Наблюдения h методы в системе мониторинга земель (Лекция №3,4 часа) План

• Основные методы наблюдения в системе мониторинга зе­мель.

• Организация наблюдений за состоянием и использованием земельного фонда.

• Принципы организации наблюдений и подбора объектов.

• Методы исследования почвы.

1. В зависимости от точности результатов, которые необхо­димо получить при проведении мониторинга по тому или иному компоненту, явлению, процессу, от среды, в которой проходят ис­следования, доступных финансовых и других средств, используют различные методы мониторинга (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Классификация систем мониторинга

Принцип классификации	Существующие или разрабатываемые системы (подсистемы) мониторинга
Универсальные системы	Глобальный мониторинг (базовый, региональный, им- пактный уровни), включая фоновый и палеомониторинг Национальный мониторинг (например, общегосударст­венная служба наблюдения и контроля за уровнем за­грязнения внешней среды) Межнациональный мониторинг (например, мониторинг трансграничного переноса загрязняющих веществ)
Реакция основных составляющих биосферы	Геофизический мониторинг Биологический мониторинг, включая генетический Экологический мониторинг (включающий вышеназван­ные)
Различные сферы	Мониторинг антропогенных изменений (включая за­грязнения и реакцию на них) в атмосфере, гидросфере, почве, криосфере и биоте
Факторы и источники воздействия	Мониторинг источников загрязнения Ингредиентный мониторинг (например, отдельных за­грязняющих веществ, радиоактивных излучений, шумов ИТ. д.)
Острота и глобальность проблемы	Мониторинг океана Мониторинг озоносферы
Методы наблюдения	Мониторинг по физическим, химическим и биологиче­ским показателям Спутниковый мониторинг (дистанционные методы)
Системный подход	Медико-биологический (состояния здоровья) монито­ринг Экологический мониторинг Климатический мониторинг Вариант: биоэкологический, геоэкологический, био­сферный мониторинг

Одним из основных источников, данных для экологического мо­ниторинга, являются материалы дистанционного зондирования земли (ДЗЗ). Они объединяют все типы данных, получаемых с но­сителей:

• космические (пилотируемые орбитальные станции, корабли многоразового использования, автономные спутниковые съемоч­ные системы и т. п.);

• авиационного базирования (самолеты, вертолеты и микро­авиационные радиоуправляемые аппараты) и составляют значи­тельную часть дистанционных данных (remotely sensed data) как ан­тонима контактных (прежде всего наземных) видов съемок, спосо­бов получения данных измерительными системами в условиях фи­зического контакта с объектом съемки;

• к неконтактным (дистанционным) методам съемки, помимо аэрокосмических, относятся разнообразные методы морского (на­водного) и наземного базирования, включая, например, фототеодо­литную съемку, сейсмо, электромагниторазведку и иные методы геофизического зондирования недр, гидроакустические съемки рельефа морского дна с помощью гидролокаторов бокового обзора, иные способы, основанные на регистрации собственного или отра­женного сигнала волновой природы.

Аэрокосмические (дистанционные) методы экологического мо­ниторинга включают систему наблюдения при помощи самолет­ных, аэростатных средств, спутников и спутниковых систем, а так­же систему обработки данных дистанционного зондирования (бо­лее подробно этот метод будет рассмотрен в четвертой лекции).

Наземные методы экологического мониторинга включают различные методы, в том числе и Физико-химические методы, которые подразделяются на:

• Качественные методы. Позволяют определить, какое веще­ство находится в испытуемой пробе. Например, на осно­ве хроматографии.

• Количественные методы:

• Гравиметрический метод. Суть метода состоит в определении массы и процентного содержания какого-либо элемента, иона или химического соединения, находящегося в испытуемой пробе.

• Титриметрический (объемный) метод. В этом виде анализа взвешивание заменяется измерением объемов, как определяемого вещества, так и реагента, используемого при данном определении. Методы титриметрического анализа разделяют на четыре группы: а) методы кислотно-основного титрования; б) методы осаждения; в) методы окисления-восстановления; г) методы комплексообразования.

• Колориметрические методы. Колориметрия -г один из наи­более простых методов абсорбционного анализа. Он основан на из­менении оттенков цвета исследуемого раствора в зависимости от концентрации. Колориметрические методы можно разделить на ви­зуальную колориметрию и фотоколориметрию.

• Экспресс-методы - к ним относятся инструментальные мето­ды, позволяющие определить загрязнения за короткий период вре­мени. Эти методы широко применяются для определения радиаци­онного фона, в системе мониторинга воздушной и водной среды.

• Потенциометрические методы основаны на изменении по­тенциала электрода в зависимости от физико-химических процес­сов, протекающих в растворе. Их разделяют на: а) прямую потен- циометрию (ионометрию); б) потенциометрическое титрование.

Методы биологического мониторинга.

• Биоиндикация - метод, который позволяет судить о состоя­нии окружающей среды по факту встречи, отсутствия, особенно­стям развития организмов-биоиндикаторов. Биоиндикаторы - орга­низмы, присутствие, количество или особенности, развития кото­рых служат показателями естественных процессов, условий или ан­тропогенных изменений среды обитания. Условия, определяемые с помощью биоиндикаторов, называются объектами биоиндикации.

• Оценка компонентов биоразнообразия - является совокуп­ностью методов сравнительного анализа компонентов биоразнооб­разия.

Методы статистической и математической обработки данных. Для обработки экомониторинговых данных используются методы вычислительной и математической биологии (в том числе и математическое моделирование), а также широкий спектр инфор­мационных технологий.

Географические информаиионные системы (ГИС) являются отражением общей тенденции привязки экологических данных к пространственным объектам. Как считают некоторые специалисты, дальнейшая интеграция ГИС и экологического мониторинга приве­дёт к созданию мощных ЭИС (экологических информационных систем) с плотной пространственной привязкой.

2. Организация наблюдений за состоянием и использовани­ем земельного фонда и изучение землепользования является одним из наиболее эффективных способов наблюдения за изменением ка­чества окружающей среды в целом. Выполнение этих работ в тече­ние разных временных периодов позволяет выявить степень влия­ния человека на землю, используемую в сельском и лесном хозяй­стве, промышленности, населенных пунктах, транспорте и т. д. Для получения объективных результатов о существующем уровне со­стояния земель необходимо сопоставить их по анализируемым зем­левладельцам, землепользователям, категориям земель, районам, областям, краям, республикам и по Российской Федерации в целом. Анализ структуры использования земельного фонда производится по видам землепользования (собственность, владение, пользова­ние), категориям земель и земельным угодьям с учетом их количе­ственных и качественных показателей.

Состояние земельного фонда страны характеризуется также раз­личными культуртехническими показателями (закустаренность, за- валуненность, контурность, другими факторами, осложняющими хозяйственное использование земель). Мониторинговые наблюде­ния за состоянием земель включают периодический учет количест­венных показателей закустаренности (залесенности), каменистости, степени развития просадочных явлений, гидромелиоративной осво­енности, почвенного покрова, гумусного состояния, наличия пита­тельных веществ и реакции почвенного раствора, биологической активности почв, загрязнения земель, земель, подверженных эрозии и дефляции, засолению, границ и площадей контуров земельных угодий и многих других показателей.

Объектами мониторинговых наблюдений за земельным фон­дом являются административные территориальные единицы (рай­он, область, край, республика), а также отдельные природно- сельскохозяйственные регионы. Основной единицей в системе оценки существующего уровня состояния земель является админи­стративный район. В качестве первоисточников, содержащих све­дения о наблюдаемом объекте, его общей площади, распределении земель по видам землепользования, категориям земель, угодьям, качественном состоянии и использовании, являются ежегодные от­четы о наличии, качественном состоянии и использовании земель, составленные по установленной форме.

