Агроэкологический мониторинг

Важный показатель - динамика содержания пестицидов в почве и растениях. Для изучения динамики пробы отбирают, как минимум, в 3...4 срока: первый - в день обработки (исходное содержание), а далее через 3...5, 15. ..30 и 50...60 суток после обработки, а также при уборке урожая. Наименьшие временные интервалы берут при использовании нестойких препаратов, наибольшие - стойких.

Остаточные количества пестицидов в почве и растениях определяют официальными методами, утвержденными уполномоченными на то органами (Госхимкомиссия, Минздрав и др.). Оценивают получаемую информацию сравнением с нормативами ПДК и МДУ в почве и растениях. Параллельно с остаточным количеством пестицидов в растительных образцах на основе стандартных методов исследуется содержание азотсодержащих токсикантов (NO2, NO3, нитрозоамины), тяжелых металлов, фтора, мышьяка, хлора, ряда микроэлементов.

Основные задачи оценки сводятся к следующим:

· выявление и комплексная характеристика источников загрязнения природной среды;

· слежение за загрязнителями по всем возможным каналам их миграции, оконтуривание зон вероятного влияния на живые организмы, выявление участков депонирования загрязнителей;

· биогеохимическая оценка миграции и концентрации загрязнений как непосредственно в зонах загрязнения, так и при переносе их по трофическим цепям;

· определение динамики загрязнения среды, скорости и объемов поступления, распространения и выведения изучаемых соединений; получение прогнозных материалов.

Важное значение в агроэкологическом мониторинге придают определению суммарной вредности (или безвредности) растениеводческой продукции.

Суммарную фитотоксичность почвы оценивают, как правило, методом биоиндикации, разработанным в ВИУА.

Микрофлора почвы - основной фактор почвообразовательного процесса. Качество почвы определяется ее плодородием, важнейшими показателями которого являются биомасса микроорганизмов, интенсивность протекающих в почве биохимических процессов, таксономический состав микрофлоры и ее функциональное разнообразие.

Закономерно, что одна из первоочередных задач заключается в оценке параметров биологической активности почв с разным плодородием, сформированным на основе различных систем земледелия в длительных стационарных опытах. Такие оценки проводят на основных типах почв в различных по природным условиям земледельческих зонах.

Полученные таким образом результаты - исходная база для разработки критериев микробиологической оценки качества почвы и создания банков нормативной информации, необходимых для управления почвенным плодородием и охраной окружающей природной среды. Современные возможности накопления, обработки, хранения и предоставления информации открывают широкие возможности для более обоснованного, а главное, конструктивного решения управленческих задач в области почвенного плодородия.

Разработка качественных и количественных параметров, нормативной базы биологических свойств почвы позволяет развернуть систематические наблюдения за их изменениями в процессе сельскохозяйственного производства.

Соответственно изложенному представляется, что цели микробиологического мониторинга (как составной части агроэкологического мониторинга) можно определить следующим образом:

Получение информации по основным параметрам биологических свойств почвы в различных регионах страны.

Оценка соответствия почв нормативным требованиям.

Прогноз возможных путей эволюции почв под влиянием тех или иных агротехнических мероприятий.

Выдача нормативной информации для разработки корректировки агротехнических приемов, обеспечивающих расширенное воспроизводство почвенного плодородия и высокую продуктивность агроэкосистем.

Таким образом, микробиологический мониторинг призван выполнять контрольную функцию качества почвенной среды и предоставлять нормативную информацию, необходимую для разработки экологически безопасных агротехнологий.[1]

Глава 3. Агроэкологическая ситуация в области земледелия

Агроэкологическую ситуацию в области агрохимическая служба отслеживает двумя путями.

1. Наряду с агрохимическими изысканиями проводятся токсикологическое и радиологическое обследование почв. Помимо этого, агрохимцентр тесно взаимодействует с производством.. Контролируется качество зерна, овощей, другой пищевой продукции, воды различных источников, а также всех видов кормов для животноводства. Систематически ведется работа по выявлению источников загрязнения окружающей среды.

2. Экологическая ситуация наблюдается регулярно на реперных участках. Они созданы в основных почвенно-климатических зонах области на разных типах почв. Ежегодно 3 раза за вегетацию на таких участках отбираются почвенные и растительные образцы, которые и подвергаются анализам.

Токсикологические наблюдения включают в себя определение в исследуемых объектах остаточных количеств пестицидов, солей тяжелых металлов и нитратов.

Пестициды. При проведении контроля за остаточным количеством пестицидов особое внимание уделяется определению часто используемых в производстве препаратов. В почвах, где интенсивно применяются пестициды, определяют ГХЦГ, ДДТ, аминную соль 2.4-Д, а в последние годы и «ковбой». За всё время исследований остаточных количеств пестицидов в почвах с-х угодий не обнаружено.

