Большой практикум. Практикум по почвоведению с основами геологии красноярск 2006 удк ббк рецензенты Ю. Н. Трубников
 Скачать 13.42 Mb.
|
|
Конспект теории Рациональное использование и защита почв от неблагоприятных воздействий в процессе хозяйственной деятельности человека зависят от профессиональной подготовки специалистов, от позиции их гражданственности, экологического мышления и подхода к решению конкретных задач. В современных условиях почти не осталось территорий, на которых бы проявлялось только природное (естественное) воздействие на почву. Широкое распространение получило антропогенное воздействие на почву, сопровождающееся изменением ее свойств и продуктивности. Часто эти изменения приводят к деградации. Деградация почв – результат негативных изменений строения, состава и элементов функционирования почв, вызванных антропогенными процессами (Лебедева, Тонгоногов,2002). Деградация почв – это прежде всего нарушение экологических функций почв, снижение их эффективности. Ежегодно в мире безвозвратно теряется 7 млн. га земель за счет таких процессов как водная эрозия, дефляция, загрязнения тяжелыми металлами, загрязнение органическими токсикантами, радиационное загрязнение, подкисление, засоление, осолонцевание, опустынивание, негативное действие машин и агрегатов при обработке почв и др.(рис. 18, 19). Соотношение наиболее распространенных типов деградации почв Мира таково (Добровольский, 1997):
К этому следует добавить, что за историческое время человечество утратило больше (1,5-2,0 млрд га) плодородных почв, чем их находится сейчас в мировом землепользовании (1,5 млрд га). Скорость деградации почв за последние 50 лет возросла в 30 раз по сравнению со средне историческим периодом использования земель (Розанов и др., 1989).  Рис.18. Нарушение почвенного покрова в результате добычи угля открытым способом в Назаровском районе Состояние почвенного покрова России совершенно неудовлетворительное. Вот только несколько цифр: из 222 млн га сельскохозяйственных угодий около 117 млн га подвержены эрозии, 40 млн га представлены засоленными и солонцовыми комплексами, 26 млн га переувлажнены и заболочены, 73 млн га почв являются кислыми, около 5 млн га загрязнены радионуклидами. За период 1970-1995 г.г. площадь деградированных почв увеличилась в 1,6 раза. По данным Государственного доклада Министерства охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, распаханность территории России превышает экологически допустимые пределы, что усиливает процессы деградации почв и снижает продуктивность сельскохозяйственных угодий.  Рис. 19. «Лунный» ландшафт, созданный вскрышными породами в Назаровской котловине По данным института аграрных проблем Хакасии СО РАСХН (Савостьянов, 2003), в Средней Сибири, в пределах юга Красноярского края, Хакасии и Тывы, дефляция почв проявляется на площади 2,6 млн га (35% сельскохозяйственных угодий). Площадь земель, подверженных водной эрозии и засолению, составляет 0,7 млн га (10% площади сельскохозяйственных угодий). Наиболее сильно подвержена различным формам деградации пашня. Так, в республике Тыва только в результате дефляции деградировано более 90% пашни, в Хакасии – более 60%, в южных районах Красноярского края – 11%. Общая площадь деградированной пашни по региону равняется 1,5 млн га. Также сильно подвержены деградации пастбищные угодья: в Тыве – 1,3 млн га (43%), в Хакасии- 323 тыс. га (37%). Средний годовой прирост деградированной пашни от дефляции и эрозии за 1985-1995 г.