Мониторинг почв

Мониторинг почв - это система  наблюдения за Гунта с целью предсказания отзыва растений и в целом окружающей среды на технологии выращивания загрязнения.

Основной целью мониторинга  качества почв в данном курсе является количественное определение способности  почв удерживать питательные вещества, необходимые для оптимального развития растений и уровня загрязнения для  предупреждения поступления поллютантов в растения. Эти знания необходимы для достижения экономического оптимума при внедрении системы удобрения. Связанными с этим, а также другими важными целями мониторинга являются:

определения, других факторов, снижающих  производительность почв (кислотность, засоление, фитотоксичность)

определения или запланированное  использование почв не приведет к  отрицательному  
влияния на качество окружающей среды.

Определение качества почв (мониторинг) включает поразительно широкий круг лаборато-рных и дистанционных методов и серию эмпирических и /или теоретических моделей, которые постоянно усложняются для количественной оценки этих показателей. Методы наблюдения включают физико-химические и биологические анализы почвы, визуальное наблюдение роста и развития растений для определения дефицита питательных элементов и симптомов отравления и химические анализы растительных тканей. Новые подходы включают технологии и географическую ин-формационную систему (ГИС), облегчающие точное по месту определения плодородия почв. Компьютерные системы способны сравнить индикаторы плодородия почв с количественными и качественными показателями состояния растений (урожайность, состав, качество, цвет, поврежденность) и быстро скорректировать практику агротехнологий для наиболее эффективного использования питательных элементов.

Мониторинг качества и плодородия почв в экосистемах посвящен преимущественно  продуктивности сельскохозяйственных культур. Значение продуктивности почв в современном сельскохозяйственном производстве в условиях растущего  населения земли и сокращение пахотных земель - основная причина  беспрецедентного давления на ученых и практиков сельского хозяйства  производить больше продуктов питания  с каждого участка, чем это  было раньше. Достижения в генетике и селекции растений и других сельскохозяйственных технологиях (например, в орошении) увеличивают производительность сельскохозяйственного  производства. Однако, повышение урожайности культур означает увеличение использования питательных элементов почвы. Для сохранения плодородия почвы растущий вынос этих элементов должен быть сбалансирован с помощью увеличения их поступления.

Мониторинг почв - составная часть  мониторинга ландшафтов. Оценка плодородия почв играет все большее значение в будущем сельского хозяйства во всем мире, ее применяют для определения территорий, которые могут быть использованы для сельскохозяйственного производства, и для повышения эффективности земледелия на территориях, которые уже находятся в сельскохозяйственном использовании. Другие виды угодий требуют полной, углубленной оценки плодородия почв для максимальной экономической эффективности и экологической безопасности их использования, например, выращивание плодовых и овощных культур, рекультивация нарушенных земель, а также консервация и очистка загрязненных земель.

Плодоовощеводство, где использование питательных элементов часто происходит до-вольно интенсивно, требует очень разных подходов и технологий. Рекультивация зе-мель может быть очень разнообразной в зависимости от природы среды и вида растений. Почвы территорий рекультивации (карьеры, полосы вокруг трасс, свалки отходов) часто очень возбужденным в результате деятельности человека и, как правило, имеют очень нежелательные физические и химические свойства, в том числе и с точки зрения плодородия. С подобными-ми, но в чем-то и отличными проблемами мы встречаемся при мониторинге родючос-е земель, предназначенных для целей сохранения фунтов, с такими, как: залуженные водотоки, террасы, буферные полосы, искусственно созданные заболоченные участки и рекреационные зоны. В таких случаях целью мониторинга является не максимальная урожайность (продуктивность), а стаби-льно вегетативный покров территории. Задача обеспечения оптимального уровня родю-чести земель в рекультивационных программах является новым. Все более важным аспектом оценки качества почв является задача улучшения микробиологической деградации органических загрязнителей, таких, как масла, фиторемедиация (очистка почв от загрязнения с по-мощью специальных растений) от неорганических загрязнителей, таких как Сd, РЬ, или Zn. Осо-бенно это касается территорий вокруг индустриальных центров.

