Оцінка агроекологічного стану ґрунтового покриву
Основною метою оцінки агроекологічного стану ґрунтового покриву є отримання достовірної інформації про основні процеси, які відбуваються в грунтах і визначають рівень їхньої родючості та стабільно високої продуктивностиі агроекосистем для забезпечення заходів управління ними.
Виділимо основні етапи оцінки агроекологічного стану ґрунтового покриву:
постановка мети і завдань оцінки;
підбір основних та допоміжних показників оцінки;
вибір методів отримання даних для оцінки (експериментальні чи розрахункові);
порівняння отриманих показників з еталонами;
визначення найгірших і найкращих показників стану та причин, що їх викликали;
узагальнення показників та проведення інтегральної оцінки.
Наступним етапом, що слідує за оцінкою є етап управління агроекологічним станом грунтів, для здійснення якого власне і потрібна оцінка.
Залежно від мети і завдань оцінки проводиться підбір основних та допоміжних оціночних показників. Всі показники агроекологічної оцінки поділяються на три групи, кожна з яких ділиться на три категорії (див. рис.5.3.).
Рис. 5.3. Групування показників оцінки агроекологічного стану ґрунтового покриву
Вибір методів отримання даних для оцінки залежить головним чином від наявності певних даних і можливості їхнього порівняння. Якщо існують експериментальні дані, які можна порівнювати, то в більшості випадків їм і надають перевагу, тому що саме експериментальні добре систематизовані, статистично опрацьовані дані є найбільш достовірними. Розрахункові ж дані характеризуються більшою неточністю у зв’язку з тим, що отримуються за математичними залежностями, які в більшості випадків спрощують опис природного явища і не враховують великої кількості побічних факторів, які можуть істотно відхилити фактичне значення від прогнозованого. Оцінка агроекологічного стану грунтів може здійснюватися як за прямими показниками (такими, які встановлюються експериментально шляхом польових досліджень або в процесі моніторингу) так і непрямими (такими, які самі по собі безпосередньо не свідчать про агроекологічний стан, але характеризують імовірність виникнення певних процесів у грунтовиму покриві, тому за їхніми величинами прогнозують агроекологічний стан, на основі чого і роблять оцінку). Непрямі показники є показниками прогнозу агроекологічного стану ґрунтового покриву (див. розділ).
В межах груп показники ранжують на категорії, які підпорядковані контролю санітарного стану грунту:
1 -для визначення вмісту речовин, які необхідні для нормального функціонування агроекосистеми;
2 - для виявлення речовин, які в певних концентраціях мають негативний вплив;
3 - для характеристики токсичних речовин, присутність яких або зовсім виключається або допустима в мікрокількостях.
Оцінка агроекологічного стану ґрунтового покриву за всіма перерахованими в табл.. показниками буде повною і даватиме вичерпну інформацію про всі можливі процеси, що протікають в грунті.
Оцінка агроекологічного стану ґрунтового покриву за прямими показниками
Але така оцінка можлива лише в умовах систематичного моніторингу ґрунтового покриву за названими показниками. На сьогодні в Україні немає досконало організованої системи моніторингу грутового покриву (див. розд. 7).
Тому для забезпечення управління грунтовими процесами на сьогодні достатньо організації систематичного контролю тих основних показників родючості грунтів, зміни яких найбільш можливі. До таких відносяться:
кислотно-лужні та окисно відновні умови грунтів;
показники гумусового стану та стану колоїдного комплексу грунту;
фізико-хімічні показники показники (активність основних іонів та потенціали живлення);
показники агрофізичного стану грунту;
показники техногенного забруднення (якщо таке можливе на даній території)
Кислотно-лужні та окисно відновні умови грунтів характеризуються головним чином рН водної і сольової витяжки, формами потенціальної кислотності, окислювально-відновним потенціалом. Механізми кислотно-лужних, окислювально-відновних реакцій багато в чому схожі, і для їх аналізу використовують методи потенціометрів.
Активну кислотність відносять до найбільш важливих і провідних показників трансформації грунтової родючості. Загальновідомий факт її підвищення при систематичному застосуванні фізіологічно кислих добрив.У районі з високими техногенними навантаженнями на грунт зафіксовані зміна рН грунтового розчину на 1 -1,5.
Із зміною кислотно-лужних умов в грунті виникають несприятливі явища руйнування органічної речовини і мінеральної частини колоїдів, підвищений винос елементів живлення і мікроелементів, лужних і лужноземельних катіонів. Всі ці процеси підлягають контролю.
Показники гумусового стану грунту: вміст та запаси загального гумусу, якісний склад гумусу (фракційно-груповий та склад колоїдних форм гумусу), реакційна здатність гумусу. Стан колоїдного комплексу характеризується ємністю катіонного обміну та складом обмінних катіонів. Реакційна здатність гумусу свідчить про ємність катіонного обміну, яку створює в грунті 1% гумусу.
Фізико-хімічні показники, що свідчать про режим живлення грунту:
активність основних іонів, що визначають ріст і розвиток рослин в системі грунт- ґрунтовий розчин;
потенціали живлення калію, кальцію, фосфору;
буферна здатність грунту щодо калію, кальцію, фосфору та кислотно-основна буферна здатність.