Подбор объектов наблюдений за состоянием земельного фонда осуществляется с учетом природно-климатических условий и сте­пени антропогенного воздействия на земли. Для подбора объектов и участков наблюдений за состоянием земель собираются и изуча­ются материалы обновления планов землевладений и землепользо- ваний, почвенного обследования, культуртехнического состояния сельскохозяйственных угодий, космо-, и аэрофотосъемок разных лет, материалы, характеризующие рельеф, климатические другие природные условия, хозяйственное состояние земель, прочие мате­риалы. При подборе объектов и участков наблюдений учитываются имеющиеся материалы ранее проводимых работ по выявлению ка­чественного состояния земель РФ. На основании систематизации и анализа всей совокупности материалов выявляются ареалы распро­странения каменистости, земель, подверженных эрозии и дефля­ции, засолению, закустаренности, места разработки месторождений полезных ископаемых подъемным способом, территории, на кото­рых имеется значительное количество мелких по площади контуров угодий. С учетом этого подбираются объекты и участки монито­ринговых наблюдений в различных природно-климатических усло­виях страны. Участки наблюдений должны находиться в стороне от населенных пунктов, производственных и других комплексов, мест особо интенсивных человеческих воздействий и сохранять при этом неизменные границы на протяжении всего срока мониторин­говых работ. На плане (космо-, и аэрофотоснимке) определяется местоположение подобранного и закрепленного в натуре участка наблюдения.

При ведении мониторинга земель выявляются следующие процессы:

• эволюционные (связанные с естественно-историческими про­цессами развития);

• цикличные (связанные с суточными, сезонными, годовыми и иными периодами изменений природного характера);

• антропогенные (связанные с человеческой деятельностью);

• чрезвычайные ситуации (связанные с авариями, катастрофами, стихийными и экологическими бедствиями).

Основными задачами мониторинга земель являются:

• своевременное выявление изменений состояния земельного фонда, их оценка, прогноз и выработка рекомендаций по преду­преждению и устранению последствий негативных процессов;

> информационное обеспечение Государственного земельного кадастра, рациональное землепользование и землеустройство, кон­троль за использованием и охраной земель.

Содержание мониторинга земель составляют систематические наблюдения (съемки, обследования и изыскания) за состоянием зе­мель, выявление изменений и оценка состояния землепользовании, угодий, полей, участков;

• процессов, связанных с изменением плодородия почв (опус­тынивание, развитие водной и ветровой эрозии, потери гумуса,

ухудшение структуры почв, заболачивание и засоление), зарастани­ем и закустариванием сельскохозяйственных угодий, загрязнением земель пестицидами, тяжелыми металлами, радионуклидами, дру­гими токсичными веществами;

• состояния береговых линий рек, морей, озер, заливов, водо­хранилищ, лиманов, гидротехнических сооружений;

• процессов, вызванных образованием оврагов, оползнями, се­левыми потоками, землетрясениями, карстовыми, криогенными и другими явлениями;

• состояния земель населенных пунктов, объектов нефте- и га­зодобычи, очистных сооружений, навозохранилищ, свалок, складов горюче-смазочных материалов, удобрений, стоянок автотранспор­та, мест захоронения токсичных промышленных отходов и радио­активных материалов, а также других промышленных объектов.

Оценка состояния земель выполняется путем анализа ряда по­следовательных наблюдений (периодических, сезонных, суточных), направленности и интенсивности изменений и сравнения получен­ных показателей с нормативными. Показатели состояния земель выражаются как в абсолютных, так и в относительных значениях, отнесенных к определенному периоду или сроку. По результатам оценки состояния земель составляются оперативные сводки, докла­ды, научные прогнозы и рекомендации с приложением к ним тема­тических карт, диаграмм и таблиц, характеризующих динамику и направление развития изменений.

Мониторинг земель ведется Комитетом по земельной реформе и земельным ресурсам при правительстве РФ (Роскомземом) и Госу­дарственным комитетом по охране окружающей среды и при уча­стии Министерства сельского хозяйства, Министерства архитекту­ры, строительства и жилищно-коммунального хозяйства, Комитета по геологии и использованию недр при правительстве РФ, других заинтересованных министерств и ведомств.

Организация и координация деятельности указанных мини­стерств и ведомств, обобщение данных мониторинга земель осуще­ствляются Росреестром и Госкомприродой России.

Мониторинг земель ведется с соблюдением принципа совмести­мости разнородных данных, основанного на применении единых классификаторов, кодов, системы единиц, стандартных форматов данных и нормативно-технической базы, государственной системы координат и высот.

Для получения необходимой информации при мониторинге зе­мель применяются: дистанционное зондирование (съемки и наблю­дения с космических аппаратов, самолетов, средств малой авиации и др.), наземные съемки и наблюдения, фондовые данные.

Главное назначение съемок и наблюдений с космических аппа­ратов и самолетов - получение характеристик состояния земель на глобальном и региональном уровнях. Съемки и наблюдения с по­мощью малой авиации производятся для локального мониторинга земель и уточнения аэрокосмической информации. Наземные на­блюдения проводятся по всем категориям земель с использованием полигонов, эталонных участков, стационарных и передвижных ла­бораторий.

В зависимости от сроков и периодичности проведения осущест­вляются три группы наблюдений за состоянием земель: базовые (исходные, фиксирующие состояние объектов наблюдений на мо­мент начала ведения мониторинга земель), периодические (через год и более), оперативные (фиксирующие текущие изменения).

Первичные данные, получаемые при непосредственных наблю­дениях за состоянием земельных угодий, полей, участков, обобща­ются по районам, городам, автономным образованиям, областям, краям, республикам в составе Российской Федерации и по Россий­ской Федерации в целом, а также по отдельным природным ком­плексам.

Оперативный (дежурный) мониторинг земель ведется комитета­ми по земельной реформе и земельным ресурсам районов, городов и автономных образований с использованием данных базового и периодического мониторинга. Полученные результаты накаплива­ются в архивах (фондах) и банках данных автоматизированной ин­формационной системы.

Комитеты по земельной реформе и земельным ресурсам респуб­лик в составе РФ, краев, областей, автономных образований, горо­дов Москвы и Санкт-Петербурга ежегодно, не позднее 1 марта, представляют в соответствующие органы исполнительной власти и Росреестр согласованные с органами Госкомприроды России док­лады о состоянии земель в регионе, а при выявлении особо опасных процессов составляют оперативные сводки. Росреестр и Минпри­роды России обобщают и анализируют материалы регионального мониторинга земель и Государственного земельного кадастра и ежегодно, не позднее 30 апреля, представляют в правительство государственный (национальный) доклад о состоянии и использова­нии земель Российской Федерации.

Предприятия, организации и учреждения, граждане, между­народные организации и иностранные юридические и физические лица пользуются данными мониторинга земель в установленном порядке.

Финансирование федеральной, республиканских, краевых, обла­стных и окружных программ мониторинга земель осуществляется за счет ассигнований из республиканского бюджета и средств, по­ступающих в местные бюджеты от взимания налога и штрафов.

З. Принципы организации наблюдений и подбора объектов агропочеенного мониторинга в значительной мере определяется свойствами почв и структурой почвенного покрова. В условиях ин­тенсивного использования земель происходит существенное изме­нение агропроизводственных свойств почв и их химического соста­ва. Степень этих изменений связана с характером антропогенного воздействия и особенностями почвенно-географических условий различных районов. В процессе подбора объектов наблюдений со­бираются и изучаются материалы почвенного и агрохимического обследований различных туров и их обобщения на территории ти­пичных административных районов и сельскохозяйственных пред­приятий, карты природно-сельскохозяйственного, почвенно- географического, ландшафтного и других видов специального рай­онирования, материалы учета культуртехнического и мелиоратив­ного состояния сельскохозяйственных угодий, инвентаризации осушенных и орошаемых земель, космо-, и аэрофотоснимки разных лет, агрономические источники по региональным системам земле­делия. Оцениваются и анализируются предварительные результаты наблюдений за изменением агропроизводственных свойств почв выбранных объектов наблюдений.

Для повышения эффективности мониторинговых исследований и использования полученных результатов изучаются также мате­риалы стационарных исследований научных учреждений и органи­заций, в особенности расположенных на как на орошаемых, так и осушаемых землях, определяется их пригодность для продолжения исследования, а также анализируются используемые ими методи­ки и программы. На основании систематизации и анализа этих материалов выявляются наиболее распространенные почвы региона исследований, устанавливается география их распространения и степень обеспеченности аналитическими характеристиками, опре­деляется структура посевных площадей, типы севооборотов, рай­онированные культуры на этих почвах.

