Ефективність використання основнихприродних ресурсів

Незамінним скарбом і джерелом багатства людства є ґрунт. Найбільше природне багатство України – високоякісні чорно­земи. Вони становлять за різними оцінками фахівців 30–60 від­сотків світового банку найкращих чорноземів, тоді як розорані земельні угіддя в Україні становлять близько 85 відсотків від площі степів та лісостепів. Посівні площі займають 33,5 млн га.

У своїх наукових працях видатний російський вчений-ґрун­тознавець В. В. Докучаєв дав чітке визначення ґрунту. В «Лек­циях о почвоведении» він писав, що ґрунт є функцією (резуль­татом) від материнської породи (ґрунту), клімату і організмів, помноженого на час.

Ґрунт – це природне тіло планети, що має назву Земля.

Визначення ґрунту, що дане В. В. Докучаєвим, пропонується передати формулою [181].

(1.10)

де S – ґрунт;

cl – клімат;

о – організми;

r – рельєф;

р – порода;

t – час.

Вміст гумусу в ґрунті є одним із найбільш чітких показників впливу господарчої діяльності людини на ґрунт, на його родючість.

Український чорнозем містив колись до 18 відсотків гумусу. На такому угідді можна було збирати врожай пшениці до 100 центнерів з гектара. Тепер цей показник значно менший. Нині середня врожайність зернових культур становить в межах 30 ц/га.

Середньозважений вміст гумусу в ґрунтах Запорізької облас­ті сьогодні сягає 3,31 %. В цій же Запорізькій області найкраще забезпечені гумусом чорноземи звичайні Куйбишевського, Гу­ляйпільського і Новомиколаївського районів. У них він стано­вить 4,11–4,50 %. Найменше гумусу містять темнокаштанові і каштанові ґрунти Акімовського, Приазовського і південної час­тини Мелітопольського району, де кількість його знаходиться у межах 2,60–2,91 %.

У зв’язку зі значним розповсюдженням, наприклад у Запоріз­ькому регіоні, на території Запорізького, Василівського, Кам’ян­ка-Дніпровського районів чорноземів звичайних полегшеного, легко- і середньосуглинистого механічного складу, у них досить низький вміст (2,47–2,86 %) гумусу, що впливає на загальну концентрацію гумусу в ґрунтах. Так, лише за період 1957–1962 рр. та 1980–1990 рр. вміст гумусу по Запорізькій області було зменшено з 3,60 до 3,31 %, а по Бердянському району – з 3,84 до 3,40 %. За останні 30 років на Україні втрати гумусу з одного гектару угідь становлять 8,5 відсотка. Вже зіпсовано 60 відсотків чорноземів. Щорічно втрачається 100 тисяч га родючих ґрунтів.

Основною причиною істотного зменшення ґрунтового гуму­су є посилена мінералізація ґрунтів, втрата його при змивах верхнього, більш гумусованого горизонту і недостатнє попов­нення за рахунок надходження у ґрунті органічних речовин з перегноєм і рослинними залишками. Понад 18 мільйонів гекта­рів сільськогосподарських угідь на Україні ушкоджені ерозією.

Великої шкоди щодо збереження гумусу, а відповідно і врожаю, у Північному Приазов’ї завдає вітрова ерозія. Вітрову ерозію ділять на два підтипи: пилові (чорні) бурі і повсякденна (місцева) вітрова ерозія. Пилові бурі у Північному Приазов’ї можуть спричинятися вітрами різного напрямку. Однак 79 % усіх випадків пилових бур викликано вітрами східних румбів. Найбільша кількість (52 %) пилових бур спостерігається у квітні. Швидкість вітру у середньому досягає 20 м/с.

Нами біля села Луначарського Бердянського району на відкритому полі, де посіяна озимина, 6 квітня 1996 року про­водилися дослідження вітрової ерозії. За допомогою чашкового анемометра була визначена швидкість східного вітру, яка становила у середньому 20–22 м/с. Концентрацію пилу відби­рали за допомогою рудничного аспіратора АЕРА і аерозольного фільтра АФА-ВП-20 (водостійкий). Аерозольні фільтри з уловленим пилом зважували на аналітичних терезах.

Кількість земляного пилу, що видувається вітром на полі з площі 1 м² за добу можна визначити за допомогою формули:

(1.11)

де g – концентрація пилу піднятого вітром з землі, г/м³;

t – кількість годин за добу ефективної дії бурі.

Тоді з одного гектару кількість втраченої землі визначається таким чином:

(1.12)

де – кількість втраченої землі і гумусу, видутих вітром за добу з одного метру квадратного в кг;

S – площа землі в 1 га;

N – кількість діб, протягом яких відбувається вітрові та пилові бурі за рік або сезон;

С – коефіцієнт ступеню добової зміни характеру і швидкості вітру, .