Ежегодно анализируется большое количество растительной продукции: зерна, овощей, кормов для животноводства. Здесь также не обнаружено остаточных количеств пестицидов.

Аналогичные результаты получены и при определении качества водных источников.

Тяжелые металлы. С 1992 года начато обследование с-х объектов на содержание солей тяжёлых металлов. С 1995 года все ежегодно обследуемые площади почв анализируются на содержание меди, цинка, свинца и кадмия. В настоящее время известна экологическая ситуация по данным показателям в 9 районах области. Все обследованные почвы относятся к градациям очень низкого и низкого содержания меди, цинка, свинца и кадмия, что соответствует уровню естественного фона. Исключение составляют поля отдельных хозяйств, прилегающие к автострадам республиканского значения, где были выявлены повышенные концентрации свинца - до 130 мг/кг (Новосибирский район).

Тяжёлые металлы (свинец, медь, цинк и кадмий) определяются также в растительной продукции: зерне, овощах, пищевая продукция, кормах для животноводства. За весь период исследований лишь в 1995 году в огурцах закрытого грунта было обнаружено несколько случаев с превышением содержания кадмия и цинка. Следует полагать, что данное обстоятельство связано с применением минеральных удобрений выше нормативных количеств. Анализ почвы грунта также показал повышенное содержание этих токсикантов.

При анализе грубых кормов для животных, к этом же году отмечено 3 случая превышения ПДК по кадмию.

Определение валового содержания солей тяжелых металлов в плодово-овощной и кормовой продукции в другие годы не выявило критических ситуаций.

Нитраты. Известно негативное действие нитратов на здоровье человека и животных. При большом количестве нитратного азота в почве накапливается избыток их в овощах, плодах, картофеле и кормах. Продуктивность культур при этом не падает. Попадая с пищей в организм человека, N03 начинают восстанавливаться до нитратов, которые во много раз токсичнее, чем нитраты. Нитраты восстанавливаются примерно на 10-20% от общего количества. Далее нитриты, взаимодействуя с аминами, образуют токсические соединения - нитрозамины, которые обладают канцерогенным и мутагенным действием. Если N02 всасывается в кровь, то они образуют метгемоглобин. При содержании метгемоглобина в крови 10-20% у человека может возникнуть слабость, тошнота и рвота, а при 70% наступает летальный исход. При этом, естественно, сильнее страдают дети.

Безопасное суточное потребление NОз человеком составляет до 5 мг/кг его массы.

Главная причина избыточного накопления N03 в овощах и картофеле - нарушение технологий применения удобрений: внесение повышенных доз, неравномерное распределение по полю, искажение режимов полива растений, ранняя уборка урожая.

Часть нитратного азота в организм человека поступает с растениводческой продукцией, а часть - с водой. По этой причине так важно отслеживать качество овощей, используемой в быту воды и кормов.

В прежние годы перед агрохимслужбой ставилась задача определять содержание N03 во всей производимой в области овощной и плодовой продукции. Сейчас контролируется от 50 до 70% посевов овощей. Поступающая в город извне продукция анализируется только в случае выдачи сертификата органом по сертификации.

В последние годы избытка N03 в овощах почти не обнаруживается. Это связано, в основном, с резким сокращением применения в овощеводстве минеральных удобрений. Лишь в нескольких случаях наблюдается превышение ПДК по нитратам в свекле столовой и кабачках ранней уборки. Иногда отмечается избыток N03 в огурцах закрытого фунта. В тепличных условиях обычно создается высокий уровень плодородия используемого грунта.

Ежегодно анализируется от 30 до 60 источников воды, применяемой человеком в быту: колодцы, скважины, реки, озёра и пруды для полива овощных участков. За период 1991-1999 г.г. обнаруживались факты превышения ПДК по содержанию N03 в пробах из колодцев. Отмечалось даже десятикратное превышение нитратов - 497 мг/л в пробах воды колодцев вблизи животноводческих ферм. Обнаруживается высокое содержание нитратов в частных колодцах, что связано с систематическим применением большого количества органических удобрений на индивидуальных участках. Такой водой поливают огороды, в связи с чем избыток нитратов накапливается в овощах.

В воде источников другого происхождения избытка нитратов не найдено.

В грубых кормах для животноводства опасного содержания N03 не обнаруживается. Травы в хозяйствах практически не удобряются. В отдельные годы лишь в силосе и сенаже находится более 500 мг/кг нитратов, что выше ПДК. По пропашным культурам создаются благоприятные условия для накопления большого количества минерального подвижного азота.

Мощным источником загрязнения окружающей среды нитратами являются отходы животноводства.

