Агроекологічний моніторинг грунтів

Ґрунт - це особливе органо-мінеральне природне утворення, яке виникло як внаслідок впливу живих організмів на мінеральний субстрат і розкладу мертвих організмів, так і за рахунок впливу природних вод і атмосферного повітря на поверхневі горизонти гірських порід у різних умовах клімату і рельєфу в гравітаційному полі Землі.

З іншого боку, ґрунт - це найбільш малорухоме природне середовище порівняно, наприклад, з атмосферою або поверхневими водами. Міграція забруднювальних речовин в ґрунті протікає відносно повільно. Як наслідок цього, високі рівні забруднення ґрунтів деякими речовинами локалізуються в місцях їх викиду у зовнішнє середовище. Окрім того, можлива поступова зміна хімічного складу ґрунтів, порушення єдності геохімічного середовища та живих організмів.

Найбільш інтенсивним шляхом переносу забруднень, які потрапляють на ґрунт, може бути перенесення з атмосферним повітрям у випадку потрапляння забруднень з ґрунту в атмосферу через випаровування або разом з пилом. Іншим відносно швидким шляхом розповсюдження забруднювачів є змив їх стічними водами.

Спостереження за станом земель і ґрунтів та вмістом у них забруднювальних речовин здійснюють 6 суб’єктів моніторингу: МНС (Державна гідрометеорологічна служба), Мінприроди (Державна екологічна інспекція), МОЗ (санітарно-епідеміологічна служба), Мінагрополітики, Держкомлісгосп, ДержкомземУкраїни.

Державна гідрометеорологічна служба здійснює спостереження та моніторинг забруднення ґрунтів сільськогосподарських земель пестицидами на 35 ділянках у 18 областях та важкими металами у 20 населених пунктах. Проби відбираються один раз у п'ять років, проби на важкі метали у містах Костянтинівка та Маріуполь відбираються щороку.

Державна екологічна інспекція здійснює відбір проб більш ніж на 600 промислових майданчиках у межах країни та визначення забруднень за 27 показниками.

Санітарно-епідеміологічна служба здійснює контроль та моніторинг стану ґрунтів на територіях, де можливі наслідки негативного впливу на здоров'я населення. Найбільше охоплені території вирощування сільськогосподарської продукції, території в місцях застосування пестицидів, ґрунти у зоні житлових масивів, дитячих майданчиків та закладів. Досліджуються проби ґрунту в місцях зберігання токсичних відходів на території підприємств та поза нею у місцях їх складування або захоронения.

Мінагрополітики здійснює спостереження за ґрунтами сільськогосподарського використання. Мережа, на якій ведуться спостереження та моніторинг грунтів підрозділами Державного технологічного центру охорони родючості ґрунтів, складається з 1003 ділянок. Здійснюються радіологічні, агрохімічні та токсикологічні визначення, залишкова кількість пестицидів, агрохімікатів і важких металів.

Держкомліспгосп здійснює спостереження за ґрунтами лісових масивів та впливом на них прилеглих промислових зон, у тому числі наявності важких металів у ґрунтах та рослинному покриві.

Держкомзем здійснює спостереження за проявами ерозійних та інших екзогенних процесів, просторового забруднення земель об’єктами промислового та сільськогосподарського виробництва, за зрошуваними і осушуваними землями, а також за динамікою змін земельних ресурсів берегових ліній водних об’єктів.[2]

.1 Техніко-економічне обгрунтування грунтового моніторингу

В Національному науковому центрі «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О. М. Соколовського» НААН України (ННЦІГА, м. Харків) під керівництвом академіка НААН України В. В. Медведєва розроблена концепція та техніко-економічне обґрунтування ґрунтового моніторингу в Україні. Його необхідність визначається чотирма основними факторами:

винятковою важливістю підтримання ґрунтів у стані, за якого вони зберігають здатність до регуляції циклів біофільних елементів;

важливістю контролю і запобігання порушенню процесів ґрунтоутворення, що виявляються в дегуміфікації, переущільненості, ерозії, підкисленні, підтопленні, засоленні тощо;

важливістю суттєвого підвищення родючості ґрунтів, збільшення віддачі від меліорації та хімізації, поліпшення якості сільськогосподарської продукції;

неможливістю адекватного оцінювання сучасного стану ґрунтового покриву за наявної інформації через застарілі дані, «усіченість», орієнтованість лише на вузького споживача і неузгодженість методик.

Елементи ґрунтового моніторингу були в Україні й раніше. Так, Державним інститутом з землевпорядкування «Укрземлепроект» було проведено систематичне обстеження ґрунтів України в період 1956- 1961 рр. в рамках 1-го туру широкомасштабного ґрунтового обстеження. В період 1975-1990 рр. проведено 2-й турширокомасштабного ґрунтового обстеження ґрунтів України (який не було завершено - обстежено 80% площ). Порівняння результатів цих двох турів дало змогу виявити небажані тенденції у зміні ґрунтового покриву:

посилюється вплив ерозійних процесів на ґрунтовий покрив, за 20-23- річний період між турами площі еродованих орних грунтів зросли на 25%;

тривають процеси дегуміфікації ґрунтів, вміст гумусу в ґрунті в середньому по Україні зменшився на 0,3%;

відбулось значне ущільнення ґрунтів через систематичні втрати гумусу і постійний вплив на ґрунт ходових систем і ґрунтообробних машин;

декальцинація ґрунтів, поява та збільшення гідролітичної кислотності на чорноземах типових та звичайних, причиною яких стало внесення високих доз мінеральних добрив;

затоплення великих площ заплавних земель в результаті будівництва каскаду водосховищ на Дніпрі, що також призвело до підйому підґрунтового водіпідтоплення територій, віддалених від водосховищ.