г. составил 0,7-3,4%, а пастбищ – 0,2-3,4%. Однако следует заметить, что в последние годы (1998-2005) темпы деградации пашни сократились в связи с консервацией более 1 млн га и переводом их в залежь. Таким образом, проблема эффективного использования почв имеет очень большое значение. Методы оценки состояния плодородия почв должны быть точными на основе глубоких знаний и контролируемых технологических действий. В процессе подготовки специалистов необходимо углубление и расширение знаний о формах и масштабах антропогенных воздействий на почвы. Важно научиться анализировать материалы по экологической характеристике почв и почвенного покрова России и отдельных ее регионов (в частности, Сибири и Красноярского края). Полученная оценка должна дополняться показателями степени деградации почв, вызванной комплексом антропогенных факторов. Сказанное диктует цель и задачи лабораторной работы студентов. Выделим основные понятия и термины, необходимые для анализа полученных результатов: Деградация почв – ухудшение свойств почвы как среды обитания организмов в результате воздействия природных или антропогенных факторов. Деградированные почвы – почвы, в которых негативные процессы природного или антропогенного характера привели к снижению продуктивности растительной продукции или ее качества. Степень деградации почв – характеристика их состояния, отражающая ухудшение качества их состава и свойств. Для оценки степени деградации почв (в баллах) приведем следующие уровни (Титова, Дабаханов, 2000): 0 – не деградированные почвы, продуктивность которых соответствует естественному плодородию; 1 – слабо деградированные почвы, возможное снижение продуктивности на которых не превышает 25%; 2 – средне деградированные почвы с падением продуктивности на 25-50%; 3 – сильно деградированные почвы, снижение продуктивности которых составляет 50-75%; 4 – очень сильно деградированные почвы, снижение продуктивности которых достигает 75 и более. Считают, что крайней степенью деградации является уничтожение почвенного покрова. В качестве критериев деградации почв применяются:
Период деградации почв – гипотетическое время (в годах), за которое анализируемая почва пройдет путь по рассматриваемому показателю от нулевой до четвертой степени деградации. Период деградации – это величина, обратная скорости деградации. Материалы и оборудование: компьютер, тетрадь, справочная литература. Содержание и методика работы Работа выполняется по заданиям, выдаваемым преподавателем индивидуально каждому студенту. Определение степени и периода деградации почвы проводится по каждому из наблюдаемых факторов деградации: физической, химической и биологической. При этом, критериями каждого фактора деградации почв служат соответствующие показатели. Если деградация почвы характеризуется увеличением значения показателя (плотность почвы, содержание тяжелых металлов и т.д.), то период деградации рассчитывается по формуле: Тд = [( Хmax – Х0 ) х ∆Т] / ( Х1 – Х0) (1) где: Хmax – значение показателя, соответствующего 4 баллу деградации, ∆Т – временной промежуток между двумя обследованиями (в годах), Х1 – значение критерия деградации почвы при текущем обследовании, Х0 – предыдущее значение критерия деградации почвы. Если деградация почвы характеризуется уменьшением значения показателя (содержание гумуса, элементов питания, мощность гумусово-аккумулятивного горизонта и т.д.), то период деградации определяется следующим образом: Тд = [( Х0 – Хmin ) х ∆Т] / ( Х0 – Х1 ) (2) где Хmin - значение показателя, соответствующее 4 баллу деградации. Если при определении химического загрязнения уровень содержания элемента в незагрязненной почве равен 0, то период деградации определяется по формуле: Тд = Хmaх х ∆Т / Х1 – Х0 , (год) (3). В итоговой оценке степени деградации почв учитываются:
