оценка токсичности грунтовых вод и почв в населенных пунктах юга ростовской области

Введение
1. Природные условия и факторы почвообразования на исследуемой территории
1.1 Общая характеристика хозяйства
1.2 Географическое положение и общие сведения
1.3 Климат
1.4 Рельеф
1.5 Почвообразующие породы
1.6 Растительность
2. Систематический список основных типов почв и их морфологическая характеристика
2.1 Основные типы почв хозяйства
2.2 Морфологические особенности основных типов почв
3. Водно-физические свойства почв
3.1 Гранулометрический состав
3.2 Объемная масса и скважность
3.3 Агрегатный состав
3.4 Влагоемкость, водопроницаемость
3.5 Глубина залегания почвенно-грунтовых вод
4. Химический состав почв
4.1 Гумус
4.2 Поглощенные катионы
4.3 Солевой состав
4.4 Содержание подвижных форм питательных веществ
5. Обоснование выбора почвенных участков, пригодных для орошения
Выводы
С ...

Оптимизация структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур должна быть направлена на повышение экологической устойчивости пашни (увеличение доли посевов многолетних трав в севооборотах).
Плодородие почвы сохраняется благодаря поддержанию определенных свойств, которые подразделяются на следующие группы: аэрофизические и технологические (влажность, пористость, водопроницаемость, плотность); физико-химические (водородный показатель – pH, солоноватость, насыщенность основаниями, состав катионов); агрохимические и химические (процент гумуса, азота, фосфора, калия, карбонатов); растительные; санитарные (Добровольский Г.В., 1996).
Работа призвана выработать у студентов вменение обобщать имеющийся материал, оценивать показатели почвы с агрономической точки зрения, выявлять лимитирующие факторы, ограничивающие ее плодородие

Одним из величайших богатств человечества, в наибольшей степени определяющим его благосостояние, является почва. Почва - это тот субстрат, источник минерального питания и влаги, благодаря которому большинство растений могут усваивать солнечную энергию и синтезировать органическое вещество. Почва образуется в результате длительного эволюционного процесса и представляет собой сложную структуру, находящуюся в постоянном взаимодействии с огромным количеством как природных, так и антропогенных факторов. Поэтому только глубокое понимание свойств почвы, процессов, происходящих в ней, позволит сохранить главное ее достоинство - плодородие. Тщательное изучение особенностей почвенных разностей в каждом регионе должно быть научной основой разработки систем земледелия и интенсивных технологий возделыв ания с.-х. культур (Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В., 1999).
По мнению А.И. Воронцова (1989) одним из главных компонентов земли, обусловливающих ее плодородие, являются почвы. Под почвой понимается естественноисторическое органоминеральное природное тело, возникшее на поверхности земли в результате длительного воздействия биотических, абиотических и антропогенных факторов и имеющее специфические генетико-морфологические свойства и признаки, создающие условия роста и развития растений. Почва формируется в естественных условиях со скоростью 0,4 см в год, или 12,5 т/га в год.
В последние годы в сельском хозяйстве многие из экологических проблем значительно обострились. Средообразующие факторы претерпели большие изменения. Природные ландшафты в ряде регионов разрушены, а созданные агроландшафты несовершенны и неустойчивы. В этих условиях значительно прогрессирует деградация почв. В конечном итоге потери почвенного плодородия приводит к снижению продуктивности сельскохозяйственных угодий, уменьшению способности агроценозов к саморегуляции и восстановлению (Вальков В.Ф., 1994).
Для решения проблем связанных с деградацией почвенного покрова должна произойти смена химико-техногенной стратегии интенсификации сельскохозяйственного производства на стратегию его адаптивной интенсификации, необходимо совершенствовать структуру земельных угодий, укрепляя экологический каркас агроландшафта (увеличивать доли элементов, повышающих прочность и устойчивость агроландшафтов к негативным факторам – природных кормовых угодий, лесов, охраняемых участков степи)

