Агроекологічна оцінка грунтів України

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний авіаційний університет

Інститут екологічної безпеки

Курсова робота

з дисципліни "ГІС і бази даних"

"Агроекологічна оцінка ґрунтів України"

Студентка Антипенко Т.М.

Керівник Зацерковний В.І.

Київ 2013р

Зміст

Вступ

1. Загальна характеристика агроекологічної оцінки грунтів України

2. Характеристика забрудненості грунтів України важкими металами

3. Характеристика радіаційної забрудненості грунтів України

4. Несприятливі природно-антропогенні процеси в Україні

5. Стійкість грунтів України до забруднення

6. Гідрометричний потенціал продуктивності фіто маси

Список використаних джерел

Вступ

З розвитком ери комп'ютерів і інтернету, окрім звичайних (в паперовому виконанні), почали широко впроваджуватись і електронні (цифрові карти). Такі карти створюються на основі географічних інформаційних (ГІС) технологій.

Географічні інформаційні системи (ГІС) - це програмно-апаратний комплекс, що здійснює збір, відображення, обробку та поширення інформації про просторово розподілені об'єкти, якими є об'єкти нерухомості та явища на основі електронних карт, пов'язаних з ними баз даних і супутніх матеріалів.

Сучасний високий рівень автоматизації на виробництві, зокрема використання ГІС, забезпечує оперативність та інтерактивність картографування, надає можливість перетворення інформації у відповідності до необхідної системи координат. Структуровані бази даних та електронні карти дозволяють полегшити класифікацію та генералізацію об'єктів за їхніми атрибутивними параметрами у відповідності до масштабу та призначення карти.

За допомогою розроблених ГІС можна досягти значно більшого, ніж просте відображення різноманітних даних на карті. ГІС забезпечує можливість геопросторового аналізу об'єктів на карті з урахуванням всього спектру додаткової інформації. Така технологія зв`язує в єдине ціле інструменти графічного відображення, роботу з електронними таблицями, базами даних, електронні карти, векторні карти.

Таким чином інформаційні технології, комп'ютерна техніка, електронна оптика і космічні супутники піднімають картографію на більш високий якісний рівень. Карти все більше і більше входять в життя людини, яка в системі "карта-людина" стає активною її частиною: може впливати на зміст карти, вносити дані в онлайн режимі. Разом з креативними цифровими картами не втратили свого значення і паперові карти. Найбільш якісні паперові карти та атласи випускають в Україні, Росії, Франції

Основне завдання курсової роботи полягає у детальному розгляді агроекологічного потенціалу грунтів України, тобто звернемо увагу на здатність грунтів виконувати функцію сільськогосподарських угідь, створювати оптимальні умови для росту і розвитку сільськогосподарських рослин, а також підтримувати екологічну рівновагу в агроландшафтах і природному середовищі.

Окремо зупинимося на розгляді забрудненості грунтів важкими металами, радіаційну забрудненість грунтів, природно-антропогенні процеси, які впливають на грунт, стійкість грунтів до забруднення, біопродуктивність земельних угідь, охарактеризуємо всі деградаційні процеси та основні заходи щодо відновлення родючості та охорони земель.

Отже, Україна має багаті природні ресурси, сприятливі кліматичні умови, високо родючі грунти, та прекрасні ландшафти.

Однак вона є однією з найнеблагополучніших країн Європи. Поетапне формування екологічного механізму навколишнього середовища і природних ресурсів, забезпечення екологічної безпеки і підтримка екологічної рівноваги на території України, подолання наслідків Чорнобильської, збереження генофонду Українського народу є обов'язком держави. Аварія на ЧАЕС, порушила господарську діяльність багатьох підприємств, зашкодила сількогосподарському виробництву.

Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими йому речовинами хімічної природи. Серед них - газоподібні й аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і нагромадження вуглекислого газу в атмосфері. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення грунту пестицидами і її підвищеною кислотністю, що веде до розпаду екосистеми.

1. Загальна характеристика агроекологічної оцінки ґрунтів України

Агроекологічна оцінка - це вивчення якості грунту. Грунт - це тонкий верхній шар земної кори (від десятків сантиметрів до двох-трьох, а інколи і більше метрів), який виник внаслідок його перетворення під впливом води, повітря, організмів і має природну родючість.

Грунти складаються з твердої, рідинної (грунтової вологи) та газоподібної (грунтового повітря) частин, рослин, тварин, мікроорганізмів і є однією із складових біосфери, базовим компонентом будь-якого ландшафту. Функціонування грунтів - значно впливає на стан ландшафтів і біосфери в цілому, а через них - на якість середовища існування населення. Крім того, грунтовий покрив є основою сільськогосподарського виробництва, визначаючи у багатьох випадках регіональну специфіку землекористування.

Грунти - це багатофункціональні системи, що мають важливе екологічне значення. Вони виконують функцію середовища існування, акумулятора і джерела речовини та енергії для організмів, проміжного ланцюга між біологічним і геологічним кругообігами, захисного бар'єра й умови нормального функціонування біосфери в цілому тощо. Названі функції грунтів утворюють їх екологічний потенціал.

На карті відображена його складова - агроекологічний потенціал, тобто здатність грунтів виконувати функцію сільськогосподарських угідь, створювати оптимальні умови для росту і розвитку сільськогосподарських рослин, а також підтримувати екологічну рівновагу в агроландшафтах і природному середовищі. Він визначався за показниками, що характеризують:

· потужність гумусного шару грунту;

· вміст поживних речовин (фосфор, калій);

· рівень і мінералізацію грунтових вод;

· біотичний потенціал або біопродуктивність земельних угідь (середньорічне продуктивне зволоження, період вегетації, середньорічний радіаційний баланс);

· стійкість грунтів до забруднення (крутизна схилів, кам'янистість, структурність, питомий опір, вміст гумусу, тип водного режиму, реакція рН, ємність іонів, залісненість, розораність, господарська освоєність);

· забрудненість радіонуклідами (цезій, стронцій, плутоній, америцій), важкими металами (валовий вміст у грунті бору, молібдену, марганцю, цинку, кобальту, нікелю, міді, хрому, свинцю та інших), пестицидами і мінеральними добривами з урахуванням природних особливостей грунтів;

· несприятливі природно-антропогенні процеси (ступінь ураженості територій яружною і площинною ерозією, зсувами, карстом, селями, засоленням, підтопленням тощо).

