Агроэкологический мониторинг

Важнейший показатель плодородия, определяющий урожайность сельскохозяйственных культур и эффективность действия удобрений,- содержание подвижного фосфора в почве, что также относится к объектам агроэкологического мониторинга.

Задача состоит в том, чтобы достичь в почве такого содержания фосфора, при котором он не являлся бы фактором, ограничивающим урожай.

Первая часть проблемы - создание определенного количества фосфора в почве - обоснована исследованиями системы «почва - удобрения - растения». Установлено, что для обеспечения потребности растений первостепенное значение имеет концентрация фосфора в почвенном растворе у поверхности корней. Степень концентрации зависит от поглощения фосфора корнями растений и восстановления ее за счет перехода фосфора из твердой фазы. Чем больше запас ионов, способных к обмену между твердой и жидкой фазами почвы (фактор емкости), чем больше их подвижность (фактор интенсивности), тем быстрее концентрация восстанавливается, а растения лучше обеспечиваются фосфором. [1]

Фосфор и калий являются основными макроэлементами, непосредственно участвующими в формировании величины урожая сельскохозяйственных культур. При недостатке хотя бы одного из них в почвенном растворе создается дисбаланс в минеральном питании растений, приводящий к потере урожая.

В улучшении плодородия почв, повышении продуктивности возделываемых культур особое значение имеют органические удобрения

Будучи важным источником пополнения запасов доступных растениям питательных веществ, они оказывают положительное мелиоративное влияние на почву, способствуя, в частности оптимизации ее гумусового состояния Известно положительное влияние органических удобрений в нейтрализации токсических свойств тяжелых металлов в результате связывания их в малодоступные соединения, ослаблении токсичного действия других химических элементов. Например, в Японии содержание кадмия в рисе снижалось при внесении птичьего помета, компоста или муки из рисовой соломы. Уменьшение токсичности соединений хрома отмечено при внесении торфа или осадка сточных вод. Несмотря на большое производственное значение органических удобрений, накоплено немало данных о больших потерях органикой питательных элементов, высоких концентрациях токсичных веществ в сельскохозяйственной продукции главным образом из-за нарушения технологии использования данного вида удобрений (особенно различных видов бесподстилочного навоза).

Концентрация животноводства, развитие его на промышленной основе коренным образом изменили структуру и качество органических удобрений. Сократилась доля подстилочного навоза (до 20 % общей массы); одновременно увеличился выход бесподстилочного полужидкого и жидкого навоза и навозных стоков.

Применение высоких доз бесподстилочного навоза сопровождается накоплением фосфора в почве, а также повышением его содержания в грунтовых водах.

Из применяемой в качестве удобрений органики наибольшую опасность для окружающей среды могут представлять осадки сточных вод. Применение их в качестве удобрения возможно в научно обоснованных дозах только после тщательного химического анализа осадков и санитарной проверки на специальных площадках.

Учитывая возможность загрязнения окружающей среды, необходим постоянный контроль за качеством органических удобрений, содержанием в них токсичных веществ, а также накоплением последних в почве и растениях.

Расширенное воспроизводство плодородия почв, будучи одной из важнейших природоохранных задач, предусматривает постоянную заботу о пополнении запасов гумуса, что возможно при максимальном использовании различных видов органических отходов в качестве удобрений. Наблюдается прямая связь - чем больше внимания уделяют грамотному использованию навоза и других органических удобрений, тем выше культура земледелия. Нарушение научно обоснованных рекомендаций по приготовлению, хранению и внесению органических удобрений не только существенно снижает их эффективность, но и заметно повышает вероятность загрязнения природных комплексов и их составляющих.

Сообразуясь с требованиями экологической безопасности, необходим обязательный контроль по основным блок-компонентам агроэкосистем. Различные виды органических удобрений необходимо анализировать на содержание в них макро- и микроэлементов, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. В нетрадиционных видах органики (сапропели, всевозможные компосты, сырьем для которых служат отходы промышленных и сельскохозяйственных предприятий) следует дополнительно определять содержание тяжелых металлов и остаточных количеств пестицидов.

Закономерности поведения в объектах внешней среды (атмосфера, вода, почва, растение) большого набора химических средств защиты растений, регуляторов роста, ингибиторов, дефолиантов и десикантов, а также азотсодержащих токсикантов (нитраты, нитриты, нитрозоамины) и тяжелых металлов достаточно хорошо изучены в модельных экспериментах.

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.

