Загальна характеристика антропогенних ландшафтів, пов’язаних із сільськогосподарською діяльністю
Агроландшафти, включаючи території населених пунктів та ферм, займають близько 37% суші, з них 12% - це землеробські площі та 25% пасовища. Найбільші площі агроландшафти займають у помірному поясі (26%), дещо менше у субекваторіальному та субтропічному (17-18%).
Головне призначення агроландшафту – виробництво максимально можливої для даних кліматичних умов сільськогосподарської продукції. Але збільшення продуктивності агроландшафтів за рахунок хімізації веде до забруднення середовища, що нерідко перевищує допустимі екологічні норми. Збільшення площі розораних територій за рахунок схилів призводить до посилення процесів ґрунтової ерозії. Це визначає необхідність реалізації заходів щодо оптимізації (насамперед біогеохімічної) агроландшафтів.
Польовий тип.При створенні та функціонуванні цього типу антропогенного ландшафту основні види антропогенного впливу включають:
оранку ґрунтового шару та знищення природної рослинності,
додатковий полив, постійне зрошення або осушення,
вирощування агрофітоценозів, що складаються з обмеженої кількості видів із щорічним вилученням з них великої частини біомаси.
Вплив людини призводить до зміни багатьох компонентів первинного ландшафту. Майже повністю знищується природний рослинний покрив. Змінюються ґрунти, і створюється специфічні орні ґрунти з не диференційованим профілем. Так, при розорюванні, ґрунти розпушуються, покращується їх водний режим, що призводить до посилення біологічної активності – різко збільшується чисельність мікроорганізмів, посилюються процесинітрифікації, мінералізації органічної речовини та гумусу. Водночас використання важкої техніки викликає ущільнення ґрунтів, зниження його водопроникності та посилення ґрунтової ерозії:водної ерозії- при вплив талих та дощових вод тавітрової ерозії- при впливі вітру. В агроландшафтах швидкість ерозії в сотні та тисячі разів більша, ніж у природних ландшафтах. Нині вона призвела до суттєвого погіршення земельного фонду майже половини світової ріллі. У лісовій, лісостеповій зонах, а також у вологих саванах переважає водна ерозія, у сухих саванах, степах та напівпустелях – вітрова. Ландшафтно-геохімічним наслідком антропогенної ерозії ґрунтів є інтенсифікація механічної та фізико-хімічної міграції елементів. З еродованих автономних і транселювіальних ландшафтів виносяться мінеральні сполуки (до десятків тонн з гектара на рік), гумус, що містять елементи живлення рослин, мікроелементії. Частина цих речовин накопичується за межами ріллі, частина виноситься в підлеглі ландшафти та місцеві водоймища, викликаючи їх обмілення та забруднення.
З оранням пов'язане також забруднення ґрунтів залізом та іншими металами, органічними сполуками (нафта, мазут, ПАУ).
Вилучення частини біомаси призводить до збіднення ґрунту мінеральними сполуками, що потребує постійної компенсації за рахунок внесення добрив. Для боротьби з бур'янами, шкідливими комахами та мікроорганізмами застосовуються різноманітні пестициди та інші агрохімічні засоби. Як показують дослідження, хімізація поряд з корисними результатами супроводжується небажаною трансформацією круговороту та балансу хімічних елементів та забрудненням ґрунтів, рослин, вод тварин та людини азотом, фосфором важкими металами та пестицидами. Рівень забруднення тасклад елементів-забруднювачів неоднаковий у різних регіонах.
Забруднення ландшафтів можуть спричинити і фосфорні добрива. Серед стандартизованих добрив вони містять найбільш широкий спектр мікроелементів, що концентруються у ґрунтах. Так, в суперфосфаті міститься, крім Р, до 1.5% F, 0,005% Cd, (до 100KK), 0,005% -0,003% As (до 10nKK), 5-10 KK Y Sr, Cu, Pb, рідкісноземельних елементів. вноситься менше 5% природного запасу Р у ґрунтах, але він легко засвоюється і забезпечує необхідний приріст врожаю. Проте застосування фосфорних добрив веде до зростання забруднення, оскільки частка мікроелементів у яких вище споживаного рослинами кількості тисячі (для Y As Cd, рідкісних земель) і сотні (для F) раз. Таке мале поглинання цих елементів має як позитивне (слабке забруднення рослин), і негативне (забруднення ландшафтів) значення.
Одним з основним негативних наслідків застосування азотних та фосфорних добрив є накопичення сполук азоту (головним чином нітратів) та фосфору в ґрунтових та поверхневих водах, внаслідок чого відбувається евтрофікація водойм.
