Показатели устойчивости почв к техногенезу

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ

К АНТРОПОГЕННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Важной характеристикой почвенного покрова является его устой­чивость к антропогенным воздействиям. Данная его характеристика яв­ляется интегральным показателем, являющимся функцией ряда факто­ров, определяющих течение почвообразовательного процесса: климати­ческих условий, почвообразующих пород, топографии местности, расти­тельного покрова, а также деятельности человека.

Оценка устойчивости почв как компонента агрозкосистемы необ­ходима в целях прогнозирования и анализа изменяющейся в ходе хозяй­ственной деятельности человека экологической ситуации, а также для определения допустимой техногенной нагрузки, которая не повлияет на эффективность выполнения почвенным покровом его основных эколо­гических функций.

Устойчивость- это способность возвращаться после возмущения в исходное состояние и сохранять производительную способность в соци­ально-экономической системе. Для почв могут выделяться различные виды устойчивости: геохимическая - способность к самоочищению от продуктов загрязнения и снижению их токсичности; биологическая -восстановительные и защитные свойства растительности; физическая устойчивость литогенной основы (противоэрозионная устойчивость).

Наибольший интерес представляет оценка интегральной устойчи­вости, которая определяет устойчивость почв ко всему комплексу антропогеггых воздействий.

Для определения интегральной устойчивости почв сельскохозяйственных угодий предлагается следующая система оценок в баллах:

1) выбирается ряд показателей, описывающих изучаемый объект, и рельеф характеризующих его устойчивость к техногенезу;'

2) показатели ранжируются в порядке усиления их роли в поддержании устойчивости;

3) для каждого объекта находится сумма баллов по всем выбранным показателям. Можно использовать систему баллов в целых числах (от 0 до 4, от О до 5 и т.п.). Однако рекомендуется проводить нормирование баллов от 0 до 1 (0-0,25-0,50-0,75- 1,0 и т.п.).

На основании суммарной балльной оценки почвы делятся на кате­гории (от крайне неустойчивой до высокоустойчивой).

При определении устойчивости почвенного покрова к антропоген­ному воздействию студенту необходимо определить балл устойчивости по всем ее показателям, нашедшим отражение в данном пособии. При этом следует отметить, что все показатели можно разделить на две груп­пы.

Первая группа (а-г) требует экспертной оценки, то есть балл при­сваивается показателю на основании характеристики исследуемого рай­она, содержащейся в задании и в справочной литературе, а также знаний, полученных в курсах "Почвоведение", "Геология", "Картография", "Аг­рохимия", "Сельскохозяйственная экология" и др.

Вторая группа показателей (д-и) - расчетная, где балл присваива­ется на основе четких числовых значений, характеризующих данные по­казатели.

После расчета суммарного показателя устойчивости по всем пара­метрам необходимо произвести оценку полученного значения и охарак­теризовать устойчивость участка и хозяйства в целом.

Показатели устойчивости почв к техногенезу

а) Почвообразующие породы

Почвообразующие породы являются одним из основных факторов, определяющих устойчивость почв к эрозионным процессам, усиливаю­щимся в результате деятельности человека.

Наибольшая устойчивость свойственна почвам, сформированным на породах, имеющих:

- хорошую водопроницаемость, снижающую возможность образования интенсивного поверхностного стока (при этом следует учитывать,
что хорошая водопроницаемость свойственна не только почвам, сформированным на песчаных отложениях, но и тяжелосуглинистым хорошо оструктуренным);

- высокую степень связности, обусловленную присутствием полу
торных окислов и карбонатов;

- определенный гранулометрический состав с преобладанием мелкопылеватой и илистой фракции, в наибольшей степени благоприятст­вующий формированию прочной структуры.

Значительную роль играет также слоистость пород: при наличии водоупора вблизи поверхности почвы устойчивость ее к эрозии заметно снижается.

Почвообразующие породы ранжируются на 5 категорий.

Таблица 3.1 Показатели для оценки устойчивости по почвообразующим породам

Почвообразующая порода	Оценка в баллах
в целых	в долях
Моренные, флювиогляциальные и древнеаллювиальные пески
Моренные и флювиогляциальные отложения на вы­ровненных территориях и депрессиях; маломощные пески и супеси, подстилаемые тяжелосуглинистой мореной (двучлены); аллювиальные слоистые отло­жениях, торфа		0,25
Легкие суглинки, подстилаемые тяжелосуглинистой мореной (двучлены)		0,50
Моренные суглинки и глины		0,75
Покровные суглинки и глины, карбонатные отложения		1,00

Помимо устойчивости к физическим факторам деградации, породы различаются по степени устойчивости к химическому воздействию. Так, на породах, обладающих высоким содержанием обменных оснований и реакцией среды, близкой к нейтральной и нейтральной (лессы и лессо­видные суглинки, известняковые и мергелистые породы) формируются почвы, обладающие высокой степенью буферности к кислотным осадкам, выщелачиванию биогенных элементов, загрязнению тяжелыми металлами.