В связи с экономическим кризисом в последние годы в сильной степени сократилось поголовье скота в животноводстве. Между тем, резко ухудшилась культура ведения самого производства. Частая смена руководителей, нехватка ГСМ и техники нарушили взаимодействие звеньев экологической системы «ферма-поле».

При бесподстилочном содержании животных в продукцию трансформируется лишь очень незначительное количество азота корма. Если оставшийся азот не вовлекается в биологический круговорот, то он становится мощным фактором загрязнения ландшафтов и с-х продукции.

На крупных животноводческих комплексах существующие поля утилизации сильно ограничены в размерах в связи с большими затратами на транспортировку стоков. Они функционируют, как правило, в условиях перегрузки азотом. Даже на малых фермах наблюдается нарушение технологии утилизации и агрономической ориентации их использования - рекомендации внесения в пар под зерновые культуры.

Реальную угрозу экологии в настоящее время представляют действующие крупные птицефабрики. Свежий куриный помет отличается высоким содержанием минеральных форм азота.

Скапливаясь в больших количествах у источников, органика теряет аммиак, смывается ливневыми осадками и талыми водами. Таким образом происходит загрязнение водных источников поверзностного типа. Просачиваясь, органические удобрения приносят избыток нитратов в индивидуальные колодцы и скважины.

Систематическое внесение органики на ближайших, ограниченных по площади, полях вызывает внутрипочвенную миграцию NОз, что в конечном итоге загрязняет грунтовые воды. Кроме того, избыток нитратов накапливается в кормовой продукции и овощах.

По этой причине необходимо реализовывать все имеющиеся средства для предотвращения потерь из удобрений. Так для утилизации жидкого птичьего помёта и навоза необходимо широко использовать компостирование их. [2]

Глава 4. Особенности проведения агроэкологического мониторинга на мелиорированных землях

В районах орошаемого земледелия требуется более обстоятельный учет влияния орошения, средств химизации и других факторов на плодородие почв, урожайность и качество получаемой продукции, минерализацию и загрязнение поверхностных и грунтовых вод.

Задача мониторинга заключается в контролировании, оценке, прогнозировании и управлении состоянием основных показателей плодородия почвы и гидрогеологической среды с целью получения высоких и устойчивых урожаев хорошего качества при минимальных расходах воды и удобрений на единицу продукции, а также предотвращения загрязнения окружающей природной среды.Мониторинг, осуществляемый на базе длительных стационарных опытов и специальных полигонов, целесообразно сопровождать лизиметрическими и микрополевыми опытами с меченым азотом.

Агроэкологический мониторинг проводят во всех зонах орошаемого земледелия с учетом внутризональных почвенных и гидрогеологических особенностей. Набор контролируемых показателей в разных почвенно-климатических зонах может варьировать.

Для изучения динамики содержания подвижных форм элементов питания в почве почвенные образцы необходимо отбирать в основные фазы развития тех или иных культур. Содержание нитратного и аммонийного азота определяют в слоях 0...30, 31...40, 41...60, 61...80, 81... 100 см. В начале и в конце вегетационного периода содержание нитратного азота определяют и в более глубоких слоях (100...120, 121...140, 141...160, 161...180, 181...200см или же до уровня грунтовых вод при близком их стоянии).

Содержание подвижного фосфора и калия по основным фазам развития фиксируют в слоях 0...30 и 31...40 см. Содержание подвижного фосфора и калия, форм этих элементов и степень их подвижности в указанных слоях почвы и до метровой глубины измеряют в начале и в конце вегетации первой и последней культур севооборота.

Содержание подвижных форм микроэлементов, фтора и тяжелых металлов, нитрификационная способность и биологическая активность почвы, содержание легкогидролизуемого азота диагностируют в пахотном слое почвы в начале активной вегетации культур.

В зонах распространения засоленных почв в начале и в конце периода вегетации находят общее содержание водорастворимых солей и состав их в слоях 0...30, 31...40, 41...60, 61...80, 81...100 см или до горизонта грунтовых вод (при глубине их залегания 1,5...2,0 м). При больших глубинах стояния грунтовых вод (З...4м и более) замеры проводят в специальных скважинах. В основании фазы развития культур определяют общее содержание солей, их состав (в том числе содержание нитратов). При наличии дренажной сети фиксируют степень минерализации и состав солей, содержание питательных веществ, остаточное количество пестицидов в дренажных водах.

В зонах распространения солонцеватых почв и солонцов после проведения специальных мелиоративных приемов (внесение гипса или фосфогипса, плантажная или трехъярусная вспашка и другие мероприятия) в начале и в конце вегетации устанавливают содержание обменного натрия в мг-экв/100г и в процентах от емкости поглощения в слоях 0...30, 31...40 и 41...50 см.Кислотность почвы (рН водной и солевой вытяжек) в пахотном слое выщелоченных черноземов, серых лесных и дерново-подзолистых почв следует оценивать в начале вегетации.