При установлении закономерностей распространения почв должны учитываться генезис и строение почвообразующих пород, типовая принадлежность, гранулометрический состав (для торфя­ных почв - ботанический состав), степень увлажнения, эродированность почв, а также степень и объемы воздействия на них ан­тропогенной деятельности (различные виды мелиораций, процессы окультуривания, рекультивации или, наоборот, явлений деградации и разрушения). Должен быть оценен характер устойчивости почв к изменению условий почвообразования.

Окончательный выбор объектов наблюдений выполняется таким образом, чтобы ими был охвачен каждый почвенно-географический регион страны. При этом в почвенно-географических районах со сложным и динамичным почвенным покровом или в случае интен­сивного проявления в них антропогенного воздействия (агротехни­ческого, гидромелиоративного, применения нетрадиционной технологии и т. д.) подбирается не менее двух объектов наблюдений, с тем, чтобы один из них характеризовал территорию, где антропо­генно-преобразованные почвы занимают 50 и более процентов площади всех почв.

Выбранное в качестве объ­екта наблюдения сельскохо­зяйственное предприятие должно отвечать требованиям среднего уровня ведения агро­техники, иметь книгу истории полей. При этом должно быть учтено местоположение бли­жайшей метеостанции (метео­пункта), транспортная дос­тупность и заинтересован­ность руководителей и спе­циалистов хозяйства в резуль­татах будущих исследований. С последними согласовываются также выбранные поля и участки наблюдений. При выборе в качестве объекта наблюдения фермер­ского хозяйства принимается во внимание его специализация и ха­рактер хозяйственного использования земель.

На территории сельхозпредприятия выбирается ключевой уча­сток, на котором выполняется периодически детальная почвенная съемка с целью изучения трансформации почв и почвенного покро­ва. Ключевой участок должен характеризовать наиболее типичную почвенную комбинацию исследуемого агропочвенного района и включать сельскохозяйственные угодья, характерные для данной комбинации. Кроме того, для наиболее распространенной почвен­ной разновидности в пределах ключевого участка с целью получе­ния сравнительных данных с целинным вариантом почвы подбира­ется лесной аналог. По возможности он должен располагаться в едином почвенном массиве. При выборе лесного аналога исполь­зуются материалы почвенно-лесотипологических обследований. Сеть ключевых участков периодического контроля, прежде все­го, размещается на территориях с динамичным почвенным покро­вом (эродируемые или дефлируемые земли, орошаемые, а также осушаемые массивы, в особенности с маломощными торфяно- болотными почвами, участки суглинистых (супесчаных) почв на маломощных покровных суглинках (супесях), подстилаемых близ­ко песками, где часто наблюдаются выпашки и т. д.). На осушае­мых, например массивах, они должны охватывать по возможности все разнообразие почвы мелиоративного объекта и примыкающих к нему территорий. При этом особое внимание уделяется антропо­генно-преобразованным почвам, сформировавшимся после сработки торфа.

Объекты мониторинговых наблюдений за эрозионными процес­сами подбираются с таким расчетом, чтобы охватить все почвенно- эрозионные зоны страны, существенно различающиеся по типам и интенсивности проявления эрозии. В качестве объектов должны быть стационарные стоковые площадки, а также типичные для кон­кретной зоны ключевые участки, которые подбираются с учетом использования склоновых и дефляционно опасных земель. Ключе­вые участки включают в себя водораздельную часть, верхнюю, среднюю и нижнюю части склонов и должны иметь надежную при­вязку на местности. Общая площадь ключевых участков в зависи­мости от строения и состава почвенного покрова может колебаться от 20 до 50 га, их конфигурация по возможности должна быть пря­моугольной или близкой к ней. Границы участка должны быть лег­ко обозначаемыми на местности.

На ключевых участках выполняется (и периодически через 6-12 лет в зависимости от степени устойчивости почв к антропогенным нагрузкам повторяется) детальная почвенная съемка в масштабе 1:2000 с разбивкой сети пикетов через 50 м. В условиях не резко выраженного почвенного покрова съемка производится в масштабе 1:1000, в этом случае пикеты устанавливаются через 20-25 м, а раз­меры ключевого участка уменьшаются до 15-25 га. Для ключевых участков, приуроченных к эродированным склонам, рекомендуется также составлять карты потенциального смыва почв с использова­нием расчетного метода с периодичностью один раз в шесть лет. Для их составления используются следующие данные: эрозионный потенциал рельефа, обусловленный длиной и крутизной склона; смываемость или эродируемость почвы, обусловленная содержани­ем гумуса, водопроницаемостью почвы, и соотношение фракций гранулометрического состава; эрозионный потенциал осадков, по­лученный из соответствующей карты; количественные значения поверхностного стока, обусловленного весенним снеготаянием.

В связи с тем, что на конкретных ключевых участках все факто­ры, кроме гумуса, постоянные или являются среднемного летним и данными, то при составлении карт потенциального смыва основное внимание уделяется определению содержания гумуса. Содержание гумуса определяется по профилям (линиям стока) по 50-метровым отрезкам. На территории сельхозпредприятий, где предполагаются наблюдения за изменением агропроизводственных свойств почв, намечаются поля наблюдений - не менее двух на каждую наблю­даемую почву. При этом наблюдению подлежат как минимум две более распространенные почвенные разности. На изучаемых полях каждая из этих почв может быть фоновой или преобладать в соста­ве близкой к ней по свойствам группы почв (класса земель), в связи с чем необходимо предусмотреть на каждую наблюдаемую почву более чем два возможных поля наблюдений.

Поля наблюдений должны отвечать следующим требовани­ям: __

• находиться в стороне от мест особо интенсивных антропо­генных воздействий (крупные фермы, производственные центры, места прогона и выгона скота, шоссе и т. д.), и в то же время не на удаленных, окраинных участках хозяйств, полянах среди лесных массивов и т. д.;

• сохранять неизменными границы на протяжении всего срока наблюдений, в пределах которых не должно планироваться прове­дение гидромелиоративных, культуртехнических и других меро­приятий, способных коренным образом изменить свойства почв, а также строительных и других работ;

• обеспечивать чередование основных культур, вместе с тем при преобладании среди них зерновых в севооборот должны быть включены многолетние бобовые травы и, по возможности, если по­зволяют почвенные условия, картофель (для его зоны возделыва­ния), и в то же время следует избегать специальных севооборотов;

• оросительные и осушительные мелиорации должны быть проведены не позднее, чем за пять лет до начала введения монито­ринга;

• границы должны быть достаточно легко определяемыми и обозначаемыми в натуре;

• величина поля должна существенно превышать принятые размеры площадки наблюдений, чтобы обеспечить формирование защитной полосы;

• поля наблюдений, по возможности, должны быть рассредо­точены по территории сельхозпредприятия.

По подобранным полям наблюдений осуществляется сбор данных:, включающих мощность гумусового горизонта, содержа­ние в нем гумуса, питательных веществ, микроэлементов, показа­тели кислотности, урожайные данные. Изучается также характер использования почв. Собранные данные вносятся в таблицы спе­циально разработанной формы, статистически обрабатываются применительно к конкретным почвам и сопоставляются со средни­ми данными хозяйства. В тех случаях, когда их вычисленные пока­затели значительно отличаются от средних параметров по хозяйст­ву, подобранные поля использовать в качестве объекта наблюдений не рекомендуется.