Мониторинг почв - составная часть  экологического мониторинга, так как  соль-ственной производство часто является причиной таких экологических проблем, как:

вымывания NО3-N в грунтовые воды, которые используются для потребления  человеком

газообразные потери аммония из удобрений и навоза, приводящие к подкисления почв, особенно лесных экосистем при кислотных осадках

образования оксидов азота (N2O и  NОх) при денитрификации, влияющие на уровень озона в атмосфере и глобальное потепление

еутрофикация природных водоемов, которая происходит при повышении концентрации Р и N в воде

засоление почв, наблюдается в регионах с родными климатом

переработка отходов или сельскохозяйственного  сырья для дальнейшего использования  в качестве удобрений прямо или  косвенно влияет на качество окружающей среды

внесении мусора для предотвращения стоимостном и экологически опасном их хранению в свалках или сжиганию

использования муниципальных отходов  ЕСВ (ил, компост) в качестве удобрений  может быть полезным для обеспечения  растений питательными элементами и синтеза гумуса, но может приводить к загрязнению почв и продукции токсичными элементами.

Таким образом, мониторинг почв сегодня - более сложный и комплексный  процесс, чем только определение  их плодородия (производительности), так  как возникает вопрос сбалансированного-сованости между производительностью и защитой окружающей среды для очень широко-го круга земель и типа земля пользований.

1. Почвенный экологический  мониторинг: понятия, принципы, задачи, виды      

В последние десятилетия человек  стал причиной быстрой деградации почв, хотя потери почв имели место на протяжении всей человеческой истории. Насчитывают не менее 6 типов антропогенно-технических  воздействий, которые могут вызвать  разного уровня ухудшение почв:      

- водная и ветровая эрозия;      

- засоление, подщелачивание, подкисление;      

- заболачивание;  

- физическая деградация, включая уплотнение и коркообразование;       

- разрушение и отчуждение  почвы при строительстве, добыче  полезных ископаемых;      

- химическое загрязнение  почв.       

Почва – индикатор многолетних природных процессов, и её состояние – результат длительного воздействия разнообразных источников загрязнения. Выбросы в атмосферу от промышленных предприятий и автотранспорта, орошение земель загрязненными водами, нарушений технологических требования при добыче, переработке и использовании нефтепродуктов, многочисленные аварии на нефтепроводах, несбалансированное применение минеральных удобрений и пестицидов приводят к загрязнению почв, ухудшению их физического состояния и в результате потере плодородия и неспособности выполнять свои экологические функции.     

Мониторинг  почв – это информационная система наблюдений, оценки и прогноза изменений почв под влиянием природных и антропогенных факторов.     

Почвенный экологический  мониторинг - система регулярного не ограниченного в пространстве и времени контроля почв, который дает информацию об их состоянии с целью оценки прошлого, настоящего и прогноза его изменения в будущем. Почвенный мониторинг – одна из важнейших составляющих экологического мониторинга в целом, он направлен на выявление антропогенных изменений почв, которые могут в конечном итоге нанести вред здоровью человека.      

В основе почвенно-экологического мониторинга  должны лежать следующие основные принципы:     

1) разработка методов контроля за наиболее уязвимыми свойствами почв, изменение которых может вызвать потерю плодородия, ухудшение качества растительной продукции, деградацию почвенного покрова;      

2) постоянный контроль за важнейшими показателями почвенного плодородия;     

3) ранняя диагностика негативных изменений почвенных свойств;     

4) разработка методов контроля за сезонной динамикой почвенных процессов с целью прогноза ожидаемых урожаев и оперативного регулирования развития сельскохозяйственных культур, изменением свойств почв при длительных антропогенных нагрузках;     

5) ведение мониторинга за состоянием  почв территорий ненарушенных  антропогенными вмешательствами  (фоновый мониторинг).     

