Динамика кислотности почв Павловского района и ее действие в период с 2006 по 2009 год

Системы мониторинга традиционно разбиваются на подсистемы по средам и территориям.

Комплексный мониторинг проводится повсеместно в целях объединения ряда программ различных типов мониторинга для всесторонней оценки некоторых проблем загрязнения окружающей среды:

1) глобальных, т.е. воздействующих на большую часть земной поверхности; примером может служить эффект выделения углекислого газа и хлорфтор)тлеродов;

2) региональных, т.е. воздействующих на соседние группы стран. например трансграничный перенос загрязняющих веществ по воздуху и рекам, загрязнение морей, вырождение тропических лесов;

3) локальных, т.е. относящихся к сравнительно небольшой территории.

На основе характера изменения состояния земель различают фоновый и импактный мониторинги, а по происхождению изменения состояния земель они подразделяются на эволюционные, цикличные, антропогенные и чрезвычайные ситуации. В зависимости от сроков и периодичности проведения наблюдения за состоянием земель мониторинги подразделяются на базовые, периодические, оперативные, ретроспективные.

Мониторинг земель является составной частью общего мониторинга за состоянием окружающей природной среды

Мониторинг земель призван выполнять базовую, связующую роль всех других мониторингов и кадастров природных ресурсов. Объектом мониторинга земель являются все земли Российской Федерации независимо от форм собственности на землю, целевого назначения и характера использования.

Мониторинг земель имеет подсистемы, соответствующие категориям земель:

               сельскохозяйственного назначения;

               населенных пунктов;

               промышленности, транспорта, связи, радиовещания, телевидения, информатики и космического обеспечения, энергетики, обороны и иного назначения;

               природоохранного, природно-заповедного, оздоровительного, рекреационного и историко-культурного назначения;

               лесного фонда;

               водного фонда;

               запаса.

Кроме того в систему государственного  мониторинга земель входят: мониторинг правового режима земель; мониторинг экономического состояния земель.

В процессе мониторинга проводятся систематические, комплексные наблюдения, изыскания, обследования, съёмки. Выявляются изменения и правонарушения, связанные с загрязнением, заражением и иными видами деградации земель. Производится оценка состояния землепользования, угодий, полей, участков, процессов, связанных с изменением плодородия почв, их загрязнения пестицидами, тяжёлыми металлами, радионуклидами, другими токсичными веществами. Результаты мониторинга земель  выражаются точными количествами показателями за определённый период. Перечисленные и иные данные мониторинга служат доказательством при привлечении нарушителей к ответственности.

Мониторинг ведётся также для изучения экологического состояния других природных ресурсов: вод, атмосферного воздуха, лесного фонда и др.

Содержание мониторинга земель составляют систематические наблюдения (съемки, обследования и изыскания) за состоянием земель, выявление изменений и оценка:

               состояния землепользовании, угодий, полей, участков;

               процессов, связанных с изменением плодородия почв (опустынивание, развитие водной и ветровой эрозии, потери гумуса, ухудшение структуры почв, заболачевание и засоление), зарастанием и закустариванием сельскохозяйственных угодий, загрязнением земель пестицидами, тяжелыми металлами, радионуклидами, другими токсичными веществами;

               состояния береговых линий рек, морей, озер, заливов, водохранилищ, лиманов, гидротехнических сооружений;

               процессов, вызванных образованием оврагов, оползнями, селевыми потоками, землетрясениями, карстовыми, криогенными и другими явлениями;

               состояния земель населенных пунктов, объектов нефте- и газодобычи, очистных сооружений, навозохранилищ, свалок, складов горюче-смазочных материалов, удобрений, стоянок автотранспорта, мест захоронения токсичных промышленных отходов и радиоактивных материалов, а также других промышленных объектов.

1.4. Агроэкологический мониторинг в Нижегородской области

В административных районах Нижегородской области мониторинг состояния почвенного плодородия сельскохозяйственных угодий проводится специалистами ФГУ ЦАС «Нижегородский» с 1964 года.

