Оцінка агроекологічного стану грунтового покриву Західного Полісся в контексті стійкого розвитку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний університет водного господарства та природокористування

ОЦІНКА АГРОЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ ГРУНТОВОГО ПОКРИВУ ЗАХІДНОГО ПОЛІССЯ В КОНТЕКСТІ СТІЙКОГО РОЗВИТКУ

Клименко Л.В., аспірант

м. Рівне

Анотація

Аналізуються дані динаміки показників родючості ґрунтів Рівненської області і Рокитнівського району впродовж 1961- 2006 років. Запропоновані моделі, які описують динаміку змін показників родючості та результати оцінки агроекологічного стану ґрунтів області і району.

This dynamics of indexes of fertility of soils of the Rivnenskoy area and Rokitnivskogo of district is analysed during 1961- 2006 years. Models which describe the dynamics of changes of indexes of fertility and results of estimation of the agroekologichnogo state of soils of area and district are offered.

Стійкий розвиток агроекосистем передбачає реалізацію ряду центральних цілей, а саме: досягнення рівноваги (коли в грунті зрівноважуються процеси деструкції та відновлення); сприйняття обмежень (коли обмеження антропогенного впливу відіграють роль порогів впливу на агроекосистеми); наявності мети розвитку (коли розвиток агроекосистеми забезпечує збереження, або розширене відтворення родючості грунтів).

Судячи з чисельних наукових праць в останні десятиріччя грунтовий покрив Полісся втрачає родючість внаслідок проявів механічної, хімічної, фізичної, радіаційної, мікробіологічної, гідрологічної деградації [1-8].

На Рівненщині серед процесів, які негативно впливають на родючість грунтового покриву відзначимо водну та вітрову ерозію, дегуміфікацію їх підкислення, забруднення важкими металами, радіонуклідами та зменшення рухомих форм макро та мікроелементів, тощо. [1-5]

У зв'язку з чим, виникає потреба в обґрунтуванні оптимального екологічного навантаження на агроекосистеми, яке б відповідало буферній здатності грунтів цієї зони.

Дослідження охоплюють період 1961 - 2006 роки, впродовж яких проведено вісім турів агрохімічного обстеження грунтового покриву Рівненської області.

При виконанні досліджень застосовувались методи системного аналізу, порівнянь, кореляційного і регресійного аналізу. Нормування показників родючості грунтів здійснювали по відношенню до максимально можливих їх значень (max) і мінімальних (min) обласних. Для оцінки родючості грунтів за окремими унормованими і агрегованими показниками здійснювали за загальноприйнятою шкалою: 1,0 - 0,8 еталонний стан; 0,8 - 0,6 - добрий; 0,6 - 0,4 задовільний; 0,4-0,2 - загрозливий; 0,2 - 0 - критичний. Агрегований показник розраховували як середнє арифметичне окремих унормованих показників родючості грунту [8].

Із літературних джерел відомо, що однією з найважливіших оцінок навколишнього природного середовища є родючість грунтів, збереження та покращення якої залишається ключовою проблемою стійкого розвитку регіонів [8]. Слід зазначити, що впродовж останніх десятиріч ґрунтовий покрив області зазнав суттєвих змін під впливом широкомасштабних меліорацій, забруднення територій радіонуклідами внаслідок Чорнобильської катастрофи, зниження обсягів внесення органічних, мінеральних добрив та вапнякових матеріалів. Результати отримані "Рівненським проектно - технологічним центром охорони родючості грунтів і якості продукції" при проведенні еколого - агрохімічної паспортизації полів показали погіршення агроекологічного стану грунтів у всіх районах області.

Результати агрохімічних обстежень наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Динаміка показників родючості грунтів

Особливо значних змін зазнали грунти внаслідок забруднення їх радіонуклідами та зменшення вмісту гумусу і макроелементів.