Важнейшими  задачами почвенного мониторинга в настоящее время являются следующие:      

- оценка среднегодовых  потерь почвенных ресурсов вследствие  водной, ирригационной эрозии и  дефляции;      

- обнаружение регионов  с дефицитным балансом главнейших  элементов питания растений, выявление  и оценка скорости потерь гумуса, азота, фосфора; контроль содержания  элементов питания растений;      

- контроль кислотно-щелочных  показателей почв, что особенно  актуально в районах ирригации,  применения высоких доз минеральных  удобрений и промышленных отходов  в качестве мелиорантов, а также в крупных промышленных центрах и на прилегающих к ним территориях, где атмосферные осадки отличаются высокой кислотностью;      

- наблюдения за солевым  режимом орошаемых почв;      

- контроль загрязнения  почв тяжелыми металлами вследствие  глобальных выпадений и применения  удобрений;      

- контроль локального  загрязнения почв тяжелыми металлами  в зоне влияния промышленных  предприятий и транспортных магистралей,  а также пестицидами в регионах  их постоянного применения, детергентами  и бытовыми отходами на территориях  с высокой плотностью населения;       

- долгосрочный и сезонный (в период вегетации растений) контроль влажности, температуры,  структурного состояния, водно-физических  свойств почв;      

- оценка вероятного изменения  свойств почв при проектировании  гидростроительства, мелиорации, внедрения  новых систем земледелия и  удобрений и т.п.;      

- инспекторский контроль  размеров и правильности отчуждения  пахотнопригодных почв для промышленных и коммунальных целей.     

Группировка видов почвенного экологического мониторинга выглядит, следующим образом:     

1. Локальный и региональный почвенный  экологический мониторинг делится  на следующие виды:      

1.1. Специфический мониторинг почв: а) мониторинг почв, подверженных  загрязнению, 6) мониторинг агрохимический.     

1.2. Комплексный мониторинг почв: а)  мониторинг опустынивания, б) мониторинг пастбищ, в) ирригационно-мелиоративный.      

1.3. Универсальный мониторинг почв: а) контроль микробиологического  состояния почв, б) контроль качества  почв (бонитировка), в) дистанционный  мониторинг почв.     

2. Глобальный почвенный экологический мониторинг.   
  
  
      

2. Особенность почвы  как объекта мониторинга      

Специфика почв как объекта мониторинга  определяется их местом и функциями  в биосфере. Почвенный покров служит конечным приемником большинства техногенных  химических веществ, вовлекаемых в биосферу. Обладая высокой емкостью поглощения, почва является главным аккумулятором, сорбентом и разрушителем токсикантов. Представляя собой геохимический барьер на пути миграции загрязняющих веществ, почвенный покров предохраняет сопредельные среды от техногенного воздействия. Однако возможности почвы как буферной системы не безграничны. Аккумуляция токсикантов и продуктов их превращения в почве приводит к изменению её химического, физического и биологического состояния, деградации и, в конечном итоге, разрушению. Эти негативные изменения могут сопровождаться токсичным воздействием почв на другие компоненты экосистемы – биоту (в первую очередь, видовое разнообразие, продуктивность и устойчивость фитоценозов), поверхностные и грунтовые воды, припочвенные слои атмосферы.      

Организация почвенного мониторинга представляет собой задачу более трудную, чем  мониторинга водных и воздушных  сред по следующим причинам:      

1) почва – сложный объект исследования, так как представляет биокосное тело, которое живет по законам и живой природы, и минерального царства;     

2) почва – многофазная гетерогенная полидисперсная термодинамическая открытая система, химические взаимодействия в ней происходят с участием твердых фаз, почвенного раствора, почвенного воздуха, корней растений, живых организмов;     

3) опасные загрязняющие почвы химические элементы Hg, Cd, Pb, As, F, Se являются природными составляющими горных пород и почв. В почвы они поступают из естественных и антропогенных источников, а задачи мониторинга требуют оценки доли влияния лишь антропогенной составляющей;     

4) поступают в почву различные химические вещества антропогенного происхождения практически постоянно;