Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию - 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 агроэкосистемы 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 антропогенных воздействий.

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

Выбирается ряд показателей, описывающих изучаемый объект, и наиболее рельефно характеризующих его устойчивость к техногенезу;

Показатели ранжируются в порядке усиления их роли в поддержании устойчивости;

Для каждого объекта находится сумма баллов по всем выбранным показателям. Можно использовать систему баллов в целых числах (от 0 до 5 и т. п.).

На основании суммарной бальной 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, содержащимся в данном пособии. При этом следует отметить, что все показатели можно разделить на две группы.

Первая группа (а-б) требует экспертной оценки, то есть балл присваивается показателю на основании характеристики исследуемого района. Вторая группа показателей (в-ж) - 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 остроктуренным); - высокую степень связности, обусловленную присутствием полуторных 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. 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.

Таблица 18 - Показатели для оценки устойчивости почвообразующим породам

Почвообразующая порода

Оценка в баллах

Моренные, флювиогляциальные и древнеаллювиальные пески

0

Моренные и флювиогляциальные отложения на выровненных территориях и депрессиях; маломощные пески и супеси, подстилаемые тяжелосуглинистой моренной (двучлены); аллювиальные слоистые отложения, торфа

1

Легкие суглинки, подстилаемые тяжелосуглинистой моренной (двучлены), элювиальные отложение

2

Моренные суглинки и глины, делювиальные отложения

3

Покровные суглинки и глины, карбонатные отложения (глины и суглинки)

4

Лессы и лессовидные суглинки

5

Б) Рельеф

Основной характеристикой рельефа, определяющей устойчивость почвы к деструктивным процессам (главным образом к водной эрозии), является уклон местности. При возрастании угла наклона соответственно увеличивается скорость и энергии поверхностного стока (плоскостного и линейного), что ведет к снижению устойчивости почвы.

Таблица 19 - Показатели для оценки устойчивости почв по выраженности рельефа

Рельеф

Оценка в баллах

Очень сильноволнистая территория с уклонами более 10О

0

Сильноволнистая территория с уклонами 8,1-10О

1

Средневолнистая территория с уклонами 5,1-8О

2

Волнистая территория с уклонами 3,1-5О

3

Слабоволнистая и выровненная территория с уклонами, не превышающими 1,1-3О

4

Выровненная территория с уклонами 1О и менее

5

В) Запасы гумуса в слое 0-20 см

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 повешенной влагоемкости высокогумусированных почв, а при химическом загрязнении почв - благодаря высокой сорбционной способности органических веществ.

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

Запасы гумуса - Величина, характеризующая содержание гумуса (органического вещества) в отдельно взятом генетическом или пахотном горизонте или в любом выбранном слое почвы в расчете на условно выбранную площадь.

Наиболее часто запасы гумуса вычисляют на площадь, равную 1 м2 или 1 га для пахотного слоя АПах, для толщи 0-20, 0-50 или 0-100 см. Оценка запасов необходима для расчета доз органических удобрений при обеспечении бездефицитного баланса гумуса, она нужна и для правильного понимания изменения гумусного состояния почв при их сельскохозяйственном использовании или природных процессах почвообразования. По процентному содержанию гумуса в генетических горизонтах или слоях почвы не всегда возможно выявить аккумуляцию или потерю органического вещества, поскольку при этом одновременно изменяются плотность почвы и мощность горизонтов. Достаточной и полной характеристикой в этих случаях служит запас гумуса.

Запасы гумуса, как и запасы любых других компонентов почвы, вычисляют по формуле:

З = СНdv

Где З - запасы гумуса, т/га; С - его процентное содержание в почве (массовая доля); Н - мощность горизонта или слоя, см; dV - плотность почвы, г/см3.

Таблица 20 - Показатели для оценки устойчивости почв по запасам гумуса

Запасы гумуса в слое почвы 0-20 см, т/га

Оценка в баллах

Менее 10

0

10-20

1

20-40

2

40-60

3

60-80

4

Более 80

5

Г) Кислотность

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

Наиболее значительными 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 микроэлиментов, а также некоторые другие неблагоприятные особенности, что в целом обуславливает невысокую устойчивость таких почв к техногенным процессам.