Таким образом, в данной главе были рассмотрены основные компоненты агроэкологического мониторинга, основные показатели, контролируемые при ведении наблюдений за состоянием агроценоза, определены основные цели и задачи данной системы. В следующем разделе будет обоснована необходимость проведения агроэкологического мониторинга для земель Российской Федерации, будут рассмотрены состояние и использование земельных угодий некоторых регионов на основе имеющихся данных по мониторингу, будет исследована динамика изменения пахотных площадей некоторых субъектов РФ.

Раздел 2. Анализ агроландшафтов России

2.1 Обоснование необходимости проведения агроэкологического мониторинга для земель РФ

Как говорилось в предыдущей главе, задачей мониторинга состояния почвенного покрова (одной из наиболее важных составляющих агроэкологического мониторинга) является обеспечение регулярного контроля использования земель, однородности почвенного покрова полей, эрозионных процессов, оползневых и селевых наносов, подсклонового заиления, заболачивания, засоления, опустынивания и других негативных процессов. Поэтому земли, подверженные наиболее сильному антропогенному воздействию, требуют особо тщательного контроля за изменением их качественных и количественных характеристик.

На сегодняшний день одной из самых острых проблем земледелия в России является прогрессирующая деградация почвенного покрова, особенно южных территорий страны (рис.1 ).

Рисунок 1. Деградация почвенного покрова на Земле.

Широко распространенная форма деградации земель - это дегумификация почв из-за потери ее главного носителя плодородия гумуса. В результате длительного и нерационального использования земель почвы сельхозугодий оказались истощенными и разрушенными. В нашей стране ежегодная убыль гумуса на пашне составляет 0,62 т/га, а в целом по России 81,4 млн. т. Абсолютная доля потерь органического вещества за последнее десятилетие составила 0,4 - 0,8%. Содержание его в пахотных почвах за последние сто лет снизилось на 30 - 40%. В России за период с 1990 г. выбыло из сельскохозяйственного оборота 25,6 млн. га сельхозугодий, в том числе пашни 8,2 млн. га. С 1970 г. в стране площади с эродированными, засоленными и кислыми почвами увеличились примерно в 2 раза, с переувлажненными и каменистыми в 3, супесчаными в 8 раз. За последние 30 - 40 лет богатые черноземы Русской равнины потеряли 10 - 15 см плодородного слоя. [2]

В значительной степени подвержены деградации пастбища. Только на Северном Кавказе, в Алтайском крае и Новосибирской области от деградации пострадало около 5 млн. га пастбищ.

Площадь действующих оврагов на сельскохозяйственных землях составляет 1,7 млн. га, а площадь заовраженных не пригодных для обработки сельскохозяйственных земель по разным данным - от 5 до 8 млн. га.[2]

В целом по России процессам деградации и опустынивания подвержено около 100 млн. га (около 50% сельхозугодий).

Урожай сельскохозяйственных культур на деградированных землях снижается на 10 - 80% в зависимости от степени деградации. В результате недобор земледельческой продукции в пересчете на зерно составляет примерно 47 млн. т.

Деградация земельных угодий наряду с ущербом для национальной экономики представляет угрозу экологической безопасности страны. Приводящие к деградации негативные процессы (эрозия, дефляция, засоление) усиливаются, а вместе с ними возрастает опасность заиления и загрязнения водных источников смываемыми с полей почвой и химикатами. Так, в реки и водоемы водосборного бассейна р. Дона ежегодно поступает около 300 млн. т почвы, содержащей 75 тыс. т азота, фосфора и других биогенных элементов и 1 тыс. т гербицидов. Это приводит к прогрессирующему снижению водности рек и загрязнению воды ядохимикатами. Годовой сток Волги уже сократился на 10%, Дона, Кубани и Терека - на 25 - 40%. [3]

Следует так же отметить, что наблюдается ежегодное сокращение сельскохозяйственных угодий, одной из причин которого является именно нарушение земель и снижение их плодородия (рис.2 )

Рисунок 2. Изменение площади сельскохозяйственных угодий на 1 января 2009 года[4]

Как видно из имеющихся данных, процессы деградации агроландшафтов России идут достаточно интенсивно, постоянно сокращаются площади пахотных земель, и все большее количество земельных участков выводится из сельскохозяйственного оборота. Поэтому необходимо создание целостной системы агроэкологического мониторинга за состоянием агроэколандшафтов России. При этом важно не только осуществлять организацию наблюдений за состоянием агроэкосистем и отслеживать динамику негативных процессов, но и оценивать получаемую информацию, а также прогнозировать возможные изменения состояния каждого конкретного агроценоза или их системы в ближайшей и отдаленной перспективе. На основании этого следует в ближайшем времени вырабатывать решения и рекомендации для борьбы и предупреждения возникновения негативных процессов, связанных с деградацией почвенного покрова.