Показники агрофізичного стану грунту:
щільність складання в рівноважному стані;
структурно-агрегатний склад грунту;
вологозабезпеченість та волого проникність грунту.
Щільність складення грунту в рівноважному стані доцільно визначати в однотипній сівозміні і під однією культурою. Такий контроль дає можливість не тільки своєчасно виявляти ущільнення унаслідок тиску техніки, а і констатувати початок агрофізичної деградації. Аналіз структурно-агрегатного складу повітряно-сухих зразків (агрономічно цінні агрегати 0,25-10 мм) і водостійкості (вміст водостійких агрегатів більше 1 мм) в першу чергу дає інформацію про ті зміни в механізмі структуроутворення, які можуть бути обумовлені хімічними, фізичними або біологічними чинниками.
Одним з найважливіших показників оцінки вологозабезпеченості рослин є здатність грунту пропускати воду – водопроникність. Потрібно також систематично контролювати польову вологість грунту.
Показники техногенного забруднення грунту поділяються на дві групи:
1) перша група характеризує ступінь накопичення в грунтах металів та неметалів як щодо загального їх вмісту, так і окремих елементів (відношення валової кількості в досліджуваному грунті до вмісту в контрольному). Про активне забруднення роблять висновок на підставі фіксації таких елементів, які здатні поступати і накопичуватися в рослинах. На основі цього роблять висновок про негативний вплив металів на біоту грунту і стан рослин.
2) друга група показників характеризує надходження на поверхню грунту газопилових викидів і їх дію на грунтовий покрив, грунтову мікрофлору і рослини (відношенням вмісту важких металів в грунті (мг/кг) до кількості в ньому органічного вуглецю (%).). З одного боку, це дає уявлення про надходження металів в грунт, а з іншого – свідчить про дегроадаційні процеси, які відбуваються в ній. Використовуючи ці показники, виділяють зони забруднення грунтів металами. До сильно забруднених, непридатних для використання в сільському господарстві земель відносять грунти із вмістом важких металів вище фонового в 3-5 разів - для малобуферних і в 5-10, а то і в 20 разів - для високобуферних.
В умовах антропогенного забруднення грунту використовують комплексну систему показників, яка грунтується на елементарних грунтовий-біологічних процесах, інтенсивність і спрямованість яких оцінюють через ферментативну активність і інші показники. Прямий зв'язок ферментативної активності з родючістю грунтів дає можливість використовувати ці показники для діагностики тих або інших змін, перш за все на стадії трансформації органічної речовини, фосфору, азоту.
У таблиці 1.6.3.1.1. наведений мінімальний перелік показників, які згруповані залежно від процесів і властивостей грунтів. Вказані також періодичність визначення і глибина аналізованого шару грунту. Дотримуючись такого набору, можна адекватно оцінювати сучасний стан грунтів, діагностувати всі види їх деградацій і прогнозувати зміни на найближчу або навіть на віддалену перспективу.
Прямі показники оцінки агроекологічного стану ґрунтового покриву окремого поля чи іншої земельної ділянки зводяться в еколого-агрохімічний паспорт поля.
Еколого-агрохімічний паспорт поля - це документ, в якому зосереджена інформація про родючість ґрунтів та їх агроекологічний стан.
Розробляється він для кожного поля або земельної ділянки на основі матеріалів агрохімічного, радіологічного та інших видів моніторингу ґрунтів, у тому числі на вміст важких металів і залишків пестицидів. Користуючись цими паспортами, обґрунтовують заходи, спрямовані на раціональне використання та підвищення родючості ґрунтів, поліпшення їх агроекологічного стану. Паспорт поля включає дві групи показників стану грунту: агрохімічні та екологічні. Тому оцінка агроекологічного стану грунту проводиться в такій послідовності:
1) встановлюється осереднений бал агрохімічної оцінки грунтів поля за 100-бальною шкалою. Основними показниками, за якими визначається агрохімічний стан ґрунтів поля, є: вміст в орному шарі ґрунту гумусу, азоту (сполук, які легко гідролізуються), рухомого P2O5, обмінного K2O та мікроелементів (Mn, Mo, Zn, Cu, B, Co), кислотність ґрунту, ємність катіонного обміну, сума ввібраних основ, щільність ґрунту, максимально можливі запаси продуктивної вологи в шарі 0-100 см.
2) середній бал агрохімічної оцінки поступово домножається на поправочні коефіцієнти, які визначаються залежно від рівня антропогенного забруднення грунту радіонуклідами (137Cs, 90Sr), важкими металами (рухомі форми Cd, Zn, Cu, Pb, Hg), залишками ДДТ та іншими високотоксичними пестицидами. Потім вводяться поправки на клімат, солонцюватість, засоленість, підпленість та заболоченість грунтів. В результаті отримуємо середньозважений бал агроекологічної оцінки стану ґрунтового покриву поля.
Методику розробки еколого-агрохімічного паспорта поля див. у практикумі.