Задачами отдела ФГУ ЦАС «Нижегородский» агроэкологического мониторинга почв

- проведение агрохимического и агроэкологического обследования почв земель сельскохозяйственного назначения;

- мониторинг плодородия почв;

- учет и систематический анализ агрохимических и агроэкологических показателей плодородия почв;

- ведение банка данных с внесением параметров мониторинга и обновлением атрибутивной информации;

-   прогноз изменений показателей плодородия;

- разработка рекомендаций и планирование мероприятий по эффективному использованию земель и устранению негативных последствий;

- подготовка документов по результатам проведения агрохимического и агроэкологического обследования почв и вручение их руководителям хозяйств и управлений сельского хозяйства административных районов области;

- подготовка плановой картографической основы для хозяйств в любом масштабе с нанесением необходимой информации и агрохимических картограмм;

Исходя из данных результатов агроэкологического мониторинга реперного участка Павловского района можно проследить тенденцию повышения кислотности почвенного раствора в период с 2006 по 2009 год включительно.Работы многих исследователей и ученых, изучающих действие кислотности, подтверждают важность определения кислотности, как одного из главнейших показателей, определяемых в процессе агроэкологического мониторинга почв.

Фактором воздействия на функционирование агроэкосистемы, отрицательно влияющим на рост и развитие сельскохозяйственных культур и их урожайность является кислотность почв.

В кислых почвах, как известно, на 30-40 % уменьшается эффективность минеральных удобрений, увеличиваются непроизводительные потери азота, нарушается поступление элементов питания в культурные растения, в продукции интенсивно накапливаются тяжелые металлы, ухудшается качество, снижается устойчивость агроэкосистем к техногенезу (Агроэкология, 2000).

Кислотность почвы - одно из важнейших свойств многих почв, обусловленное наличием водородных ионов в почвенном растворе, а также обменных ионов водорода и алюминия в почвенном поглощающем комплексе. Различа­ют актуальную кислотность, определяющую значение рН почвенного раствора, и потенциальную, носителем которой являются ионы H+1 и Аl+3 , находящиеся в твердой фазе в обменно-поглощенном состоянии, но подкисляющие почвенный раствор в результате обменных реакций при увеличении в нем концентраций электролитов, например, при внесении в почву удобрений (Ягодин Б.А., 1989).

В работах многих исследователей показано большое значение реакции почвенного раствора, влияющей на химические процессы, протекающие в поч­ве. Прежде всего, реакция среды действует непосредственно на растения, при­чем разные сельскохозяйственные культуры относятся неодинаково к концен­трации ионов водорода (Шмук А.А., 1950). Так, наиболее чувствительны к ки­слотности люцерна, сахарная, столовая и кормовая свекла, конопля, капуста, а такие культуры как рожь, овес, просо, тимофеевка, томат, редис, морковь на­оборот слабочувствительны к повышенной кислотности почв (Титова В.В., Дабахов М.В.,2002). Влияние кислой реакции на растения весьма сложное и многостороннее. Ионы водорода, проникая в большом количестве в ткани растений, подкисляют клеточный сок, изменяют ход всех биохимических процессов. Ухудшается рост и ветвление корней, физико-химическое состояние плазмы клеток корня, проницаемость клеточных стенок, резко нарушается использование растениями питательных веществ из почвы и удобрений. При кислой реакции ослабляется синтез белковых веществ, уменьшается содержание белка и общего азота, количество небелковых форм азота возрастает; подавляется процесс превращения моносахаров в другие, более сложные органические соединения (Ягодин Б.А., 1989).

Растения наиболее чувствительны к кислотности почвы в первый период роста, сразу же после прорастания. В более поздние сроки они сравнительно легко переносят её. Кислая реакция в первый период роста вызывает сильные нарушения в углеводном и белковом обмене, отрицательно влияет на закладку генеративных органов, что отражается в последующем на процессе оплодотворения, урожай при этом резко падает.

Помимо непосредственного отрицательного действия повышенной концентрации ионов водорода на растения, кислотность почвы оказывает многостороннее косвенное действие. Водород, вытесняя кальций из почвенного гумуса, повышает дисперсность последнего и подвижность, а насыщение водородом минеральных коллоидных частиц приводит к их разрушению. Этим объясняются небольшое содержание в кислых почвах коллоидной фракции, неблагоприятные физические и физико-химические свойства, плохая структура, низкая емкость поглощения и слабая буферность. Полезные для растения микробиологические процессы в кислых почвах подавлены, поэтому образование доступных для растений форм питательных веществ протекает слабо.

