ЛЕКЦІЯ 7 "Оцінка і прогноз якості земель меліоративного фонду"

1. Заходи щодо покращення агроекологічного стану меліорованих земель

Профілактичні заходи:

- переглянути концепцію використання земельних ресурсів відносно еколого-економічних критеріїв та адаптації до конкретних умов; території, співвідношення сільськогосподарських культур в зрошуваних сівозмінах;

- виконати комплексну регіональну оцінку сучасного екологічного стану земельних ресурсів. З цією метою провести зусиллями служб  Укрземпроектів, ГГМЕ та обласних станцій хімізації інвентаризацію зрошуваних земель шляхом обстеження їх стану;

- на підставі результатів обстеження розробити регіональні програми з підвищення родючості ґрунтів, одержання проектної врожайності;

- оцінити рівень техногенного впливу та ступінь його еколого-економічної адаптації до стану земель:

- виконати ранжування земель за еколого-економічними критеріями з подальшим районуванням території;

- організувати та провести моніторингові роботи, створити єдину нормативно-методичну документацію та структуру інформаційної бази, які враховують вимоги існуючих видів й блоків моніторингу. З цією метою розширити програму та об'єм показників, які контролюють ГГМЕ за рахунок розроблених в ІГА діагностичних критеріїв і показників стану зрошуваних земель:

- виявити та картографувати зони існуючих кризових ситуацій та зони з потенційною небезпекою їх розвитку як об'єкти, які потребують невідкладного прийняття рішень за результатами комплексної оцінки;

- контроль за зміною рН і визначення рівня схильності ґрунтів до зміни рН;

- виявлення і усунення причин, які призводять до підкислення і підлуження (неврегульоване внесення мінеральних і органічних добрив, часті кислотні дощі, порушення сівозміни тощо);

- жорсткий режим раціонального землекористування, землеробської культури, дотримання технологій окультурення і відтворення родючості ґрунтів.

До оперативних заходів слід віднести комплекс агромеліоративних, агротехнічних та агрохімічних засобів таких як: оперативне управлін­ня режимами зрошення, поліпшення якості зрошувальних вод, очищен­ня води, планування поверхні з регулюванням поверхневого стоку, дренаж  тощо.

Розробка та призначення заходів, які спрямовані на збереження або поліпшення еколого-меліоративного стану земельних ресурсів, базуються на резуль­татах оцінки еколого-меліоративного стану земель, динаміки ґрунто­утворювальних процесів та умов росту рослин. Залежно від того, який конкретно показник (або група показ­ників) є причиною незадовільного стану, цілеспрямовано намічають конкретні меліоративні заходи, терміни їх введення. До оперативних заходів запобігання розвитку негативних про­цесів та оптимізації умов росту рослин відносять:

- проведення реконструкції зрошувальних систем, якій повинна передувати детальна ґрунтово-меліоративна зйомка зрошуваних земель;

- застосування автоматизованих інформаційно-дорадчих систем управ­ління режимами зрошення, якістю іригаційної води, кальцієвим та поживним режимами. У їх основі лежить розробка та створен­ня математичних моделей, які враховують динаміку процесу в часі та в залежності від величини техногенного навантаження. Інформаційно-дорадчі системи дозволяють дозувати техногенні наванта­ження в оптимальному режимі стосовно до стану земель;

- здійснення систематичного контролю за еколого-меліоративним ста­ном земель та окремих його показників, створення розгалуженої мережі режимних та стаціонарних пунктів спостереження, яка відповідає вимогам одержання достовірної інформації.