Агроекологічний потенціал визначається значною кількістю факторів та розраховується за формулою:

де Хі - кратність перевищення нормативних величин за: Х 1 - підживленням ґрунтів фосфором й калієм; Х 2 - якістю й гумусністю ґрунтів; Х 3 - рівнем й мінералізацією ґрунтових вод; Х 4 - валовим сумарним вмістом важких металів; Х 5 - сумарним вмістом радіонуклідів в ґрунті; Х 6 - біологічним потенціалом або біопродуктивністю земельних угідь; Х 7 - стійкістю ґрунтів до техногенного навантаження; Х 8 - несприятливими природно-антропогенними процесами; Х 9 - внесенням пестицидів в сільськогосподарські угіддя; Х 10 - внесенням мінеральних добрив в сільсько­господарські угіддя.

Критеріальна база агроекологічного потенціалу ґрунтів подана в табличному вигляді.

Таблиця: Оціночні критерії показника агроекологічного потенціалу ґрунтів

Розглянемо основні складові агроекологічного потенціалу грунтів України.

За даними Держкомстату України, на початок 2000 року земельний фонд держави становив 60,4 млн. га. Сільськогосподарські землі займають 72% території, з них сільськогосподарські угіддя - 69,3, у тому числі рілля - 54,4, перелоги - 0,4, багаторічні насадження - 1,6, сіножаті - 3,8, пасовища - 9,1%. Лісові та інші насадження складають 17,2%, заболочені землі - 1,6, відкриті землі без рослинного покриву - 1,8, землі, вкриті водою - 4,0%.

Внаслідок проведення земельної реформи у державній власності залишається 29,7% сільськогосподарських угідь, які використовуються переважно для забезпечення наукової діяльності, з навчальною метою, а також для насінництва. Реорганізовано понад 10 тис. колгоспів, створено 42 тис. фермерських господарств, сформовано понад 11 млн. власників особистих підсобних господарств, присадибних ділянок, садів.

Сучасне сільськогосподарське виробництво характеризується невизначеністю у співвідношенні між сільськогосподарськими угіддями, незбалансованістю біохімічних речовин і енергії в агроландшафтах, недосконалістю протиерозійних систем охорони грунтів та моніторингу земельних ресурсів. Назване зумовлює не тільки зниження потенційної родючості грунтів, але й порушення екологічної стійкості навколишнього середовища, зниження продуктивності сільськогосподарських угідь. За сучасних умов землеробства щорічні втрати гумусу становлять 600-700 тис.т, а поживних речовин - 100 кг/га і більше. Наприклад, чорноземи України, що складають майже 8,5% світових запасів чорноземних грунтів, колись містили до 8-10% гумусу. За авторитетними свідченнями вчених, наші чорноземи втратили за останні 100 років 25-30% гумусу і 20-30% своєї родючості.

Погіршуються також водно-і агрофізичні властивості грунтів. Особливо негативно впливають на стан агроландшафтів розораність сільськогосподарських угідь, несприятливі природно-антропогенні процеси, техногенні викиди промисловості, забрудненість радіонуклідами і пестицидами тощо.

Згідно з чинними нормами, площа розораності земель у загальній площі на рівні 60-80% вважається несприятливою, 25-60 - умовно сприятливою і менше 25 - сприятливою. Оптимальну оцінку розораності земель мають незначні території, переважно в Українському Поліссі, гірських районах Карпат і Криму. Нині в Україні є надзвичайно високий рівень розораності території: тільки близько 8% площі (5 млн. га) знаходиться у природному стані (болота, озера, ріки, гори). Сільськогосподарська освоєність земельного фонду становить 72,2% суші, зокрема розораність складає 57,3%. Найвищу сільськогосподарську освоєність території мають землі Запорізької (88%), Миколаївської (87), Кіровоградської (86), Дніпропетровської, Одеської (по 83%) та Херсонської (82%) областей. Дещо нижча вона в лісостепових областях, у півтора - два рази менша в межах Полісся. Розораність земель в Україні є найвищою в світі. Для порівняння: в США розораність території становить 19%, Франції і Німеччині - 33, Італії - 31%, тобто має сприятливі та умовно сприятливі характеристики. Така висока розораність небажана з економічної і екологічної точок зору, адже вона різко знижує природний потенціал території, робить її одноманітною, а господарство - вузькоспеціалізованим.

Таким чином, сучасне використання земельних ресурсів України не відповідає вимогам раціонального природокористування, а саме: порушено екологічно допустиме співвідношення площ ріллі, природних кормових угідь, багаторічних насаджень. Це також негативно впливає на стійкість природних ландшафтів до техногенного навантаження.

Несприятливі природно-антропогенні процеси - це зсуви, ерозія, суфозія, дефляція, карст, селі, засолення, підтоплення, просідання тощо. За 1960-1996 роки кількість випадків прояву небезпечних процесів зросла в середньому у 3-5 разів. На 80% міських територій спостерігається прояв близько 20 видів небезпечних для населення природно-антропогенних процесів, серед яких загрозливими залишаються підтоплення, зсуви, абразія, карст. Найбільше вони відбуваються у Волинській, Тернопільській, Хмельницькій, Вінницькій, Одеській, Херсонській областях та Автономній Республіці Крим. У 2240 населених пунктах підтоплюється 800 тис. га земель, а в 200 - відбуваються зсуви, карсти.

В Івано-Франківській і Закарпатській областях, Автономній Республіці Крим на 70% гірських водозаборів, переважно в низькогір'ї, розвинуті селеві процеси. В Україні ними уражено 3-25% території.

Водною та вітровою ерозією охоплено понад 17,0 млн.га сільськогосподарських угідь, або 40,9% їх загальної площі. Найбільше еродовано грунтів у Донецькій (70,6%), Луганській (62%) і Одеській (56%) областях. Еродовані землі включають 4,7 млн. га середньо- і сильно змитих, у тому числі 68 тис. га таких, що повністю втратили гумусний горизонт. Загалом в Україні щорічне збільшення площі еродованих земель складає в середньому близько 80-120 тис. га. Економічні збитки тільки через ерозію грунтів перевищують 9,1 млрд. гривень.