Зараз в Україні служба ґрунтового моніторингу формується в межах державної системи моніторингу довкілля. До її завдань входить періодичний контроль динаміки основних ґрунтоутворювальних процесів: фізичних, хімічних, біологічних та інших у природних умовах і при накладанні антропогенного навантаження.

Постійними пунктами контролю вибрано природні об’єкти (ліси, заповідники), еталонні об’єкти високого рівня сільськогосподарського використання ґрунтів (держсортдільниці, варіанти стаціонарних дослідів, поля господарств, де впроваджена ґрунтозахисна контурно-меліоративна система землеробства), звичайні господарства.

Стан ґрунтів достовірно діагностується за наявності інформації про зміни структури ґрунтового покриву, трансформації земельних угідь, оцінки темпів зміни основних показників (гумусу, рН, повітряного та поживного режимів, ємності катіонного обміну, фізичного, водного, забрудненості, біологічної активності), оцінки інтенсивності ерозії, показників меліоративного стану (якості зрошувальних вод, рівня мінералізації підгрунтових вод, засоленості грутів зони аерації, вторинного осолонцювання, оцінки темпів спрацювання осушених торфовищ, трансформації органічної речовини, вторинного озалізнення) і, нарешті, оцінки ефективності родючості грунтів.

Спостереження ведуться наземними (стандартними методами і приладами) та дистанційними засобами (дистанційне зондування). Відпрацювання кореляційних зв’язків між наземними і дистанційними методами здійснюється наспеціальних полігонах. В ННЦІГА розроблено програму спеціальних досліджень, спрямованих на методичне забезпечення дистанційного ґрунтового моніторингу. Відповідно до цієї програми створюються і опробовуються методи дистанційного визначення ґрунтових характеристик, а також відповідна знімальна апаратура і засоби оперативного дешифрування інформації.

.2 Джерела і види деградації ґрунтів

Якщо під впливом природних факторів не порушується рівновага й хід звичних геологічних процесів, то під впливом антропогенних факторів відбуваються негативні процеси, які призводять до деградації та виснаження ґрунтів, вилучення їх з сільськогосподарського користування.

Деградація ґрунтів - сукупність процесів, обумовлених діяльністю людини, які зменшують їх родючість. Розрізняють фізичні, хімічні та біологічні види деградації. Причинами деградації ґрунтів є: ерозія, порушення правил агротехніки, знищення лісів, надмірне використання засобів хімізації, кислотні опади тощо.

Опустелювання - у широкому розумінні це процес погіршення і зниження продуктивності територій, який відбувається в будь-яких кліматичних умовах, а його інтенсивність залежить від зниження водного і підвищення теплового режиму. Важливою причиною опустелювання є антропогенний вплив без урахування взаємозв'язку природних компонентів (рельєфу, ґрунту, рослинного і тваринного світів), що формують біологічну продуктивність території і її стійкість до впливу зовнішніх чинників.

Засолення спричиняє повному або частковому вилученню ґрунтів з активного сільськогосподарського використання або зменшення їх продуктивності. Основна причина - непомірний, безсистемний полив при відсутності дренажу. Повторне засолення: неглибоко залягаючі мінералізовані ґрунтові води, підіймаючись капілярами ґрунту і випаровуючись, залишають солі біля поверхні; при надмірному поливі відбувається підйом ґрунтових вод, заболочування і засолення ґрунту техногенної складової використовуються дані з незабруднених територій або територій з викопними грунтами, що не зазнали антропогенного впливу.

Ґрунти вважаються забрудненими, коли концентрація нафтопродуктів (НП) у них досягає такої величини, при якій починаються негативні екологічні зміни в НПС: порушується екологічна рівновага в ґрунті, гине ґрунтова біота, падає продуктивність чи настає загибель рослин, відбувається зміна морфології, водно-фізичних властивостей ґрунтів, падає їх родючість, створюється небезпека забруднення підземних і поверхневих вод. Небезпечним рівнем забруднення ґрунту вважається рівень, що перевищує межу потенціалу самоочищення.

З огляду на фізико-географічні умови України (а також характер землекористування), що впливають на процеси самоочищення при забрудненні природного середовища НП, для практики проведення робіт з детоксикації НП у ґрунті доцільно прийняти такі ступені градації забруднення ґрунтів НП (з урахуванням кларку):

незабруднені ґрунти - до 1,5 г/кг;

слабке забруднення - від 1,5 до 5 г/кг;

середнє забруднення - від 5 до 13 г/кг;

сильне забруднення - від 13 до 25 г/кг;

дуже сильне забруднення - більше 25 г/кг.