Як видно із табл.1, вміст гумусу впродовж 1960 - 2005 років знижувався не лише в грунтах району з 2,6% у 1990 році до 2,3% у 2005 році, але й в грунтах області з 2,78% до 2,02% відповідно. Якщо проаналізувати обсяги внесення органічних добрив протягом вказаного періоду, то спостерігається аналогічна закономірність в обсягах їх внесення. У 1990х роках в грунти області вносилось 16,2 т/га, а впродовж наступних років лише 4,4 - 2,3 т/га. Внаслідок від'ємного балансу органіки в грунтах області сформувалась стійка тенденція зниження в грунтах вмісту гумусу, яка описується рівняннями, які мають вид:

по грунтах району

у = -0,0257х+2,7287; R²=0,7832;

по грунтах області

у = 0,0011х ²-0,0643х+2,7996; R²=0,9303

де: у - вміст гумусу, %; х - рік визначення з відрахунком від 1989р.

За прогнозними розрахунками в наступні роки зниження вмісту гумусу в грунтах області і району буде продовжуватися.

Аналіз унормованого базового індикатора вмісту гумусу дозволяє оцінити його вміст, при коливаннях від 0,445 до 0,225 по області і 0,40 - 0,325 по району як загрозливий.

Для підтримання бездефіцитного балансу гумусу необхідно вносити на 1 га ріллі в зоні Полісся не менше 14 -16 т/га, в зоні Лісостепу 12 - 14 т/га [1,5,6].

Важливим показником, який визначає рівень родючості грунтів є показник кислотності. Кисла реакція грунтового розчину спричиняє накопичення в грунті рухомих форм алюмінію, марганцю, заліза та молібдену. При кислій реакції середовища в грунті погіршується склад його мікрофлори.

За даними обстежень частка кислих грунтів в області складає біля 50%, а в деяких районах їх значно більше: Дубровецький - 80,4%; Рокитнівський - 77,3%; Володимирецький - 71%; Сарненський - 60,8%; Костопільський - 40,7%

Завдяки інтенсивному вапнуванню впродовж 80х років вдалося знизити кислотність грунтів у Поліссі в середньому на 4,2%. В указані роки щорічно в області вносилось до 350 - 360 тис. т вапнякових матеріалів на площу понад 70 тис. га. Особливо активно проводилось вапнування кислих грунтів у 1987 - 1990 роки на територіях забруднених радіонуклідами після Чорнобильської катастрофи. Тут щорічно підвищені норми вапна вносились на площу понад 10 тис. га. В наступні 1990 - 2005 роки обсяги вапнування кислих грунтів значно скоротилися. Так, якщо у 1993 році вапнування кислих грунтів в області було проведено на площі 33,1 тис. га, то у 1998 році лише на площі 4,1 тис. га. Таке скорочення вапнування безумовно привело до зростання площ грунтів із слабо кислою і сильнокислою реакцією грунтового розчину, та зниження в грунтах показника кислотності рH (КСl).

Аналіз даних 8 турів обстеження засвідчує, що показник рH (КСl) впродовж 1965 - 2005 років в грунтах області, під впливом вапнування за кислотністю знижувався з І по V тури і зростав впродовж VI - VIII турів.

Залежності, що описують зміну показника кислотності по роках описуються залежностями, які мають вид:

по району

у = -0,0004х ²+0,0221+5,5897; R²=0,8768

по області

у = -0,0013х ²+0,0812х+3,7171; R²=0,8939

де у - показник кислотності, од.; х - рік визначення з відрахунком від 1970 року.

Слід зазначити, що впродовж 1990 - 2005 років показник кислотності зростав в грунтах району з 5,1 у 2000 році до 4,8 у 2005 році, а грунтах області з 5,9 до 5,8 відповідно.

Підкислення грунтів слід очікувати і в наступні роки, зазвичай якщо не зростуть обсяги їх вапнування.

Розраховані унормовані базові індикатори кислотності дозволяють оцінити його при коливанні по області 0,6 - 0,63 як сприятливий, а по району 0,37 - 0,27 як загрозливий. У відповідності з цим грунти району потребують обов'язкового вапнування.