Б) Рельеф

Основной характеристикой рельефа, определяющей устойчивость помпы к деструктивным процессам (главным образом к водной эрозии) является уклон местности. При возрастании угла наклона соответствен но увеличивается скорость и энергия поверхностного стока (плоскостно­го и линейного), что ведет к снижению устойчивости почвы. Рельеф ранжируется на 3 категории.

Таблица 3.2 Показатели для оценки устойчивости почв по выраженности рельефа

Рельеф	Оценка в баллах
в целых	в долях
Сильноволнистая территория с уклонами более 10°	0 _
Средневолнистая территория с уклонами 3-10°		0,5
Слабоволнистая и выровненная территория с укло­нами, не превышающими 3°		1,0

В) Увлажненность

Условия увлажненности сельскохозяйственных территорий ран­жируются в зависимости от степени дренированнсти территории, гра­нулометрического состава почв и типа севооборота.

По данному показателю почвы ранжируются на 5 категорий.

Почвы, на которых вышеуказанные характеристики обеспечивают наибольшую увлажненность, получают высший балл - 4 (1,0). К ним от­носятся гидроморфные типы почв: болотные на торфах, аллювиально-луговые, дерново-глеевые и дерново-карбонатные, используемые в сель­ском хозяйстве в качестве сенокосов.

Подзолы и дерново-подзолистые почвы на песчаных и супесчаных отложениях имеют наименьшую влагообеспеченность и получают низ­ший балл- 0 (0,0).

Г) Теплообеспеченностъ

Почвы хозяйства в целом получают одинаковое количество сол­нечного излучения, однако ряд факторов: увлажненность, мезорельеф (экспозиция склона) и микрорельеф, цвет почвы (влияющий на величину альбедо), гранулометрический состав, - в значительной степени обу­славливают вариабельность теплообеспеченности в пределах даже не большого района.

Условия теплообеспеченности ранжируются на 4 категории. Почвы тяжелого гранулометрического состава, с высоким содержанием гумуса, со слабовыраженным микрорельефом, южной экспозиции (если имеется в достаточной степени выраженный мезорельеф) получают мак­симальный балл - 3 (1,00). Почвы с меньшей теплообеспеченностью по­лучают в порядке убывания 2 (0,66), 1 (0,33) и 0 (0,00) баллов.

д) Запасы гумуса в слое 0-20см

Высокое содержание гумуса является главным фактором, опреде­ляющим оструктуренность почвы, богатство ее элементами питания (благоприятно влияющее на растительный покров), оптимальные водно-физические свойства, что снижает ее подверженность эрозионным про­цессам.

Гумус обладает феноменальной, в сотни раз большей, чем у равного по массе количества глины, способностью удерживать воду и биогенные элементы. Положительное влияние запаса гумуса проявляется и в экс­тремальных ситуациях: в засушливые периоды благодаря повышенной влагоемкости высокогумусированных почв, а при химическом загрязне­нии почв - благодаря высокой сорбционной способности органических веществ.

При сельскохозяйственном использовании почв большое значение имеют также энергетические и экономические аспекты проблемы, т.к. гумусовое состояние почв в значительной мере определяет затраты ме­ханической энергии на обработку почв.

Данный показатель ранжируется на 6 категорий.

Таблица 3.3

Показатели для оценки устойчивости почв по содержанию гумуса

Запасы гумуса, т/га	Оценка в баллах
в целых	в долях
Менее 10		0,0
10-20		0,2
20-40		0,4
40-60		0,6
60-80		0,8
Более 80		1,0

е) Степень насыщенности основаниями

Степень насыщенности почв основаниями тесно связана с такими почвенными характеристиками, как реакция среды, степень оструктуренности, устойчивость почвенного поглощающего комплекса, биологи­ческая активность и некоторыми другими. Увеличение значения данного показателя оказывает благоприятное воздействие на устойчивость почв. Данный показатель ранжируется на 5 категорий.

Таблица 3.4

Показатели для оценки устойчивости почв по степени насыщенности основаниями

Степень насыщенности основаниями, %	Оценка в баллах
в целых	в долях
менее 20%		0,00
20-40		0,25
40-60		0,50
60-80		0,75
80-100		1,00

ук) Кислотность

Почвы, имеющие высокую степень кислотности, обусловленную как условиями почвообразования, так и антропогенным воздействием, значительно отличаются от почв с нейтральной реакцией среды.

Наиболее значимыми отличиями кислых почв являются более сла­бая оструктуренность и связность, высокая скорость выщелачивания биогенных элементов и большие их потери, слабое развитие почвенного покрова, высокая подвижность ионов тяжелых металлов и микроэлемен­тов, а также некоторые другие неблагоприятные особенности, что в целом обуславливает невысокую устойчивость таких почв к техногенным процессам.