Застосування нестандартизованих добрив призводить до надходження до агроландшафтів важких металів. Ці добрива використовують зазвичай на локальних ділянках навколо великих індустріальних центрів. Особливо широкий спектр важких металів в осадах стічних вод. За Ю.Є Саєту та А.І.Ачкасову, найвищі коефіцієнти накопичення щодо фонових ґрунтів у Cd, Ag (Кс до 200 і більше), Hg, Bi, Zn, Cr, Cu, W, Sn (Кс 100-200) . У побутових відходах концентрація мікроелементів є нижчою, серед них переважають Hg(Кс 10-100), Ag Sb Zn Bi Cd Pb (Кс близько 10). При поливі забрудненими річковими водами до ґрунтів і рослин надходять великі кількості Ag (Кс більше 100), Pb CdZn (Кс близько 10). Екологічна небезпека в залежності від сумарного забруднення мікроелементами (Zc) зменшується в наступному порядку: опади стічних вод (500-600), побутові відходи (100-200), забруднені річкові води (100-200), мінеральні добрива (50-70). При цьому найбільші значення показника сумарного забруднення бувають у тепличних ґрунтах, оскільки акумуляція важких металів у відкритих ґрунтах менша. Коефіцієнти концентрації важких металів у ґрунтах та рослинах, зрошуваних стічними водами, розраховані щодо середніх світових кларків незабруднених ґрунтів та сільськогосподарських рослин, утворюють такі ряди забрудненості: ґрунти Cu Cd Zn Hg Pb Ni, рослини – Hg Cd Pb Ni Cu Zn. Це свідчить про селективну концентрацію у рослинах прироритетних токсикантів – Hg, Cd, Pb, малодоступних рослинам на незабруднених грунтах. При цьому рослини мають видову біохімічну спеціалізацію, яка визначає пріоритетне накопичення певних елементів. За даними А.Кабата-Пендіас та Г.Пендіас, кава концентрує Cu (у кілька разів більше, ніж інші культури на тих же ґрунтах), гриби – As, V, Ag, томати –Co, капуста – Co,B, буряк – Li, квасоля – Mo, B люцерна та конюшина – Sr, Ba, B, салат-латук – Co, BeF, Cd, Hg, Fe, Zn, Cu.
У районах інтенсивного тваринництва, крім промишених відходів і стоків істотно впливають ландшафти надають органічні відходи ферм і комплексів, містять азот, сірководень, метан, важкі метали, високі концентрації яких токсичні. За даними Н.Я.Трефілова та А.І.Ачкасова в лісовій зоні помірного поясу контрастність аномалій, пов'язаних з відходами тваринництва, збільшуються наступним чином: птахофабрики – комплекси курячої рогатої худоби – свинарські комплекси. Сумарне забруднення грунтів цими відходами можна порівняти зі слабким ісереднім промисловим забрудненням (Zn – 10-30).
Істотні геохімічні зміни вносять застосування пестицидів. До них відносяться синтетичні органічні сполуки, що використовуються для боротьби зі шкідливими комахами (інсектициди), бур'янами (гербіциди), хворобами рослин (фунгіциди, бактерициди), регулювання зростання рослин (дефоліанти). Наразі відомо понад сто тисяч пестицидів, 70-80% яких застосовується у Західній Європі. Японії та США. Виділяють хлорорганічні та фосфорорганічні пестициди, багато з яких розкладаються дуже повільно та накопичуються у ґрунтах. водах та донних опадах, потрапляють у харчові ланцюги. Пестициди зменшують втрати врожаю та підвищують продуктивність сільськогосподарських культур, але з їх застосуванням пов'язана і суттєва екологічна небезпека – забруднення ґрунтів, вод та рослин. Найбільш небезпечні для ссавців та людини інсектициди, менш токсичні гербіциди та фунгіциди. Синтетичні органічні сполуки, що утворюють пестициди, надходять у ландшафти лише внаслідок господарської діяльності, чужорідні природним ландшафтам та розкладаються дуже повільно. Тому навіть низькі дози їх надходження у повітря, ґрунти та рослини можуть призвести до глобального забруднення біосфери.
Формування агроландшафтів призводить до значних змін у кругообігу води. Це особливо проявляється при додатковому зволоженні чи осушенні території. Зрошення як із потужних видів антропогенного впливу призводить як до додатковому зволоженню, до геохімічної трансформації ландшафту. При оптимальних природних передумовах і нормах зрошення в аридних районах створюються високопродуктивні агроландшафти - оази з новими ґрунтами, кліматом та біологічним кругообігом елементів. При цьому суттєво покращуєтьсяводний і тепловий режим ґрунтів, посилюється мікробіологічна активність, вилуговуються легкорозчинні солі. У старозрошуваних ландшафтах формується особливий ґрунт - антропогенний мул потужністю до 3,5 м. Це родючий ґрунт, накладений в аридних районах на безплідні такири.
Осушувальні меліорації призводять до змін окисно-відновних умов заболочених ґрунтів. У окисних умовах, що виникають, відбувається більш енергійне розкладання органічних речовин, посилюється біологічний кругообіг, збільшується кількість рухливих форм азоту, фосфору і деяких мікроелементів.