Выбор ключевых участков и полей наблюдений целесообразно производить в период полевых работ (желательно весной или осе­нью) с учетом вышеперечисленных требований. Для этого привле­кается достаточно широкий круг специалистов со стороны, как ис­полнителей, так и представителей хозяйств. Выбранные поля на­блюдений и ключевой участок отмечают на карте масштаба 1:10000, при этом каждому полю присваивается соответствующий номер, оформляется также необходимая документация. Для лучше­го обзора и ориентации рекомендуется изготавливать картосхему расположения полей наблюдений и ключевого участка в более крупном масштабе, чем план хозяйства. На картосхеме показыва­ются границы хозяйств, необходимые для подъезда дороги, насе­ленные пункты, сами поля наблюдения и ключевой участок. На вы­бранных ключевых участках и полях наблюдений создаются ста­ционарные площадки наблюдений. При этом на ключевом участке или поле наблюдений может быть, как правило, только одна пло­щадка. Она должна быть удалена от границ поля на расстоянии 20- 40 м (в зависимости от типа применяемой техники, характера гра­ниц). На орошаемых и осушаемых массивах, например, площадка размещается в удалении от каналов, плотин и дамб не менее чем на 20 м. Стационарные площадки должны также располагаться по возможности под углом к направлению обработки почвы. На них предполагается абсолютное доминирование наблюдаемой почвы. Присутствие других почв возможно лишь при условии их малого удельного веса (5-10%) или их слабой контрастности по отноше­нию к преобладающей почве. В последнем случае их площадь мо­жет быть и больше (15-20%). В силу указанных требований при вы­боре стационарных площадок при необходимости закладываются полуямы и прикопки (рисунок 3.8).

В зависимости от степени неоднородности почвенного покрова величина стационарных площадок варьируется в широких пределах от 0,20 до 2,0 га. В условиях однородного почвенного покрова они могут быть по размеру более крупными (100 х 100 м, 100 х 200 м). В районах с очень сложным (пестрым) почвенным покровом разме­ры площадок уменьшаются до 0,5-0,2 га, (50 х 100 м, 50 х 25 м). При этом их количество может быть увеличено.

Площадки должны по возможности вписываться в реальный ри­сунок почвенного покрова, в связи, с чем их форма может быть квадратной, вытянутой (например, 20 х 100 м) и даже линейной (150 х 500). Последняя, в частности, приемлема для длинных эро­дируемых склонов. Стационарные площадки инструментально при­вязываются к местным стабильным-ориентирам или специальным реперам. Привязка осуществляется по вершинам четырехугольника с указанием линейных размеров его сторон, площади, ориентации его сторон относительно частей света, азимута и расстояния всех четырех его вершин относительно ориентиров (реперов).

После выбора объектов наблюдений определяются объемы по­левых, лабораторных и камеральных работ, составляются кален­дарные планы проведения всего комплекса наблюдений.

Содержание наблюдений за изменением агропроизводственных свойств почв и почвенного покрова. В агропочвенном мони­торинге проводятся наблюдения за динамикой почвенного покрова (состав, соотношение почв, размер почвенных выделов, сложность, контрастность) и изменением агропроизводственных и генетико- производственных свойств почв в процессе их хозяйственного использования. Для получения полной информации об антропогенной эволюции почв и почвенного покрова территории региона вследст­вие агротехнического, гидромелиоративного и техногенного воз­действия периодически проводится повторное крупномасштабное почвенное картографирование. Повторное почвенное картографи­рование осуществляется в соответствии с методическими указа­ниями в масштабе 1:10000 по всем категориям землевладений и землепользований с периодичностью 15-18 лет, а в районах наибо­лее активного антропогенного влияния на почвы - с периодично­стью 9-15 лет. При этом в первую очередь переобследуются земли с наиболее динамичным почвенным покровом. Сравнение результа­тов разных туров обследований производится по сопоставимым территориям. При этом прослеживается изменение площадей почв и характера почвенного покрова как в целом по сопоставимой площади, так и по угодьям. После составления сводных материалов очередного тура обследования по административному району про­изводится анализ изменения почвенного покрова района. Результа­ты отражаются в цифровом выражении в таблицах и передаются региональный информационный центр Росреестра земельно- кадастровых данных и мониторинга земель.

Для наблюдения за изменением показателей свойств почв и структуры почвенного покрова, а также продуктивности почвенных сочетаний проводится детальное картографирование почв ключе­вых участков. Детальное картографирование ключевых участков выполняется в масштабе 1:1000, 1:2000 (в зависимости от сложно­сти почвенного покрова и степени его трансформации) в соответст­вии с существующей методикой на низком таксономическом уров­не с выделением родов, видов и разновидностей почв. Проведению почвенно-картографических работ предшествует:

• составление картографической основы;

• инструментальная привязка участка и вертикальная съемка поверхности;

• разбивка пикетажа (20 х 20 м, 25 х 25 м, 50 х 50 м) и инстру­ментальная привязка пикетажной сети, которая используется при установлении места заложения разрезов и их привязки.

В закладываемых разрезах и полуямах описываются морфометрические и морфологические свойства генетических горизонтов: цвет, характер окраски, гранулометрический (ботанический) состав, структура, плотность, мощность горизонтов, глубина вскипания от НСl, глубина оглеения, глубина расположения новообразований и включений, характер перехода и форма границ. В прикопках, за­кладываемых для уточнения границ почвенных разновидностей, измеряется мощность гумусового слоя, глубина подстилающей по­роды, определяется гранулометрический (ботанический) состав верхних горизонтов почвы. Описания выполняются на специаль­ных бланках.

Все распространенные на ключевом участке почвы характери­зуются основным разрезом, из которого отбираются образцы для аналитических исследований. Наиболее распространенные разно­видности почв могут характеризоваться 2-3 основными разрезами. Почвенные образцы для аналитических исследований отбираются по генетическим горизонтам колонкой. В лесном аналоге разреза ведущей почвенной разновидности отбираются кроме того образцы из лесной подстилки. На ключевых участках с осушенными торфяно-болотными почвами для установления величин и интенсивности сработки торфа и изменений микро-, и нанорельефа, дополнительно закладываются стационарные почвенно-геоморфологические про­фили. Начало и конец профиля фиксируются металлическими или бетонными реперами. По намеченному прямолинейному профилю через каждые 10 метров производится нивелирование поверхности и в характерных местах закладываются разрезы и прикопки. По ре­зультатам нивелирования строится графически геоморфологиче­ский профиль с отмеченными на нем местами заложения разрезов и границами почвенных разновидностей. При повторных наблюдени­ях на ключевом участке через каждые 3-6 лет эти работы повторя­ются.

В отобранных образцах почв выполняются анализы и сводятся в таблицу. В этой же таблице дается также периодичность определе­ния показателей. В образцах лесного разреза анализы выполняются по полной программе.

На основании результатов лабораторных анализов уточняется и оформляется составленная в полевой период почвенная карта. Вы­числяются площади почвенных разновидностей (с точностью до 0,01 га), выполняются картометрические измерения для установле­ния таких основных показателей структуры почвенного покрова, как сложность, контрастность, неоднородность. Сложность почвен­ного покрова - это показатель, характеризующий частоту про­странственной смены почв - определяется на основании коэффициента расчленения по всем контурам, входящим в ключевой участок. Коэффициент расчленения по каждому контуру определяется пу­тем деления всей длины границы почвенного ареала (периметра) на длину окружности круга, равного по площади данному участку. Эта величина выражается следующей формулой:

1

_Кр. = ,

3,54 S

где Кр. - коэффициент расчленения; 1 - длина границы почвенного контура; S - площадь контура.

Коэффициент сложности по всему участку определяется по формуле:

Kp(S-S_max)

S**2

где Кс - коэффициент сложности;

Кр - сумма коэффициентов расчленения всех контуров;

S - площадь всего участка;

Smax - площадь наиболее крупного контура.