Перспективні заходи:

Розробка Державного положення про використання земель меліо­ративного фонду. Виявлення оптимального співвідношення ріллі з іншими угіддями та лісовими насадженнями, включаючи заповідники і заказники та проведення на цій основі реконструкції землекористування. Перехід від концепції суцільного зрошення до оазисного (локального) з впровадженням більш економних засобів зрошення. Розробка вимог для виконання екологічної експертизи на різних етапах проектних, будівельних та експлуатаційних робіт. Розробка комплексної програми підвищення технічного рівня зрошуваних та осушених земель на рівні обласних водогосподарчих установ. Розробка та впровадження агроекологічної концепції зрошення земель та біогеохімічних принципів екологічного нормування припустимих навантажень на екосистеми. Проведення моніторингу земель меліоративного фонду, розробка науково-обгрунтованої програми робіт з організації моніторин­гу зрошуваних земель. Створення розгалуженої мережі банків інформації та автоматизова­ної системи управління ними, створення геоінформаційних систем (ГІС). Створення імітаційних моделей для виявлення оптимальних режимів експлуатації, параметрів та варіантів використання тих чи інших земель. Вдосконалення заходів кількісного та якісного обліку меліорованих земель на підставі дистанційного зондування, використання аеро- та космічних знімків. Складання прогнозу грунтово-меліоративних режимів і загальних екологічних умов та розробка рекомендацій з їх регулювання.

2. Критерії та показники оцінки агроекологічного стану кислих та засолених земель

Загальна площа кислих ґрунтів на території України, переважно в Поліссі, Лісостепу і в регіонах Карпат, Передкарпаття та Закарпаття, за даними останнього туру агрохімічного обстеження, становить близько 11 млн. га, в тому числі 4,4 млн. га ріллі з рН менше 5,6 одиниць. Солонцеві комплекси займають 4,1 млн. га, в тому числі 2,0 млн. га орних земель. За Р.С.Трускавецьким, агроекологічний стан даних ґрунтів оцінюється за такими основними критеріями:

- показником рН водної і сольової екстракції;

- коефіцієнтом рН- буферної ємності;

- величиною гідролітичної кислотності;

- ступенем насиченості колоїдного комплексу ґрунту кальцієм, магнієм і натрієм;

- показниками вапняного (рН—0,5 рСа) і солонцевого (рNа—0,5рСа) потенціалів;

- вмістом рухомого алюмінію.

Згідно з даними критеріями, кислі і солонцеві ґрунти за агроекологічним станом поді­лені на такі категорії: сприятливого стану, слабо-, середньо- і сильновираженого передкризового і кризового станів. Такий поділ дозво­ляє завчасно, уже на етапі слабо вираженої деградації земель, приймати рішення по призупиненню подальшого розвитку деградаційних процесів. Окрім загально визначених критеріїв стану кислих ґрунтів і солонцевих комплексів (гранулометричний склад, вміст гумусу, запаси NРК, актуальна і потенційні форми кислотності, вміст обмінного кальцію, рухомого алюмінію) враховані також нові показники, такі як коефіцієнти рН-буферної ємності, показники вапняного і солонцевого потенціалів.

На підставі названих критеріїв розроблені категорії кис­лих і солонцевих ґрунтів: 1 - найбільш висока; 2 - висока; 3 - середня; 4 - низька; 5 - дуже низька (близька до кризового стану). Площі кислих і солонцевих земель постійно змінюються під впливом удобрення, хімічної меліорації, інтенсифікації бурякосіяння і можуть переходити із однієї категорії в іншу, нерідко більш деградовану. Така трансформація - з однієї категорії кислотності (лужності) в іншу і навпаки - відбувається в деяких випадках дуже швидко або ж ґрунти проявляють велику стійкість (опір) щодо зрушення кислотно-лужної рівноваги, яка генетично їм притаманна. Це дуже важливий показник оцінки агроекологічної значимості земель різних категорій якості. Кислі ґрунти і солонцеві комплекси поділяються на: 1 - практично не піддатливі; 2 - слабо піддатливі; 3 - середньопіддатливі; 4 - сильнопіддатливі; 5 - практично нестійкі щодо підкислення чи підлуження.

Практика хімічної меліорації і землеробства свідчить, що саме на нестійких ґрунтах з дуже вразливим кислотно-лужним середовищем (з низькою рН-буферністю) найчастіше виникають кризові агроекологічні ситуації. Так, наприклад, вапнування кислих піщаних і навіть супіщаних ґрунтів Полісся дуже швидко змінює реакцію ґрунту із кислого середовища в нейтральне і навіть в слабо лужне. Це створює не­сприятливі умови для вирощування таких основних для Полісся культур як картопля, люпин, жито, льон і інші, що адаптовані до кислого середовища ґрунту.