Слабке забруднення може бути ліквідоване в процесі самоочищення ґрунту в найближчі 2-3 роки, середнє - протягом 4-5 років. Початком серйозної екологічної шкоди є забруднення ґрунту НП у концентраціях, що перевищують 13 г/кг, при цих концентраціях починається міграція НП у підґрунтові води, істотно порушується екологічна рівновага в ґрунтовому біоценозі. Вважається, що концентрації, менші 5 г/кг, відповідають зоні екологічної норми (Н), 5-13 г/кг - ризику (Р), 13-15 г/кг - кризи (К) і більш 25 г/кг - зоні лиха (Л).

2.3 Принципи організації спостережень за рівнем хімічного забруднення грунтів

Нормативи вмісту хімічних речовин в ґрунті з урахуванням шкідливого впливу цих речовин на здоров'я людини вперше стали розробляти ще в СРСР. Розв'язання цієї задачі ускладнюється тим, що основна кількість хімічних речовин з ґрунту надходить в організм людини не прямим шляхом, а харчовими ланцюжками: ґрунт-рослина-людина, ґрунт-рослина-тварина-людина, ґрунт-вода-людина, ґрунт-атмосферне повітря-людина.

Хімічні елементи, що не вловлюються при спектральному аналізі, можуть бути визначені атомно-абсорбційним методом. Цим методом визначаються також рухомі форми металів. Атомно-абсорбційний метод дозволяє визначати до 70 елементів в концентраціях на рівні 0,1-01 мкг/мл, що допускає аналіз без попереднього концентрування. З допомогою атомно-абсорбційного методу можна визначати Са, Mg, Fе, Мп, Си, Zп, Сr, Ni, Рb, Сd, Нg, As,Sе.

Негативні наслідки антропогенного забруднення ґрунтів (ЗҐ) вже виявляються на регіональному і навіть глобальному рівнях.

Задачі спостережень за станом ґрунтів містять:

реєстрацію сучасного рівня хімічного ЗҐ, виявлення географічних закономірностей і динаміки тимчасових змін ЗҐ в залежності від розташування і технологічних параметрів джерел забруднення;

оцінювання можливих наслідків ЗҐ і прогнозування тенденцій зміни хімічного складу ґрунтів у найближчому майбутньому;

обґрунтування складу і характеру заходів з регулювання можливих негативних наслідків в результаті ЗҐ і заходів, спрямованих на докорінне поліпшення стану вже забруднених ґрунтів;

забезпечення зацікавлених організацій інформацією про рівень ЗҐ.

Виходячи з цих задач, можна виділити такі види спостережень:

режимні або систематичні спостереження;

комплексні спостереження, які включають дослідження процесів міграції ЗР в системах: повітря-ґрунт, ґрунт-рослина, ґрунт-вода і ґрунт-донні відкладення;

вивчення вертикальної міграції ЗР;

спостереження за рівнем ЗҐ у певних пунктах.

Основними задачами ґрунтового моніторингу є:

вчасне виявлення несприятливих змін властивостей ґрунтового покриву при різних видах його використання;

сезонний контроль стану ґрунтового покриву (динаміка змін) під сільськогосподарськими культурами для видачі своєчасних рекомендацій;

оцінювання середньорічних втрат ґрунтів (швидкості втрат ґрунтового покриву в результаті дощової, вітрової й іригаційної ерозії);

виявлення районів з дефіцитним балансом біогенних елементів, виявлення й оцінювання швидкості втрат гумусу, азоту і фосфору;

контроль за зміною кислотності і лужності ґрунтів, особливо в районах із внесенням високих доз мінеральних добрив та поблизу великих промислових центрів - джерел підкислення атмосферних опадів;

контроль за сольовим режимом процесів зрошування ґрунтів, що удобрюються;

контроль за забрудненням ґрунтів важкими металами;

контроль за локальним забрудненням ґрунтів ВМ в зоні впливу промислових підприємств і транспортних магістралей, а також забруднення пестицидами в районах їх постійного використання;

довгостроковий і сезонний (за фазами розвитку рослин) контроль за вологістю, температурою, структурним станом, водно-фізичними властивостями ґрунтів і вмістом у них елементів живлення рослин;

оцінювання ймовірної зміни властивостей ґрунтів при проектуванні гідробудівництва, меліорації, упровадженні нових систем землеробства, добрив і т. д.;

контроль за розмірами і правильністю відчуження орнопридатних земель для промислових і комунальних цілей.

В Україні моніторинг ґрунтів регламентується постановами КМ України від 20 серпня 1993 р. № 661 «Положення про моніторинг земель» і від 30 березня 1998 р. № 391 «Положення про моніторинг довкілля».

Загальні вимоги до відбору проб ґрунтів. Відбір проб здійснюється згідно з ГОСТ 28168-89 Ґрунти. Відбір зразків. Такі методи відбору проб ґрунту застосовують при загальному та локальному забрудненнях, біля підприємств-забруднювачів, поблизу автомобільних трас тощо.

При загальному забрудненні ґрунтів досліджувані ділянки для відбору зразків ґрунту вибирають за координатною сіткою, вказуючи номер і координати. При локальному забрудненні ґрунтів для визначення досліджуваних ділянок використовують систему концентричних кіл, розташованих на диференційованих відстанях від джерела забруднення, вказуючи номери кіл і азимут місця відбору зразків.