Контрастность характеризует степень качественной дифферен­циации почвенного покрова, т. е. степень различия свойств почв, образующих почвенный покров. Величина ее определяется по шка­ле контрастности по трем основным свойствам, характерным для большинства типов почв страны: генетическому типу, степени ув­лажнения и гранулометрическому составу. Контрастность двух почв по каждому из свойств определяется на пересечении верти­кальной и горизонтальной линий, соответствующих почвам, кон­трастность которых необходимо определить. Средневзвешенный показатель контрастности по участку определяется делением на площадь рабочего участка суммы произведения площадей почвен­ных разновидностей на показатели контрастности их свойств по отношению к преобладающей по площади почве по каждой из ха­рактеристик. Неоднородность почвенного покрова - это комбинированный показатель, включающий сложность и контрастность - рассчитыва­ется путем перемножения этих двух показателей. Показатели структуры почвенного покрова фиксируются в соответствующей таблице. На ключевом участке устанавливается продуктивность со­четания распространенных на нем почв. Для этого ежегодно в про­изводственных условиях проводится учет урожая сельскохозяйст­венных культур со всего участка и пересчет его на 1 га. Если на участке выращивается несколько культур, урожайность каждой из них определяется в отдельности. Прямой учет урожая, проводимый в течение длительного времени, даст объективное представление о плодородии почв данной территории, характеризующей опреде­ленный тип структуры почвенного покрова.

Периодичность наблюдений на ключевых участках определя­ется промежутком времени, за которое могут произойти ощутимые изменения почв и почвенного покрова. Имеющиеся стационарные данные по динамике почвенных процессов и отдельных элементов, а также результаты повторного картографирования почвенного по­крова сортоучастков позволяют рекомендовать проведение после­дующего исследования ключевых участков с 6-12-летним интерва­лом.

Для выявления динамики агропроизводственных (агрохими­ческих, агрофизических) свойств почв и их продуктивности

проводятся наблюдения на стационарных площадках. Стационар­ные площадки создаются в пределах ключевых участков и полей наблюдений. В полевой период на площадке, где предполагается проводить наблюдения за агропроизводственньши свойствами почв, определяется местоположение опорного почвенного разреза. При этом необходимо иметь в виду, что он должен располагаться в средней части осевой линии площадки.

В почвенном разрезе определяют необходимые свойства почв и отбирают образцы из средней части генетических горизонтов для лабораторных анализов. В пахотном горизонте отбор производится по 10-сантиметровым слоям, при этом, если в нижней части остает­ся слой 5 см и менее, то он присоединяется к вышележащему слою, если более 5 см, то из этого слоя отбирается отдельно образец. В этих же слоях пахотного горизонта и в средней части нижележащих горизонтов производится определение плотности в необходимой повторности. В тех случаях, когда на ключевом участке возделывают пропашную культуру, плотность в пахотном слое определяют в увеличенной в два раза кратности.

Для получения достоверной информации о свойствах почв по всей площади закладываются прикопки. Для этого стационарная площадка разбивается на равные по площади прямоугольники, и по его одной из вершин, т. е. по сетке, будет производиться отбор об­разцов и измеряться мощность гумусового горизонта. Минималь­ное количество прикопок, позволяющее с достаточной достоверно­стью статистически обработать результаты наблюдений, должно быть не менее 20. В паспорте специально разработанной формы приводится схема расположения опорного разреза и сети прикопок. Здесь же дается подробное описание разреза и краткое - прикопок. В каждой прикопке по четырем стенкам измеряется мощность гу­мусового горизонта (на пропашных культурах два измерения по гребню грядки и два в междурядьях) и средний показатель записы­вается в паспорт стационарной площадки как исходная величина для последующего контроля. В дальнейшем определение мощности гумусового горизонта выполняется в тех же прикопках или контро­лируются с помощью репера. В этом качестве может служить ме­таллическая труба, закапываемая на глубине не менее 40 см от по­верхности почвы, рядом с опорным разрезом. При систематических определениях толща почвы над репером фиксируется металличе­ским щупом. В прикопках производится отбор образцов строго оп­ределенной меркой (стаканчиком или другой емкостью) из гумусо­вого горизонта послойно (по аналогии с опорным разрезом) и из средней части подпахотного горизонта. Из отобранных таким обра­зом во всех прикопках почвенных проб формируются смешанные образцы по идентичным горизонтам. Не менее чем в V₃ прикопок в пахотном и подпахотных горизонтах производится определение плотности почв.

По каждой стационарной площадке и полю наблюдения ежегод­но собирают информацию о количестве вносимых органических удобрений с указанием их вида, количестве минеральных удобре­ний в расчете на действующее вещество по каждому их виду, по­стоянной части затрат на обработку почвы, семенах, уходе за посе­вами, видах применяемой сельхозтехники и числе выполненных ими технологических операций за период между уборкой урожая в предыдущем году и до созревания нового урожая. Полученные све­дения заносятся в паспорт стационарной площадки. Учет урожая проводится ежегодно мелкоделяночным методом. Повторность оп­ределений 10-кратная при условии, что ширина площадки должна быть не менее одного метра и в обязательном порядке кратная ши­рине междурядий возделываемых культур. Данные учета заносятся в паспорт стационарной площадки.

На ближайшей метеостанции или метеопосте собирают инфор­мацию о количестве осадков, температурном режиме за год.

Составной частью паспорта стационарной площадки является пояснительная записка, в которой должно найти отражение условие размещения площадки, ее адрес и привязка, особенности мезо-, и микрорельефа, характер хозяйственного использования поля на­блюдения, состав его почвенного покрова с более подробным опи­санием почв стационарной площадки. В последующие годы наблю­дений пояснительная записка дополняется сведениями об измене­ниях в характере использования поля наблюдения и его технологи­ческих, мелиоративных и культуртехнических характеристик.

В соответствии с установленным циклом наблюдений через три года, отбор образцов и соответствующие измерения производятся применительно к двум-трем наиболее динамичным горизонтам опорного разреза и прикопок. Полная программа наблюдений и по всему профилю почв повторяется через шесть лет. При этом место­положение разреза и прикопок должно сохраняться постоянно со­гласно схеме в паспорте ключевого участка. Цикл наблюдений на лесном аналоге разреза ведущей почвенной разновидности более растянутый - шесть лет для динамичных горизонтов и 12 лет - по всему вертикальному почвенному профилю.

В камеральный период выполняются все лабораторные анализы. Результаты анализов по ключевым участкам заносятся в специаль­ные ведомости, а по стационарным площадкам - в паспорта ста­ционарных площадок. По каждому ключевому участку формирует­ся дело, в которое включаются:

• план землевладения (землепользования) масштаба 1:10000 с границами ключевого участка и полей наблюдений и местоположе­нием стационарных площадок;

• полевая почвенная карта с опорной сетью пикетов;

• ведомость анализов;

• полевые журналы;

• авторская почвенная карта с легендой и площадями почв по угодьям;

• материалы картометрических измерений;

• пояснительная записка, в которой приводится подробное описание привязки и границ участка, дается характеристика рель­ефа, почвообразующих пород, почвенного покрова, хозяйственного использования участка.

Дела по ключевым участкам и паспорта стационарных площадок хранятся в архиве. Информационному центру Росреестра данных и мониторинга земель передается информация о ключевых участках и стационарных площадках в сжатом виде в форме специальных таблиц.

В целях организации контроля и оценки результатов монито­ринговых наблюдений полученные данные по изменению агропро- изводственных свойств почв и почвенного покрова соотносятся с количественными параметрами, характеризующими оптимальные, допустимые, неудовлетворительные и критические условия терри­торий для ведения сельскохозяйственного производства.

4. Анализ почвы, совокупность методов исследования поч­вы для определения ее свойств и состава. Различают гранулометри­ческий, агрегатный анализ физических свойств и режимов, а также химический, минералогический и микробиологический анализы. Анализ почвы позволяет установить закономерности почвообразо­вания, выявить генезис почв, изучить изменения в характере хими­ческими, физико-химическими и биологических процессов, проис­ходящих под влиянием культурных воздействий на почву, опреде­лить условия развития растений на разных почвах и способы воз­действия на химические, физические и биологические вещества почв для повышения их плодородия. Результаты анализа использу­ют для составления почвенных карт. Гранулометрическим анали­зом называют определение содержания в почве частиц (механиче­ских элементов) различного размера: более 1 мм - скелетная часть почвы; 1-0,25 мм - средний песок; 0,25-0,05 мм - мелкий песок; 0,05-0,01мм - крупная пыль, 0,01-0,005 мм - средняя пыль, 0,005- 0,001 мм - мелкая пыль, менее 0,001 мм - ил. Фракции размером более 0,01 мм составляют физических песок, а менее 0,01 мм - фи­зических глину. По соотношению физического песка и физической глины определяют гранулометрический состав почвы. Агрегатным анализом определяют содержание в почве различных по величине агрегатов, выражаемое в процентах от веса сухой почвы (рисунок ЗЛО).