Ще більш небезпечною є яружно-лінійна ерозія грунтів. Лінійний розмив руйнує не тільки грунт, а й весь природний комплекс. У процесі утворення яружно-балочних систем з обороту вилучаються величезні площі сільськогосподарських земель. З розвитком ярів знижується рівень підгрунтових вод, землі стають непридатними для житлового, промислового і шляхового будівництва. Одним з найбільших лих після ерозії грунтів є, мабуть, їх засолення, головна причина якого - незбалансоване зрошення. Ерозія та засолення призводять до опустелювання земель. На зрошуваних землях урожайність спочатку значно підвищилась, але згодом вони стали непридатними через "білу отруту". Так називають місцеві жителі сіль, якою забиті всі пори грунту і його поверхня внаслідок випаровування грунтових вод. Саме тому деградують і втрачають родючість зрошувані землі. Зокрема, на 80% зрошувальних площ відбувається процес техногенного підтоплення; 14% від загальної площі поливних земель піддаються ерозії; 5% - перезволожуються, 7,7% - складають грунти з підвищеною кислотністю; ураженість процесами вторинного засолення грунту складає 11-25%. До масового зрошення на значних територіях росли дикі трави, чагарники, на розумно зрошених землях була постійно висока врожайність полів і садів. Нині через перезволоження, надлишок води в грунтах, їх засоленість гинуть дерева, поля, сади, виноградники. В найближчих до полів селах вода заливає погреба, значно погіршується стан питної води, особливо навколо Північно-Кримського, Каховського та Краснознам'янського каналів.

Негативні наслідки має також осушення грунтів в Поліссі. Так, 43,2% площі земель з осушувальною мережею мають підвищену кислотність; 7,6 - засолені, 10,7-перезволожені, 12,8 - заболочені, 18,4 - піддаються вітровій і 4,6 - водній ерозій.

Якщо узагальнити всі зміни, то майже на 22 відсотках території України можна спостерігати сильно, дуже сильно уражені та непридатні до повного використання грунти. Така ситуація значно погіршує умови проживання і виробничої діяльності населення, особливо негативно впливає на стан його здоров'я. Це вимагає вжиття необхідних науково обгрунтованих заходів, спрямованих на підвищення родючості земель та одержання екологічно чистих продуктів харчування.

Техногенна забрудненість грунтів залежить від їх типу, кількості надходження промислових відходів, радіонуклідів, пестицидів і мінеральних добрив. Низькобуферні малогумусні дерново-підзолисті грунти можуть зазнавати значного впливу забруднюючих речовин. В умовах кислого середовища вони трансформуються у більш рухомі сполуки, мігрують до нижчих шарів і грунтових вод. В умовах нейтрального або лужного середовища на високобуферних грунтах (чорноземних, темнокаштанових) забруднюючі елементи, як правило, знаходяться в пасивному стані та малодоступній для рослин формі.

Значної екологічної шкоди земельним ресурсам завдає забрудненість грунтів викидами промисловості та хімізації в сільському господарстві. У містах загальним джерелом забруднення грунтів важкими металами є підприємства чорної та кольорової металургії, легкої промисловості, ТЕЦ. Небезпека забруднення грунтів визначається не тільки вмістом важких металів, але й класом небезпеки окремих токсикантів. До першого класу шкідливості відносяться миш'як, кадмій, ртуть, селен, свинець, цинк, фтор, бенз/а/пирен; до другого - бор, кобальт, нікель, мідь, молібден, сурма, хром; до третього - барій, ванадій, вольфрам, марганець, стронцій. Їх вміст у грунтах може оцінюватися як за валовими, так і рухомими формами елементів. Багато з них можуть призводити до захворюваності людей. Складний характер має забруднення грунтів хімічними засобами захисту рослин. Зменшення у кілька разів обсягів використання пестицидів в останні роки хоча і сприяло зниженню забруднення грунтів та сільськогосподарської продукції отрутохімікатами, але ситуації суттєво не змінило. Це обумовлене тим, що залишкова кількість пестицидів знаходиться в грунті тривалий час. Чим більше пестицидне навантаження на грунти, тим вища їх шкідливість для населення. Пестициди можуть викликати інтоксикацію, алергійні реакції, пониження імунної реактивності, ураження нервової системи, патологічний стан печінки, серцево-судинної системи та інше.

Близько 50% загального приросту врожаю забезпечують мінеральні добрива, 25% - технології вирощування. Однак не варто забувати, що неправильне використання мінеральних добрив - азотних, фосфорних, калійних, комплексних та інших - супроводжується небажаною побічною дією: в забрудненні природного середовища і пояснюється незбалансованим використанням добрив, відхиленням від норм їх внесення. Деякі види мінеральних добрив можуть сприяти підвищенню кислотності грунтів, накопиченню в них небезпечних залишків. Відомо, що рослини засвоюють лише 50% азотних та 10-20% фосфорних добрив, решта - вимиваються атмосферними опадами. При неправильному використанні мінеральних добрив у природному середовищі може накопичуватися у підвищених кількостях азот, фосфор, калій. Це призводить до підкислення грунтового розчину, забруднення грунтових вод у результаті фільтрації добрив (особливо азотних), підвищення вмісту нітратів, сульфатів, хлоридів у колодязній воді, накопичення залишкових запасів нітратного азоту в продукції рослинництва, забруднення водосховищ, річок залишками добрив внаслідок процесів ерозії тощо, що завдає шкоди здоров'ю людей, тварин, рибному господарству.

Протягом останніх 30-40 років агроландшафти України постійно зазнавали різних видів радіаційної забрудненості - атмосферних викидів радіонуклідів внаслідок випробування ядерної зброї, відходів при переробці сировини на підприємствах ядерно-паливного циклу тощо. До 1986 року радіаційна обстановка на території держави визначалася переважно такими радіонуклідами як калій-40, радій, торій і лише частково стронцієм-90 і цезієм-137. Перші три радіонукліди природного походження зумовлювали основний радіаційний фон на більшій частині території України в межах 7-14 мкр/год. І лише в окремих регіонах, особливо там, де граніти виходять на поверхню землі, він був у 6-8 разів вищий. Стосовно двох останніх радіонуклідів, то їх присутність у грунті зумовлювалась глобальними опадами внаслідок випробування ядерної зброї. Їх розподіл на території держави був відносно рівномірним і знаходився в межах 0,01 - 0,05 Кі/кв.км

Внаслідок аварії на ЧАЕС в навколишнє середовище викинуто понад 50 мКі таких небезпечних радіонуклідів, як стронцій, цезій, плутоній, йод, що становить наближено (за оцінками МАГАТЕ) 3,5% їх кількості в реакторі на час аварії. Радіоактивного забруднення у зв'язку з аварією і подальшим поширенням радіонуклідів зазнала територія площею понад 4,5 млн. га сільгоспугідь.