Зокрема, частка нітратного азоту в порівнянні з амонійним зростає в орному шарі в 20 разів. Ці зміни призводять до зростання мінералізації ґрунтових вод, зниження вмісту в них розчинених органічних сполук, посилення міграції кальцію, фосфору, натрію та калію. При осушенні та правильній меліорації (глибокій оранці, внесенні калійних, фосфорних, мідних добрив) на осушених болотах виникають найродючіші ґрунти, що не мають природних аналогів.
Спостереження в Мещері показали, що осушення призводить до трансформації лісоболотних та лучних супераквальних ландшафтів кислого глеєвого класу у ландшафти кислого класу (І. А. Авессаломова, К. Н. Дияконів). У грунтах глеевая обстановка зміщується у глибину – межі окисного і відновлювального горизонтів формуються киснево-сорбційні бар'єри, у яких накопичуються залізо, марганець, ванадій, нікель, кобальт, мідь. При осушенні болотних ґрунтів, що містять сульфіди заліза, в результаті їх окиснення формуються різко кислі ґрунти з рН менше 3.
Існування польових ландшафтів можливе лише за постійного втручання людини (щорічному відтворенні польового ландшафту) через рік-трипісля припинення розорювання починається відновлення природних фітоценозів. Через кілька десятків років проявиться диференціація ґрунтового профілю, типова для даної зони і відбуватиметься поступова зміна геохімічних характеристик ґрунтів у бік зональних.
Садовий та змішаний садово-польовий тип
Зовні садовий тип ландшафту ближче до лісокультурного типу, ніж до польового, але низький рівень саморегуляції та потреба у високій агротехніці визначають його приналежність до сільськогосподарських ландшафтів, які зазнають найбільших змін.
Так само як у польовому типі, рослинний покрив цих агроландшафтів повністю змінений, тут вирощують багаторічні плодові дерева та чагарники. Ґрунти сильно окультурені, вимагають глибокої оранки (до 1,5 м), високої родючості, потребують постійної обробки, поливу та внесення добрив. Як аналог лісового ландшафту, садовий тип характеризується здатністю створювати свій мікроклімат: більш вологий, з більш рівномірним розподілом снігового покриву. Садові ландшафти різноманітніші за рельєфом. На відміну від польового вони часто зустрічаються на дільницях з нерівним рельєфом (горбистим, ярово-балочним) на рівнинах або схилах гір. Висока вимогливість до тепла визначає вужчий, ніж у польового та лугово-пасовищного типів ландшафту ареал поширення.
Особливості геохімічної трансформації цих ландшафтів полягають насамперед у необхідності внесення під багаторічні культури великих доз добрив та інтенсивніше застосування пестицидів та органічних та мінеральних сполук важких металів. Зокрема, на виноградниках застосовується обробка препаратами, що містять мідь. Це призводить до підвищеного вмісту міді в ґрунтах у золі листя та поверхневих.водах (у Молдавії ці значення становлять відповідно 2,5 х102%, 0,5%, 500мкг/л). У ґрунтах встановлено присутність техногенного малахіту (концентрація міді до 1-2%). Підвищені вмісту міді дозволили виділити техногенну мідну біохімічну провінцію (Н.Ф.Мирлян).
Садово-польовий тип ландшафту найбільш поширений у тропічних країнах, коли серед полів ростуть одиночні фруктові дерева, створюючи враження рідкісного лісу. Ці ніби змішані багатоярусні ландшафти є аналогами вологих лісів і мають велике майбутнє в тропічних країнах, бо найкраще використовують найбагатші ґрунтово-кліматичні ресурси тропіків. У помірних зонах аналогами є присадибні ділянки.
Це один з найбільш поширених типів агроландшафтів, стан якого повністю залежить від характеру та інтенсивності використання. Загалом, порівняно з іншими агроландшафтами він характеризується найменшим геохімічним навантаженням та трансформацією.
Основний фактор антропогенного впливу при формуванні цього ландшафту - це сінокосіння, яке сприятливо впливає, визначає кращий прогрів, просушування ґрунтів і знищення деревно-чагарникової порослі, а також є перешкодою для розростання бур'янів, виробляє відбір рослин, здатних до вегетативного розмноження.
Надмірний випас худоби в різних природних зонах призводить до істотних змін природних умов і зміщення ландшафтних кордонів. Так, наприклад, в Актюбинській області встановлено, що ушкодження тваринами основних видів степових трав (тирси та полину на 6-25%, типчака та ковили на 26-50%), що призводить до зміни степових фітоценозів напівпустельними.
У тундрах найбільш чутливі до пасовищних навантаженьлишайники (ягель). При більш інтенсивному впливі відбувається ожиріння тундрової рослинності, страждають мохи та чагарники. При дуже великому навантаженні виникають улоговини видування ярі, позбавлені рослинного покриву.
У дигресії Середземномор'я фатальну роль відіграли кози. На думку еколога Шарля Дорста, кози започаткували загибель частини земель Земної кулі. Після кози не залишається нічого, коли вона гине з голоду, людина гине разом із нею.