Рисунок 3.10 - Почвенные монолиты отобранные в Крыму

Почва просеивается на си­тах в воздушно-сухом состоя­нии (структурный анализ) или в воде (мокрый агрегатный анализ почвы). Методы ис­следования физических свойств почв включают мето­ды изучения водных свойств и водного режима почв, воз­душных свойств и воздушного режима почв, теплового ре­жима почв, физико-механических и технологических свойств почв. При изучении физических свойств применяются радиоактивные методы. Химическим анализом определяют состав и химические вещества почвы. Различают следующие виды химическими анали­зам почвы: валовой анализ, анализ водной вытяжки, определение физико-химическими свойств почв, определение питательных ве­ществ. Анализ водной вытяжки позволяет установить наличие за­соления почв. Определение физико-химических свойств почв дает представление о реакции среды, наличии отрицательных для расте­ний явлений солонцеватости и засоленности почв, а также о буфер­ности почвы.

Анализ макроэлементов и микроэлементов позволяет судить об обеспеченности почвы питательными веществами, дает материалы для разработки системы удобрений и программирования урожаев возделываемых полевых культур. В зависимости от сложности оп­ределения и используемой аппаратуры различают полевые, экспе­диционные и лабораторные анализы. В современных лабораториях пользуются методами: физико-химическими, спектроскопически­ми, пламенной фотометрии, фотоэлектрометрии, потенциометрии и др. Минералогическим анализом определяют содержание первич­ных и вторичных минералов в почве с целью глубокого изучения генеза почв. Микробиологическим анализом устанавливают состав микрофлоры почв возделываемых полевых культур для выявления биохимических свойств и биологической активности. Анализ поч­вы является продолжением ее полевых исследований.

Для достоверности результатов лабораторного исследования почв решающее значение имеет правильный отбор, хранение и транспортировка образцов. Почвенный образец должен отбираться с типичного места и быть репрезентативным по всем свойствам почвы. Существуют несколько способов отбора образцов: в типич­ном месте каждого генетического горизонта, послойно, через опре­деленные глубины. Отбираются и смешанные образцы из несколь­ких точек на исследуемом участке виноградника. Взятые в поле почвенные образцы должны быть доведены до воздушно-сухого состояния, храниться в сухом и свободном от лабораторных газов помещении. Анализ почвы является основанием для определения пригодности почв под ту или иную полевую культуру, разработки предпосевных и предпосадочных мелиоративных мероприятий и определения особенностей тех или иных полевых культур.

Методы анализа почвы: Профильный метод лежит в основе всех почвенных исследований. Он требует изучения грунта с по­верхности на всю глубину его толще, последовательно, по генети­ческим горизонтам к материнской породы.

Морфологический метод - эффективный способ познания свойств грунта по внешним признакам: окраске, структурой, сло­жением, новообразованиями, глубиной и последовательностью за­легания горизонтов т.д. Он является базисным при проведении по­левых почвенных исследований и составляет основу полевой диаг­ностики почв. Содержит три вида морфологического анализа: мак­ро-- невооруженным глазом; мезо— с применением лупы и биноку- ляр, микро-- с помощью микроскопа.

Сравнительно-географический метод основывается на сопос­тавлении почв и соответствующих факторов почвообразования в их историческом развитии и пространственном распространении в различных ландшафтах.

Сравнительно-исторический метод дает возможность иссле­довать прошлое почв и почвенных горизонтов по сравнению с со­временными процессами. В основе лежит палеогрунтознавство- наука о прошлом почв.

Метод грунтовых ключей основывается на детальном генети- ко-географическом анализе небольших репрезентативных участков и интерполяции полученных таким путем выводов на большие тер­ритории.

Метод почвенных монолитов базируется на принципе физиче­ского моделирования почвенных процессов (перемещение влаги, солей, обмена ионов) на грунтовых колонках (монолитах) ненару­шенной строения.

Метод грунтовых лизиметров используется для изучения про­цессов вертикальной миграции веществ в природных почвах с ис­пользованием больших сосудов.

Метод почвенно-режимных наблюдений применяется для изу­чения кинетики современного почвообразования на основе замеров тех или иных параметров (содержания солей, гумуса, азота, других элементов питания) в течение вегетационного периода, года, не­скольких лет через заданные промежутки времени.

Балансовый метод используется при изучении поступления и расходов веществ в единице объема грунта за определенный про­межуток времени.

Метод почвенных вытяжек базируется на том, что раствори­тель (вода, растворы различных кислот, щелочей или солей различ­ной концентрации, органические растворители- спирт, ацетон, бензол) извлекает из почвы определенную группу соединений, эле­ментов. Метод применяется для изучения доступных растениям элементов питания, фракционного состава почвенного гумуса, под­вижных соединений в почвах, процессов миграции и аккумуляции различных соединений, элементов.

Аэрокосмический метод охватывает визуальное изучение фо­тографий земной поверхности, полученных в различных диапазо­нах спектра с различной высоты, а также прямое исследование с самолетов и космических аппаратов спектрального отражения или поглощения почвой в различных областях спектра.

Радиоизотопные методы применяются для изучения миграции элементов на основе меченых атомов (радиоактивных изотопов), соотношение различных изотопов в почвах, используется для опре­деления возраста почвы.

Методология исследования почвы. Методологической основой науки является диалектический метод познания, рассматривает процессы и системы в постоянной динамике, развитии и взаимосвя­зи. Почвоведение как наука использует два основных методиче­ские принципы:

• Историко-геоморфологический, который обязыва­ет учитывать условия, пути образования и возраст тех элементов рельефа, на которых развиты те или иные виды почв. Различным элементам геоморфологии соответствуют различные по возрасту и свойствам типы почв. Подобные геоморфологические поверхности имеют близкие или типичные почвы.

• Почвенно-геохимический методический подход изучает хи­мические процессы почвообразования во времени и пространстве, воссоздавая картину движения, дифференциации и аккумуляции продуктов почвообразования в ландшафтах.

Эти два подхода к изучению почвенного покрова осуществля­ются путем использования ряда конкретных методов исследования почв.

При оценке санитарного состояния почвы применяют физико- химические, гельминтологические, бактериологические, энтомоло­гические, радиометрические и другие исследования в зависимости от поставленной цели. Так, при оценке санитарного состояния естественной почвы земельных участков, отводимых под новые насе­ленные пункты, рекомендуется проводить полный санитарный ана­лиз почвы, который включает определение: механического состава, влажности из свежего взятого образца и гигроскопической влажно­сти; содержания солей аммония, нитритов, нитратов, хлоридов; общего, органического и почвенного азота; природного микро-, и макроэлементарного состава; вредных химических веществ; общего числа микроорганизмов, колититра, титра анаэробов; содержания яиц гельминтов, личинок и куколок мух.

При гигиенической оценке искусственно созданной почвы насе­ленных мест в случае благоприятной эпидемической обстановки рекомендуется проводить исследования по схеме краткого сани­тарного анализа: определение влажности, хлоридов, окисляемости, санитарного числа, микробного числа, коли-титра, титра анаэробов, содержания яиц гельминтов, личинок и куколок мух. При неблаго­приятной эпидемической ситуации в схему включают изучение почвы на наличие патогенных бактерий и вирусов. Сначала произ­водят санитарное обследование земельного участка.

Паспорт обследуемого участка включает следующие дан­ные: адрес, размер, рельеф, растительный покров; уровень залега­ния грунтовых вод, название почвы. Дается характеристика источ­ника загрязнения (характер производства, используемое сырье, объем выбросов, расстояние от жилых зданий, игровых площадок, мест водозабора и т. д.); описывается характер использования уча­стка в год обследования и в предыдущие годы. Эти данные должны быть дополнены сведениями об эпидемической обстановке. Затем проводят отбор проб для лабораторного анализа. Частота отбора зависит от характера источника загрязнения.