2.2 Земли РФ, требующие наиболее тщательного контроля

Среди земель, наиболее полно испытывающих на себе влияние хозяйственной деятельности человека, находятся южные и центральные районы России (рис 3). Эти земли относятся к территориям с острой экологической ситуацией. Динамика развития деградационных процессов здесь отличается большой скоростью и, на некоторых участках, фактической необратимостью нарушения почвенного покрова. Если сравнить карту России с нанесенными на ней границами районов с острыми экологическими ситуациями и карту почвенного покрова, то можно заметить, что в число неблагоприятных территории попадает фактически весь черноземный юг России (рис. 4). К числу таких субъектов России следует отнести:

1. Центрально-черноземный район России (Белгородская, Воронежская, Курская, Липецкая и Тамбовская области),

2. Поволжье (Астраханская, Волгоградская, Пензенская, Самарская, Саратовская и Ульяновская области)

3. Северный Кавказ (Краснодарский край, Ставропольский край, Ростовская области)

4. Западную Сибирь (Курганская, Тюменская, Омская, Новосибирская области и Алтайский край)

Рисунок 3. Регионы с очень острой и острой экологической ситуацией.

Рисунок 4. Черноземы на территории России

Процессы на сельскохозяйственных землях Поволжья, Южно-Чернозёмной полосы и Северного Кавказа во Всероссийском НИИ агролесомелиорации (ВНИАЛМИ, Волгоград) считают долгосрочным опустыниванием, поскольку увеличиваются водная эрозия, выветривание гумуса (плодородного слоя) и засоление почв. Среди главных причин этого рассматривают последствия как повсеместной мелиорации, так и методов освоения целинных земель.

По данным этого института (апрель 2009 года), распашка и мелиорация 1956-1965 годах целинных и залежных земель в Поволжье методами, игнорирующими специфику тех почв, вызвали их долгосрочную деградацию: площадь смытых за последние 45 лет почв только в Волгоградской области увеличилась на 60%. [3]

Аналогичная ситуация по тем же причинам наблюдается в Саратовской области. По данным управления Федерального агентства кадастра объектов недвижимости по Саратовской области, с 1996 года в области не проводится комплексный мониторинг состояния почв. А областная целевая программа "Государственный мониторинг земель", принятая в 2003 году и рассчитанная на 5 лет, утратила силу из-за отсутствия финансирования. Прекращены работы по периодическому почвенному обследованию и экономической оценке земель, потеряна возможность получения достоверной информации об их состоянии.

Тем временем, периодические наблюдения государственных агрохимических служб показывают, что более 60% земель сельскохозяйственного назначения области эродированы, более 13% засолены, потери гумуса в почвах достигли 16%.

Что касается Ставропольского края, то в "Стратегии развития агропромышленного комплекса Ставропольского края на период до 2020 года включительно", утвержденной Министерством сельского хозяйства края в апреле 2009 года, отмечено, что к основным угрозам развития агропромышленного комплекса края отнесены:

· потеря почвенного плодородия -- отчуждение из почвы микроэлементов превысило их внесение: по фосфору -- 12-15 кг/га; по калию -- 30-40 кг/га;

· дефицит гумуса достиг 400-700 кг/га; 60-70% урожая формируется за счет истощения почв;

· ускоряющиеся темпы деградации земель сельскохозяйственного назначения;

· высокая потенциальная опасность проявления ветряной эрозии на 58% территории сельскохозяйственных угодий, водной эрозии -- на 34%.[5]

Процессам переувлажнения и заболачивания подвержено около 270 тыс. га сельскохозяйственных угодий Ставропольского края. Площадь засоленных земель, солонцов и солонцеватых почв составляет более 2,7 млн га. Площадь средне -- и сильносбитых сенокосов и пастбищ составляет соответственно 404 и 355 тыс. га. Общая площадь полезащищенных лесных насаждений уменьшилась с 140 тыс. га в 1991 году до 128 тыс. га в 2008 году, значительно ухудшилось их состояние. Наблюдается прогрессирующее заиливание обводнительно-оросительных систем и технологических водоемов. Ухудшается фитосанитарная обстановка, увеличивается применение ядохимикатов вследствие нарушения севооборотов.

Те же тенденции наблюдаются в других субъектах Южного и Поволжского округов РФ. Вся серьезность данной проблемы заключается не только в ухудшении экологического состояния региона, но и в экономических потерях , поскольку эти регионы обеспечивают почти треть товарного объема сельскохозяйственной продукции РФ.[5]

2.3 Динамика сокращения посевных площадей

Выше уже было отмечено, что в настоящее время в связи с ухудшением качества почв и нерациональным использованием земель снижается количество сельскохозяйственных угодий, в том числе, площади пашни.