Нашими дослідженнями виявлено, що кількість орної землі від вітрової ерозії (з швидкістю пилу 20–22 м/с) при кон­центрації пилу 1,38 г/м³ за добу з площі в 1 га поблизу Бер­дянська може становити 1 192,3 кг. Довготривалість вітрової та пилової бурі по Бердянському району Запорізької області і Північному Приазов’ї в цілому може становити в середньому 96 діб. Таким чином, за цей період з площі в 1 га ймовірність втраченого чорнозему може сягати від 92 до 115 тонн з гектару.

Встановлено, що між швидкістю вітру і критичним дефіци­том вологи повітря у момент появи пилових бур, існує тісний зворотний зв’язок з досить високим коефіцієнтом кореляції [22]. Чим вище дефіцит вологи, тим при менших швидкостях вітру розпочинається пилова буря, і навпаки, чим нижче дефіцит вологи, тим при більш високій швидкості вітру виникає пилова буря.

Отже, пилова ерозія ґрунтів розповсюджена в районах з недостатньою вологою (випаровується вологи більше, ніж випа­дає опадів), високою весняною і літньою температурою і віднос­но низькою вологою повітря. Саме степові зони Бердянського району і степова зона поблизу Маріуполя є епіцентрами утво­рення пилових бур. Так, Бердянська газета «Південна зоря» (№ 54 за 10 квітня 1996 року) у статті «Несе землю вітер буйний» писала: «…Протягом останніх днів, особливо у вихідні, швидкість вітру досягала 22 м/с. По суті це був ураган, який виривав подекуди міцні дерева з коріннями, зривав шифер на дахах, лінії електромережі – таких випадків лише по місту було до сотні. Та найбільшої шкоди ураганний вітер східного та північно-східного напрямку завдав 5, 6, 7 квітня, коли з розо­раних нив, де земля вже підсохла, понесло землю. На автотрасах автомашини їхали при світлі фар. В окремих місцях нанесло стільки землі, що легковушки не могли під’їхати до дачних ділянок, городів…».

Отже це ще раз підтверджує наші науковообґрунтовані вис­новки, що землі Бердянщини щорічно зазнають вітрової ерозії, а це призводить до значного економічного збитку в сільському господарстві отримання врожаїв.

На графіку (рис. 1.4) показано зменшення гумусу в залеж­ності від тривалості поривів сильного вітру та виникнення пилових бур.

Цю залежність можна передати формулою

(1.13)

де n – ступінь зменшення запасів гумусу від дії вітрової ерозії;

k – коефіцієнт пропорціональності ( );

x – ступінь ефективної дії вітрової бурі з пилом.

Характер пилової бурі відповідає добовій зміні швидкості вітру. Бурі виникають ранком, досягають максимуму до полудня і затухають до вечора. Тому, враховуючи ступінь тривалості і активність пилової бурі і підставивши коефіцієнт пропор­ційності, можемо визначити ступінь зменшення запасів гумусу від вітрової ерозії.

Пилові бурі у степових зонах України повторюються раз в 3 – 5 – 10 – 20 років і бувають, як це вже нам відомо, при силь­ному вітрі (15–40 м/с) при недостатній вологості (відносна вологість менша за 15–20 %) і слабкій задернованості. Установ­лено [66, с. 55, 56], що для ґрунтів легкого механічного складу буде досить вітру із швидкістю 3–4 м/с, щоб визвати дифляцію. Структуровані ґрунти більш стійкі до вітрової ерозії, ніж роз­пилені. Експериментальні дослідження [66, с. 50–60] показали, що стійкість до дифляції різко зростає біля грудочок ґрунту, розміром більше 1 мм.

При складі у верхніх п’яти сантиметрах ґрунту агрегатів крупніших за 1 мм в діаметрі, більше 60 % ґрунту є ерозійно­стійким. Встановлено [66, c. 55], що розпилення верхнього шару проходить не тільки під впливом ґрунтообробних і посівних машин, але й під впливом звичайних процесів замерзання, відта­вання, висушування. Як стверджує академік А. І. Бараєв [66, c. 55], забезпечити надійний захист ґрунтів від вітрової ерозії тільки за рахунок зменшення розпилення ґрунтооброб­никами і посівними машинами неможливо. Необхідно залишати на поверхні ґрунту пожнивні залишки. На Півдні України можна зустріти протилежне – часто перед оранкою поля деякі господарники спалюють стерню.

Рис. 1.4. Залежність втрати гумусу слабкогумусованого приазовського чорнозему
від тривалості поривів вітру (середня швидкість м/с на площі 1 га)

Нижче, на рис. 1.5, показана залежність врожаю хлібних злакових культур від зменшення запасів гумусу внаслідок дії вітрової ерозії.