При выращивании сельскохозяйственных культур по технологиям, предусматривающим применение пестицидов, в конце вегетационного периода в пахотном слое почвы диагностируют содержание остатков этих препаратов и их метаболитов, нитрозоаминов.

Объемную массу пахотного слоя почвы соотносят с началом и с концом вегетационного периода и проводят по почвенному профилю до глубины 100 см. При этом учитывают продолжительность ротации севооборота. Микроагрегатный состав пахотного и подпахотного слоев (0...30 и 31...50 см) устанавливают в начале вегетации первой и последней культур севооборота, а также культур, размещаемых по пласту и обороту пласта люцерны и клевера.В условиях орошения необходим постоянный контроль за влажностью почвы. Отбирают образцы послойно через 10 см до метровой глубины в период появления всходов, затем через 7...10 сут в период вегетации и перед уборкой, а также перед и после полива.

Валовое содержание N, Р,05 и К20, содержание гумуса, наименьшую влагоемкость (НВ), максимальную гигроскопичность, влажность устойчивого завядания, плотность твердой фазы (удельная масса) фиксируют в пахотном (0...30 см) и нижележащих слоях до глубины 1 м (по генетическим горизонтам с указанием их мощности или в слоях 30...40, 41...60, 61...80, 81...100 см) в начале вегетации первой и в конце вегетации последней культур севооборота.

Фракционный состав гумуса, емкость поглощения, состав обменных оснований, гидролитическую кислотность (в кислых почвах), карбонатность, валовое содержание Са, Mg, S, Al, Fe, микроэлементов, фтора, тяжелых металлов определяют в пахотном слое почвы в начале и в конце ротации севооборота.

Для диагностики указанных показателей в необходимые сроки с помощью бура отбирают образцы почвы, составленные смешиванием пяти индивидуальных образцов с пахотного слоя и трех с нижележащих слоев. Влажность почвы определяют в индивидуальных образцах, взятых с трех скважин на делянке (полигоне).

Оценивают также содержание макро- и микроэлементов в растениях в основные фазы их развития; содержание в получаемой продукции нитратов, нитритов, нитрозоаминов, остаточного количества пестицидов и их метаболитов, фтора, тяжелых металлов.

Для осушенных почв мониторинг должен включать наблюдения за состоянием и изменением их во времени и в пространстве, оценку состояния почвенного покрова и прогноз возможных его изменений; разработку научно обоснованных приемов регулирования состояния почв и режимов, непосредственно определяющих их плодородие.На осушаемых землях основными процессами, приводящими к отрицательным экологическим последствиям, являются загрязнение растительной продукции нитратами, а кормов избыточным количеством калия, загрязнение почвы тяжелыми металлами, пестицидами и другими нежелательными компонентами. Особое значение приобретают процессы разрушения органического вещества, наблюдаемые прежде всего на торфяных почвах («сработка» торфа).

Разрушение органического вещества приводит к потерям его, а с ним и элементов почвенного питания, обусловливает увеличение концентрации биогенных элементов, продуктов техногенеза в дренажных и грунтовых водах, близлежащих водоемах.

Особенностью осушенных почв является высокая степень подвижности элементов питания и связанное с этим более интенсивное вымывание их в окружающие водоемы и т. д.[1]

Заключение

Рассмотренные сведения по агроэкологическому мониторингу относятся в первую очередь к отраслям растениеводства. Они, несомненно, позволяют получить важный и необходимый материал для серьезной экологизации этой области сельскохозяйственной деятельности. Вместе с тем пока еще не сложилась четкая система мониторинга применительно к животноводству с учетом возможных способов его ведения (пастбищное, стойловое), а также кормопроизводству. Представляется, что здесь в первую очередь необходимо грамотное обобщение и осмысление накопленных фактических данных, что послужит реальным шагом к последующей выработке соответствующих методических рекомендаций. В принципе же система агроэкологического мониторинга распространяется на весь агропромышленный комплекс, на все его подсистемы, связанные с производством, переработкой и хранением продукции, материально-техническим обслуживанием и т.д. Только в этом случае концепция экологизации сельского хозяйства получит реальную и надежную основу для полноценного практического воплощения.

Список литературы

1. Агроэкология. В. А. Черников, Р. М. Алексансин, А. В. Голубев и др. Москва, Колос 2000.

2. Состояние почвеннового плодородия и агроэкологическая ситуация в земледелии Новосибирской области. Мурин В. Н., Беленко А. Н, Ефимова Г. И. Государственный центр агрохимической службы «Новосибирский»

Страницы: 1, 2, 3