Таблица 21 - Показатели для оценки устойчивости почв по их кислотности

Кислотность почв

Оценка в баллах

Очень сильнокислые почвы, рНКсi < 4,0

0

Сильнокислые почвы, рНКс1 4,1-4,5

1

Среднекислые почвы, рНКсl 4,6-5,0

2

Слабокислые почвы, рНКс1 5,1-5,5

3

Почвы близкие к нейтральным рНКcl 5,6-6,0

4

Почвы нейтральные, рНКс1 6,1-7,0

5

Д) Степень насыщенности основаниями

Степень насыщенности почв основаниями тесно связано 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.

Степенью насыщенности почв основаниями называется отношение суммы обменных оснований к емкости поглощения.

В состав обменных катионов кислых почв наряду с поглощенными основаниями (главным образом Са и Mg) входят поглощенные ионы водорода и алюминия.

Степень насыщенности показывает, какую часть всех поглощенных катионов составляют поглощенные основания.

Таблица 22 - Показатели для оценки устойчивости почв по степени насыщенности основаниями

Степень насыщенности основаниями, %

Оценка в баллах

Менее 20

0

21-35

1

36-50

2

51-65

3

66-80

4

80-100

5

При степени насыщенности меньше 100% почву относят к группе не насыщенных основаниями. Степень насыщенности вычисляют по формуле:

Где V - степень насыщенности почвы основаниями, %; S - сумма обменных оснований, мг-экв./100 г почвы; Н - гидролитическая кислотность, мг-экв./100 г почвы; S+Н - емкость поглощения кислых почв; 100 - коэффициент пересчета в проценты.

Степень насыщенности необходимо вычислять для определения потребности почв в известковании.

Нуждаемость почвы в известковании определяют, учитывая следующие показатели: рН солевой вытяжки, степень насыщенности основаниями, гранулометричекий состав, чувствительность возделываемых растений к кислотности.

После установления нуждаемости почвы в известковании по гидролитической кислотности рассчитывают дозу извести для нейтрализации кислотности.

В первом приближении потребность почв в известковании можно установить по рН солевой вытяжки (КС1), руководствуясь следующими данными:

I - почва сильно нуждается в известковании, рН<4,5

II - почва средне нуждается в известковании, рН 4,5-5,0

III - почва слабо нуждается в известковании, рН 5,1-5,5

IV - почва не нуждается в известковании, рН>5,5

При одних и тех же значениях кислотности легкие почвы меньше нуждаются в известковании, чем тяжелые.

Ж) Первичная биологическая продуктивность

Высокая биологическая продуктивность территории является косвенным свидетельством экологического благополучия почвы и, следовательно, ее высокой устойчивости к антропогенному воздействию. В тоже 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, учитывая тот факт, что большая часть биомассы ежегодно удаляется за пределы агроэкосистемы, очевидно в данном показатели следует учитывать лишь количество корневых и пожнивных остатков, которое рассчитывается в среднем за год в севообороте. (Приложение 3).

Таблица 23 - Показатели для оценки устойчивости почв по биологической продуктивности

Неотчуждаемая биомасса, т/га сухого вещества

Оценка в баллах

Менее 4,0

0

4,0-6,0

1

6,1-8,0

2

8,1-10,0

3

10,1-12,0

4

Более 12,0

5

И) 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.

Таблица 24 - Показатели для оценки устойчивости почв по степени их освоенности

Почвы

Оценка в баллах

Не окультуренные почвы, с очень низкой насыщенностью органическими (менее 5 т/га) и минеральными удобрениями (менее 60 кг/га д. в. NРК), при слабой агротехнике

- 3

Слабоокультуренные, с низкой насыщенностью органическими (6-8 т/га) и минеральными удобрениями (60-90 кг/га д. в. NРК) при средней агротехнике

- 2

Среднеокультуренные, со средним уровнем насыщенности органическими (9-11 т/га) и минеральными удобрениями (91-120 кг/га д. в. NРК) на фоне оптимальной агротехники

- 1

Окультуренные почвы, с выше средним уровнем насыщенности органическими (12-14 т/га) и минеральными удобрениями (121-150 кг/га д. в. NРК) при высокой агротехнике

0

Повышенноокультуренные почвы с высоким уровнем насыщенности органическими (15-17 т/га) и минеральными удобрениями (151-170 кг/га д. в. NРК) при высокой агротехнике

+ 1

Высокоокультуренные, с очень высоким уровнем применения органических (более 18 т/га) и минеральных (181-200 кг/га д. в. NРК) при высокой агротехнике

+ 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.