Одночасно слід зазначити, що у 1986 - 1990 роках господарствами щорічно вносилося на кожний гектар посівів до 220 кг мінеральних добрив у тому числі: азот-мінеральних добрив 90 кг; фосфорних 48 кг; калійних 82 кг. Тоді як останніми роками ситуація суттєво змінилася і за 1993 рік на 1 га посівів було внесено біля 142 кг мінеральних добрив (азотних 68 кг, фосфорних 21 кг, калійних 54 кг діючої речовини). У 1998 році мінеральних добрив вносилося ще менше. На 1 га посівних площ у 1998 році було внесено лише 51 кг діючої речовини, а у 2005 році на рівні 25 кг. При таких нормах внесення мінеральних добрив потреба грунтів по мікроелементам компенсується лише на 10-20%. Різне зниження норм внесення мінеральних добрив впродовж 1990 - 2005 років не могло не вплинути на рівень їх забезпеченості рухомими формами макроелементів.

Порівнюючи дані І та VІІІ турів агрохімічного обстеження грунтів області та району слід відмітити, що в їх динаміці можна виділити два періоди. Перший період з 1965 по 1990 роки, коли за рахунок внесення органічних і мінеральних добрив в грунтах області і району вміст рухомих форм легкогідролізуємого азоту, фосфору та калію зростав, і другий впродовж 1990 - 2005 років, коли вносились в грунти низькі норми добрив і вміст рухомих форм мікроелементів став знижуватися.

Так, якщо в першому турі вміст рухомих форм фосфору в середньому по районі становив 43 мг/кг грунту, то у V і VІ турах піднявся до 91 - 112,6 мг/кг грунту, а впродовж VІІ і VІІІ турів знизився до 80 мг/кг грунту. Вміст обмінного калію зростав від І до VІ туру з 67 до 86,1 мг/кг і впродовж VІІ і VІІІ турів знижувався до 67 мг/кг грунту.

Вміст легкогідролізуємого азоту також найвищим був впродовж VІ туру і становив 150 мг/кг і понижувався у VІІІ турі до 128 мг/кг грунту.

Якщо найближчим часом ситуація з використанням мінеральних добрив не зміниться на краще, грунтам району реально загрожує якісна деградація і втрата потенційної родючості.

Для оцінки тенденцій змін вмісту рухомих форм нами проведений кореляційний і регресійний аналіз даних 8 турів агрохімічних обстежень грунтів району. Встановлені залежності, які описують динаміку цих змін. Залежності мають вид:

для рухомих форм фосфору:

у₁ = -0,2493х²+13,349х-32,467; R²=0,8007

для рухомих форм калію:

у₂ = -0,0738х²+4,2559х+30,534; R²=0,8218

для легкогідролізуємого азоту:

у₃ = -0,0391х ²+1,5338х+63,502; R²=0,820

де у₁, у₂, у₃ - вміст азоту, фосфору, калію, мг/кг грунту;

х - рік визначення з відрахунком від 1969 року.

Встановлена тенденція засвідчує, що у найближчі роки вміст рухомих форм макроелементів в грунтах району буде знижуватися і може досягти критичних значень.

Слід зазначити, що за унормованими індикаторами найнижча забезпеченість в грунтах району виявлена для рухомих форм фосфору та калію.

Із табл.1 видно, що унормований базовий індикатор по легкогідролізуємому азоту не опускається нижче 0,57 - 0,53, то по фосфору він складає лише 0,33 - 0,15 і по калію 0,31 - 0,18, що дозволяє за оціночною шкалою охарактеризувати їх як такі, що перейшли по забезпеченості по фосфору і калію із загрозливого до кризового стану. По вмісту легкогідролізуємого азоту грунти району оцінюються як такі, що мають задовільний стан. агроекологічний родючість ґрунт

Відомо також, що агроекологічний стан грунтового покриву може суттєво погіршитися внаслідок забруднення їх радіонуклідами, пестицидами та важкими металами, що надходять в грунт з мінеральними добривами і викидами промисловості. Особливу небезпеку складають полютанти першого класу до яких відноситься кадмій, ртуть, свинець, цинк, фтор та ін.