3. Критерії та показники оцінки еколого-меліоративного стану зрошуваних та осушених земель

Площа зрошуваних земель в Україні складає 2,6 млн. га, при цьому вони розташовані практично по всіх природних зонах і підзонах, але найбільш (84%) їх зосереджено у Степовій зоні. В структурі ґрун­тового покриву на зрошуваних землях переважають чорноземні (61% від загальної площі зрошення) й каштанові (15%)  ґрунти. Зрошення змінило склад ґрунтового покриву і призвело до по­яви вторинно гідроморфних, засолених та солонцюватих ґрунтів, що викликає необхідність розробки критеріїв та показників стану зрошуваних земель.

За даними С.А.Балюка, довготривалі стаціонарні спостереження показали, що еволюція ґрунтів при зрошенні може йти як шляхом збереження властивостей без істотних (класифікаційно значущих) змін, так і шляхом розвитку деградаційних процесів. Напрямок і швидкість ґрунтових процесів визначаються при цьому якістю поливних вод, кліматичними та гідрогеологічними умовами регіонів, рельєфом, початковими властивостями ґрунтів, технікою та технологією зрошення й культурою землеробства. Деградація ґрунтів при зрошенні не стає неминучою стадією їх розвитку, а проявляється тільки при певних умовах. Можна виділити такі найбільш розповсюджені деградаційні процеси:

1. Підйом рівня ґрунтових вод (РГВ) і розвиток процесів підтоп­лення й вторинного іригаційного гідроморфізму ґрунтів. За даними Держводгоспу України, площі земель з РГВ менше 3 м складали в 90-х роках минулого століття 17-20% від зрошуваної площі.

2. Активізація галохімічних процесів на локальному, регіональ­ному та глобальному рівнях. Перерозподіл і винос солей тільки з дренажним стоком складає величину 2-3 млн. т на рік. Вторинне засолення ґрунтів має місце на окремих масивах, локально слабодренованих, які мають мінералізовані (більше 1 г/л) зрошувальні та/або ґрунтові (при РГВ менше 1,5-2,5 м) води. Площі засолених земель (вторинно та природно) коливаються по роках в межах 6-9%.

3. Зрошення приводить до підвищення вмісту водорозчинного й увібраного натрію. Процес осолонцювання визначається якістю поливних вод, вихідними властивостями ґрунтів, глибиною залягання та мінералізацією ґрунтових вод. Площі земель з різним ступенем солон­цюватості досягають біля 30-40% від загальної площі зрошення. В той же час, зрошення прісними водами природно солонцюватих або вторинно осолонцьованих ґрунтів призводить до їх іригаційного розсолонцювання.

4. Підлуження ґрунтів, збільшення у них лужного резерву й по­казників загальної і токсичної лужності, величини рН.

5. Дегуміфікація зрошуваних ґрунтів має місце при розвитку ерозійних, лужних та солонцевих процесів, при відсутності у сівозмінах багаторічних бобових трав та низьких (менше 7-9 т/га сівозмінної площі) дозах органічних добрив. Зміна якісного складу гумусу має місце при осолонцюванні ґрунтів й проявляється у збільшенні вмісту фульвокислот та звуженні спів­відношення С_гк:С_фк.

6. Агрофізична деградація зрошуваних ґрунтів проявляється у їх знеструктуренні й ущільненні, розвитку злитизації.

7. Перетворення мінеральної компоненти ґрунтів при зрошенні проявляється у збільшенні гідрофільності й підвищенні дисперсності, трансформації найменш стійких мінералів смектитів, що призводить до зменшення їх вмісту й збільшення частки змішано-шаруватих міне­ралів.