Место и время отбора проб. На сельскохозяйственных объек­тах пробы почвы следует отбирать до первой обработки растений пестицидами и во время уборки овощей. Отбирать и исследовать почву необходимо одновременно с отбором и анализом проб ово­щей. Вокруг протравочных площадок (на расстоянии до 300 м) пробы отбирают по четырем румбам (север, юг, запад, восток) до и после обработки зерна.

На территории детских учреждений, расположенных в зоне влияния промышленных предприятий, пробы почвы отбирают два раза в год - весной (апрель) и осенью (октябрь); на участках, размещенных в зоне влияния объектов, подвергающихся обработке химическими средствами защиты растений - до и после первой об­работки, в середине лета и после последней обработки. В местах массового отдыха и первого пояса зоны санитарной охраны источ­ников питьевого водоснабжения пробы почвы следует отбирать в те же сроки, что и на территории детских учреждений. На территории жилых усадьб, лечебно-оздоровительных учреждений пробы почвы отбирают выборочно весной и в середине лета. На полях орошения пробы отбирают до первого полива и после окончания поливов; на неорошаемых полях, которые удобряются осадками сточных вод - весной (при внесении осадков в почву) и в сентябре - октябре.

Показатели санитарного состояния почвы. В районе склади­рования промышленных отходов пробы почвы отбирают по четы­рем румбам на расстоянии 500 м от шламонакопителей и промыш­ленных отвалов после таяния снега, в июле, августе, октябре. Для контроля отбирают почву с усадеб, которые расположены вблизи. В сопроводительном талоне указываются: дата и час отбора пробы, адрес, номер участка и пробной площадки, номер объединенной пробы, горизонт, глубина взятия пробы, характер метеорологиче­ских условий в день отбора проб; особенности, обнаруженные во время отбора пробы (освещение солнцем, применение средств хи­мизации, виды обработки почвы, наличие свалок, очистных соору­жений и т. д.); необходимые исследования; фамилия, имя, отчество, должность лица отобравшего пробу; ставится его подпись. Кроме того дается чертеж земельного участка, на котором отмечаются рас­положенные на нем объекты и места, где проводился отбор проб (таблица 3.2).

После лабораторного исследования дается санитарно- гигиеническое заключение о данном образце почвы.

Отбор проб почвы для физико-химического анализа. Для кон­троля загрязнения почв сельскохозяйственных угодий образцы почвы отбирают с участка площадью 10 х 10 м; для контроля дет­ских садов, игровых площадок, выгребов, мусорных ящиков и др. - с участка площадью 5x5 м. Для контроля санитарного состояния почвы в зоне влияния промышленного источника загрязнения раз­мер площадки должен быть равен трехкратной величине санитарно- защитной зоны.

Контрольный участок выбирают с таким расчетом, чтобы он был заведомо незагрязненным и имел одинаковый природный со­став с опытным. При отсутствии на изучаемой территории видимых источников загрязнения необходимо выделять контрольные участ­ки с учетом рельефа. Пробы отбирают ножом, шпателем или буром Некрасова в 3-5 точках из одного или нескольких горизонтов мето­дом конверта или по диагонали. В намеченных точках выкапывают шурф с гладкими стенками площадью 1,5 х 1 м, глубиной до 2 м. Из каждого шурфа берут пробы на глубине 10-20 см от поверхно­сти, затем через 50 см от первого слоя до дна шурфа. Из каждого горизонта берут среднюю пробу массой не менее 1 кг. Первичные пробы рассыпают на брезенте или листе фанеры, перемешивают, разравнивают в виде прямоугольника и делят диагоналями на че­тыре части в виде треугольников (метод конвертов).

Таблица 3.2 - Показатели санитарного состояния почвы

Степень загряз­нения	Чис­ло яиц гель мин- тов в 1 кг	Число личинок и куко­лок мух не пло­щади 25 м2	Ко- ли- титр	Титр анаэро бов	Сани­тар­ное чис- ло2	Химиче­ски вредные вещест­ва	Допус­тимый уровень радиа­ции	Содержа­ние кан­цероген­ных ве­ществ (по бензпи- рену), м кг/кг
Чистая	0	0	1,0	0,1	0,98	пдк	Естест­венный уровень	< 5
Слабо загряз­ненная	до 10	1-10	1,0- 0,01	0,1- 0,001	0,75- 0,98	превы­шение ПДК не более чем в 10 раз	Превы­шение естест­венного уровня в 1,5 раза	5-10
Загряз­ненная	11- 100	10-100	0,01- 0,001	0,001- 0,0001	0,7- 0,85	Превы­шение ПДКв 10 — 100 раз	Превы­шение естест­венного уровня в 2 раза	10-30
Сильно загряз­ненная	100	100	0,001	0,0001	0,7	Превы­шение ПДК бо­лее чем в 100 раз	Превы­шение естест­венного уровня в 3 раза	> 30

Почву из двух противоположных частей отбрасывают, а осталь­ные две части снова перемешивают и разравнивают, после чего вы­брасывают две другие части и так делают до тех пор, пока не оста­ется объединенная средняя проба всего участка массой 1 кг. Такая проба будет соответствовать действительному составу почвы на данном участке (глубине).

В зависимости от задач исследования почву берут в «свежевзятом» (определение аммиака, нитратов, нитритов и др.) или воздуш­но-сухом (определение окисляемости, органического углерода и др.) состоянии. Для приготовления воздушно-сухого образца из средней пробы отбирают 100-200 г почвы, распределяют тонким слоем и высушивают на рассеянном свету в хорошо вентилируемом помещении. Затем ее растирают в ступке, просеивают через сито с отверстиями диаметром 1 мм и ссыпают в пронумерованную чис­тую банку с притертой пробкой. Если сделать анализ в течение 4-6 часов невозможно, то слабо загрязненную почву можно хранить в холодильнике при температуре 0°С в течение 72 часов, а сильно за­грязненную - до 48 часов. При необходимости хранения проб поч­вы более месяца применяют консервирующие средства: жидкость Барбагалло (3% раствор формалина, приготовленный на изотониче­ском 0,85% растворе хлорида натрия), 3% раствор соляной (хлоро­водородной) кислоты, толуол, хлороформ из расчета 6 см³ на 1 кг почвы.

Определение величины зерен почвы. Механический состав, ве­личина частиц и их характер определяют такие свойства почвы, как пористость, воздухопроницаемость, водопроницаемость, влагоем- кость, тепловые и т. д. Анализ механического состава почвы дает возможность судить о возможности почвы к самоочищению, что важно в санитарном отношении.

Ход определения. Для определения структуры почвы ее разде­ляют на отдельные частицы в зависимости от величины почвенных частиц. Для этого применяют набор металлических сит с отвер­стиями: 10; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25 мм в диаметре, при работе их соеди­няют друг с другом так, чтобы сита с более крупными отверстиями помендались вверху, с мелкими - внизу. В верхнее сито насыпают 200-300 г воздушно-сухой почвы и, сотрясая набор сит, просеивают через них навеску почвы. На ситах № 1, 2, 3 собираются частицы почвы размером более 3 мм, которые представляют собой камни и гравий, на ситах № 4, 5 - частицы размером 1-3 мм (крупный пе­сок), на ситах № 6, 7 - средний песок с диаметром частиц 0,25-1 мм, на дне сит собирается мелкий песок, пыль, ил и глинистые час­тицы.