Дослідженнями встановлено, що при вмісті в грунтах важких металів на рівні 2 - 3 кларків у них знижується біологічна, нітрифікаційна та ферментативна активність, а при забрудненні погіршуються не лише агрохімічні властивості грунтів, але й хімічний склад сільськогосподарських культур, які вирощуються на цих грунтах.

Окрім цього за даними "Облдержродючості" в Рівненській області площа забруднених цезієм - 137 з рівнем забруднення 1 кі/км² складає 56 тис. га, а стронцієм - 90 понад 0,02 кі/км² сягає 59,2 тис. га. У Рокитнівському районі площа сільськогосподарських угідь зі щільністю забруднення понад 1 кі/км² сягає 44%, що може негативно впливати на якість сільськогосподарської продукції і особливо на кислих грунтах, які характеризуються високою міграційною здатністю цезію - 137 та стронцію - 90.

Порівняння результатів обстежень грунтів району впродовж 1986 - 2005 років на вміст у них радіонуклідів засвідчує, що в їх динаміці спостерігається зниження щільності цезію - 137 і стронцію - 90, що є наслідком природного їх розпаду та міграції, як по ланцюгах живлення, так і втрат з дренажним стоком [5]. Незважаючи на це, вміст їх у грунті є ще достатньо високим і складає загрозу особливо на фоні підкислення грунтів та зниження забезпеченості по гумусу і макроелементам. За таких показників родючості підвищується коефіцієнт переходу радіонуклідів до сільськогосподарської продукції [5] і виникає загроза отримання продукції рослинництва і тваринництва з перевищенням по радіонуклідам ДР - 97.

За даними обстежень вміст радіонуклідів в грунтах району у після аварійний період 1986 - 2005 роки коливався в межах: по цезію від 2,72 до 0,91 кі/км², по стронцію - 90 від 0,52 до 0,06 кі/км² (табл. 2).

Залежності, які описують динаміку вмісту в грунтах району цезію - 137 і стронцію - 90 мають вид:

по стронцію - 90

у₁ = 0,005х²-0,1556х+2,4855; R²=0,717

по цезію - 137

у₂ = 0,4745х-0,5928; R²=0,892

де у₁, у₂ - вміст в грунті цезію - 137 та стронцію - 90, Кі/км²; х - рік визначення з підрахунком від 1985 року.

За прогнозними розрахунками вміст цезію - 137 та стронцію - 90 в грунтах району ще тривалий час буде перевищувати рівні, які є екологічно безпечними для отримання екологічно чистої продукції. У відповідності унормованих індикаторів по цезію - 137 і стронцію - 90, які мають нульові значення, стан грунтів відносно цих показників можна оцінити як критичний. Середньообласні унормовані показники по цезію - 137 дещо кращі і становлять 0,481 - 0,569. Їх можна оцінити за шкалою як задовільні, а по стронцію як критичні.

По вмісту важких металів, як свідчать дані агрохімічних обстежень, перевищення ГДК в грунті встановлено лише по свинцю у Березнівському, Здолбунівському, Костопільському, Млинівському, Рівненському та Радивилівському районах. Вміст свинцю в грунтах цих районів сягає 31 -55 мг/кг грунту.

По області малий вміст свинцю мають 23,6 % (до 5 мг/кг) обстежених площ; помірний (до 10 мг/кг) - 45,4 %; середній (до 15 мг/кг) - 22,7%; підвищений та високий (від 15 мг/кг і вище) - 8,3 %.

По кадмію слабкий вміст мають 71,7 % (до 0,2 мг/кг) обстежених площ; помірний (до 0,5 мг/кг) - 23%; середній (до 1,0 мг/кг) - 49%; підвищений та високий (вище 1,0 мг/кг) менше 0,4%.

Вміст в грунтах області ртуті незначний. Слабкий вміст (до 0,1 мг/кг) мають 99,2 % обстежених площ. В грунтах району вміст свинцю коливається в межах до 9,19 мг/кг грунту.

