Агроэкологический мониторинг

Запас подвижных фосфатов (фактор емкости) для каждой почвенной разности определяют стандартным методом.

В системе агроэкологического мониторинга для решения вопросов оптимизации фосфорного питания растений можно применять также методы растительной диагностики, основанные на результатах физиологических и агрохимических исследований (определенная зависимость химического состава растении по фазам и периодам вегетации от степени удобренности культур), которые используют во многих странах. Практический опыт проведения растительной диагностики показывает, что реакция возделываемого растения на поступление и потребление питательных веществ проявляется довольно быстро и достаточно точно отражает их содержание

Очевидно, что эколого-агрохимическая оценка фосфорных удобрений должна содержать не только сведения об основном питательном элементе -фосфоре, но и о наличии в составе удобрения примесей, представляющих опасность для окружающей природной среды. Тяжелые металлы, фтор и другие компоненты необходимо определять в самих удобрениях, в почве в случае их выявления и в растительной продукции по наиболее контрастным вариантам.

В улучшении плодородия почв, повышении продуктивности возделываемых культур особое значение имеют органические удобрения

Будучи важным источником пополнения запасов доступных растениям питательных веществ, они оказывают положительное мелиоративное влияние на почву, способствуя, в частности оптимизации ее гумусового состояния Известно положительное влияние органических удобрений в нейтрализации токсических свойств тяжелых металлов в результате связывания их в малодоступные соединения, ослаблении токсичного действия других химических элементов. Например, в Японии содержание кадмия в рисе снижалось при внесении птичьего помета, компоста или муки из рисовой соломы. Уменьшение токсичности соединений хрома отмечено при внесении торфа или осадка сточных вод. Несмотря на большое производственное значение органических удобрений, накоплено немало данных о больших потерях органикой питательных элементов, высоких концентрациях токсичных веществ в сельскохозяйственной продукции главным образом из-за нарушения технологии использования данного вида удобрений (особенно различных видов бесподстилочного навоза).

Концентрация животноводства, развитие его на промышленной основе коренным образом изменили структуру и качество органических удобрений. Сократилась доля подстилочного навоза (до 20 % общей массы); одновременно увеличился выход бесподстилочного полужидкого и жидкого навоза и навозных стоков.

Применение высоких доз бесподстилочного навоза сопровождается накоплением фосфора в почве, а также повышением его содержания в грунтовых водах.

Из применяемой в качестве удобрений органики наибольшую опасность для окружающей среды могут представлять осадки сточных вод. Применение их в качестве удобрения возможно в научно обоснованных дозах только после тщательного химического анализа осадков и санитарной проверки на специальных площадках.

Учитывая возможность загрязнения окружающей среды, необходим постоянный контроль за качеством органических удобрений, содержанием в них токсичных веществ, а также накоплением последних в почве и растениях.

Расширенное воспроизводство плодородия почв, будучи одной из важнейших природоохранных задач, предусматривает постоянную заботу о пополнении запасов гумуса, что возможно при максимальном использовании различных видов органических отходов в качестве удобрений. Наблюдается прямая связь - чем больше внимания уделяют грамотному использованию навоза и других органических удобрений, тем выше культура земледелия. Нарушение научно обоснованных рекомендаций по приготовлению, хранению и внесению органических удобрений не только существенно снижает их эффективность, но и заметно повышает вероятность загрязнения природных комплексов и их составляющих.

Сообразуясь с требованиями экологической безопасности, необходим обязательный контроль по основным блок-компонентам агроэкосистем. Различные виды органических удобрений необходимо анализировать на содержание в них макро- и микроэлементов, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов. В нетрадиционных видах органики (сапропели, всевозможные компосты, сырьем для которых служат отходы промышленных и сельскохозяйственных предприятий) следует дополнительно определять содержание тяжелых металлов и остаточных количеств пестицидов.

Закономерности поведения в объектах внешней среды (атмосфера, вода, почва, растение) большого набора химических средств защиты растений, регуляторов роста, ингибиторов, дефолиантов и десикантов, а также азотсодержащих токсикантов (нитраты, нитриты, нитрозоамины) и тяжелых металлов достаточно хорошо изучены в модельных экспериментах.