После просеивания содержимое каждого сита и дна прибора взвешивают и вычисляют количество каждой группы почвенных частиц в процентах. Например, для определения величины зерен почвы применялся набор сит. На верхнее сито поместили 200 г поч­вы и просеяли навеску через набор сит. Задержавшиеся на каждом сите фракции почвы взвесили и определили их процентное содер­жание ко всей взятой пробе почвы. На сите № 1 (диаметр отверстий 10 мм) масса частиц почвы составила 60,2 г (30,1%). На сите № 2 (диаметр отверстий 5 мм) масса частиц почвы соста­вила 8,8 г (4,4%), на сите № 3 (диаметр отверстий 3 мм) - 13,4 г (6,7%), на сите № 4 (диаметр отверстий 2 мм) - 15,5 г (7,75%), на сите № 5 (диаметр отверстий 1 мм) - 16,5 г (8,25%), на сите № 6 (диаметр отверстий 0,5 мм) - 25,4 г (12,7%), на сите № 7 (диаметр отверстий 0,25 мм) - 17,8 г (8,9%). На дне набора сит масса пыли составила 42,4 г или 21,2%. Таким образом, превалируют части­цы почвы, выпавшие на дно набора сит - 21,2%, размер которых менее 0,01 мм, поэтому тип почвы по механическому составу мел­козернистый.

Определение пористости почвы (общего объема пор). Сумма объемов свободных промежутков почвы составляет величину объе­ма пор и выражается в процентах. Принцип метода заключается в том, что определенный объем почвы смешивается с таким же объе­мом воды, при этом получается не сумма объемов почвы и воды, а величина, несколько меньшая. Разница между суммой взятых при исследовании объемов почвы и воды и фактически полученных объемов, выраженная в процентах, будет составлять величину объ­ема пор. При этом крупнозернистые почвы имеют относительно большую величину пор, однако общий их объем (пористость поч­вы) более значителен у мелкозернистых почв. Так, для песка порис­тость составляет 40%, для глины - 53%, для торфа - 84%.

Ход определения. В мерный цилиндр вместимостью 1000 см³ наливают 500 см³ воды. В другой мерный цилиндр насыпают такой же объем исследуемой суховоздушной почвы и затем пересы­пают в первый цилиндр. Содержимое цилиндра взбалтывают и от­мечают общий объем почвы и воды.

Пористость определяют по формуле:

(а+ b+с)*100%

х= ---------

а

где: а - объем взятой почвы, см;

b - объем воды, см³;

с - объем смеси воды и почвы, см .

Определение водопроницаемости почвы. Крупнозернистые почвы обладают хорошей воздухо-, и водопроницаемостью, а мел­козернистые - относительно больше влагоемкостью (способностью почвы удерживать воду), гигроскопичностью (способностью притя­гивать из воздуха пары и конденсировать их в своих порах) и ка­пиллярностью (водоподъемной способностью). Так, крупный песок может задерживать по массе только 20% влаги, глина - до 70%, а торф - связывает 10-кратное количество воды. Плохо проходимые для влаги почвы бывают более сырыми и холодными, а при отсут­ствии естественного стока легко заболачиваются. К отрицательным последствиям (переувлажнение грунта и расположенных на нем зданий) может привести большая влагоемкость; высокая капилляр­ность может способствовать подъему грунтовых вод к фундаменту зданий.

Ход определения. Водопроницаемость определяется временем, необходимым для просачивания воды слоем 4 см³ через слой почвы 20 см. Мерный цилиндр высотой 30-35 см, диаметром 3-4 см без дна укрепляют в штативе, прикрывают нижнее отверстие фильтро­вальной бумагой и подвязывают полотном. В цилиндр насыпают образец почвы до уровня 20 см³. На слой почвы наливают слой во­ды толщиной 4 см³ (т. е. до уровня 24 см³) и отмечают время, за ко-

о

торое через слой сухой почвы (20 см ) пройдут первые капли воды. Давление воды поддерживают постоянным, за счет сохранения слоя воды над почвой (4 см³).

Определение капиллярности почвы. Величина почвенных час­тиц влияет на водоподъемную силу почвы: чем меньше величина почвенных частиц, тем капиллярность больше.

Ход определения. В стеклянные трубки диаметром 2-3 см, укре­пленные в штативе вертикально с подвязанным полотном нижними отверстиями, насыпают исследуемые образцы почвы в воздушно- сухом состоянии. Нижний конец трубок погружают в воду на глу­бину 0,5 см. Отмечают максимальный уровень поднятия воды в трубках в сантиметрах через 10, 15, 30 мин и 24 ч.

Анализ водной вытяжки из почвы. При воздействии воды на почву большинство из образующихся минеральных солей раство­ряются и переходят в водную вытяжку, в которой они могут быть определены соответствующими методами. Таким образом, по данным анализа водной вытяжки из почвы можно судить о санитарном состоянии почвы, т. е. о характере и степени загрязнения почвы ор­ганическими веществами, интенсивности их минерализации и за­вершенности процесса самоочищения почвы.

Качественная реакция на присутствие экскрементов. К 250 см³ водной вытяжки из почвы прибавляют 0,3 г виннокаменной ки­слоты и выпаривают досуха. Из сухого остатка готовят спиртовую вытяжку, которую также выпаривают досуха. К сухому остатку прибавляют немного раствора гидроксида калия. Если экскременты присутствуют, то тотчас появляется их специфический запах.

Качественная реакция на присутствие мочи. 100 см³ водной вытяжки из почвы выпаривают досуха, и сухой остаток нагревают с небольшим количеством карбоната натрия. Затем сухой остаток растворяют в воде и фильтруют. Фильтрат сгущают в фарфоровой чашке, прибавляют несколько капель азотной кислоты и выпари­вают досуха. Если почва содержит мочу, то сухой остаток приобре­тает красно-желтую окраску, превращающуюся от прибавления раствора аммиака в пурпурную, а от прибавления раствора гидро­ксида натрия в сине-фиолетовую.

Количественное определение азота аммиака методом пере­гона. 50 г воздушно-сухой пробы пересыпают в колбу вместимостью 500-750 см³ . Приливают 250 см дистиллированной воды, прибавляют 3 г оксида магния, взбалтывают, соединяют с холо­дильником и перегоняют аммиак в 0,1 н. раствор серной кислоты (25 см³), подкрашенный аурин (розоловая кислота, пэонин или красный кораллин - один из первых искусственных органических красителей триарилметанового ряда). Разница в титре серной ки­слоты (до и после перегонки) указывает на количество аммонийных солей во взятой навеске почвы; 1 см³ 0,1 н. раствора серной кисло­ты соответствует 1,7 мг аммиака.

Важной характеристикой почвы является ее способность поглощать солнечное тепло. От этого зависит тепловой режим почвы в целом, что влияет на развитие растений, которое происхо­дит в определенных условиях температурного режима. Изменения температурного режима почвы в сторону повышения или пониже­ния могут отрицательно сказаться на прорастании семян и последующем развитии растений. На способность почвы по­глощать тепло влияет целый ряд факторов: структурный состав почвы: чем больше в почве крупных частиц (песка), тем быстрее она нагревается и меньше тепла требует для достижения опреде­ленного температурного показателя; цвет почвы: темные почвы лучше аккумулируют тепло, так как темная поверхность быстрее нагревается, весной темные почвы быстрее оттаивают; уровень со­держания влаги в почве: сухие почвы нагреваются значительно бы­стрее, чем влажные, степень прогревания почвы вглубь также вы­ше; степень насыщенности почвы гумусом и другими органиче­скими субстанциями: почвы содержащие повышенное содержание гумуса прогреваются лучше и быстрее за счет темного цвета, рых­лой пористой структуры, обеспечивающей теплопроводность, и оптимального содержания влаги в составе почвы.

Определение типа почвы по растениям, растущим на ней. Преобладание в растительном покрове влаголюбивых растений свидетельствует о близком залегании грунтовых вод.

Почвы с высоким содержанием азота -крапива двудомная, осот, мята, крестовик обыкновенный.

Почвы с низким содержанием азота - клевер полевой, ляд ве­нец рогатый, ясколка, льнянка.

Истощенные почвы - ромашка аптечная, пастушья сумка.

Уплотненные почвы - подорожник большой, лапчатка гусиная, лисохвост.

Перегнойные почвы - звездчатка средняя, вероника полевая, яснотка пурпурная, одуванчик лекарственный, поповник

Переувлажненные и заболоченные почвы - влаголюбивая растительность, осока, хвощ, пикульник обыкновен­ный, щучка, камыш.