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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица 3,9

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

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.