриев / Российская газета 21 октября 2014, вторник № 240 (6512)
- Тарханов О.В. Политическая экономия: причины расхождения с практикой // Национальная безопасность и стратегическое планирование. 2020. № 3(31). С.
- Елисеев В.И. Влияние длительного применения минеральных удобрений на урожайность яровой твердой пшеницы в условиях Оренбургского Предуралья// Вестник Оренбургского государственного университета 2015 № 10 (185) (C.14 – 19 )
- Мотревич В.П. Хлеб Оренбуржья: динамика зернового производства в Чкаловской области в послевоенные годы // Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. 2018. № 2 (26), С.130 – С. 141
- Пики половодья на реке Урал по годам.
https://vk.com/photo-79762887_457239112
- «Ползучая катастрофа»: ученые ошеломлены…
- Урал не Арал: соседи не дадут артерии обмелеть
- Тарханов О.В., Тарханова Л.С. Современные технологии переработки навоза и помета как тормоз экономики. Уфа: Системы и технологии. 2009. 160 с.
25. Тарханов А.О., Тарханова Л.С. О бухгалтерском учете на сельскохозяйственном предприятии на примере ПТФ // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. – 2021. – № 29-2. – С. 8-27. – EDN WCEHPO. - Расплата за «химию» в сельском хозяйстве…
YasnoNews.ru›Новости›Статьи›…_rasplata_za_khimiyu_v…
- Тарханов О.В. Без научной дискуссии голод и рост цен на пищу не остановить // Национальная безопасность и стратегическое планирование. –№ 3 (35), – 2021, – С. 70 – 83