Эффективное плодородие почв ГСУ «Целинский» Целинского района Ростовской области

   Использование химических препаратов для защиты растений от насекомых, микроорганизмов, сорной растительности представляет потенциальную  опасность для окружающей среды, поскольку иногда нельзя дать 100% - гарантию безопасности того или иного ксенобиотика. Наиболее часто загрязнение происходит в случае использования недостаточно изученных препаратов, либо нарушения регламентов использования, хранения и транспортировки химикатов.

 

2. Объекты и методы исследования

1. Агрохимическая  характеристика почв

1. Содержание  гумуса и азота  в почвах

 

   Гумус — основа почвенного плодородия. Это  часть органического вещества почвы, представленная совокупностью специфических  и неспецифических органических веществ почвы, за исключением соединений входящих в состав живых организмов и их остатков. Он поддерживает и восстанавливает благоприятные агрофизические, химические и биологические свойства почвы, обеспечивает стабильную продуктивность возделываемых культур. Большое значение имеет степень гумификации органического вещества, представляющая собой отношение количества углерода гумусовых кислот к общему количеству органического углерода почвы. Гумификация — процесс микробиологического разложения органических остатков во влажной ‚среде при затрудненном доступе кислорода. При удобрении почвы навозом, наряду с органическими компонентами в почву вносится микрофлора, которая значительно ускоряет процессы разложения органического вещества. При интенсификации сельскохозяйственного производства без должной заправки полей органическими удобрениями существенно снижаются запасы гумуса в почвах.

   В процессе биохимического разложения органического  вещества почвы микроорганизмами азот гумуса и растительных остатков переходит  в аммиак, а затем в минеральный  формы – соли азотной кислоты (нитраты), который усваиваются растениями. Распад азотных веществ в почве до аммиака называется процессом аммонификации, а окисление аммиака до нитратов – нитрификации.

   В окультуренных почвах процесс нитрификации идет интенсивнее, поэтому нитрификационная способность их характеризует в какой–то степени эффективное плодородие.

   Наличие азота в почвах тесно связано  с его расходованием культурами и степенью промывания вниз по профилю  почвы, а также сильно варьирует  в течение года по сезонам. Поэтому  по содержанию азота картограммы не составляются.

   Минеральные формы азота легко усваиваются  растениями. Поздней осенью и ранней весной при низкой микробиологической активности растения ощущают недостаток азота, даже при высокой нитрификационной  способности его в почве. Этим объясняется эффективностьподкормок озимых культур в осеннее-весенний период.

2. Содержание  микроэлементов и  тяжелых металлов

 

   Подавляющее большинство микроэлементов, имеющих  важное биологическое значение в  жизни растений и микроогранизмов  также относится и к тяжелым металлам, например: медь, цинк, марганец, кобальт и др. Поэтому микроэлементы и тяжелые металлы – понятия, которые подразумевают одни и те же элементы, различающиеся скорее по их количеству в объектах окружающей среды. Понятия «тяжёлые металлы» правильнее использовать, когда речь идет об опасных концентрациях элемента и говорить о нем, как о микроэлементе, когда речь идет об опасных концентрациях элемента и говорить о нем, как о микроэлементе, когда он находится в почве, растениях, воде в малых концентрациях.

   Решение проблемы оптимизации минерального питания растений важно учитывать  баланс не только макро-, но и микроэлементов. Микроэлементы участвуют во всех жизненно важных процессах, способствуют росту урожая и качества сельскохозяйственной продукции, повышают использование основных питательных веществ растениями особенно при высоких дозах из применения. При недостатке микроэлементов в почве сельскохозяйственные культуры дают неполноценный урожай и поражаются различными заболеваниями.

   Микроэлементы входят в состав ряда белковых комплексов (ферментов) и активизируют их деятельность и необходимы живым организмам в очень небольших количествах – тысячных и десятитысячных долях процента. Повышение их концентрации выше оптимального уровня приводит к угнетению роста и развития. Однако не все микроэлементы в токсичных концентрациях представляют одинаковую опасность.

   Повышенное  содержание Zn в растениях (100-400 мг/кг сухой массы растений) может вызвать хлороз и некроз листьев, задержку роста растений в целом, повреждение корней.

   Содержание  Со в растениях в количестве, превышающем 15-50 мг/кг сухой массы приводит к  межжилковому хлорозу молодых листьев, угнетению побегов.

   Содержание  Mn в растениях в количестве 300-500 м/кг способствует хлорозу и некротическому поражению листьев.

   Токсической концентрацией Cu в растениях различных видов является 20-100 мг/кг сухой массы.

   Избыток В в растениях (50-200 мг/кг сухой  массы) вызывает хлороз листьев, загнивание точек роста.

   Почва – весьма специфические компонент  биосферы, который не только аккумулирует компоненты загрязнений, но и служит природным буфером , контролирующим перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и животное вещество. Микроэлементы, поступающие из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая судьба зависит от её химических и физических свойств.

   Для определения максимальных количеств  тяжелых металлов, не вызывающих негативного  прямого или косвенного влияния  на природную среду и здоровье человека, установлены их предельно допустимые концентрации в почве, однако ПДК распространяются на ограниченное число тяжелых металлов(таблица 1).

   Таблица 1

   Предельно допустимые концентрации химических веществ, подвижные формы.

