Площа земель сільськогосподарського призначення на Україні постійно зменшується. Сотні тисяч гектарів поглинають яри, багато земель які відводять під будівництво, страждає від техногенного забруднення та інших шкідливих процесів.
За останні 10-12 років площа сільськогосподарських угідь на Україні зменшилася на 480 тис.га. Техногенна трансформація грунтів не тільки дорівнює інтенсивності природного процесу ґрунтоутворення, а й набагато його перевищує.
Грунти характеризує така властивість як родючість.
Родючість – основна специфічна властивість гунтів, що якісно відрізняє їх від вихідної материнської породи. Під родючістю розуміють здатність грунту як компонента біосфери забезпечувати необхідні для життєдіяльності рослин земні умови, що визначають мінеральний, водно-повітряний, температурний, окислювально-відновлювальний та інші режими.
Родючість тісно пов’язана з генетичними особливостями грунтів і з характером їх сільськогосподарського використання.
Рівень родючості залежить від від складу грунту, агрономічно цінних властивостей і режимів, які зумовлені ґрунтоутворювальними процесами та технологіями вирощування сільськогосподарських культур.
Класифікацію термінів з родючості грунтів розробив Б.О.Нікітін. За походженням він виділяє три типи родючості: природну, штучну та змішану.
За мірою економічної вигідності використання грунтів на певному етапі розвитку землеробства він виділяє такі види:
1.Ефективна родючість - характеризує рівень врожаю, це сукупність показників властивостей грунтів, від яких залежить забезпечення врожаю.
2.Потенційна родючість – та частина повної родючості, яка закладена в її агрономічних властивостях як можливість отримання максимального врожаю сільськогосподарських культур, що не повністю реалізована (вміст гумусу, валові запаси азоту та фосфору). Під впливом інтенсивної меліорації, або внаслідок забруднення потенційна родючість може швидко та істотно змінюватися. При сільськогосподарському використанні грунтів частина потенційної родючості реалізується в урожаї культурних рослин.
Виділяють також дві форми родючості – цілинну (природну) і економічну (пов’язану з врожаєм ). Економічна родючість має три стани: мінімальний, критичний та прибутковий.
Для збереження родючості грунтів проводять їх окультурення – екологічну реорганізацію ґрунтового тіла і зміну ґрунтових процесів згідно з вимогами головної групи сільськогосподарських культур з метою сталого зростання їх урожайності на основі підвищення потенційної та ефективної родючості.
Родючість грунту обов’язково в своє поняття включає рослину і відбиває ступінь відповідності в системі грунт-рослина. Різні рослини ставлять неоднакові вимоги до властивостей грунту і різною мірою здатні використовувати потенційну родючість грунту.
Завдання щодо окультурення грунту:
1.багаторазова зміна найважливіших агрономічних властивостей грунтів;
2.встановлення оптимальних взаємовідносин між грунтом і головною екологічною групою вирощуваних на ньому рослин;
3.спеціалізація землеробства з урахуванням агроекологічних та економічних умов.
Основні фактори і несприятливі процеси, що зумовлюють зниження ґрунтової родючості.
Процеси дегуміфікації. Внаслідок сільськогосподарського використання грунтів порушується природній хід гумусоутворення, змінюється кількість і якість маси рослинних решток, що впливає на інтенсивність і спрямованість процесів гуміфікації, від яких залежать якісні і кількісні показники гумусу.
Зменшення вмісту гумусу пов’язане з неповним розкладанням гуміфікованої органічної маси детриту або лігногуматів, мінералізацією власно гумусових речовин, перемішуванням орного шару з менш гумусова ними шарами, що знаходяться нижче, а також водною і вітровою ерозіями.
На сьогодні втрати гумусу в грунтах України, порівняно з 1930 р. на Поліссі дорівнюють 19%, в Лісостепу –22%, а в Степу –20%.
Трансформація лужних і кислих грунтів. рН ґрунтових розчинів відіграє значну роль у ґрунтовій родючості. Реакція ґрунтових розчинів коливається досить широко. Це залежить від типу грунтів, їх властивостей і динаміки рН. Найбільш сприятлива для більшості рослин нейтральна, або близька до неї рН.