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

;

Где: Б - средневзвешенный бал устойчивости почв хозяйства;

S - площадь хозяйства;

Б1,2,3,...,n - интегральные баллы устойчивости по отдельным полям

Хозяйства;

S1,2,3,...,n - площади отдельных полей.

Данные по устойчивости почв хозяйства к антропогенному воздействию позволяют 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.

Таблица 25 - Оценка почв степени их интегральной устойчивости

Степень устойчивости

Оценка в баллах

1. Крайне неустойчивая

0-4

2. Неустойчивая

5-9

3. Малоустойчивая

10-14

4. Относительно устойчивая

15-19

5. Устойчивая

20-24

6. Высокоустойчивая

25-27

Почвы, со степенью устойчивости "высокоустойчивые" и "устойчивые", пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур без особых ограничений, за исключением управляемых факторов (обеспеченность почв элементами минерального питания).

"Относительно устойчивые" почвы пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур с ограничениями, которые могут быть преодолены простыми агротехническими, мелиоративными и противоэрозионными мероприятиями. Они делятся на две группы:

    1) с ограничениями, преодолеваемыми простыми агротехническими и мелиоративными мероприятиями (известкование, углубление пахотного слоя, уборка камней и др.); 2) с ограничениями, преодолеваемыми с помощью агротехнических мелиораций и противоэрозионных мероприятий (почвозащитные системы земледелия, глубокое рыхление и др.).

"Малоустойчивые" почвы, пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур с ограничениями, которые могут быть преодолены среднезатратными гидротехническими, химическими, лесомелиоративными и комплексными мелиорациями. Они делятся на две группы:

    1) почвы, требующие затратных агротехнических, химических, комбинированных мелиораций (мелиоративные обработки и химические мелиорации); 2) почвы, требующие противоэрозионных, гидротехнических и лесомелиоративных мероприятий при контурной организации территории.

"Неустойчивые" почвы, малопригодные для возделывания сельскохозяйственных культур вследствие неустранимых ограничений по условиям литологии почвообразующих пород (маломощные почвы с близким залеганием коренных пород).

"Крайне устойчивые" почвы, потенциально пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур после сложных гидротехнических мелиораций (болотные, солончаки, такыры и др.). Эти почвы предполагается классифицировать далее по условиям использования под пастбища, естественные сенокосы, лесные угодья и для других целей.

Выводы и предложения. В этом разделе даются выводы по проделанной работе и приводятся рекомендации по использованию почвенного покрова хозяйства.

Таблица 26 - Оценка устойчивости почв по почвообразующим породам и выраженности рельефа

№ п/п

Название почв, уклон О

Оценка в баллах

По почвообразующим породам

По выраженности

Рельефа

1

Темно-серая лесная среднесмытая тяжелосуглинистая на слабокарбонатной (моренной) глине, 2-3О

3

4

2

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный глинистый на карбонатной глине, 2-3О

4

4

3

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный среднесуглинистый на элювии пород меловой системы, 3-4О

2

3

4

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный слабосмытый тяжелосуглинистый на тяжелом суглинке, 5-6О

3

2

5

Чернозем типичный среднегумусный среднемощный слабосмытый глинистый на тяжелом суглинке, 5-6О

3

2

6

Чернозем выщелоченный остаточно-луговатый среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый на тяжелом карбонатном суглинке, 3-4О

4

3

7

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный глинистый на карбонатной глине, 2-3О

4

4

Таблица 27 - Оценка устойчивости почв по запасам гумуса в слое 0-20 см

№ п/п

Название почв, уклон О

Содержание гумуса, %

Плотность сложения почвы, г/см3

Запасы гумуса, т/га

Оценка в баллах

Уровень плодородия

1

Темно-серая лесная среднесмытая тяжелосуглинистая на слабокарбонатной (моренной) глине, 2-3О

4,97

1,21

115,9

5

Высокий

2

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный глинистый на карбонатной глине, 2-3О

7,44

1,16

172,6

5

Высокий

3

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный среднесуглинистый на элювии пород меловой системы, 3-4О

6,8

1,13

153,7

5

Высокий

4

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный слабосмытый тяжелосуглинистый на тяжелом суглинке, 5-6О

6,2

1,15

142,6

5

Высокий

5

Чернозем типичный среднегумусный среднемощный слабосмытый глинистый на тяжелом суглинке, 5-6О