Згідно з чинним законодавством, території, забруднені цезієм-137, 134 до 1 Кі/кв.км, стронцієм-90 до 0,02 та плутонієм-239, 240 до 0,005 Кі/кв.км, вважаються умовно чистими. Ведення сільськогосподарського виробництва на них можливе без обмежень. З більшою щільністю забруднення необхідно застосовувати комплекс агрохімічних, агротехнічних і організаційних заходів для зменшення переходу радіонуклідів з грунту в рослини. Неможливе ведення сільськогосподарського виробництва в зоні безумовного відселення, де щільність забруднення грунту цезієм-137, 134 перевищує 15 Кі/кв.км, стронцієм-90 - 3 і плутонієм-239, 240 - 0,1 Кі/кв.км. Ця зона разом із зоною відчуження займає 3,9 тис. кв.км території України, або 10,9%, охоплює 168 населених пунктів, у яких проживало 48,9 тис. осіб.

Чорнобильська катастрофа створила надзвичайно небезпечну для здоров'я людей і навколишнього середовища радіаційну обстановку на значній території України.

Стійкість грунтів до забруднення промисловими підприємствами, тваринницькими комплексами, фермами, мінеральними й органічними добривами, пестицидами тощо визначалася за показниками, які характеризують суми активних температур, крутизну схилів, кам'янистість, структурність, питомий опір, механічний склад, вміст гумусу, тип водного режиму, реакцію рН, ємність іонів, залісненість, розораність, господарську освоєність земель. На карті оцінка стійкості земель виконана в межах адміністративних районів України з подальшими розрахунками в межах фізико-географічного районування країни. Від ступеня стійкості грунтів значною мірою залежить рівень їх техногенного забруднення. Як свідчить карта, стійкість грунтів збільшується в напрямку з півночі на південь. Дерново-підзолисті грунти Полісся і каштанові (сухі степові) в комплексі із солонцями та солончаками мають дуже низьку стійкість до техногенного навантаження. Найбільш стійкі - чорноземні грунти. Саме цим, на нашу думку, пояснюється високий "імунітет" території до техногенного навантаження в Придніпровсько - Донецькому регіоні України.

Згідно із "Земельним кодексом України" (2001), природно-сільськогосподарське районування є основою для оцінки земель і розроблення землевпорядної документації щодо їх використання та охорони. Першим кроком до цього є проведене агроекологічне зонування території, яке може бути основою стратегії екологічно раціонального використання земель.

Для агроекологічних зон з умовно сприятливою і задовільною оцінкою агроекологічного потенціалу виділяється зона економічно доцільного використання земель, де землекористування необхідно організовувати з урахуванням придатності грунтів для бажаних, економічно допустимих та екологічно доцільних видів їх використання.

Для агроекологічної зони з умовно задовільною оцінкою агроекологічного потенціалу пропонується зона використання земель у режимі збереження. Під режимом збереження розуміють обмеження на форми та інтенсивність експлуатації земель для забезпечення природного розвитку грунтів в умовах, які виключають такий антропогенний вплив, який призводить до зміни функції грунтів. Це не консервація певних територій, а особлива форма експлуатації грунтів, спрямована на збереження їх біоресурсного потенціалу.

Для погіршеного агроекологічного потенціалу грунтів бажано виділити зону екологічно адаптативного використання земель. При організації землекористування необхідно враховувати придатність грунтів для конкретних видів використання і факт їх екологічної важливості для ландшафту в цілому. Деякі види використання земель заборонені у зв'язку з тим, що вони можуть призвести до порушення ландшафтозберігаючих функцій грунтів і відповідно до неконтрольованих змін інших компонентів ландшафтів.

На базі зони екологічного лиха пропонується виділити зону використання земель у режимі відновлення. Під режимом відновлення розуміють тимчасове вилучення території з традиційного господарського обороту для реалізації особливих форм землекористування, мета яких - створення умов для реабілітації втрачених у зв'язку з антропогенною діяльністю функцій грунтового покриву. Землекористування повинно організовуватися таким чином, щоб придати грунтам тренд до відновлення їх екологічних функцій.

Карту агроекологічної оцінки грунтів можна використати як основу для виконання природно-сільськогосподарського районування земель або подальшого агроекологічного аналізу грунтових ресурсів на більш детальних рівнях дослідження, а також для визначення економічної оцінки земель, проведення земельної реформи і широкої екологічної освіти населення.

Висновок

Отже, розглянувши основні складові агроекологічного потенціалу грунтів України можна зробити висновок, що сучасне використання земельних ресурсів України не відповідає вимогам раціонального природокористування, а саме: порушено екологічно допустиме співвідношення площ ріллі, природних кормових угідь, багаторічних насаджень. Це також негативно впливає на стійкість природних ландшафтів до техногенного навантаження.

Узагальнити всі процеси, які впливають на грунт, бачимо, що майже на 22% території України можна спостерігати сильно, дуже сильно уражені та непридатні до повного використання грунти. Така ситуація значно погіршує умови проживання і виробничої діяльності населення, особливо негативно впливає на стан його здоров'я. Це вимагає вжиття необхідних науково обгрунтованих заходів, спрямованих на підвищення родючості та охорони земель, а також для одержання екологічно чистих продуктів харчування.

2. Характеристика забрудненості грунтів України важкими металами

Важкі метали (ВМ) є одним з небезпечних забруднювальних речовин (ЗР), які негативно впливають на стан здоров'я людини, а також на стан довкілля в цілому. У зв'язку з цим надзвичайно актуальною задачею є вивчення основних джерел надходження ВМ, аналіз розподілу їх в природних середовищах, в т.ч. в ґрунтах.