К примеру, за период 1990-1997 гг. значительно уменьшились площади пашни (табл.2), также сократились площади сельскохозяйственных угодий за период 2005-2008гг (табл.3). Данные приведены по 15 субъектам РФ, являющихся одними из важнейших сельскохозяйственных регионов страны.

Таблица 2. Группировка некоторых сельскохозяйственных регионов по показателю уменьшения площади пашни 1990-1997 гг. (8лет)[6]

Таблица 3. Динамика площади сельскохозяйственных угодий по субъектам РФ, тыс. га[4]

Таблица 4. Группировка некоторых сельскохозяйственных регионов по показателю уменьшения площади пашни 2005-2008гг. (4года)

В тоже время в некоторых регионах, таких как Краснодарский край, Воронежская область, Алтайский край, Саратовская и Ростовская области, произошло увеличение площадей пахотных земель. При этом следует отметить, что за период 1990-1997гг в Ростовской и Тюменской областях сократились пахотные земли на 20-30%, а за период 2005-2008 гг. площадь пашни в этих регионах увеличилась на 0,1%, т.е. наблюдается тенденция положительной динамики.

Наибольшее снижение пахотных площадей наблюдается а Курганской (-3,3%) и Ульяновской (-3,5%) областях. Наибольшее увеличение площадей пашни наблюдается в Алтайском крае (+1,8%).

Рисунок 5. Курганская область на карте России

Рисунок 6.Ульяновская область на карте России

Уменьшение площадей пашни в Курганской и Ульяновской областях, по-видимому, можно объяснить тем, что обе эти области расположены на территориях, где интенсивно происходит загрязнение почвы химическими поллютантами, внесение чрезмерного количества средств химизации и, как следствие, снижение почвенного плодородия (рис 5,6). В других областях, где продолжается, хотя и менее интенсивно, процесс уменьшения количества пахотных земель также связано, по-видимому, с острой экологической ситуацией.

Заключение

Агроэкологический мониторинг является важной составляющей частью ЕГСЭМ. Благодаря сведениям, получаемых в результате работы этой системы, можно выявить негативные процессы и явления, протекающие в агроэкосистемах, установить их причины и своевременно остановить их дальнейшее развитие. При слаженной работе системы агроэкологических наблюдений процесс выявления нарушения, принятия решения по его устранению и реализация мероприятий на практике дает хорошие и своевременные результаты.

В России на данный момент целостной системы наблюдения и контроля за состоянием агроценозов нет:

· информация не всегда точна и своевременна;

· несмотря на обилие всевозможной информации, отсутствует структура быстрого принятия решений и своевременного устранения источника негативного воздействия и самого воздействия;

· отдельные этапы проведения агроэкологического мониторинга не всегда согласованы между различными структурами, осуществляющими их. Поэтому получаемые данные не всегда состыковываются.

В ходе работы было выявлено, что наиболее сложная экологическая обстановка - на территории юга России, в черноземной зоне.

Был проведен анализ изменения площадей пашни в южных регионах России. На его основе можно сделать вывод о том, что наблюдается связь между сокращением числа пахотных площадей и загрязнением окружающей среды. В районах с острой экологической ситуацией загрязненные и нарушенные земли все меньше используются для нужд сельского хозяйства. Для черноземных почв юга России эта проблема имеет наиболее острый характер.

Поэтому именно этот регион нуждается в проведении наиболее тщательного контроля за состоянием агроценозов и почв в частности, в разработке мер по снижению антропогенной нагрузки на эти земли. В этом регионе необходимо осуществлять не только стационарные наблюдения, но и маршрутный мониторинг периодичностью 1-3 раза за вегетационный период для наиболее репрезентативного отражения динамики и скорости развития негативных процессов. Тогда, возможно, меры по снижению конкретных антропогенных нагрузок на определенные агроландшафты будут приниматься быстрее и эффективнее, что в последствии действительно приведет к более эффективному управлению агроэкосистемами.

Список использованной литературы

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

2. Защитное лесоразведение в Среднем Поволжье: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 75-летию Поволжской агролесомелиоративной опытной станции, п. Березки Самарской обл., 23 - 24 июня 2005 г. / ВНИАЛМИ. - Волгоград, 2005

3. Статистические материалы и результаты исследований развития АПК России, М., РАСХН, 2006

4. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель в Российской Федерации в 2008 году, Министерство экономического развития РФ, Федеральное агентство кадастра объектов недвижимости, Москва, 2009

5. журнал «Аграрное обозрение», июнь-июль 2009 г.

6. http://science.viniti.ru

Страницы: 1, 2, 3