   Правильный  выбор доз удобрений, сроков и  способов их внесения, соотношения  питательных элементов не только обеспечит получение высоких  урожаев, но и позволит исключить  риск загрязнения почвы и продукции  токсичными элементами и соединениями.

   Согласно  принятой группировке почв по содержанию в них подвижных форм микроэлементов выделяется 3 степени обеспеченности(Таблица 2).

   Таблица 2

   Группировка почв по содержанию подвижных форм микроэлементов, мг/кг

2. Дистанционный почвенный экологический  мониторинг

 

     Дистанционный почвенный экологический мониторинг – контроль состояния почв с помощью дистанционных методов. Использование результатов съемки земной поверхности из космоса и аэрофотоснимков позволяет получать информацию с больших площадей. Для дистанционного обследования территории применяют также метод лазерного дистанционного зондирования (ЛДЗ). Установки ЛДЗ могут быть размещены на самолетах или вертолетах сельскохозяйственной авиации. В этом случае обеспечивается сбор информации  с больших площадей за короткий промежуток времени, методы ЛДЗ обладают высокой чувствительностью и разрешением.

     С помощью дистанционных методов  можно осуществлять раннюю диагностику  недостаточности элементов минерального питания в почвах; диагностику  состояния растительности после  обработки гербицидами; диагностику недостаточности содержания влаги в почве; создавать карты текущего состояния почв (степени засоленности, кислотности в данном районе); выявлять различные виды деградации почв. Использование дистанционных методов дает возможность создавать широкомасштабные банки данных по состоянию почв, наблюдать динамику их изменения. Эффективно сочетание наземных и дистанционных наблюдений. Наземный мониторинг, включающий отбор почвенных проб и их анализ, может, как предшествовать дистанционному наблюдению, так и следовать за ним в качестве уточняющего этапа.

     Дистанционные методы анализа почв основаны на спектральной отражательной способности (СОС) почв – способности почв избирательно поглощать и отражать электромагнитные излучения определенных длин волн в зависимости от химического состава и физического строения поверхности. По изменению спектральных характеристик почв можно оценивать потерю гумуса и изменение его качественного состава, проследить процессы засоления, оподзоливания, развития эрозии и т.д.

     Отражение света почвами зависит от их влажности, содержания гумуса, карбонатов, железа, солей, размера агрегатов (Орлов, Суханова, Розанова, 2001). Зависимость эта описывается  простыми эмпирическими уравнениями. Для каждой из такой функций общий вид уравнения не зависит от типа почвы, но значения постоянных коэффициентов закономерно изменяются для почв разного генезиса в широких пределах. Таким образом, использование спектральных характеристик позволяет оперативно и объективно оценивать содержание различных красящих компонентов, а по изменению во времени их содержания можно судить о скорости и направлении многих почвенных процессов.

     В системе наземного мониторинга  для характеристики СОС используют спектральные коэффициенты отражения (СКО). Спектральным коэффициентом отражения называют величину, равную отношению светового потока, рассеянного освещенной поверхностью почвы во всех направлениях, к световому потоку, падающему на эту поверхность в определенном интервале длин волн. СКО определяют в лабораторных условиях на спектрофотометрах типа СФ-10, СФ-14, СФ-18 с применением интегрирующей сферы, где учитывается весь диффузно отраженный от объекта световой поток.

     В системе дистанционного мониторинга  используются спектральные коэффициенты яркости (СКЯ). Спектральный коэффициент яркости равен отношению интенсивности потока излучения, отраженного поверхностью объекта в каком-либо направлении, к интенсивности потока, отраженного в том же направлении от идеально рассеивающей поверхности. Измерение СКЯ проводят, как правило, с борта самолета, космического корабля, вышки или с руки полевыми спектрометрами. Промышленный выпуск таких приборов в нашей стране, к сожалению, пока не налажен, и исследователи пользуются авторскими экземплярами, изготовленными для каждой конкретной задачи.

3. Почвенный покров ГСУ «Целинский»

 

   По  природно – экономическому делению  хозяйство входит в южную зону обыкновенных (предкавказских) черноземов с полузасушливым климатом, умеренно жарким летом и умеренно холодной зимой. За год выпадает 410-460 мм осадков, ГТК=0,7-0,76, среднегодовая температура 8,7-,9,5 ргадусов, сумма температур за активно-вегетационный период – более 3400 градусов.

   Предкавказские  черноземы характеризуются значительной мощностью темно-серой с буроватым  оттенком окраской гумусового горизонта (100-150 см) и невысоким содержанием гумуса (4-6%) в пахотном слое. В них преобладают мелкокомковатая и орехово-комковатая структура, сочетаемая с рыхлостью почвенных горизонтов. Они отличаются большой карбонатностью, слабым развитием горизонта белоглазки с глубины 80 – 100 - 125 см.

   Для примера, описание разреза, заложенного  в Целинском районе Ростовской области  в целинной разнотравно-ковыльной  степи.

   А + В = 152 см. Почва вскипает с глубины 10 -15 см. Карбонаты в форме плесени  с 45 – 150 см. Глубже 150 см встречается много прожилок СаСО₃ и едва заметной белоглазки.

   А₁ 0 – 27 см.

   Темно–серый с буроватым оттенком, однородный по окраске и сложению: структура  зернистая; сильно пронизан корнями  в виде мощной дернины; тяжелосуглинистый. Переход в горизонт А₂ постепенный.