Кисла і лужна реакція середовища різко знижує родючість грунтів і негативно впливає на ріст і розвиток рослин. При рН 8,5 культурні рослини не здатні нормально розвиватися. При рН 9-10 погіршуються фізичні і хімічні властивості грунту (збільшуються в’язкість, липкість, твердість, водонепроникність та без структурність грунту). Збільшення рН відбувається за рахунок солей Na2CO3, NaHCO3, CaCO3, MgCO3.
На Україні солонцеві грунти займають 4 млн.га (Лісостеп та Степ), а кислі грунти з рН нижче 5,6 близько 65 млн.га. До такої ситуації призвело тривале застосування мінеральних добрив без вапнування, використання пестицидів, забруднення важкими металами та випадання кислотних дощів.
Засолення і осолонцювання зрошуваних грунтів. Поливи відіграють значну роль в оптимізації водоспоживання сільськогосподарських культур і істотно впливають на водний режим і грунтові процеси.
Існує чотири основні типи природного водного режиму грунтів:
1.промивний (лісова зона);
2.періодично-промивний (лісостеп);
3.непромивний (ступ і сухостеп);
4.випотний (неглибоке залягання ґрунтових вод).
Зрошення використовують навіть у лісовій зоні з промивним водним режимом, де річна сума опадів не перевищує річне випаровування. Нестача вологи, яку відчувають рослини в цій зоні спричинена низькою вологоємкістю орного шару та вузьким діапазоном активної вологи.
Питання водного режиму зрошуваних грунтів, особливо зрошуваних мінералізованими водами, а також способи його регулювання, на сьогодні, вивчені ще недостатньо. Математичні розрахунки без експериментального підтвердження нерідко призводять до помилкових висновків.
Науково не обґрунтоване збільшення зрошувальних норм може призвести до підйому підгрунтових вод, інтенсивного підтоплення та засолення грунтів, руйнування макро- і мікроструктури грунту та глибокої всебічної деградації грунтів.
Зрошення суттєво активізує грунтові процеси, змінюючи при цьому кліматичну обстановку і тип водного режиму грунтів Степу і Сухого Степу з непромивного на промивний. Ще В.І.Вернадський зазначав, що “вода, навіть прісна, далеко не нейтральна і відіграє величезну роль у геохімії ландшафту”, а В.В.Докучаєв попереджав, що поливи артезіанською водою, в якій багато солей, можуть перетворити поля в солонці. Ці прогнози сьогодні підтверджені на практиці. Майже повсюдно, де зрошують мінералізованими водами, спостерігається засолення і осолонцювання грунтів. Механізм цього грунторуйнівного процесу полягає в перебудові складу водорозчинних сполук на користь натрієвих солей, вилученні кальцію з ґрунтового вбирного комплексу, дезагрегації грунтів, а також вертикальному і горизонтальному перерозподілі високодисперсних часток. Аналогічно формуються солонці і в природних умовах, але без участі антропогенного фактора.
На розвиток осолонцювання впливають:
-гідротермічні умови місцевості;
-склад і властивості грунтів;
-якість поливних вод;
-тривалість і режим зрошення;
-вирощувані культури;
-характер використання меліорацій.
Основний фактор інтенсивності соленагромадження в грунтах – рівень залягання і мінералізації підгрунтових вод, а також можливість їх відтоку. При неглибокому заляганні підгрунтових вод, зрошення, навіть низько мінералізованими водами, призводить до засолення грунтів. Тому необхідно суворо регламентувати режим зрошення і додатково вносити сульфат кальцію, бо іони саме цієї солі вилучаються найбільшою мірою.
Агрофізична деградація грунтів. Типові чорноземи характеризуються високим вмістом органічної речовини, міцним зв’язком органіки з мінеральною частиною, багатством мінерального тонкодисперсного матеріалу з переважанням полівалентних катіонів у колоїдному комплексі), значною питомою поверхнею, гідрофільністю та гарною оструктуреністю. Всі ці параметри водно-фізичних властивостей є сприятливими для вирощування рослин.
Показники, що характеризують агрофізичний стан грунтів, можуть бути використані як для діагностики рівнів фізичної деградації, так і їх окультуреності. До головних показників належать рівноважна щільність складення, вміст агрономічно цінної фракції агрегатів та їх водостійкість.
Фактори, що впливають на агрофізичний стан грунтів:
позитивні (органічні добрива, кальцієвмісні меліоранти, мінімізація обробітку та травосіяння);
негативні (інтенсивний механічний обробіток, ущільнююча дія сільськогосподарської техніки та безконтрольне зрошення).