6,1

1,13

137,9

5

Высокий

6

Чернозем выщелоченный остаточно-луговатый среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый на тяжелом карбонатном суглинке, 3-4О

6,4

1,13

144,6

5

Высокий

7

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный глинистый на карбонатной глине, 2-3О

8,53

1,16

197,9

5

Высокий

Таблица 28 - Оценка устойчивости почв по кислотно-основным свойствам

№ п/п

Название почв, уклон О

РНKCl

Оценка в баллах по кислотности

Характеристика почв по уровню рН

Сумма обменных оснований (S), мг. экв./100 г почвы

Гидролитическая кислотность (Нг), мг. экв./100 г почвы

Степень насыщенности почв основаниями, %

Оценка в баллах по степени насыщенности основаниями

Степень нуждаемости почв в известковании

1

Темно-серая лесная среднесмытая тяжелосуглинистая на слабокарбонатной (моренной) глине, 2-3О

6,2

5

Близкие к нейтральной

29,9

10,2

74,6

4

Слабая

2

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный глинистый на карбонатной глине, 2-3О

5,4

4

Слабокислые

40,5

6,6

86,0

5

Слабая

3

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный среднесуглинистый на элювии пород меловой системы, 3-4О

6,4

5

Близкие к нейтральной

38,3

6,0

86,5

5

Отсутствует

4

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный слабосмытый тяжелосуглинистый на тяжелом суглинке, 5-6О

5,6

4

Близкие к нейтральной

36,1

6,4

84,9

5

Отсутствует

5

Чернозем типичный среднегумусный среднемощный слабосмытый глинистый на тяжелом суглинке, 5-6О

6,6

5

Близкие к нейтральной

36,16

2,8

92,8

5

Отсутствует

6

Чернозем выщелоченный остаточно-луговатый среднегумусный среднемощный тяжелосуглинистый на тяжелом карбонатном суглинке, 3-4О

5,9

4

Близкие к нейтральной

28,7

4,1

87,5

5

Отсутствует

7

Чернозем выщелоченный среднегумусный среднемощный глинистый на карбонатной глине, 2-3О

6,4

5

Близкие к нейтральной

41,56

6,9

85,8

5

Отсутствует

Таблица 29 - Оценка устойчивости почв по биологической продуктивности

№ п/п

Культура

Площадь, га

Урожайность основной продукции, ц/га

Кол-во побочной продукции, ц/га

Количество корневых и пожнивных остатков, ц/га

Неотчуждаемая биомасса, ц/га

Оценка в баллах

1

Просо

250

18

18

25,2

43,2

1

2

Оз. пшеница

210

29

31,9

40,6

72,5

2

3

Подсолнечник на з/м

255

105

-

18,9

18,9

0

4

Картофель

Оз. пшеница
    200 196
    150 24
    9 26,4
    25,5 38,4
    31,5 64,8
    0 2

5

Яр. пшеница

200

18

21,6

28,8

50,4

1

6

Овес

Люцерна з/м
    195 180
    12 120
    14,4 -
    19,2 58,1
    33,6 58,1
    0 1

7

Ячмень

Оз. рожь
    256 210
    16 26
    12,8 26
    20,8 39,0
    33,6 65,0
    0 2

Таблица 30 - Сводная ведомость оценки почвенного покрова по показателям, определяющие его интегральную устойчивость

Показатели

Номера разновидностей почв хозяйства

1

2

3

4

5

6

7

Рельеф

4

4

3

2

2

3

4

Почвообразующая порода

3

4

2

3

3

4

4

Биологическая продуктивность

1

2

0

1

1

1

1

Запас гумуса в слое 0-20

5

5

5

5

5

5

5

Кислотность

5

4

5

4

5

4

5

Степень насыщенности почв основаниями

4

5

5

5

5

5

5

Сельскохозяйственная освоенность

-3

-3

-3

-3

-3

-3

-3

Суммарная оценка

19

21

17

17

18

19

21

Степень устойчивости

Относительно устойчивая

Устойчивая

Относительно устойчивая

Относительно устойчивая

Относительно устойчивая

Относительно устойчивая

Устойчивая

Средневзвешенный балл по хозяйству

18,9

В целом по хозяйству почвенный покров относительно устойчив

Антропогенному воздействию

Похожие статьи




Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию - Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию

Предыдущая | Следующая