Кислотность почв ранжируется на 3 категории.

Таблица 3.5 Показатели для оценки устойчивости почв по их кислотности

Кислотность почв	Оценка, в баллах
в целых	в долях
Сильнокислые и кислые почвы, рНKCl < 4,5		0,0
Среднекислые и слабокислые почвы, pНKCl, 4,5-5,5		0,5
Близкие к нейтральным и нейтральные почвы, рНКСl > 5,5		1,0

з) Степень сельскохозяйственной освоенности

В связи с тем, что сельскохозяйственное освоение территории ча­ще всего ухудшает свойства почв (потеря гумуса, развитие эрозионных процессов, подкисление и т.п.), данному показателю целесообразно при­своить отрицательный балл.

Показатель ранжируется на 3 категории.

Таблица 3.6

Показатели для оценки устойчивости почв по степени их освоенности

Почвы	Оценка в баллах
в целых	в долях
Слабоокультуренные, с низкой насыщенностью органическими (менее 5 т/га) и минеральными (менее 60 кг/га) удобрениями, слабой агротехникой	-3	-1,00
Среднеокультуренные, со средним уровнем насы­щенности органическими (5-10 т/га) и минеральны­ми (60-180 кг/га) удобрениями на фоне оптимальной агротехники	-2	-0,66
Нысокоокулътуренные, с высоким уровнем приме­нения органических (более 10 т/га) и минеральных (более 180 кг/га) удобрений на фоне высокой почвозащитной агротехники	- 1	- 0,33

и) Первичная биологическая продуктивность

Высокая биологическая продуктивность территории является кос­венным свидетельством экологического благополучия почвы и, следова­тельно, ее высокой устойчивости к антропогенному воздействию. В то же время она оказывает совершенно определенное прямое влияние на устойчивость почв, поскольку высокая биологическая продуктивность обуславливает регулярное поступление органического вещества в почву и является фактором улучшения гумусного состояния, водно-воздушного, термического и других режимов почвы.

Показателем первичной биологической продуктивности может служить величина урожая биомассы (включающая товарную и побоч­ную продукцию, корневые и пожнивные остатки). Однако принимая во внимание тот факт, что большая часть биомассы ежегодно удаляется за пределы агроэкосистемы, очевидно в данном показателе следует учиты­вать лишь количество корневых и пожнивных остатков, которое рассчи­тывается в среднем за год в севообороте (Приложение 17).

Показатель ранжируется на 5 категорий.

Таблица 3.7

Показатели для оценки устойчивости почв по биологической продуктивности

Неотчуждаемая биомасса, ц сухого вещества/га	Оценка в баллах
в целых	в долях
Менее 40
40-60		0,25
60-80		0,50
80-100		0,75
Более 100		1,00

3.2. Оценка устойчивости почв хозяйства

Показатель устойчивости определенного участка почвенного покрова оценивается путем суммирования баллов по всем анализируемым показателям, с учетом чего выделяют отдельные категории интегральной устойчивости почв.

Таблица З.8 Оценка почв по степени их интегральной устойчивости

Степень устойчивости	Оценка в баллах
в целых	в долях
1 .Крайне неустойчивая	0-4	0,00-1,28
2.Неустойчивая	5-9	1,29-2,56
3 .Малоустойчивая	10-14	2,57-3,84
4.Относительно устойчивая	15-19	3,85-5,12
5. Устойчивая	20-24	5,13-6,40
б.Высокоустойчивая	25-27	>6,40

Таблица 3,9

Сводная ведомость оценки почвенного покрова по показателям, определяющим его интегральную устойчивость

Показатели	№№ полей
	^
Рельеф
Почвообразующая порода
Увлажненность
Теплообеспеченность
Биологическая продуктивность
Запас гумуса в слое 0-20 см
Кислотность
Степень насыщенности почв осно­ваниями
Сельскохозяйственная освоенность
Суммарная оценка
Средневзвешенный балл устойчивости
Степень устойчивости

Для характеристики устойчивости почв хозяйства в целом можно использовать средневзвешенный балл устойчивости, рассчитываемый по формуле:

Б = (б₁ х S1) + (б₂ х S₂) + (б₃ х S₃) + ... + (бn х Sn) / S, (10)

где Б - средневзвешенный балл устойчивости;

б _1,2,3,...,n - интегральные баллы устойчивости по отдельным полям

хозяйства;

S _{1,2,3,..., n} - площади отдельных полей;

S - суммарная обследуемая площадь.

Данные по устойчивости почв хозяйства к антропогенному воздей­ствию позволят дать квалифицированное заключение о качестве почвы в наблюдаемое время и спрогнозировать его изменения в будущем, опти­мизировать размещение промышленных предприятий, степень очистки выбросов веществ, загрязняющих природную среду, и провести эколо­гическую экспертизу территории.