При дослідженні забруднень ґрунтів проби відбирають пошарово з глибин 0-5, 0-20, 21-40, 41-60 см залежно від мети дослідження. Крімтого визначають розмір досліджуваної ділянки, кількість і вид проб. Максимально допустимі розміри ділянок: в Поліссі - 8 га, лісостеповій зоні - 25 га, встеповій - 40 га. У середньому розмір ділянки дорівнює 25 га. Для визначення в грунтах хімічних речовин, а також їх токсичності та мутагенності, розмір ділянки коливається від 1 до 5 га, де відбирають не менше однієї об’єднаної проби, маса якої повинна бути не менше 400 г.

.4 Організація спостережень і контролю за забрудненням грунтів

На тимчасових пунктах спостереження ведуться протягом одного вегетаційного періоду або року.

Зазвичай у господарстві обстежується 8-10 полів під основними культурами. У області щорічно треба обстежити не менше двох господарств. Проби відбираються 2 рази на рік: навесні після сівби, восени після збирання урожаю. Для встановлення динаміки або міграції пестицидів у системі ґрунт-рослина спостереження проводяться не рідше 6 разів на рік (фонові перед посівом, 2-4 рази під час вегетації, 1-2 рази після збирання урожаю).

Для оцінювання майданного забруднення ґрунту пестицидами складається проба ґрунту, в яку входять 25-30 проб (виїмок), відібраних в полі по діагоналі тростяним ґрунтовим буром, який занурюється на глибину орного шару (0-20 см). Ґрунт, що потрапив в пробу з підорного шару, видаляється. Маса проби становить 15-20 г. Відбір проби можна проводити за допомогою лопати. Якщо обстеження провадяться в садах, то кожна проба відбирається на відстані 1 м від стовбура дерева. Проби повинні бути близькі за кольором, структурою, механічним складом.

При вивченні вертикальної міграції пестицидів закладаються Грунтові розрізи, розміри яких залежать від товщини ґрунтів. Ґрунтовий шурф перетинає всю серію ґрунтових горизонтів. Розміри шурфу становлять приблизно 0,8x1,5x2,0 м. Коротка стінка шурфу (лицьова або робоча) на момент опису повинна бути звернена до сонця.

Перед взяттям проб проводиться коротке описання місця розташування розрізу і ґрунтових горизонтів (вогкість, колір, механічний склад, структура, новоутворення, включення кореневих систем, сліди діяльності тварин, мерзлота). Проби беруться на лицьовій стороні шурфу, починаючи з нижніх горизонтів. З кожного генетичного горизонту фунту береться один зразок товщиною 10 см.

Проби-виїмки зсипаються в крафт-папір, ретельно перемішуються і квартуються 3-4 рази, знову перемішуються і діляться на 6-9 частин, з центра яких береться однакова кількість фунту в мішечок або крафт-папір. Маса отриманого початкового зразка становить 400-500 г. Зразок забезпечується етикеткою і реєструється в польовому журналі: порядковий номер зразка, місце відбору, рельєф, вид сільськогосподарського угіддя або господарської діяльності, площа поля, дата відбору, хто відбирав.

Початкові проби повинні аналізуватися в природно-вологому стані. Якщо аналіз протягом дня не може бути зроблений за будь-яких причин, то проби висушуються до повітряно-сухого стану в захищеному від сонця місці. Методом квартування береться в лабораторії проба масою 0,2 кг. З неї видаляється коріння, камені, чужорідні включення. Проба розтирається у фарфоровій ступці, просівається крізь сито з діаметром отвору 0,5 мм, після чого з неї беруться наважки для хімічного аналізу по 10-50 г.

Особливо ретельно здійснюється моніторинг стану фунтів біля потенційно небезпечних об’єктів, у тому числі біля місць видалення відходів як промислового, так і побутового походження.

Забруднення ґрунтів важкими металами. Перед здійсненням програми спостережень необхідно провести планування робіт: визначити кількість точок відбору проб, скласти схему їх територіального розміщення, намітити маршрути, послідовність обробки площ, встановити терміни виконання завдання, перевірити наявність і якість топографічного матеріалу і тематичних карт, зібрати відомості про джерела забруднення.

Спостереження за рівнем забруднення важкими металами носять експедиційний характер. Час їх проведення не має значення, але краще їх  здійснювати влітку в період збирання основних сільгоспкультур. Повторні спостереження здійснюються через 5-10 років. При виборі ділянок спостережень використовується топографічна карта, в центрі якої розташовується місто, селище або промисловий центр.

Відбір проб ґрунту в містах проводиться по сітці квадратів такого масштабу, який забезпечив би частоту відбору проб ґрунту не менше як 5- 6 зразків на 100 га (1 км2). Відбір проб здійснюється методом конверта зі стороною 5-10 м з глибини 20 см на газонах, в садах, парках, скверах, дворах. При цьому необхідно враховувати планування міста, гіпсометрію, висоту забудови, розподіл атмосферних опадів, зливового стоку, розташування автомагістралей і промислових підприємств та інші фактори.

РОЗДІЛ III. ОХОРОНА ҐРУНТОВОГО ПОКРИВУ

Ґрунт - найцінніший і незамінний природний ресурс. Він - глобальний нагромаджувач сонячної енергії, основа життя рослин, тварин і людини.