Важный показатель - динамика содержания пестицидов в почве и растениях. Для изучения динамики пробы отбирают, как минимум, в 3...4 срока: первый - в день обработки (исходное содержание), а далее через 3...5, 15. ..30 и 50...60 суток после обработки, а также при уборке урожая. Наименьшие временные интервалы берут при использовании нестойких препаратов, наибольшие - стойких.

Остаточные количества пестицидов в почве и растениях определяют официальными методами, утвержденными уполномоченными на то органами (Госхимкомиссия, Минздрав и др.). Оценивают получаемую информацию сравнением с нормативами ПДК и МДУ в почве и растениях. Параллельно с остаточным количеством пестицидов в растительных образцах на основе стандартных методов исследуется содержание азотсодержащих токсикантов (NO2, NO3, нитрозоамины), тяжелых металлов, фтора, мышьяка, хлора, ряда микроэлементов.

Основные задачи оценки сводятся к следующим:

  выявление и комплексная характеристика источников загрязнения природной среды;

  слежение за загрязнителями по всем возможным каналам их миграции, оконтуривание зон вероятного влияния на живые организмы, выявление участков депонирования загрязнителей;

  биогеохимическая оценка миграции и концентрации загрязнений как непосредственно в зонах загрязнения, так и при переносе их по трофическим цепям;

  определение динамики загрязнения среды, скорости и объемов поступления, распространения и выведения изучаемых соединений; получение прогнозных материалов.

Важное значение в агроэкологическом мониторинге придают определению суммарной вредности (или безвредности) растениеводческой продукции.

Суммарную фитотоксичность почвы оценивают, как правило, методом биоиндикации, разработанным в ВИУА.

Микрофлора почвы - основной фактор почвообразовательного процесса. Качество почвы определяется ее плодородием, важнейшими показателями которого являются биомасса микроорганизмов, интенсивность протекающих в почве биохимических процессов, таксономический состав микрофлоры и ее функциональное разнообразие.

Закономерно, что одна из первоочередных задач заключается в оценке параметров биологической активности почв с разным плодородием, сформированным на основе различных систем земледелия в длительных стационарных опытах. Такие оценки проводят на основных типах почв в различных по природным условиям земледельческих зонах.

Полученные таким образом результаты - исходная база для разработки критериев микробиологической оценки качества почвы и создания банков нормативной информации, необходимых для управления почвенным плодородием и охраной окружающей природной среды. Современные возможности накопления, обработки, хранения и предоставления информации открывают широкие возможности для более обоснованного, а главное, конструктивного решения управленческих задач в области почвенного плодородия.

Разработка качественных и количественных параметров, нормативной базы биологических свойств почвы позволяет развернуть систематические наблюдения за их изменениями в процессе сельскохозяйственного производства.

Соответственно изложенному представляется, что цели микробиологического мониторинга (как составной части агроэкологического мониторинга) можно определить следующим образом:

1.                  Получение информации по основным параметрам биологических свойств почвы в различных регионах страны.

2.                  Оценка соответствия почв нормативным требованиям.

3.                  Прогноз возможных путей эволюции почв под влиянием тех или иных агротехнических мероприятий.

4.                  Выдача нормативной информации для разработки корректировки агротехнических приемов, обеспечивающих расширенное воспроизводство почвенного плодородия и высокую продуктивность агроэкосистем.

Таким образом, микробиологический мониторинг призван выполнять контрольную функцию качества почвенной среды и предоставлять нормативную информацию, необходимую для разработки экологически безопасных агротехнологий.[1]

Глава 3. Агроэкологическая ситуация в области земледелия

Агроэкологическую ситуацию в области агрохимическая служба отслеживает двумя путями.

1. Наряду с агрохимическими изысканиями проводятся токсикологическое и радиологическое обследование почв. Помимо этого, агрохимцентр тесно взаимодействует с производством.. Контролируется качество зерна, овощей, другой пищевой продукции, воды различных источников, а также всех видов кормов для животноводства. Систематически ведется работа по выявлению источников загрязнения окружающей среды.

2. Экологическая ситуация наблюдается регулярно на реперных участках. Они созданы в основных почвенно-климатических зонах области на разных типах почв. Ежегодно 3 раза за вегетацию на таких участках отбираются почвенные и растительные образцы, которые и подвергаются анализам.