Водна і вітрова ерозія. Руйнування поверхні фізичних тіл під впливом механічних, хімічних, термічних та інших впливів називають ерозією. Ерозія – один з головних чинників формування рельєфу земної поверхні.
На руйнування грунтів за дії водної ерозії впливають такі основні фактори: вид обробітку і сільськогосподарської культури, вбирна здатність атмосферних опадів і протиерозійна стійкість грунту, енергія рельєфу, талі і зливові води.
Постійна дія вітру на грунт зумовлює поступове руйнування всього орного шару, видування тонких і найбільш родючих ґрунтових часток, зміну фізичних властивостей грунту, утворення на поверхні грунтів вітрового елювію (крупного піску, щебеню або гальки).
Піддатливість грунтів до вітрової ерозії визначають зв’язаністю (механічною міцністю) структурних окремостей, грудочкуватістю поверхневого шару грунту, наявності на поверхні грунту рослинності або її решток.
Процеси техногенного забруднення грунтів.
Техногенне забруднення – сума процесів, що спричинюють перерозподіл хімічних елементів на поверхні землі під впливом людської діяльності. Якщо воду і повітря можна, за певних зусиль, очистити від забруднення, то грунти – іноді взагалі неможливо.
Рухомість токсикантів, а значить і вміст їх у рослинах залежать від фізико-хімічних властивостей грунтів, які в свою чергу зумовлюють його буферність та захисні якості.
При оцінці забруднення грунтів за основний критерій беруть показник нормального функціонування ґрунтової системи, який визначають за кількістю і якістю біомаси, що є продуктом грунту.
Потрапляючи в грунт забрудники вступають у хімічні та біохімічні процеси і, здебільшого, негативно впливають на їх спрямованість та інтенсивність.
Наслідки техногенного забруднення:
-підкислення ґрунтового розчину;
-погіршення фізико-хімічних і біохімічних показників;
-інтенсифікація мобілізаційних процесів;
-вимиваються мінеральні елементи;
-деструкція ґрунтового профілю;
-утворення важкорозчинних сполук основних елементів живлення;
-зміна чисельності і співвідношення мікроорганізмів (зменшується кількість сапрофітних бактерій та зростає кількість грибів);
-інактивація ферментативної системи грунту
і як наслідок – деградація грунтів та зниження їх родючості.
Засоби, що запобігають деградації грунтів.
Гуміфікація. Гуміфікація це процес перетворення органічних решток рослин і тварин внаслідок перебігу біохімічних реакцій за утрудненого доступу кисню на темнозабарвлені високомолекулярні речовини – гумус. Процес гуміфікації забезпечують наступні операції:
1.Внесення органічних і мінеральних добрив.
2.Сівба багаторічних трав (особливо бобових).
3.Залишення високої стерні зернових культур.
4.Мінімалізація обробітку грунту.
5.Створення оптимального співвідношення культур у сівозмінах.
6.Застосування меліорантів (вапна та гіпсу).
Серед прийомів, що сприяють забезпеченню бездефіцитного балансу гумусу, найважливішу роль відіграють рослинні рештки і органічні добрива.
Польові культури за впливом на рівень гумусного стану грунту можна поділити на три групи:
1.багаторічні трави – позитивний вплив їх залежить від грунтово-кліматичних умов, рівня врожаю, сорту і густоти рослин (коренева маса їх в 1,5-2 рази перевищує масу коренів зернових культур);
2.однорічні зернові та зернобобові ( озимі зернові більше, ніж ярі й зернобобові, забезпечують надходження до грунту решток);
3.однорічні просапні культури – залишають у грунті найменшу кількість рослинних решток (витрати гумусу під ними вдвоє вищі за культури звичайної рядкової сівби).
Управління родючістю грунтів меліоративного фонду. Низькородючі грунти, що потребують тих, чи інших меліоративних заходів, займають на Україні значні площі. Наприклад, перспективні землі для зрошення займають 14 млн.га, осушення – 4,5 млн.га, вапнування – 12 млн.га, а гіпсування –4 млн.га.