За даними ФАО, у світовому сільському господарстві використовують приблизно 30% всієї земної суші, в тому числі 11% (1,5 млрд га) - в обробітку (рілля) і 19% - природних луків і пасовищ. Нині в середньому на одну людину в світі припадає 0,3 га ріллі, а 30 років тому було в 2 рази більше.

В.Д. Панніков (1979) відзначав, що з яких би сторін не підходити до майбутнього світу, ми мусимо визнати, що за прискореного розвитку науки і техніки в найближче століття головним джерелом повноцінної їжі для людей залишаться сільськогосподарські продукти, виробництво яких засновано на використанні величезного дарунку природи - родючості ґрунту. Поліпшення родючості грунту - вихідна умова забезпечення постійного росту врожайності, а з ростом її утворюються більш сприятливі умови для поліпшення навколишнього середовища.

У багатьох регіонах нашої планети руйнування грунтового покриву досягло катастрофічних розмірів. За останній час у світі втрачено понад 2 млрд. га сільськогосподарських угідь і близько половини з них - внаслідок вітрової й водної ерозії. Вирубуються ліси, деградуються пасовища, руйнується гумусовий шар ріллі.[3]

Негативні наслідки вітрової і водної ерозії грунтів

Ерозія - слово латинське, що означає «роз'їдання». Під ерозією грунту, за визначенням академіка Л.І. Прасолова, розуміються «різноманітні й широко поширені явища руйнування і знесення ґрунту та пухких порід потоками води і вітру».

Залежно від фактора, що викликає руйнування ґрунту, розрізняють водну і вітрову ерозію. Водна ерозія виникає внаслідок стікання зливових і талих вод, а вітрова - під впливом вітру.

Водна ерозія - це сукупність процесів руйнування ґрунту, формування наносів - під впливом води і деградації ландшафту. З факторів, що викликають ґрунтову ерозію, виділяють природні сільськогосподарські й ландшафтні. Серед природних факторів розрізняють поверхневий, струминний і підґрунтові змиви і миття грунту. Поверхневе змивання досягає 15 т/га і більше, струминне викликає утворення канав глибиною 15 см і завширшки 55 см. До сільськогосподарських і ландшафтних факторів належать розміщення робочих ділянок, культур по класах схилів, впорядкування польових доріг.

При вітровій ерозії відбувається одночасно три процеси: винесення, перенесення і відкладання еолового матеріалу. Одночасно з винесенням тонких часток і гумусу при ерозії ґрунти збіднюються всіма елементами живлення. Втрати азоту і фосфору в орному шарі супіщаних грунтів досягають 18, калію - 8%; в еолових наносах на цих ґрунтах відповідно 44 і 22%.

При знесенні ґрунту однакової потужності з різних ґрунтів абсолютні втрати гумусу і елементів живлення тим більші, чим родючіші ґрунти.

В Україні водній ерозії піддасться 29% ріллі. Південні області з площею сільськогосподарських угідь 10 млн. га страждають від пилових бур.

У різних країнах світу ерозією зруйновано близько 430 млн. га земельних угідь, з них близько 60 млн. га ріллі - вітровою і 92,3 млн. га - водною ерозією. На слабо змитих ґрунтах урожайність сільськогосподарських культур знижується на 10-30%, на середньозмитих - майже на 50%. Яри, що утворилися, руйнують сільськогосподарські угіддя, розрізають поля на малі складноконтурні ділянки. Водойми заносяться ерозійним дрібноземом. Яри дренують водоносні горизонти, що призводить до висушення великих площ, погіршують ріст і розвиток рослинного покриву.

Інтенсивність вітрової ерозії залежить від культур, що вирощують, і особливостей агротехніки. За ступенем проявлення ерозії у посівах культури розміщуються в такій послідовності: кукурудза, овочеві, тютюн, соя, озима пшениця, ярі зернові.

Основною причиною посилення процесів вітрової ерозії ґрунтів є руйнування, розпилення їх структури внаслідок втрат значної кількості органічної речовини.

Прояву водної ерозії сприяють великі розміри полів, введення чистих парів, використання потужної сільськогосподарської техніки.

У глобальних масштабах основними причинами ерозії є знищення рослинності, розорювання земель на великих площах без застосування ґрунтозахисних сівозмін, інтенсивне випасання худоби.

Отже, не можна розглядати ґрунт як невичерпний дар природи. Його родючість уприродних умовах створювалася тисячоліттями. Наприклад, встановлено, що для природного відновлення 1 см зруйнованого гумусного шару ґрунту необхідно 300-600 років.

.1 Основні принципи системи протиерозійних заходів

Ще наприкінці минулого століття в південних районах Росії багато селян застосовували ряд простих прийомів ґрунтозахисної і вологозахисної агротехніки. Незабаром по цьому шляху почало вдосконалюватися землеробство в США. В 1895 р. була надрукована робота американського фермера Г. Кембела про мульчуючий обробіток чорного пару (глибокий обробіток і розпушення поверхневого шару ґрунту із збереженням на поверхні сухих грудочок як мульчі). Ця технологія б США одержала назву системи сухого землеробства. До неї була прикута увага землеробів багатьох країн світу.[4]

У період звеличування системи сухого землеробства російський агроном

І. E. Овсинський пішов далі. Він розробив і застосував технологію безплужного мілкого поверхневого обробітку грунту. Його ідеї випередили пануючі тоді напрямки в обробітку ґрунту на 20-30 років і тому були знехтувані. Лише в 30-х роках у США і Канаді після ерозійної катастрофи розпочався широкий перехід на мілкий і поверхневий грунтозахисний обробіток ґрунту, але без найменшого натяку на пріоритет I. E. Овсинського.