Токсикологические наблюдения включают в себя определение в исследуемых объектах остаточных количеств пестицидов, солей тяжелых металлов и нитратов.

Пестициды. При проведении контроля за остаточным количеством пестицидов особое внимание уделяется определению часто используемых в производстве препаратов. В почвах, где интенсивно применяются пестициды, определяют ГХЦГ, ДДТ, аминную соль 2.4-Д, а в последние годы и «ковбой». За всё время исследований остаточных количеств пестицидов в почвах с-х угодий не обнаружено.

Ежегодно анализируется большое количество растительной продукции: зерна, овощей, кормов для животноводства. Здесь также не обнаружено остаточных количеств пестицидов.

Аналогичные результаты получены и при определении качества водных источников.

Тяжелые металлы. С 1992 года начато обследование с-х объектов на содержание солей тяжёлых металлов. С 1995 года все ежегодно обследуемые площади почв анализируются на содержание меди, цинка, свинца и кадмия. В настоящее время известна экологическая ситуация по данным показателям в 9 районах области. Все обследованные почвы относятся к градациям очень низкого и низкого содержания меди, цинка, свинца и кадмия, что соответствует уровню естественного фона. Исключение составляют поля отдельных хозяйств, прилегающие к автострадам республиканского значения, где были выявлены повышенные концентрации свинца - до 130 мг/кг (Новосибирский район).

Тяжёлые металлы (свинец, медь, цинк и кадмий) определяются также в растительной продукции: зерне, овощах, пищевая продукция, кормах для животноводства. За весь период исследований лишь в 1995 году в огурцах закрытого грунта было обнаружено несколько случаев с превышением содержания кадмия и цинка. Следует полагать, что данное обстоятельство связано с применением минеральных удобрений выше нормативных количеств. Анализ почвы грунта также показал повышенное содержание этих токсикантов.

При анализе грубых кормов для животных, к этом же году отмечено 3 случая превышения ПДК по кадмию.

Определение валового содержания солей тяжелых металлов в плодово-овощной и кормовой продукции в другие годы не выявило критических ситуаций.

Нитраты. Известно негативное действие нитратов на здоровье человека и животных. При большом количестве нитратного азота в почве накапливается избыток их в овощах, плодах, картофеле и кормах. Продуктивность культур при этом не падает. Попадая с пищей в организм человека, N03 начинают восстанавливаться до нитратов, которые во много раз токсичнее, чем нитраты. Нитраты восстанавливаются примерно на 10-20% от общего количества. Далее нитриты, взаимодействуя с аминами, образуют токсические соединения - нитрозамины, которые обладают канцерогенным и мутагенным действием. Если N02 всасывается в кровь, то они образуют метгемоглобин. При содержании метгемоглобина в крови 10-20% у человека может возникнуть слабость, тошнота и рвота, а при 70% наступает летальный исход. При этом, естественно, сильнее страдают дети.

Безопасное суточное потребление NОз человеком составляет до 5 мг/кг его массы.

Главная причина избыточного накопления N03 в овощах и картофеле - нарушение технологий применения удобрений: внесение повышенных доз, неравномерное распределение по полю, искажение режимов полива растений, ранняя уборка урожая.

Часть нитратного азота в организм человека поступает с растениводческой продукцией, а часть - с водой. По этой причине так важно отслеживать качество овощей, используемой в быту воды и кормов.

В прежние годы перед агрохимслужбой ставилась задача определять содержание N03 во всей производимой в области овощной и плодовой продукции. Сейчас контролируется от 50 до 70% посевов овощей. Поступающая в город извне продукция анализируется только в случае выдачи сертификата органом по сертификации.

В последние годы избытка N03 в овощах почти не обнаруживается. Это связано, в основном, с резким сокращением применения в овощеводстве минеральных удобрений. Лишь в нескольких случаях наблюдается превышение ПДК по нитратам в свекле столовой и кабачках ранней уборки. Иногда отмечается избыток N03 в огурцах закрытого фунта. В тепличных условиях обычно создается высокий уровень плодородия используемого грунта.