8. Техногенне забруднення - це накопичення у водах (зрошу­вальних, ґрунтових та дренажних), ґрунтах та сільськогосподарських рослинах важких металів, фтору та інших забруднюючих речовин. Воно має локальне розповсюдження, в регіонах з високим фоновим рівнем (Донбас) й високою емісією елементів (значні джерела забруд­нення, приміські зони). На решті площі спостерігається збіднення ор­них шарів біогенними мікроелементами внаслідок їх біологічного по­глинання й вимивання у нижчі горизонти, аж до ґрунтових вод.

9. Біологічні та біохімічні зміни у співвідношеннях різних груп мікроорганізмів, які призводять до прискорення процесів мінералізації органічних речовин і трансформації сполук азоту, накопиченню токсинів.

Виходячи з направленості та інтенсивності розвитку ґрунтових процесів при зрошенні для оцінки стану зрошуваних земель необхідно використовувати комплекс показників, який включає:

1) якість зрошувальних вод;

2) глибину залягання ґрунтових вод;

3) мінералізацію ґрунтових вод;

4) ступінь засолення верхнього метрового шару ґрунтів та підґрунтя;

5) ступінь солонцюватості ґрунтів;

6) ступінь підлуження ґрунтів;

7) ступінь забруднення ґрунтів фтором, важкими металами та іншими забруднювачами;

8) склад і вміст гумусу;

9) щільність складення й структурно-агрегатний склад ґрунтів;

10) ступінь виявлення негативних екзогенних процесів (підтоплення та заболочування, ерозія та зсуви, гідроморфна трансформація ґрунтів та підґрунтя, просадки та суфозії).

Ступінь виявлення або ураженості території негативними екзогенними (геологічними та техногенними) процесами оцінюють за кое­фіцієнтом просторової ураженості (Кп), який відображує частину площі, яку обіймає той чи інший процес в межах досліджуваної території (регіонально-типової області або окремої її частини). Коефіцієнт просторової ураженості розраховується за формулою:

де f_пр  - площа, яка охоплена тим чи іншим процесом;

F - загальна площа території, яка оцінюється.

Серед регіонально розвинутих екзогенних процесів переважають процеси підтоплення та заболочування, площинної та лінійної ерозії, активізації зсувів, суфозійного карсту, просадок та гідроморфної трансформації ґрунтів (подоутворення).

Ступінь ураженості території декількома процесами оцінюють для кожного з них з урахуванням масштабу картографування Разом з переліченими вище показниками він покладений в осно­ву оцінки еколого-меліоративного стану степової зони України. Як показали численні дослідження, ступінь змін властивостей зрошуваних ґрунтів може бути різним: від слабкого, який практично не впливає на функціонування ґрунтів і врожай рослин, до сильного, що змінює ґрунтові властивості й режими та різко знижує врожай. Все це робить нагальною розробку діагностичних критеріїв деградації зрошуваних ґрунтів. При цьому за критерій визначення ступеня деградації того чи іншого параметра необхідно прийняти зниження врожайності культур та розроблені градації ступеня вираженості того чи іншого процесу.

Оцінку кожного з показників здійснюють за чотирма градаціями: не деградований ґрунт (добрий стан); слабкий ступінь деградації (задовільний стан, ґрунти із слабким класифікаційно значущим ступенем вираженості того чи іншого деградаційного процесу); середній ступінь деградації (незадовільний стан, ґрунти із середнім ступенем деградаційного процесу); сильний ступінь деградації (кризовий стан, ґрунти із сильним ступенем деградаційних процесів).

Оцінку еколого-меліоративного стану території виконують згідно запропонованого комплексу показників, які відображують загальні закономірності зміни еколого-меліоративного стану освоюваних масивів (зрошуваних та прилеглих до них земель). Оцінку виконують на конкретний період часу за середнім балом у відповідності з оціночними шкалами (критеріями) зміни показників. Середній бал визначається як середнє арифметичне суми оціночних показників. Це дозволить ідентично виконати оцінку при неоднаковій кількості показників у різних точках, а також при недостатній для оцінювання показників інформації.