Рис. 1.5. Зменшення врожаю хлібних злакових культур від дії
вітрової ерозії у Північному Приазов’ї

Пряма, яка показана на цьому графіку, описується функцією прямої лінії:

(1.14)

де у – зменшення врожайності хлібних злакових культур з одного гектару посівів;

k – коефіцієнт пропорційності ( );

x – зменшення запасів гумусу залежно від активності дії вітрової ерозії.

Велику роль у зменшенні швидкості і вітрового натиску відіграють лісові смуги. Дослідженнями доведено, що зменшен­ня сили вітру лісовими смугами залежить від конструкції лісових смуг, а також від розміру міжсмугового поля і кута підходу повітряного потоку до смуги. Від конструкції лісосмуги залежить і характер розподілу швидкості вітру з навітреної сторони і віддаль впливу смуги.

До природних факторів, які впливають на зменшення потуж­ності земельних горизонтів або їх знищення і порушення будови ґрунтового профілю, відноситься водна ерозія. Вплив водної ерозії на зниження родючості чорноземів показано в табл. 1.4:

Таблиця 1.4

Зменшення родючості чорноземів під впливом
водної ерозії [66, c. 37]

Назва ґрунту	Ступінь змитості ґрунту	Потуж­ність го­ризонту, см	Запаси гумусу, т/га	Змен­шення запасів гумусу	Знижен­ня родю­чості
Чорнозе­ми північ­но-при­азовські	Незмиті
Слабозмиті			0,8	0,8
Середньо­змиті			0,5	0,6
Сильнозмиті			0,3	0,4
Чорно­земи південні	Незмиті
Слабозмиті			0,7	0,75
Середньо­змиті			0,5	0,55
Сильнозмиті			0,2	0,3

Таблиця 1.5

Землі Запорізької області, що зазнають
водної ерозії [141]

Найменування території	Всього, га	Слабо, га	Середньо, га	Сильно, га
Запорізька обл.	663 309	33 013	182 396	150 900
В тому числі Бердянський район	40 245	20 771	9 518	9 956

В таблиці 1.6 приведені кількісні дані заболоченої землі по Запорізькій області.

Таблиця 1.6

Заболочені землі Запорізької області [141]

Найменування території	Всього, га	Слабо-заболочені, га	Середньо-заболочені, га	Сильно-заболочені, га
Запорізька обл.	34 074	22 113	8 417	3 545
В тому числі Бердянський район	1 531

Основними заходами боротьби з водною ерозією є збере­ження ґрунтової вологи, переведення поверхневого стоку у внутрішньоґрунтовий та виконання цілого комплексу заходів, охоплюючих всі типи земельних угідь, всі типи ерозійно небезпечних ландшафтів. Здійснення протиерозійних заходів передбачає виконання таких завдань: 1) попередження ерозії в ерозійно небезпечних місцях; 2) припинення розвитку ерозії; 3) покращення ерозованих ґрунтів.

У світі, навіть за умов помірного клімату, іригацію розгля­дають як один із засобів підвищення продуктивності землероб­ства. В Україні обов’язковим фактором інтенсифікації сільсько­господарського виробництва є зрошення, бо тільки 7 % площі зораних земель має достатнє зволоження – сума опадів за рік понад 700 мм, 76 % – недостатнє (відповідно 400–700 мм), а 17 % орних земель отримує опадів менше 400 мм за рік. За даними Держкомзему України [62], площа зрошуваних земель становить 2 606,8 тис. га, або 7,8 % від загальної площі ріллі. Найбільші по Україні площі зрошуваних земель – у Республіці Крим (390,8 тис. га), у Херсонській (469,9), Дніпропетровській (245,6), Запорізькій (264,0), Одеській (246,1), Донецькій (202,7 тис. га) областях, що становить 69,8 % від загальної площі зрошуваних земель. Площа зрошуваних земель на Україні поступово зростала до 1991 року з темпом 25,4 тис. га на рік. Для зрошення придатні води з концентрацією солі до 1 г/л. Особливо небажана присутність у поливній воді бікарбонату натрію. Прийнято вважати, що вода з вмістом бікарбонату натрію менше за 1,2 мг екв./л придатна для зрошення, 1,25–2,5 – умовно придатна, більше як 2,5 мг екв./л – не придатна.

Води підвищеної мінералізації і особливо лужні води викли­кають вторинне осолонцювання ґрунтів. З підвищеною концент­рацією солей у воді має мінятись і режим зрошування. На кож­ний 1 г солі в зрошувальній воді необхідно додавати на дренаж­ний стік 5–10 % водозабору, при цьому потреба в дренажі і вегетаційних промивках зростає.