Найбільш високий валовий вміст нікелю виявлено в ґрунтах Житомирської, Київської, Черкаської, Чернівецької областей та Донецько-луганського регіону (25-50 мг/кг ґрунту при МДР 50 мг/кг), де можна отримати відносно безпечний урожай толерантних до нікелю сільськогосподарських культур, але в обмеженій кількості. Безпечними є землі сільськогосподарських угідь Волинської, Полтавської, Вінницької і частково інших областей з рівнями забруднення 5-10 і 10-15 мг/кг ґрунту. Тут можна отримувати рослинну сировину, цілком придатну для виробництва продуктів дитячого харчування. Ґрунти із середнім рівнем забруднення нікелем (15-25 мг/кг) розповсюджені переважно в Чернігівській, Сумській, Запорізькій, Івано-Франківській, Рівненській та Закарпатській областях. агроекологічний грунт забрудненість

Аналогічна закономірність спостерігається у забрудненні ґрунтів цинком і кобальтом, МДР яких дорівнює 300 і 50 при відповідних кларках (валовому фоновому вмісту кожного з елементів 50 і 8 мг на 1 кг ґрунту). Загальним для цих трьох важких металів (Вм) є те, що на більшій частині території України вміст їх у ґрунті не перевищує МДР.

Найбільшу стурбованість викликає ситуація із забрудненням ґрунтів свинцем, який навіть у незначних концентраціях токсичний для людини. МДР свинцю становить 10 мг/кг ґрунту. На значній частині території України середній вміст свинцю знаходиться на рівні МДР або її перевищує (Волинська, Рівненська, Львівська, Житомирська, Київська, Чернігівська, Харківська, Луганська, Донецька, Херсонська, Миколаївська, Запорізька області). І лише чверть площі сільськогосподарських угідь із вмістом Рb від 4-8 до 8-12 мг/кг ґрунту придатна для виробництва продуктів дитячого харчування.

На межі санітарно-гігієнічної безпеки або з деяким перевищенням гранично допустимих параметрів склалася ситуація відносно міді, вміст якої в ґрунтах Закарпатської, Волинської, Житомирської, Чернігівської, Київської та інших областей знаходиться в інтервалі 65-320 мг/кг при фоновому вмісті 100 мг/кг ґрунту.

Забруднення хромом не перевищує МДР, але в Донбасі, Харківській, Запорізькій і Чернівецькій областях його рівень найвищий 25-80 мг/кг. Викладені відомості дають лише загальне уявлення про санітарно-гігієнічний стан сільськогосподарських земель у зв'язку із забрудненням їх ВМ. Ця інформація потрібна для визначення екологічно безпечних сировинних зон на першому етапі робіт, коли необхідно враховувати низку інших відомостей і знань. Наприклад, межу нетоксичної дії конкретного забруднювача на рослину встановити складно через те, що в реальних умовах завжди має місце поліелементне забруднення, антагонізм і синергізм іонів, різний гранулометричний склад, вміст гумусу, неоднакова вбирна здатність і кислотність ґрунту, які дуже сильно впливають на розчинність сполук ВМ, процеси трансформації та надходження їх в рослини. Експериментально доведено, що у чорноземів важкого гранулометричного складу з нейтральною реакцією ґрунтового розчину коефіцієнт дифузії ВМ у 2-3 рази нижчий, ніж у дерново-підзолистих піщаних та супіщаних ґрунтів з низьким вмістом гумусу та кислою реакцією середовища. Тому в чорноземній зоні ймовірність забруднення врожаю та зниження продуктивності сільськогосподарських культур, очевидно, буде нижча порівняно із зоною Полісся.

Зрозуміло, що реакція сільськогосподарських культур на забруднення ґрунтів важкими металами неоднакова. Найбільш толерантні до них озиме жито, озима пшениця, овес, ячмінь. Найбільш високий адаптивний потенціал має жито, а найбільш низький - ячмінь. Екологічно безпечний урожай зернових колосових культур формується при вмісті у ґрунті важких металів на рівні 1-2 кларків або меншому вдвічі МДР. Лише на фоні 5-6 кларків спостерігається пригнічення росту рослин, знижується їх продуктивність і якість продукції. Характерно, що найбільша кількість ВМ у цієї групи культур накопичується в кореневій системі та вегетативних органах. Соняшник і кукурудза витримують забруднення ґрунту важкими металами до 4 кларків або 1,0-1,5 МДР. Але оптимальні умови вирощування, як і для зернових колосових культур, створюються при їх фоновому вмісті 1-2 кларки або менше 0,5 МДР.

Найсильніше потерпають від ВМ картопля та цукрові буряки. При валовому вмісті більше 3-х кларків вони не спроможні сформувати повноцінний урожай. Оптимум для них коливається в межах 1-2 кларків.

Культури, урожай яких використовується як сировина в технічних цілях, наприклад льон-довгунець, можна вирощувати при вмісті важких металів у ґрунті від 3 до 6 кларків. Проте їх оптимум знаходиться в межах 1-3, що відповідає 0,5-1,0 МДР.

Оцінюючи екотоксикологічний стан ґрунтів за вмістом ВМ, слід зважити на ту обставину, що нині проектно-розвідувальні станції хімізації сільського господарства України мають дані лише щодо шести токсичних елементів Zn, Cd, Pb, Cu, Cr, Hg, визначаються як рухомі їхні форми в ґрунті, так і валовий вміст у рослинних зразках.

Внаслідок Чорнобильської катастрофи значна територія України зазнала радіоактивного забруднення. Погіршився екологічний стан понад 4,6 млн. га сільськогосподарських угідь. Площа забруднених земель збільшується за рахунок радіоактивних викидів 5-х нині діючих атомних електростанцій. Існують також території з підвищеним природним радіаційним фоном.

Висновок

Аналізуючи вище сказане, необхідно зазначити, що з підвищенням ступеня забруднення знижуються не тільки якісні показники, але й продуктивність сільськогосподарських культур. На помірно забруднених ґрунтах зниження врожайності може досягати 5-10%, на середньо- та сильно- 30-35% і більше. В критичних ситуаціях мають місце факти більш негативної, і навіть летальної дії ВМ на рослини, коли захисний механізм останніх деформується або повністю руйнується. Тому екологічний контроль необхідно проводити в першу чергу на землях приміських зон і тих, що розташовані навколо великих промислових центрів у радіусі до 20-25 км, а також біля автошляхів на відстані 450-500 м.