Залежно від значень середнього балу запропоновано кількісну оцінку еколого-меліоративного стану земель. Балом 0,3-1,0 (до 1,0) оцінюють явно добрий або задовільний еколого-меліоративний стан, який не потребує при збереженні існуючого рівня експлуатації і навантажень застосування додаткових заходів. Потрібний лише вибірковий щорічний контроль. Задовільний із загрозою погіршення стан оцінюють значенням середнього балу від 1,0 до 5,0. Без застосування додаткових агромеліоративних заходів у найближчі 3-5 років він неминуче погіршить­ся; потрібно випереджаюче планування заходів, щоб не допустити пе­реходу земель в незадовільний стан. Бал 5-10 характеризує незадовільний стан, який потребує без-відкладного використання агромеліоративних заходів, у тому числі й зміни технологій зрошуваного землеробства. При значенні середнього балу більше 10,0 без корінної меліорації земель їх експлуатація недоцільна, площі повинні виключатися з освоєння. В залежності від того, які показники стають причиною незадовільного або задовільного з загрозою погіршення стану, намічають конкретні агромеліоративні або природоохоронні заходи.

За даними Держводгоспу, загальна площа осушених земель ста­новить 3 млн. 120 тис. га. Безпосередньо в складі сільгоспугідь - 2 млн. 600 тис. га. Проте близько 800 тис. га осушених земель не освоєно і використовується неефективно: як сіно­коси і пасовища з урожайністю сіна не вище 15-20 ц/га. Коефіцієнт використання багатьох масивів осушених земель знизився до 0,4-0,7 і продовжує падати. Це обумовлено не тільки загальною економічною кризою, але й виходом із ладу дренажних систем через відсутність коштів на їх своєчасний технічний ремонт і реконструкцію. Низька ефек­тивність використання осушених земель спричинена також деградацією ґрунтового покриву на осушених і деякій частині прилеглих до них земель, яка набула в останні роки широкого розвитку.

За Р.С.Трускавецьким, критерії і нормативи агроекологічного стану осушених земель вимагають постійного удосконалення, а деякі параметри - нових розробок. Наприклад, на сьогодні залиша­ються невизначеними оцінки рівня забрудненості ґрунтів важкими мета­лами, пестицидами, ерозійної піддатливості осушених ґрунтів тощо. Шляхом узагальнення літературних джерел і результатів багаторічних досліджень Інституту ґрун­тознавства і агрохімії та інших закладів встановлені основні види можливих деградацій осушених земель, що призводять до виникнення кризових екологічних ситуацій, а саме:

1) дегуміфікація мінеральних ґрунтів;

2) спрацювання осушених торфовищ;

3) виробка торфових покладів без їх рекультивації та торфові пожежі;

4) переосушення;

5) хімічна деградація (озалізнення, окарбоначення, засолення, алюмінізація, підкислення та підлуження тощо);

6) вторинне заболочування;

7) вітрова і водна ерозії на осушених землях;

8) надмірне ущільнення верхніх горизонтів ґрунту;

9) забруднення ґрунтів важкими металами і залишками пестицидів;

10) радіонуклідне забруднення ґрунтів.

Для кожного з названих видів деградації існує певний перелік критеріїв, що використовуються для оцінки агроекологічної ситуації на осушених землях. При цьому чітко розрізняють дві генетично відмінні групи осушених земель: мінеральні (заболо­чені глейові) і органічні (торфові). Якщо переважна частина мінеральних земель зазнає відносно менш відчутного негативного впливу на їх стан від проведення дренажних робіт, то торфові землі належать до екологічно дуже вразливих і процеси їх деградації залежно від режиму водорегулювання і напряму використання можуть розвиватись досить інтенсивно. Критерії оцінки агроекологічного стану осушених земель базуються як на окремих, так і на комплексних (інтегральних) показниках складу та властивостей ґрунтів, що формують той чи інший «малюнок» ґрунтового покриву.

Для визначення сприятливих, передкризових і кризових агроекологічних ситуацій на осушених землях проведено групування (класифікація) кількісних показників за ступенем їх вираженості.