У 1954 p. Т.С. Мальцев запропонував на новій основі ідею безполицевого обробітку ґрунту на різну глибину. Це було початком впровадження на цілині Північного Казахстану в 60-х роках системи ґрунтозахисного землеробства на основі плоскорізного обробітку ґрунту і смугового розміщення посівів (її автори А.Г. Бараев, А. Зайцева, Е.Ф. Госсен та інші). Цілина, що освоювалася, була врятована від вітрової ерозії.

На початку 70-х років створено Український НДІ по захисту грунтів від ерозії у Луганську, тепер Інститут охорони ґрунтів УААН. Вклад цього інституту у розвиток ґрунтозахисної науки з кожним роком стає все більш суттєвим. Нині вченими і спеціалістами виробництва сформульовані загальні принципи протиерозійних грунтозахисних заходів, в яких обчислені зональні особливості регіонів і переважання того чи іншого виду ерозії.

У районах прояву одночасно водної й вітрової ерозії особливо велике значення має безполицевий обробіток ґрунту, мульчування, сівба куліс, смугові посіви культур, регулювання випасу і поліпшення пасовищ, насадження лісових смуг, залісення вітроударних схилів, застосування полімерів-структуроутворювачів та інших препаратів, що підвищують стійкість грунтів проти руйнування водою і вітром.

Встановлено, що збереження на поверхні ґрунту рослинних решток при застосуванні грунтозахисного обробітку - найбільш простий і доступний метод для запобігання як вітрової (зниження швидкості вітру), так і водної (зменшення руйнівної дії опадів) ерозії.

Розглянемо більш детально елементи протиерозійної системи. Мета протиерозійних заходів при перевазі водної ерозії - створення умов, що перешкоджають формуванню струмків на верхніх елементах схилу.

Прийнята така класифікація категорій змитості: слабозмиті ґрунти (втрати від ерозії гумусу в шарі 0-50 см становлять 10-20%), середньозмиті (20-50%) і сильно-змиті (понад 50%).

Найбільш ефективними підходами до вирішення питання охорони ґрунтів є визначення допустимих втрат ґрунту, виявлення найбільш суттєвих факторів розвитку ерозії.

Допустимі межі змиву для грунтів чорноземного типу - від 3 до 5 т/га. Однак вважається, що для умов України допустимий змив не повинен перевищувати 0,2-0,5 т/га, тому що навіть така втрата не в усіх випадках компенсується підвищенням грунтової родючості.

Протиерозійну організацію території визначають: склад, співвідношення сільськогосподарських угідь і заходи по підвищенню їх продуктивності; типи івиди сівозмін; прийоми підвищення родючості ґрунтів; кількістьмежі і розміщення виробничих ділянок, сівозмін, гідротехнічних споруд, лісосмуг, обсяги ґрунтозахисних робіт, спеціалізація господарства і його виробничих підрозділів.

Змиті грунти розміщені на схилах смугами різної ширини при крутизні до 3° переважають незмиті й слабозмиті ґрунти, при 3-5° - слабо- і середньозмиті, а при схилі понад 5° - сильнозмиті.

Протиерозійна організація території дає можливість зменшити змив на 50%, додаткове смугове розміщення культур - на 70, а поєднання земляних валів з контурним обробітком грунту - на 90%.

Для районів достатнього зволоження з розвиненою водною ерозією буде допустимий спрощений варіант без лісових насаджень із спорудженням на водозборі тільки одних пологих прохідних улоговин або тимчасових борозен і каналів, які нарізають восени і зарівнюють рано навесні спеціальними знаряддями.

Одне з головних місць у зменшенні водної і вітрової ерозії грунтів займають ґрунтозахисні прийоми обробітку ґрунту, які умовно поділяють на дві групи: загальні й спеціальні. До загальних належать оранка впоперек схилу, плоскорізний обробіток, чизелювання та інші, до спеціальних - лункування, переривчасте борознування, утворення мікролиманів, обвалування, щілювання, кротування, грунтопоглиблення, глибоке смугове розміщення та ін.

В останні роки в районах прояву ерозії (водної й вітрової) все більше поширення одержує плоскорізний обробіток ґрунту. Відмічено, що на схилових землях Лісостепу України плоскорізний обробіток зменшував змив в 6-13 разів, збільшував запаси вологи в ґрунті на 20-40 мм.

На південному сході застосовують гребенево-кулісний обробіток. Він полягає в тому, що стерня і рослинні рештки формуються в щільні стерньові куліси і водопоглинаючі елементи й розміщуються у вигляді безперервної стрічки впоперек схилу. Гребенево-кулісний обробіток виконують плугом, на якому замість передплужників встановлені плоскі диски.

Нині дуже поширене осіннє чизелювання грунту. Чизельні знаряддя дають можливість обробляти грунт без обертання на глибину до 45 см.

За екологічною ефективністю чизельний обробіток виявився кращим порівняно з оранкою і плоскорізним обробітком, але порівняно з останнім не було виявлено його переважного впливу на врожайність.