Для покращення якості грунтів, що потребують меліоративних міроприємств слід вживати таких заходів:
-поліпшувати якість зрошувальної води (опріснення, детоксикація, розведення, активація, обробка кислотами,фосфогіпсом, нітратом кальцію, сумішшю азотнокислих солей);
-вчасно вносити гній в зрошувальні грунти;
-вносити елементи живлення роздрібно, з урахуванням фаз розвитку рослин;
-проводити підживлення рослин одночасно з поливною водою;
-диференційовано, враховуючи глибини залягання підгрунтових вод і вміст в них поживних речовин, застосовувати дози добрив.
Заходи, що запобігають агрофізичній деградації грунтів. Всі староорні грунти України в агрофізичному відношенні деградовані. Поліпшення їх можливе лише за рахунок високої культури землеробства, методів комплексного окультурення, до яких належать і своєчасний обробіток грунту, і систематичне внесення в потрібних дозах добрив, і дотримання культури сівозмін. Внесення гною може компенсувати також негативну дію мінеральних добрив, а зменшення негативних наслідків переущільнення грунтів важкою технікою сприяти покращенню структури орного шару.
Відновлення родючості еродованих грунтів можливе за умови виконання таких умов:
1.Утворення полезахисних та пасовищезахисних смуг, відповідно на полях та пасовищах, які виконують цілий ряд функцій:
-створюють ґрунтозахисний та агрономічний вплив;
-послаблюють вітер і турбулентний обмін в приґрунтовому шарі повітря;
-сприяють зупиненню і закріпленню приведеного в рух ґрунтового матеріалу;
-зменшують “краплинну ерозію” завдяки послабленню вітру під час злив;
-зменшують непродуктивне випаровування з поверхні грунту або снігу;
-підвищують ефективність транспірації;
-сприяють рівномірному снігозатриманню, що збільшує запаси вологи;
-забеспечують надходження в грунт органічної речовини листків.
2.Створення лісогідромеліоративних систем водорегулюючих смуг.
3.Використання агротехнічних заходів з відтворення родючості еродованих грунтів.
4.Регулювання водного режиму на еродованих грунтах.
Заходи, що запобігають техногенному забрудненню грунтів. Насамперед слід провести оцінку стану грунтів в умовах забруднення з визначенням норм гранично допустимих концентрацій (ГДК). Існує три типи ГДК:
-гігієнічна (токсичність відносно рослин, тварин, людини);
-екологічна (враховує зміни в результаті взаємодії забрудників з грунтом і пов’язаними з ним компонентами);
-економічна (враховує реакцію рослин на деградацію родючості, що супроводжується дипресією врожаю).
Створено систему природоохоронних заходів, яка включає як радикальні заходи, так і заходи обмеженої дії. Радикальні заходи потребють переходу підприємств на нові безвідходні технології виробництва, установку ефективних очищувальних споруд та утилізацію відходів, зняття забруднених щарів грунту, або накривання його привезеним грунтом шаром до 40 см. Заходи обмеженої дії включають внесення органічних добрив, природних цеолітів, кальцієвмісних і фосфорних сполук, торфу – речовин здатних зв’язувати токсиканти в недоступні для рослин сполуки, а також вирощування слабко реагуючих на забруднення рослин, технічних культур та рослин з підвищеною акумулюючою здатністю.
Заходи боротьби із забрудненням ґрунтового покриву радіонуклідами.
Їх проводять в декілька етапів. Спочатку виключають вирощування на забруднених територіях овочевих культур, натомість вводять технічні і зернові культури, або вирощують насіння будь-яких видів культур. Під озимі і технічні культури грунт орють плугами з передплужниками, а по верху вносять додатково 4-5 т/га вапна та 60 т/га торфу, які знижують надходження радіонуклідів у рослини, або 30-40 т/га гною та лігніну, які інтенсивно зв’язують рухомі форми радіонуклідів.
Для запобігання горизонтальної і вертикальної міграції радіонуклідів у грунтові і поверхневі води – проводять протирадіонуклідну меліорацію земель, яка, обов’язково, повинна включати:
1.створення спеціальних лісосмуг, що сприяють перехопленню і очищенню поверхневого стоку;
2.організацію системи гребель і колодязів з метою повного перехоплення і очищення поверхневого стоку від радіонуклідів з наступною дезактивацією фільтруючих елементів і похованням забрудненого твердого стоку;
3.закладання нуклідвбирних прошарків в елювіальному та ілювіальному горизонтах;
4.передпосівний обробіток грунту і утворення стоковбирних ємностей;
5.на зволожених грунтах – дренажне кротування, а на не зволожених –снігозатримання