Различные почвенные микроорганизмы также неодинаково относятся к кислотности почвы. Плесневые грибы лучше развиваются при рН 3-6 и могут расти даже при более высокой кислотности. Среди грибов встречается много паразитов и возбудителей различных болезней растений. Развитие их в кислых почвах усиливается. В то же время многие полезные почвенные микроорганизмы лучше развиваются при нейтральной и слабощелочной реакции. Наиболее благоприятное значение рН для нитрификаторов, свободно живущих в почве азотфиксирующих бактерий (азотобактер, клостридиум) и клубеньковых бактерий люцерны, гороха и других бобовых - 6,5-7,5. При более высокой кислотности жизнедеятельность азотфиксирующих микроорганизмов подавляется, а при рН ниже 4-4,5 многие из них совсем не могут развиваться.

Поэтому в кислых почвах сильно ослаблена или вовсе прекращается фиксация азота воздуха, замедляется минерализация органического вещества, процесс нитрификации подавлен, в результате чего резко ухудшаются условия азотного питания растений. В кислых почвах подвижные формы фосфора связываются полуторными окислами с образованием нерастворимых и малодоступных растениям фосфатов алюминия и железа. Вследствие этого ухудшается фосфорное питание растений. На сильнокислых песчаных и супесчаных почвах растениям может недоставать усвояемых соединений бора, молибдена, кальция и магния.

Отрицательное действие высокой кислотности в значительной степени связано с увеличением растворимости соединений алюминия и марганца в почве. Повышенное содержание их в растворе ухудшает развитие растений даже сильнее, чем избыток ионов водорода.

Отрицательное действие алюминия на многие растения отмечается при содержании его в растворе более 2 мг на 1 л. При более высокой концентрации алюминия резко снижается урожай и даже наблюдается гибель растений. Страдает от избытка этого элемента прежде всего корневая система. Корни становятся укороченными, грубыми, темнеют, ослизняются и загнивают, количество корневых волосков уменьшается. (Ерышова О.В., Танделов Ю.П.,1997).

Поступивший в растение алюминий в основном фиксируется в корневой системе, тогда как марганец равномерно распределяется по всем органам растений. Избыточное поступление алюминия и марганца нарушает углеводный, азотный и фосфатный обмены в растениях, отрицательно влияет на закладку репродуктивных органов. Поэтому отрицательное действие избытка этих элементов сильнее проявляется на генеративных, чем на вегетативных органах. Растения особенно чувствительны к подвижным формам алюминия и марганца в первый период роста и во время перезимовки. При повышенном содержании их в почве зимостойкость многолетних культур резко снижается, большинство растений погибает. Повышенные концентрации подвижного алюминия переносят без вреда лишь некоторые растения.

1.5. Методика проведения агроэкологического мониторинга

Согласно методике отбора проб обследуемая территория делится на элементарные участки правильной формы размером 1-2 га. Каждый элементарный участок характеризуется одним смешанным образцом, составленным из 15-20 индивидуальных образцов, отобранных по методу конверта. Чтобы дополнить результаты изучения почвенного покрова данными по профильному распределению анализируемых элементов, закладывается почвенный разрез и производится отбор образцов послойно (из слоев 0-20, 20-40, 40-60, 60-80,80-100 см. Затем образцы почвы для анализа просушивают до воздушно-сухого состояния, растирают и просевают через сито. Потом образцы анализируют на содержание гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, минерального азота и микроэлементов. Проводят оценку физико-химических показателей: обменная и гидролитическая кислотность,  сумма поглощенных оснований, степень насыщенности почв основаниями.  Кроме того, определяют основные элементы – загрязнители: тяжелые металлы в валовых и подвижных формах.

Одним из основных блоков – компонентов агроэкосистем являются растения. В процессе мониторинга фиксируют как количество, так и качество урожая. Растительные образцы отбираются в местах закладки полуям, после чего проводится анализ на содержание нитратов и  тяжелых металлов в продукции растениеводства.