Також є всі підстави вважати, що в наш час приблизно шоста частина сільськогосподарських земель України має підвищену радіоактивність, що створює великі проблеми практично в усіх галузях сільськогосподарського виробництва. В першу чергу це стосується регіонів і господарств, де переважають ґрунти легкого гранулометричного складу з низьким вмістом гумусу та кислою реакцією ґрунтового середовища, тобто низькобуферні та екологічно нестійкі. Вони мають підвищені коефіцієнти переходу радіонуклідів із ґрунту в рослини, а потім трофічними ланцюгами потрапляють в організми тварин і людини. За таких умов вся сільськогосподарська продукція, в тому числі молоко, м'ясо, картопля, овочі, фрукти, зерно, корми забруднюється радіоактивними елементами і стає непридатною для вживання.

Позбутися негативних наслідків підвищеної радіації дозволяє радіологічний моніторинг, на підставі якого обґрунтовують комплекс ефективних протирадіаційних заходів.

3.Характеристика радіаційної забрудненості грунтів України

У зв'язку з широким використанням в народному господарстві радіаційних речовин з'явилась небезпека забруднення грунтів радіонуклідами. Джерелами радіації є ядерні установки, випробування ядерної зброї, відходи уранових шахт. Потенційними джерелами радіаційного забруднення можуть стати аварії на ядерних установках. В верхньому шарі грунтів концентрується радіаційний стронцій і цезій, звідки вони й попадають в організм тварини та людини.

Після аварії на Чорнобильській АЕС всі компоненти довкілля зазнали потужного радіоактивного забруднення. Особливо сильно забрудненими є ділянки ближньої зони ЧАЕС (3-5 кілометрів на захід та північний схід від станції).

Найбільш радіаційно-небезпечною територією є проммайданчик Чорнобильської АЕС. Рівні потужності експозиційної дози досягають десятків мР/год. Високі рівні іонізуючого випромінювання обумовленні забрудненням цієї території фрагментами ядерного палива, які були викинуті вибухом з реактору. Рівні забруднення ґрунтів проммайданчика ЧАЕС досягають 400 МБк на квадратний метр.

Потрібно зазначити, що за двадцять років радіаційна ситуація на території зони відчуження суттєво поліпшилась. Потужність дози на поверхні ґрунту зменшилась в сотні разів. На ділянках де виконувались роботи з дезактивації (видалення верхнього шару ґрунту) радіаційний фон зменшився на два-три порядки.

Основним джерелом гама-випромінювання є цезій-137, який в переважній більшості знаходиться в ґрунтах (верхньому шарі).

Радіаційні умови зони відчуження досить різноманітні і змінюються (зменшуються) в залежності від відстані до джерела викиду. Якщо оцінювати в загальному, то для територій, які знаходяться в межах 10-км зони відчуження рівні потужності експозиційної дози знаходяться в межах 0,1-2,0 мР/годину, а щільність забруднення ґрунту радіонуклідами складає від 800 до 8000 кБк/м 2 (може й перевищувати ці значення).

Основна частина радіоактивності сконцентрована в верхньому шарі ґрунту (5-10 см) та підстилці (в лісах). Існують ділянки на яких інтенсивність вертикальної міграції радіонуклідів в ґрунті дещо вища ніж на інших ділянках зони відчуження. Це місця які зазнають періодичного підтоплення.

За підрахунками вчених, на даний момент на території Чорнобильської зони відчуження загальна активність радіоактивних речовин складає близько 220 кКюрі. Основну частину цієї активності становить цезій-137 та стронцій-90, питома активність яких зменшилась за останні 15 років більше ніж на 40%. Загальна активність альфа-випромінюючих радіонуклідів не перевищує 2 кКюрі.

Потрібно зазначити, що внаслідок бета-розпаду плутонію-241, збільшується вміст америцію-241. За останні роки активність цього радіонукліду збільшилась з 0,7 кКюрі до 1 кКюрі.

На особливу увагу, з огляду радіаційної безпеки території зони відчуження, заслуговують пункти тимчасової локалізації радіоактивних відходів, які являють собою місцями захоронення різних радіоактивних матеріалів (переважно ґрунтів) в верхніх шарах ґрунту. Такі захоронення були виконані нашвидкуруч й поховані матеріали не мають надійної ізоляції від довкілля (ґрунтових вод та ін.). На території Чорнобильської зони відчуження налічується біля 800 таких пунктів, в яких поховано більше 1 мільйона кубічних метрів радіоактивних відходів, активність яких (за попередніми даними) становить біля 60 кКюрі.

Висновок

Отже, після аварії на Чорнобильській АЕС всі компоненти довкілля зазнали потужного радіоактивного забруднення. Але також потрібно зазначити, що за двадцять років радіаційна ситуація на території суттєво поліпшилась. Потужність дози на поверхні ґрунту зменшилась в сотні разів. На ділянках де виконувались роботи з дезактивації (видалення верхнього шару ґрунту) радіаційний фон зменшився на два-три порядки.

4. Несприятливі природно-антропогенні процеси в Україні

Несприятливі природно-антропогенні процеси - виснаження, руйнування або втрата окремих природних комплексів і ресурсів внаслідок надмірного техногенного забруднення довкілля та шкідливого впливу стихійних сил природи, що обмежують або унеможливлюють життєдіяльність людини та її господарську діяльність у цих умовах.

На 80 % міських територій спостерігається вияв близько 20 видів небезпечних для населення природно-антропогенних процесів, серед яких загрозливими залишаються підтоплення, зсуви, абразія, карст. Найефективніше вони виявляються у Волинській, Тернопільській, Хмельницькій, Вінницькій, Одеській, Херсонській областях та Автономній Республіці Крим. Майже у 2240 населених пунктах підтоплюється 800 тис. га земель, а в 200 - зареєстровано зсуви, карсти та ін. В Івано-Франківській, Закарпатській областях та в АР Крим на 70 % гірських водозаборів, переважно в низькогір'ї, розвинуті селеві процеси.

Водна та вітрова ерозія грунтів є справжнім суспільним лихом. Цей природний процес різко зростає внаслідок низької культури землеробства, нераціональної організації території, використання застарілих методів обробітку грунту та цілого ряду інших причин. За узагальненими даними наукових установ, недобір урожаю на слабозмитих грунтах досягає 10-20%, на середньозмитих-30-50%, на сильнозмитих-60-80%. Різними формами ерозії в Україні охоплено близько 20 млн. га ріллі з 34,2 млн. га всього орного клину (59%). Це не втрати, викликані стихійним лихом, а справжня трагедія, яка повністю лежить на совісті людини.