Вважається, що головною рушійною силою в області охорони ґрунтів є загальне розуміння необхідності збереження і поліпшення родючості ґрунтів, що, безперечно, є найважливішою умовою ґрунтозахисного руху в нашій країні.

Переущільнення грунту і заходи щодо його зменшення

В умовах інтенсивного ведення сільськогосподарського виробництва значно посилюється вплив на грунтоходових систем сільськогосподарських агрегатів.

Незмінним супутником росту енергонасиченості машин є значне збільшення їх маси. Так, експлуатаційна маса трактора К-701 становить 13,5 т, а посівного агрегату з ним і новою широкозахватною сівалкою СЗС-12, заван таженої насінням понад 25 т. Маса комбайну «Дон-1500» із заповненими бункерами становить понад 18 т.

За даними Естонського НДІ землеробства і меліорації, за період підготовки грунту до збирання врожаю різноманітні машини проходятьпо полю 5-15 разів. Сумарна площа слідів ходових систем нерідко вдвоє перевищує площу поля, а на поворотних смугах - в 6-20 разів. Внаслідок цього різко погіршуються такі важливі для росту і розвитку рослин властивості ґрунту, як щільність, твердість, повітро- і водопроникність.[5]

При разових проходах тракторів по полю щільність ґрунту (чорнозем типовий глибокий) може перевищити 1,3-1,35 г/см3 (верхня межа оптимального ущільнення для більшості сільськогосподарських культур), твердість - досягти допустимої межі (20 кг/см2), вміст повітря в орному шарі - знизитися нижче критичного рівня (15%), а водопроникність ґрунту - зменшитися до 40-30 мм/г і нижче.

Внаслідок пластичної деформації ґрунту після проходу коліс тракторів на поверхні поля утворюється колія, яка погіршує мікрорельєф, робить його більш ерозійнонебезпечним, збільшує поверхню випаровування тощо. Вже після декількох проходів різних тракторів, особливо Т-150К, ущільнення чорнозему типового проявляється на глибині 0,5-0,6 м. Отже, при багаторазових проходах тракторів грунт переущільнюється і в орному шарі.

Наслідком цього є зниження врожайності зернових і просапний культур на 15-30% (контроль - ділянки з оптимальним ущільненням). Однак переущільнення ґрунту не можна вважати неминучим, для його запобігання необхідно:

при ранньовесняному боронуванні застосовувати тільки гусеничні трактори, що мають невеликий тиск на ґрунт;

застосовувати мінімалізацію обробітку ґрунту, поєднання операцій, зменшення глибини розпушення, збільшення ширини захвату агрегатів;

всі роботи по вирощуванню сільськогосподарських культур проводити при фізичній спілості грунту і його вологості 20-22%;

переважно використовувати гусеничні трактори, обмежувати застосування колісних тракторів типу К-700;

виключати проходи сільськогосподарських агрегатів та інших машин по полю без потреби;

заправляти агрегати насінням, добривами, паливом тільки на краю поля без заїзду на нього транспортних засобів;

широко застосовувати маршрутизацію руху машинно-тракторних агрегатів при вирощуванні сільськогосподарських культур, тобто більшість технологічних операцій виконувати при рухові агрегатів по одних і тим же коліях;

розпушувати і зарівнювати сліди від коліс тракторів і сільськогосподарських машин;

на ущільнених грунтах бажано проводити глибокий безполицевий або чизельний обробіток, який забезпечує добре розущільнення, руйнує плужну підошву і дає можливість нагромаджувати і зберігати вологу в ґрунті;

для підвищення стійкості ґрунтів проти ущільнення слід ширше застосовувати звичайні прийоми окультурення (внесення органічних добрив, кальційвмісних меліорантів тощо), мульчування поверхні ґрунту.

.2 Рекультивація земель

Розширення видобування корисних копалин, особливо відкритим способом, призвело до утворення великих площ порушених земель. Порушення природних ландшафтів гірничорудної промисловості пов'язується з нанесенням навколишньому середовищу дуже великих втрат. Окремі кар'єри займають площі до 2,5-3 тис. га, їх глибина - до 100-200 м і більше. Внаслідок цього знищується рослинність, руйнується грунтовий покрив, знижується рівень підґрунтових вод, відбувається запилення водного і повітряного басейнів, втягуються в техногенний процес ландшафтоутворення, екологічно невластивих, а частіше біологічно шкідливих геохімічних елементів, які виносяться на поверхню в кількості, що набагато перевищує їх вміст у звичайному кругообігу. Встановлено, що порушені ділянки несприятливо впливають на територію, приблизно в 10 разів перевищують площу вогнищ безпосереднього порушення. У багатьох випадках оброблені ділянки перетворюються в покинуті землі, а хаотична поверхня їх часто нагадує індустріальні пустелі.

Технологію створення рекультивованих земель доцільно будувати так, щоб зібрану чорноземну масу безпосередньо вкладати на підготовлену (попередньо сплановану) поверхню промислових відвалів. У такому випадку рекомендується складати цю масу в окремі штабелі чи бурти висотою 5-15 мм. При тривалому зберіганні їх засіваютьбагаторічними бобовими травами. Для відбудови ґрунтів рекомендована товщина ґрунтового шару 40-60 см як та, що забезпечує врожаї зернових культур на рівні непорушених земель.

