ТЕМА 10. Моніторинг реградованих земельних ділянок, на яких здіснювали фітомеліорацію.

Основним завданням другого етапу є визначення того, наскільки проведена фітомеліорація забезпечила відновлення функцій ґрунту.

Оцінювання не повинно базуватися на одному показнику. Ґрунт є складною системою, тому необхідно аналізувати комплекс взаємопов'язаних властивостей.

Загалом ефективність фітомеліорації можна представити як:

покращення фізичних властивостей + відновлення хімічних властивостей + активізація біологічних процесів + стабілізація рослинного покриву + зменшення екологічних ризиків.

Оцінювання динаміки ґрунтових властивостей

Позитивною тенденцією можна вважати:

• збільшення вмісту органічного вуглецю;
• збільшення водостійких агрегатів;
• зменшення щільності складення;
• збільшення водопроникності;
• стабілізацію реакції ґрунтового розчину;
• підвищення біологічної активності;
• відновлення вмісту доступних елементів живлення;
• зниження ерозійних процесів.

Водночас деякі показники повинні зменшуватися.

Наприклад:

щільність ↓

ерозія ↓

рухомість токсичних елементів ↓

концентрація доступних форм забруднювачів ↓.

Тому під час інтерпретації результатів необхідно враховувати напрям зміни кожного показника.

Моніторинг забруднених земель

Особливої уваги потребують ділянки, на яких фітомеліорація проводилася для відновлення забруднених ґрунтів.

У такому випадку можуть визначатися:

• свинець;
• кадмій;
• цинк;
• мідь;
• нікель;
• хром;
• ртуть;
• миш'як;
• нафтопродукти;
• залишки пестицидів;
• інші специфічні забруднювачі.

При цьому принципово важливо розрізняти загальний вміст забруднювача та його рухомі або біодоступні форми.

Наприклад, загальна концентрація металу може практично не змінитися, але внаслідок зміни pH, накопичення органічної речовини та інших процесів його рухомість може зменшитися.

У такому випадку фітомеліорація може бути ефективною не через вилучення всього забруднювача з ґрунту, а через його стабілізацію та зменшення екологічного ризику.

Якщо ж застосовується фітоекстракція, необхідно досліджувати не тільки ґрунт, а й рослинну біомасу.

Схема досліджень:

ґрунт → корені → стебла → листки.

Це дозволяє встановити, де накопичується забруднювач і наскільки ефективно він вилучається з ґрунту.

Особливо важливим є питання поводження із забрудненою рослинною масою. Якщо рослини накопичили значні концентрації токсичних елементів, їх не можна безконтрольно використовувати як корм, органічне добриво або залишати на території.

Використання дистанційного моніторингу

Сучасний моніторинг земель дедалі більше використовує дистанційні методи.

Для оцінювання стану рослинності можуть використовуватися супутникові знімки та дані БПЛА.

Одним із найпоширеніших показників є NDVI — нормалізований диференційний вегетаційний індекс:

\( NDVI=\frac{NIR-Red}{NIR+Red} \)

де NIR — відбиття в ближньому інфрачервоному діапазоні, а Red — відбиття в червоному діапазоні.

Зміни NDVI можна використовувати для:

• оцінювання розвитку рослинності;
• визначення площ із недостатнім рослинним покривом;
• виявлення зон деградації;
• оцінювання сезонної динаміки;
• порівняння стану території до та після фітомеліорації.

Особливо ефективним є поєднання дистанційного та наземного моніторингу.

Супутникові дані показують, де відбуваються зміни, а польові та лабораторні дослідження допомагають встановити, чому вони відбуваються.

Часова динаміка

Фітомеліорація є довготривалим процесом. Тому моніторинг не повинен обмежуватися одним роком.

Орієнтовно можна використовувати таку систему:

0-й рік — базове обстеження;

1-й рік — оцінювання первинної реакції;

2-й рік — оцінювання розвитку рослинного покриву;

3-й рік — оцінювання стабілізації ґрунтових властивостей;

5-й рік — оцінювання довготривалого ефекту;

10-й рік — оцінювання стійкості результату.

Періодичність залежить від типу деградації, виду фітомеліорації, властивостей ґрунту та рівня екологічної небезпеки.

Інтегральне оцінювання

Для комплексної оцінки можна порівнювати значення показників до початку фітомеліорації, після її проведення та на контрольній ділянці.

Наприклад, може використовуватися коефіцієнт відновлення:

\( I_r=\frac{X_t-X_0}{X_{ref}-X_0} \)

де:

\(X_0\) — значення показника до фітомеліорації;

\(X_t\) — значення показника у певний момент моніторингу;

\(X_{ref}\) — значення показника на еталонній або контрольній ділянці.

Якщо значення показника поступово наближається до контрольного, це свідчить про позитивну динаміку.

Для показників, де позитивним є зменшення, наприклад щільності ґрунту або концентрації рухомих забруднювачів, необхідно відповідним чином змінити напрям розрахунку.

Особливості моніторингу земель, пошкоджених воєнними діями

Для України цей напрям набуває особливого значення.

Воєнний вплив може спричиняти комплексне порушення ґрунтового покриву:

• механічне перемішування ґрунтових горизонтів;
• утворення вирв;
• ущільнення;
• зняття або переміщення верхнього шару;
• пожежі;
• втрату рослинності;
• забруднення важкими металами;
• нафтове забруднення;
• потрапляння залишків боєприпасів;
• порушення водного режиму.

Тому для таких територій звичайного агрохімічного аналізу недостатньо.

Необхідно поєднувати:

ґрунтовий моніторинг + хімічний моніторинг + біологічний моніторинг + моніторинг рослинності + ГІС та дистанційне зондування.

Перед проведенням фітомеліорації необхідно переконатися, що територія є безпечною для проведення польових робіт.

Приклад оцінювання

Розглянемо умовну реградовану земельну ділянку, на якій проведено фітомеліорацію багаторічними травами.

До початку робіт:

• органічний вуглець — 1,2%;
• щільність ґрунту — 1,55 г/см³;
• рослинне покриття — 20%;
• ерозія — значна.

Через три роки:

• органічний вуглець — 1,8%;
• щільність — 1,38 г/см³;
• рослинне покриття — 85%;
• ерозія — слабка.

У цьому випадку спостерігається позитивна динаміка:

органічний вуглець ↑

щільність ґрунту ↓

рослинне покриття ↑

ерозія ↓.

Отже, можна зробити висновок про позитивний ефект фітомеліорації.

Проте для остаточного висновку необхідно додатково оцінити хімічні та біологічні показники, а також порівняти отримані результати з контрольною ділянкою.

Критерії успішної фітомеліорації

Фітомеліоративні заходи можна вважати ефективними, якщо спостерігається комплекс позитивних змін:

1. стабільне формування рослинного покриву;

2. зменшення ерозійних процесів;

3. покращення структурного стану ґрунту;

4. зменшення ущільнення;

5. накопичення органічного вуглецю;

6. підвищення біологічної активності;

7. стабілізація водного та поживного режимів;

8. зниження рухомості та біодоступності забруднювачів або їх вилучення;

9. відновлення ґрунтових функцій;

10. збереження позитивного ефекту протягом тривалого періоду.