Ще небезпечнішою є лінійна ерозія, якою охоплені височенні, горбисті та гірські території. Лінійний розмив руйнує не тільки грунт, а й увесь природний комплекс. Утворення ярів (іноді глибиною 9-40 м і протяжністю понад 10-15 км), які часто формують цілі ярково-балкові системи, вилучають з ужитку величезні площі сільськогосподарських земель. Площа вилученої з ужитку ріллі перевищує площу самих ярів у 2-3 рази. У місцях розвитку ярів знижується рівень підгрунтових вод, землі стають непридатними для шляхового, житлового та промислового будівництва. Найбільш девастовані лінійною ерозією ділянки, які в науковій літературі дістали назву "бедленд" (погані землі). Рекультивувати такі землі на сучасному рівні науки і техніки практично неможливо і дуже дорого. Альтернативою є профілактика, попередження розвитку таких шкідливих процесів.

В залежності від інтенсивності руйнування грунтів ерозію поділяють на слабку, середню, сильну та надмірну. При слабкій ерозії з одного га змивається чи видувається до 12 тонн верхніх шарів грунту; при середній ерозії - 12 - 25 т; при сильній ерозії - 25 - 50 т; при надмірній ерозії - більше 50 тонн. Ерозійний змив 50 т/га рівнозначний руйнуванню поверхневого шару грунту товщиною 5 мм. На протязі 100 років такої ерозійної діяльності можна втратити 500 мм грунту. Водночас за такий же період часу відбувається формування тільки 2 - 5 см родючого шару грунту в природних умовах. Це наглядно демонструє надмірно швидкі темпи ерозійної діяльності по відношенню до процесу грунтотворення.

Глобальною проблемою є постійне зменшення в грунтах вмісту гумусу, який відіграє провідну роль у формуванні грунту, його цінних агрохімічних властивостей, забезпеченні рослин поживними речовинами. Основна причина - споживацький підхід до землі, намагання якнайбільше з неї взяти і якнайменше їй повернути. А гумус не тільки втрачається на мінералізацію з вивільненням доступних для рослин поживних речовин, але й виноситься з грунту в результаті ерозії, з коренеплодами і бульбоплодами, на колесах транспортних засобів.

Перехід сільськогосподарського виробництва на індустріальні та інтенсивні технології ставить за мету збільшення продуктів харчування шляхом широкої її хімізації, тобто застосування високих доз мінеральних добрив і хімічних засобів захисту рослин. Однак внесення високих доз мінеральних добрив супроводжується забрудненням грунту баластними речовинами-хлоридами, сульфатами. В грунтах і підгрунтових водах нагромаджуються рештки пестицидів, які, потрапляючи у вирощувану продукцію, знижують її якість. У західноєвропейських країнах на 1 га ріллі вносять 5-6 кг пестицидів, а у Львівській області-11 кг.

Забруднення грунтів відбувається також відпрацьованими газами тракторів, комбайнів, автомобілів, мастилами та пальним, які з них витікають під час праці на полях. Поступають у грунти також техногенні забруднення від промислових підприємств - сульфати, оксиди азоту, важкі метали та ряд інших шкідливих сполук, зокрема, радіонукліди.

Втрата грунтами грудкуватої структури у верхньому горизонті відбувається в наслідок постійного зменшення вмісту органіки, механічного руйнування структури грунтів знаряддями їх обробітку, що зменшує основну властивість грунту-родючість.

Однією з причин цього явища є багаторазовий обробіток грунтів різними знаряддями з допомогою потужних і важких колісних тракторів. Досить часто поле протягом року обробляють по 10-12 разів і більше. Висока частота обробітку пояснюється і тим, що сільське господарство не отримує комплексу знарядь для одночасного проведення кількох видів обробітку землі і догляду за посівами. Частий обробіток землі розпилює поверхню грунту. Один трактор "Бєларусь", працюючи на сухих ділянках, утворює на кожному гектарі по 13-14 т пилу, що спричинює щорічне винесення мільярдів тонн родючого шару грунту.

До несприятливих природно-антропогенних процесів, що ведуть до деградації грунтів слід віднести і закислення, заболочення, засолення та інш.

Процес закислення або атмосферної оксидації грунтів відбувається за рахунок випадання на їх поверхню кислих опадів, які утворюються в атмосфері в результаті реакції сполучення оксидів сірки, азоту, вуглицю з водяною парою. Це приводить до зміни Рн грунтового середовища, різкого погіршення умов проживання організмів.

Засолення грунтів відбувається як в природних умовах так і в наслідок господарської діяльності людини. Особливо це явище поширене на поливних землях. В результаті поливу легкі фракції води випаровуються, а мінеральні солі відкладаються на грунтовій поверхні. Багаторічний полив земель може привести до їх надмірного засолення і вилучення із сільськогосподарського обробітку.

Заболочення грунтів виникає в наслідок підняття рівня грунтових вод спричиненного антропогенним чинником (будівництво ставків, водосховищ, земляних валів, водовідвідних дамб і т. і.

Висновок

Отже, серед несприятливих природно-антропогенних процесів в Україні є: водна і вітрова ерозія, хімічне забруднення, порушення механічної стуктури грунтів, закислення, заболочення та засолення.

Якщо узагальнити всі негативні зміни, то можна констатувати, що майже на 22 % території України спостерігаються сильно уражені, дуже сильно уражені та непридатні до використання ґрунти. Така ситуація значно погіршує умови проживання і виробничої діяльності населення, особливо негативно впливає на стан його здоров'я. Це потребує вжиття необхідних науково обґрунтованих заходів, спрямованих на поліпшення родючості земель та одержання екологічно чистих продуктів харчування.

Наприклад, для запобігання ерозії та боротьби з нею потрібно вжити таких заходів:

· організаційно-господарські - заходи, що визначають використання ґрунтів лише з огляду на їх придатність для тих чи інших цілей. Вони мають забезпечувати правильну структуру посівних площ та сівозмін, їх розміри та конфігурацію, а також обмеження випасу;

· протиерозійні агротехнічні заходи, що сприяють поліпшенню поглинальної здатності ґрунту, його стійкості до розмивання та видування (глибоке орання, обробка ґрунтів поперек схилів, снігозатримання, терасування схилів тощо);

· протиерозійні гідротехнічні заходи забезпечують повне або часткове затримання поверхневого стоку, запобігання концентрації водних потоків, які спричинюють водну ерозію;

Серед заходів боротьби із вторинним засоленням ґрунтів основними є такі:

· правильна організація сівозмін;

· правильна обробка ґрунту з метою підтримки його структури;

· створення лісопосадок тощо.

