Контроль за накоплением растениями токсичных соединений и качеством растительной продукции входит в число системообразующих задач агроэкологического мониторинга. Токсикологическая же оценка продукции растениеводства определяет эколого-экономическую эффективность всего технологического комплекса возделывания культур.
Гранулометрический состав целесообразно определять 1 раз в 5... 10 лет. Определяют гранулометрический состав послойно через каждые 10 см с помощью бура методом пипетки (по Качинскому). Данный метод позволяет получить достаточно надежные результаты. Водопроницаемость, фильтрационная и водоудерживающая способности почв более динамичны во времени. Они существенно зависят от влажности, уплотненности и сложения почв. Данные показатели следует контролировать при полигонном мониторинге 1 раз в ротацию севооборота (из-за трудоемкости определения) в конце вегетации (после уборки), когда устанавливается относительно равновесная плотность почвы, а посевы не затрудняют полевое определение водопроницаемости и фильтрационной способности.
Постоянно наблюдая за состоянием агрофизических параметров, можно предотвратить нежелательные изменения и ухудшение свойств почв, развитие негативных деградационных процессов, а в итоге сохранить высокое плодородие почв, их важные экологические функции.
Рассматривая агроэкологический мониторинг относительно проблемы почвенного гумуса, следует учитывать, что данные фракционно-группового состава позволяют выявить генетические особенности гумуса различных почв, но малопригодны для оценки изменения природы гумусовых веществ под влиянием различных факторов, даже при длительном воздействии земледельческих приемов. Поэтому направленное регулирование количества и качества гумусовых соединений требует разработки методов диагностики их изменений под влиянием различных факторов техногенеза.
Без надежной информации о реальном вкладе биологического азота и органического вещества бобовых в различных почвенно-климатических условиях в зависимости от насыщенности севооборота бобовыми культурами и их видового состава трудно избежать негативных экономических и экологических последствий.
Для реализации потенциала биологического азота в практике земледелия необходима достоверная информация, позволяющая разработать систему оценочных показателей, основные из которых:
· размеры азотфиксации бобовыми при различной их урожайности;
· количество вовлекаемого атмосферного азота и поступление в почву органического вещества;
· возможные урожайности зерновых за счет использования азота бобовых и потребность в минеральном азоте при возделывании культур по бобовым предшественникам.
Исходными данными для решения этих вопросов должны служить материалы агроэкологического мониторинга.
Для однолетних бобовых культур массу органического вещества, общего и симбиотического азота, поступающую в почву, определяют ежегодно в конце вегетации, для многолетних бобовых трав - в год распахивания их пласта.
Органическое вещество бобовых, поступающее в почву, состоит из массы пожнивных и корневых остатков в слое 0...40 см и активного органического вещества, выпадающего из непосредственного учета (мелкие живые и отмершие корешки, клубеньки, корневые экссудаты и т. д.). Учет в этом случае ведут косвенно, вводят поправочные коэффициенты.
Практически выполняется следующая процедура. Первоначально учитывают корневую массу в слое почвы 0...20 и 20...40 см, отмывая корни от почвы на ситах с отверстиями 1,5...2,0 мм. Далее полученную учетную массу стерни и корней умножают на поправочный коэффициент. В итоге обеспечивается относительная полнота учета всей органической массы бобовых, поступающей в почву.
Важнейший показатель плодородия, определяющий урожайность сельскохозяйственных культур и эффективность действия удобрений,- содержание подвижного фосфора в почве, что также относится к объектам агроэкологического мониторинга.
Задача состоит в том, чтобы достичь в почве такого содержания фосфора, при котором он не являлся бы фактором, ограничивающим урожай.
Первая часть проблемы - создание определенного количества фосфора в почве - обоснована исследованиями системы «почва - удобрения - растения». Установлено, что для обеспечения потребности растений первостепенное значение имеет концентрация фосфора в почвенном растворе у поверхности корней. Степень концентрации зависит от поглощения фосфора корнями растений и восстановления ее за счет перехода фосфора из твердой фазы. Чем больше запас ионов, способных к обмену между твердой и жидкой фазами почвы (фактор емкости), чем больше их подвижность (фактор интенсивности), тем быстрее концентрация восстанавливается, а растения лучше обеспечиваются фосфором. [1]
Фосфор и калий являются основными макроэлементами, непосредственно участвующими в формировании величины урожая сельскохозяйственных культур. При недостатке хотя бы одного из них в почвенном растворе создается дисбаланс в минеральном питании растений, приводящий к потере урожая.
Обеспеченность почв фосфором.. С 1971-1999 г.г. в Новосибирской области просматривается увеличение площадей с очень низким и низким содержанием подвижных фосфатов при одновременном уменьшении площадей средней и повышенной обеспеченности
Падение естественного уровня фосфатного состояния почв отмечается почти во всех природно-климатических зонах области.
Степная зона: в Купинском районе в 1971 году площадь пашни с очень низким и низким содержанием фосфора составляла 7% от обследуемой, в Чистоозёрном -17%, к 1999 году эта категория земель увеличилась на 21% в Купинском районе и на 5% в Чистоозерном.
В южной лесостепи: в Татарском районе площадь пашни с очень низким содержанием фосфора за 28 лет увеличилась на 11% (было 10%, стало 21); в Чановском - на 17% (было 3%, стало 20%).
В Северной лесостепи Приобья: в Ордынском районе площадь пашни с очень низким и низким содержанием фосфора занимала в 1971 году 7%, Искитимском -19%; в 1999 году она достигла, соответственно, 16 и 46%, т.е. произошло увеличение в Ордынском районе на 9%, Искитимском - 27%.
Потери фосфатного уровня особенно существенны в районах лесостепи Присалаирья с расчленённым рельефом и более облегчённым механическим составом. В Маслянинском районе площадь пашни с очень низким и низким содержанием фосфора занимала в 1971 году 57%, Черепановском -17%, Сузунском -33%, Болотнинском - 22%; к 1999 году данная площадь увеличилась до 77% (на 20% -Маслянинский), до 31% (на 14% -Черепановский), до 82% (на 60% - Болотнинский). В Сузунском районе вся площадь пашни перешла в категорию очень низкой и низкой обеспеченности. Хотя в 1971 году в Сузунском районе 57 тыс. га имели среднюю обеспеченность и 32 тыс. пониженную и высокую.
Увеличение площадей с пониженным содержанием фосфора происходит за счет перехода фосфатов из градаций более высоких- по обеспеченности в менее обеспеченные.
Обеспеченность почв калием. Калийное состояние пахотных земель области характеризуется также сокращением площадей с высоким содержанием калия и увеличением площадей с пониженным содержанием. Повсеместно отмечается уменьшение площадей с градацией очень высокого содержания и увеличения площадей пониженного содержания калия (рис.2). Наиболее отчётливо этот процесс заметен в районах степной зоны, северной лесостепи Приобья и лесостепи Присалаирья. Например: степная зона: в Красноярском районе в 1971 году площадь пашни с очень высоким содержанием калия составляла 87%, в 1999 году - 0%, т.е. полностью перешла в более низкую категорию, в Купинском районе площадь земель с очень высоким содержанием калия составляла в 1971 году 91%, в \9Ъ9 году - 64% (уменьшение на 27%), Чистоозерном снижение с 93 до 58% (на 35%). [2]
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).