Засолення зазнають ті ґрунти, де зрошувальні системи не мають дренажних улаштувань. На півдні України площа вторин­но осолонцьованих ґрунтів сягає понад 1 млн га, а це говорить про те, що поливні землі стають безплідними. Головною причиною деградації ґрунтів є бездренажне зрошення, великі витрати води на фільтрацію, будівництво зрошувальних каналів в землі без гідроізолювання, зрошування мінералізованою водою. Нижче в табл. 1.7 наводяться дані засоленості ґрунтів Запорізької області.

Таблиця 1.7

Структура і динаміка засоленості ґрунтів
Запорізької області [141]

	Всього, га	Слабо-засолених, га	Середньо-засолених, га	Сильно-засолених, га	Солончаки, га
По Запорізькій області	84 430	41 446	19 004	10 956	13 024
Бердянський район	5 918	2 232		1 414	1 593

З кожним роком дедалі більшу небезпеку щодо ґрунтового покриття становить промислова діяльність людини. Площа сільськогосподарських земель щорічно у світі зменшується на 6 млн га. Особливо великої шкоди землі завдають відкриті розробки корисних копалин. Це приводить до порушень не тільки ґрунтового покриття, але і ландшафту в цілому.

Значного руйнування ґрунтового покрову завдає прокладка трубопроводів, шосейних і залізничних доріг, промислове і цивільне будівництво та інше. Так, прокладка водоводу з Ка­ховського водосховища до м. Бердянська призвела до знищення біля 400 га родючого чорнозему.

Серед сучасних процесів деградації ґрунтового покриття необхідно назвати процес затоплення і підтоплення сільсько­господарських угідь при будівництві гідроелектростанцій і утворення водосховищ. Проектні організації нерідко визначають рівень води, не рахуючись з зацікавленням сільського і лісного господарств.

Заливні землі в першу чергу страждають від затоплення і підтоплення, а вони, як правило, є цінними сінокосами і пасовищами, не кажучи вже про прилеглі орні землі. Безумовно, це великі втрати для агропромислового комплексу.

Вже відомо, що великої шкоди землям України завдала науково необґрунтована меліорація. Майже 50 тис. га орних земель підтоплені.

3 млн 700 тисяч га землі знаходиться в зоні дії аварії на Чор­нобильській АЕС, але тільки на 58 000 га стоїть знак «Радіація».

200 тис. гектарів родючих земель України насичено 10 мільярдами тонн шкідливих промислових відходів, це становить 30 відсотків усіх шкідливих відходів промисловості колишнього Радянського Союзу. Якщо узагальнити всі зміни, то 22 відсотки території України можна характеризувати як сильно і дуже сильно уражені та непридатні до повного використання.

Така ситуація значно погіршує умови життя населення, особливо негативно впливає на стан його здоров’я. При цьому великий ризик обумовлений забрудненням ґрунтів важкими металами, пестицидами і мінеральними добривами.

Серед найбільш токсичних елементів перш за все необхідно назвати ртуть, яка являє собою найбільшу небезпеку у формі сильнотоксичного з’єднання – мелилртуті. Остання може утворюватись з неорганічної ртуті в природі в анаеробних умо­вах у присутності органічної речовини, що і утворюється на дні водоймищ, куди скидаються промислові відходи.

Друге джерело метилртуті в природі – надходження з зерном, яке попередньо оброблене цим з’єднанням для боротьби з цвіллю.

Особливо отруйним з’єднанням є тетраетилсвинець, якого додають до бензину для придушення детонації. При згоранні 1 л пального в повітря попадає 200–400 мг свинцю. За один рік автомобіль викидає біля 1 кг свинцю. У нинішній час у світі налічується не менше 400 млн автомобілів, загальна протяж­ність доріг становить 18,3 млн км. Середня густота доріг 24 км/100 км², а в Європі – 93 км/100 км². Всюди, де прокладені дороги, утворюється розсівання свинцю. З вихлопними газами на поверхню ґрунтів потрапляє понад 250 тис. тонн свинцю на рік; який є головним джерелом забруднення ґрунтів.

Подолати екологічну кризу, що охопила всі водоймища (а найбільшою мірою – басейн Дніпра), за допомогою традиційних підходів вже неможливо. Для цього необхідні концепція розвитку і функціонування водного господарства України та широкомасштабні заходи по її реалізації на основі ефективного застосування ринкових економічних інструментів.

Про те, що вода користується значним попитом як для населення, так і для виробництва свідчить динаміка забору свіжої якісної води на півдні України в м. Бердянську, що приведена в табл. 1.8.

Таблиця 1.8