5. Стійкість грунтів України до забруднення

Забруднення ґрунтів - процес привнесення чи виникнення в ґрунті нових, звичайно не характерних для нього фізичних, хімічних чи біологічних агентів, або перевищення за певний час середнього багаторічного природного рівня концентрації перелічених агентів. Основними забруднювачами ґрунтів є метали та їх сполуки, радіоактивні елементи, добрива та пестициди. У зв'язку з тим, що самоочищення ґрунтів майже не відбувається (порівняно з атмосферами та водами) або швидкість його дуже мала, токсичні речовини накопичуються, що призводить до поступової зміни хімічного складу ґрунтів. Звідти токсичні речовини потрапляють в організми тварин і людей.

Відмітимо, якщо мінеральні добрива в нормальних кількостях в основному поліпшують поживний режим ґрунтів, то органічні добрива разом із цим збагачують його гумусом, покращують фізико-хімічні властивості, збільшують активність мікрофлори ґрунту. Внесення органічних добрив разом із мінеральними перевищує за ефективністю дію такої самої кількості поживних речовин, якщо мінеральні та органічні добрива застосовуються окремо. Тільки використання органо-мінеральної системи добрив разом з іншими агротехнічними й біологічними засобами створює надійну основу для поліпшення родючості ґрунтів, збільшення обсягів урожайності сільськогосподарських культур, регулювання якості продукції та мінімізації негативного впливу на навколишнє природне середовище.

Стійкість ґрунтів до забруднення унаслідок викидів промислових підприємств, стоків тваринницьких комплексів, ферм, а також мінеральних й органічних добрив, пестицидів тощо визначається за такими показниками, як суми активних температур, крутизна схилів, кам'янистість, структурність, питомий опір, механічний склад, вміст гумусу, тип водного режиму, реакція рН, місткість іонів, розораність, господарська освоєність. На карті зображено, як оцінюється стійкість земель у межах адміністративних районів України з подальшими розрахунками в межах фізико-географічного районування її території.

Від ступеня стійкості ґрунтів значною мірою залежить рівень їх техногенного забруднення. Як видно з карти, стійкість ґрунтів збільшується в напрямі з півночі на південь. Дерново-підзолисті ґрунти Полісся і каштанові (сухі степові) в комплексі з солонцями та солончаками мають дуже низьку стійкість до техногенного навантаження. Найстійкішими є чорноземні ґрунти. Саме цим пояснюється високий "імунітет" до техногенного навантаження в Донецько-Придніпровському регіоні України.

Якщо узагальнити всі негативні зміни, то можна констатувати, що майже на 22 % території України спостерігаються сильно уражені, дуже сильно уражені та непридатні до використання ґрунти. Така ситуація значно погіршує умови проживання і виробничої діяльності населення, особливо негативно впливає на стан його здоров'я. Це потребує вжиття необхідних науково обґрунтованих заходів, спрямованих на поліпшення родючості земель та одержання екологічно чистих продуктів харчування.

Висновок

Отже, на карті зображено, як оцінюється стійкість земель у межах адміністративних районів України з подальшими розрахунками в межах фізико-географічного районування її території. Від ступеня стійкості ґрунтів значною мірою залежить рівень їх техногенного забруднення.

Майже на 22 % території України спостерігаються сильно уражені, дуже сильно уражені та непридатні до використання ґрунти. Це потребує вжиття необхідних науково обґрунтованих заходів, спрямованих на поліпшення родючості земель та одержання екологічно чистих продуктів харчування.

6. Гідрометричний потенціал продуктивності фіто маси

Біопродуктивність - це сукупність процесів генерації, трансформації, поглинання і проходження енергії через еколого-біологічні системи різних рівнів - від окремих організмів до біогеоценозу (екосистеми). Іншими словами, властивість окремих популяцій або співтовариства (біоценозу) в цілому відтворювати свою біомасу, тобто утворювати органічну речовину у формі тих чи інших організмів. Слід відрізняти біопродуктивність від біологічної продукції. Мірою біопродуктивності служить величина продукції (біомаси), створюваної за одиницю часу на одиницю простору. Матеріально-енергетичну основу біологічної продуктивності складає продукція первинна. Вивчення біопродуктивності природних систем - це необхідна основа раціонального використання, охорони і забезпечення відтворення біологічних ресурсів Землі.

Серед багатьох завдань землеробство розв'язує одне з найважливіших - підвищення продуктивності землі як головного засобу виробництва в сільському господарстві та збереження і підвищення родючості ґрунту як матеріальної основи росту і розвитку рослин.

Родючість ґрунту - це енергетичний ресурс землеробства, який надає йому стійкості, сили та високої продуктивності.

Значний вплив на стан родючості ґрунтів справляє діяльність людини, яка шляхом обробітку, застосування різних систем удобрень, впровадження сівозмін, проведення хімічних і водних меліорацій впливає на кругообіг поживних речовин у землеробстві, зумовлює їх нагромадження в ґрунті та використання рослинами.

Раціональне використання родючості ґрунтів полягає в досягненні максимальної продуктивності сільськогосподарського виробництва при мінімальних затратах і збереженні природної рівноваги.

Низька віддача природного потенціалу ґрунтів зараз пояснюється насамперед відсутністю дбайливого власника, безгосподарним ставленням до землі, недотриманням науково обґрунтованих систем ведення землеробства, недостатньою кількістю застосування органічних і мінеральних добрив, меліорантів та інших агрохімікатів, низькою окультуреністю ґрунтів.

Біопродуктивність ґрунтів зумовлена передусім малим умістом гумусу і поживних речовин, підвищеною кислотністю та низьким насиченням вбирного комплексу ґрунту кальцієм і магнієм, що, у свою чергу, є причиною незадовільних агрофізичних, агрохімічних та мікробіологічних властивостей ґрунтів.

Серед факторів, що зумовлюють родючість ґрунту, провідна роль належить гумусу. Органічна речовина містить до 98 % усього запасу азоту ґрунту, 80 % - сірки та 60 % ? фосфору. Вона створює водостійку структуру ґрунту, поліпшує аерацію, підвищує його обмінну здатність.

...