Мониторинг почвенного покрова

Интенсивное использование земель часто ведет к развитию неблагоприятных процессов (водной и ветровой эрозии, вторичного засоления и заболачивания, загрязнения почв промышленными выбросами и пестицидами), что существенно ухудшает свойства почвенного покрова. В связи с этим возникает необходимость слежения за показателями состояния почв с целью его оценки, прогнозирования и картографирования, а также обоснования мероприятий по повышению почвенного плодородия. Мониторинг почвенного покрова включает систематические наблюдения за уровнем загрязнения почв, процессами миграции химических веществ, динамикой показателей почвенного плодородия в пространстве и во времени. Однако он не может ограничится лишь анализом проб почв, так как исследование почв неотделимо от изучения других компонентов ландшафта, всех путей накопления загрязняющих веществ как в природных, так и в антропогенных комплексах.

Проведение мониторинга почв вызвано необходимостью своевременного выявления неблагоприятных свойств почв при различных видах их использования и развития естественных почвообразовательных процессов. Важнейшие задачи почвенного мониторинга включают:

- изучение факторов и процессов, определяющих антропогенную и естественную трансформацию почвенного покрова во времени и пространстве;

- определение и оценка изменения свойств почв, и их естественного плодородия;

- контроль за загрязнением почв пестицидами, тяжелыми металлами и другими поллютантами;

- выявление тенденций и прогнозирование изменения состава и свойств почв, а также структуры почвенного покрова.

Для решения этих проблем необходима организация стационарных и полустационарных наблюдений на специально выбранных участках в сочетании с использованием дистанционных методов исследования. В качестве объектов наблюдений выбираются типичные ландшафты, расположенные во всех важнейших почвенно-климатических зонах и провинциях и подверженные интенсивному антропогенному воздействию (прежде всего сельскохозяйственному использованию). Параллельно исследуются фоновые территории, представленные ландшафтами, которые испытали наименьшие антропогенные нагрузки.

На стационарах и в полустационарах с помощью полевых методов и анализов отобранных образцов ведутся регулярные наблюдения за химическими, физическими и биологическими показателями, характеризующими состояние почвенного покрова. Перечень наблюдаемых химических показателей определяется их токсичностью и распространенностью, а для средств химической защиты - еще и устойчивостью.

Наблюдения за содержанием наиболее токсичными тяжелыми металлами (ртуть, свинец, кадмий) проводятся повсеместно. Широко распространены такие токсиканты, как кобальт, мышьяк, цинк, никель, медь, ванадий, марганец и др. В большинстве случаев они поступают на поверхность почв за счет локальных промышленных выбросов.

Из органических загрязнителей должны контролироваться вещества, обладающие способностью поступать и накапливаться в сельхозяйственной продукции, а также способные к миграции с поверхностным и подземным стоком. Среди них выделяют токсичные вещества, такие как бенз(а)пирен, полихлорбифенилы другие. Кроме того, в программу мониторинга входят наблюдения за содержанием гумуса, азота, фосфора, определяется кислотность почвы, накопление легкорастворимых солей и другие.

В соответствии с главными источниками загрязнения почв выделяют два типа загрязненных территорий.

К первому типу относятся почвы сельскохозяйственных районов. Отбор проб производится два раза в год - весной после таяния снега (до применения пестицидов) и в конце вегетационного периода (в течение 10 дней после уборки урожая). Пробы в обоих случаях отбираются на одних и тех же участках, которые являются типичными для данного района по природным условиям и характеру использования. Уровень загрязнения почв определяется по содержанию наиболее устойчивых пестицидов и тяжелых металлов.

Второй тип - это почвы вокруг промышленно-энергетических объектов. Основной отбор проводится один раз в год весной после таяния снега в 64 точках, расположенных равномерно по восьми направлениям (азимутам) в радиусе до нескольких десятков километров от источника загрязнения. Кроме того, производится дополнительный отбор проб один раз в год осенью после уборки урожая в 16 точках по четырем азимутам. Пробы почв анализируются на содержание тяжелых металлов, полихлорбифенилов, бенз(а)пирена и других ингредиентов.

Кроме почвы как таковой, объектами наблюдений являются также атмосферные выпадения (осадки, сухие выпадения, снежный покров), позволяющие судить о величине потока загрязняющих веществ на земную поверхность. Поэтому одновременно для определения интенсивности поступления тяжелых металлов в почву ежегодно (в конце зимы) проводится отбор проб снега. Соединенный образец снега с площади 1 га составляется из 20-40 точечных проб. Участки наблюдения чаще всего приурочены к местам с максимальным уровнем загрязнения почвенного покрова.

Наиболее крупные по площади объекты, это как правило сельскохозяйственные угодья, должны регулярно обследоваться с помощью дистанционных методов. Аэрокосмические снимки позволяют выявить структуру почвенного покрова, состояние посевов, а также путем измерения отражательной способности почв количественно (или полуколичественно) определить содержание гумуса, температуру почв, развитие эрозии и другие характеристики. Данные аэрокосмического зондирования должны контролироваться путем наземного обследования эталонных участков, расположенных в пределах массивов наблюдения.

Оценка экологического состояния почв производится с помощью химических и биологических критериев, а также показателей физической деградации сельскохозяйственных угодий.

В качестве показателей физической деградации сельскохозяйственных земель рекомендуется использовать площади угодий, выведенных из землепользования в результате эрозии, вторичного засоления, загрязнения, показатели увеличения плотности почв, потери гумуса и другие критерии. Признаком биологической деградации почв служит снижение жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, о котором можно судить по уменьшению уровня активной микробной биомассы.

Одним из важнейших результатов мониторинговых наблюдений является составление крупномасштабных карт состояния почвенного покрова. Они служат ценным материалом для оценки и прогнозирования направлений и степени изменения почв под влиянием хозяйственной деятельности человека. Поэтому на картах, кроме уровня загрязнения и ареалов (площадей) загрязнения отражаются трансформирующие процессы и свойства почв, определяющие их развитие (механический состав, содержание гумуса, кислотность и др.), а также вид сельскохозяйственных угодий.