Грунтовий покрив району характеризується помірним вмістом свинцю 9,19 мг/кг, кадмію 0,02 - 0,03 мг/кг та слабким по ртуті 0,039 - 0,042 мг/кг.

Таблиця 2. Динаміка показників забруднення грунтів

У відповідності унормовані базові індикатори мають високі значення: по свинцю - 0,694; кадмію - 0,90; ртуті - 0,98 з несуттєвими змінами впродовж 1990 - 2005 років.

Таблиця 3. Динаміка агрегованих показників якісного стану грунтового покриву

Розраховані проміжні індикатори, які характеризують рівень забруднення грунтів області і району засвідчують, що їх стан може бути оцінений: по середньообласним індикаторам як сприятливий (0,628 - 0,635), а по району як задовільний (0,534 - 0,573) табл. 3. Одночасно слід відмітити, що впродовж 1986 - 2005 років суттєвого покращення екологічного стану грунтового покриву в районі не відбулося. Проміжні індикатори практично за цей час не змінилися. У відповідності з чим в районах, що зазнали забруднення радіонуклідами існує потреба в проведенні контрзаходів, направлених на зниження міграційної здатності цезію - 137 та стронцію - 90.

Слід зазначити, що встановлені агреговані показники, які характеризують якісний стан грунтового покриву дозволяють оцінити стан грунтового покриву наступним чином: по середньообласним показникам - як задовільний (0,554 - 0,801), а по району - як також задовільний (0,480 - 0,432), що наближається до нижньої межі сприятливого стану. (табл. 3)

Динаміці змін цього показника, впродовж 1990 - 2005 років притаманне незначне погіршення. Так, якщо в 1990 році якісний стан грунтового покриву по області і району оцінювався агрегованими показниками 0,554 і 0,480 то у 2005 році він дещо знизився і оцінювався показниками 0,501 і 0,432 відповідно. Погіршення якісного стану грунтового покриву в області і районі відбувається внаслідок зниження у них вмісту гумусу, рухомих форм фосфору, калію та підвищення кислотності.

Таким чином ґрунтовий покрив Західного Полісся впродовж 1990-2005 років зазнає деградаційних змін в стані турбулентності.

Висновок

Сільськогосподарське використання ґрунтового покриву Рокитнівського району впродовж 1990-2005 років, із внесенням низьких норм органічних та мінеральних добрив, обумовлює перехід його в стан турбулентних змін з формуванням нижчого рівня гомеостазу. Кількісні показники родючості грунтів знижуються до низької межі їх матричних можливостей (гумус 2,3%; кислотність 4,8%; легкогідролізуємий азот - 138; фосфор рухомий - 45,2; обмінний калій - 52,8 мг/кг грунту). За якісними показниками грунту у районі на період 2005 року оцінюється задовільним станом 0,432, що наближається до верхньої межі загрозливого стану (0,2-0,4).

Література

1. Клименко Н.А. Почвенные режимы гидроморфных почв Полесья УССР. - К.: УСХА. - 1990. - 178 с.

2. Ефимов В.Н. Торфянные почвы и их плодородие. - Л.: Агропромиздат. - 1986. - 264 с.

3. Медведєв В.В. Земельні ресурси України. - К.: Аграрна наука. - 1998. - 148 с.

4. Довідник з агрохімічного та агроекологічного стану грунтів України. - К.: Урожай. - 1994. - 333 с.

5. Клименко О.М. Управління агроекологічним станом грунтів та якістю сільськогосподарської продукції. - Рівне: НУВГП ТзОВ фірма Овід. - 2006. - 319 с.

6. Городній М.М. та ін. Агрохімія. - К.: ТОВ "Алефа". - 2003. - 778.

7. Тихоненко Д.В. та ін. Ґрунтознавство. - К.: Вища освіта. - 2005 - 702с.

8. Шапар А.Г. та ін Методичні підходи до вибору та обґрунтування критеріїв і показників сталого розвитку різних ландшафтних регіонів України. - Дніпропетровськ: "Поліграфіст" - 2002, 97с.

Размещено на Allbest.ru