На рівень родючості насипного шару чорнозему впливають склад і властивості підстилаючих гірських порід, на які його кладуть. Найбільш сприятливими гірськими породами є лес, лесоподібні й червоно-бурі суглинки, піщано-глинисті відклади. Несприятливими є мергель, вапняки, крейда, скельні відклади тощо.

Розроблено комплекс агротехнічних прийомів на рекультивованих землях. Рекомендовані два види польових сівозмін: парозернопросапні (чистий пар - озима пшениця - кукурудза на зепно - горох - озима пшениця, зайнятий пар або еспарцет - озима пшениця - кукурудза на силос - озима пшениця) і трав'яно-зернопросапні (ярі колосові з підсівом багаторічних трав - багаторічні трави - багаторічні трави - багаторічні трави - озима пшениця - кукурудза на зерно - горох - озима пшениця - соняшник). Перший вид сівозмін впроваджують на рекультивованих землях з насипним шаром чорнозему глибокого 40-60 см, другий - на рекультивованих землях з меншим шаром чорнозему і родючості насипної маси при підстиланні її нелесовими породами.

На рекультивованих землях необхідно вносити на 20-30% більші норми органічних і мінеральних добрив, ніж поруч з ними розташованих староорних чорноземах.

Перспективними для вирощування на рекультивованих землях виявилися лікарські рослини: ромашка аптечна, календула (нагідки) лікарська, безсмертник піщаний, звіробій простромленолистий, подорожник великий.

На рекультивованих землях можна створювати садові агроценози з врожайністю сім'ячкових плодових культур 73-245 ц/га, кісточкових - 30-129 і ягідних - 20-45 ц/га. Для цього застосовують локальне внесення чорнозему в садивні ями (довжиною 1,4 м, шириною і глибиною 0,7 м) і траншеї (шириною і глибиною 0,7 м).

Для поліпшення водного режиму Грунту рекомендується влаштування водоупорів на глибині 100-120 см. Це сприяє додатковому нагромадженню 40- 60 мм продуктивних запасів вологи.

На залишеній частині порушених площ (25-30%), які являюсь собою останні гірські вироби і прилеглі до них схили, різні траншеї, відкоси зовнішніх і внутрішніх відвалів тощо, формуються біокісні системи іншого цільового призначення (без ґрунтового покриття). Це лісові насадження, кормові й мисливські угіддя, водойми, рекреаційні зони, будівельні та інші об'єкти.

ВИСНОВКИ

Моніторинг грунтів є системою спостереження за станом земельного фонду з метою своєчасного виявлення змін, їх оцінки, відвернення та ліквідації наслідків негативних процесів.

Спостереження за станом земель і ґрунтів та вмістомуних забруднювальних речовин здійснюють 6 суб’єктів моніторингу: МНС (Державна гідрометеорологічна служба), Мінприроди (Державна екологічна інспекція), МОЗ (санітарно-епідеміологічна служба), Мінагрополітики, Держкомлісгосп, ДержкомземУкраїни.

Визначивши напрямки охорони грунтового покриву я виявила, що у багатьох регіонах нашої планети руйнування грунтового покриву досягло катастрофічних розмірів. За останній час у світі втрачено понад 2 млрд. га сільськогосподарських угідь і близько половини з них - внаслідок вітрової й водної ерозії. Вирубуються ліси, деградуються пасовища, руйнується гумусовий шар ріллі. Негативними наслідками є вітрова та еродна ерозія.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Якість грунтів  та сучасні стратегії добрення / За ред. Д. Мельничука, Дж. Хофман, М. Городського . - К.: Арістей, 2004. - 488с.

Моніторинг довкілля: підручник/ [Боголюбов В. М.,Клименко М.О., Мокін В.Б. та ін.]; під ред. В.М. Боголюбова. [ 2-е вид., перероб. і доп.]. - Вінниця : ВНТУ, 2010. - 232 с.

Писаренко В. М. Агроекологія/ Писаренко В. М., Писаренко П. В., Писаренко В. В. -  К.: Полтава, 2008. - 318 с.

Агроеологія: Навч. посібник / О.Ф. Смаглій, А.Т.  Кардашов, П.В. Литвак та ін. - К.: Вища освіта, 2006. - 671 с.: іл..

Охорона грунтів: Навч. посібник./М. К. Шикула, О.Ф. Гнатенко, Л.Р Петренко, П.В. Капштик. - К.: Т-во «Знання», КОО, 2001.- 398 с.

Грабак Н.Х., Топіха І.Н. та iн. Основи ведення. К. , 2005. - 796 с.

Назаренко І.І., Польчина С.М. Нікорич В.А. Грунтознавство: Підручник. - Чернівці: Книги - XXI, 2004. - 400 с

Статистичні дані про друковані засоби масової інформації [Електронний ресурс] . - <http://ebooktime.net/book_17_glava_2_%D0%92%D0%A1%D0%A2%D0%A3%D0%9F.html>

Статистичні дані про друковані засоби масової інформації [Електронний ресурс] . - <http://www.e-gost.org.ua/>

Статистичні дані про друковані засоби масової інформації [Електронний ресурс] . - <http://referatu.com.ua/oldreferats/5534/133615>