Методика определения степени физической деградации почв Физическая деградация устанавливается по следующим показателям: изменению мощности гумусово-аккумулятивного горизонта, мощности абиотического (эолового, например) горизонта, плотности почвы, уровня грунтовых вод (табл.48). Пример расчета. Плотность чернозема выщелоченного, используемого под посевы полевых культур в течение 30 лет, равна 1,22 г/см3. Плотность фоновой (нераспаханной) почвы – 0,98 г/см3. Как видим, произошло увеличение плотности почвы. Кратность увеличения составляет 1,22 / 0,98 = 1,24. Находим по табл. 1, что это соответствует 2 баллу деградации. Далее рассчитаем период деградации по формуле 1: Хmaх = 1,22 х 1,4 = 1,71 Х0 = 0,98 ∆Т = 30 Тд = [(1,71 – 0,98) х 30] / (1,22 – 0,98) = 91 год. Таким образом, физическая деградация чернозема выщелоченного может быть обозначена 291. Иначе говоря, почва, имеющая в настоящий период 2-ой балл деградации, через 91 год при сохранении данной тенденции достигает 4-го балла деградации. Таблица 48. Показатели и критерии физической деградации почв (Титова, Дабахов, 2000)
Методика определения степени химической деградации почв Химическую деградацию почвы оценивают по изменению содержания гумуса, валовых и подвижных форм питательных элементов, легкорастворимых солей, обменного натрия, величины окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) и степени загрязнения почвы отдельными токсикантами (табл.49). Таблица 49. Показатели и критерии химической деградации почв (Титова, Дабахов, 2000)
Пример расчета. В серой лесной почве по результатам 1-го тура обследования содержалось 4,2% гумуса, 0,225 % валового Р2О5 и 1,650% валового К2О. Через 10 лет (данные 2-го тура обследования) содержание гумуса снизилось до 3,9%, валового фосфора – до 1,400%, а валового калия – не изменилось. По этим данным можно сказать, что произошло незначительное ухудшение питательных свойств почвы. Определим степень и период деградации по содержанию гумуса. Кратность снижения составила 4,2 / 3,9 = 1,08, что соответствует 0-й степени деградации. Однако при сохранении тенденции уменьшения содержания гумуса почва со временем может перейти в разряд деградированной. Поэтому рассчитаем период деградации по формуле 2: Хmin = 4,2 / 2 = 2,1 Х0 = 4,2 Х1 = 3,9 ∆Т = 10 Тд = [(4,2 -2,1) х 10] / (4,2-3,9) = 70 лет Значит, при сохранении имеющейся тенденции уже через 70 лет почва перейдет в разряд очень сильно деградированной. Химическая деградация серой лесной почвы по гумусу может быть обозначена 070. Рассмотрим пример определения степени и периода химической деградации по содержанию тяжелых металлов в агросерой почве, находящейся 15 лет в зоне влияния Березовской ГРЭС-1:
Свинец и кадмий относятся к металлам первой группы токсичности. ОДК (приложение 1 и 2) по свинцу для данной почвы равняется 65 мг/кг, ОДК по кадмию – 1,0 мг/кг. Определим кратность превышения фактического содержания над ОДК: по свинцу 60,2 / 65 = 0,93 (0-я степень деградации), по кадмию 1,2 / 1,0 = 1,2 (1-я степень деградации). Цинк и медь относятся к металлам второй группы токсичности. ОДК по цинку составляет 110 мг/кг, по меди – 66 мг/кг. Кратность превышения фактического содержания над ОДК: по цинку 88,0 / 110,0 = 0,8 (0-я степень деградации), по меди 12,0 / 66,0 = 0,18 (0-я степень деградации). Допустим, что имеющаяся тенденция влияния ГРЭС сохранится. Поэтому определим период деградации по этим элементам, используя формулу 1: А) по свинцу Хmax = 65,0 х 5,0 = 325 Х0 = 15,5 Х1 = 60,2 ∆Т = 15 Тд = [( 325 – 15,5) х 15] / (60,2 – 15,5) = 104 года Б) по кадмию Хmax = 1,0 х 5,0 = 5,0 Х0 = 0,4 Х1 = 1,2 ∆Т = 15 Тд = [(5,0-0,4) х 15] / (1,2 – 0,4) = 86 лет В) по цинку Хmax =110 х 20 = 2200 Х0 = 17,8 Х1 = 88,0 ∆Т = 15 Тд = [(2200 – 17,8) х 15] / (88,0 – 17,8) = 466 лет Г) по меди Хmax = 66 х 20 = 1320 Х0 = 8,0 Х1 = 12,0 ∆Т = 15 Тд = [( 1320 – 8,0) х 15] / (12,0 – 8,0) = 4920 лет. Таким образом, химическая деградация по данным металлам слабая. Период деградации в 4 балла по свинцу – 0104, по кадмию – 186, по цинку – 0466, по меди – 04920. При использовании ПДК результаты изменятся. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||