58
50
59
69
89
86
1.3 Рельеф
Территория Ростовской области представляет собой в различной степени волнистую равнину, прорезанную долинами реки Дон и его притоков.
По рельефу, а он является типичным для преобладающей части Целинского района и в целом, для Доно-Егорлыкской аккумулятивной равнины, это самый равнинный район области. Климат региона резко континентальный, засушливый. Годовое количество осадков составляет 450-500 мм, характерно неравномерное распределение осадков в течение года и значительные колебания по годам (Хрусталев Ю.П., 2002).
Целинский район, а в частности ООО «Михайловское», относится к Доно - Егорлыкской аккумулятивной равнине. Высоты небольшие, достигают 3-4 метра. Расчленена низменность слабо, около 0,5- 1 метров. Неглубокие речные долины почти не нарушаютее плоской поверхности. Рельеф ООО «Михайловское» носит равнинный характер. Эта особенность рельефа способствует развитию водной и эрозии почвы: на повышенных ветроударных склонах - дефляция, на земных с уклоном от 1-3o – совместное действие водной и ветровой эрозии.
1.4 Почвообразующие породы
Основными почвообразующими породами на территории ООО «Михайловское» Целинского района Ростовской области являются лессовидные глины и суглинки, а также аллювиальные глины. Они характеризуется значительным содержанием карбонатов, рыхлым сложением, пористостью.
1.5 Растительность
На территории ООО «Михайловское» Целинского района Ростовской области выделено два типа степей:
1) Разнотравно-дерново злаковая степь;
2) Сухая степь выраженная в поймах рек, вдоль обочин;
В состав степной растительности входит ковыли украинский и Лессинга, пырей, типчак луговой, мятлик. Следует добавить, что естественная растительность распахана и заменена культурной растительностью, так на территории ООО «Михайловское» введены 2 полевых севооборота, все они освоены. Основными сельскохозяйственными культурами являются: озимая пшеница, яровой ячмень, кукуруза на зерно и силос, подсолнечник, многолетние травы. Урожайность сельскохозяйственных культур очень неустойчива по годам.
Только на склонах встречается тысячелистник, эфедра, типчак, мятлик.
На черноземах обыкновенных встречаются дубровник, чабрец, молочай, из сорняков на полях изредка встречается овсюги, вьюнок полевой, донник, сурепка, паслен черный.
Дерново-кустарникавая растительность состоит из лесонасаждений вдоль лесополос. Основными породами в лесополосах являются ясень, абрикос, лох серебристый, гледичия, акация желтая, боярышник и другие насаждения.
2. Систематический список основных типов почв и их морфологическая характеристика
2.1 Основные типы почв хозяйства
Оптимальные природные факторы почвообразования (однородные почвообразующие породы, умеренно-континентальный климат, равнинный рельеф, произрастающая в прошлом лугово-степная растительность) способствовали формированию на территории ООО «Михайловское» почв черноземного типа, обладающим высоким потенциальным плодородием, благодаря большой мощности гумусовых горизонтов и значительным запасом гумуса в них.
Территория ООО «Михайловское» Целинского района Ростовской области представлена таким видом чернозема, как чернозем обыкновенный очень теплый периодически промерзающий (предкавказские). Черноземный тип представлен черноземом обыкновенным слабогумусным мощным слабодефлированным на лессовидных глинах и суглинках; черноземом обыкновенным слабогумусным мощный слабосмытый на лессовидных глинах и суглинках, а также влажно-луговыми почвами на аллювиальных глинах и суглинках.
В зависимости от размещения по элементам рельефа выделены: на равнине и водоразделах слабогумусные мощные слабодефлированные почвы 1758 га, на склонах - слабогумусные мощные слабо смытые – 945 га. Кроме того по днищам балок и приречным понижениям размещены влажно-луговые почвы 158 га.
2.2 Морфологические особенности основных типов почв
Под морфологией почвы понимается учение о внешних свойствах и признаках почвы как природного образования. Важнейшие морфологические признаки почвы: окраска, структура, сложение, различные выделения солей (новообразования), строение их профиля. Внешний вид почвы является отражением внутреннего химического состава и физико-химических и биологических процессов, которые протекают в ней.
Различные почвы имеют свои характерные морфологические признаки и строение, которые и отличают их друг от друга. По этим признакам можно определить название почвы, ее механический состав, качество и агропроизводственные свойства.
Предкавказские черноземы преимущественно карбонатные, мощные и среднемощные, по механическому составу в основном легкосуглинистые или тяжелосуглинистые. Морфологическое строение их аналогично североприазовским черноземам.
Рассмотрим профиль самых распространенных типов почв.
Глубина разреза – 160 см А+В= 108 см, белоглазка- со 137см, вскипание от соляной кислоты – с поверхности.
Горизонт А1 – 0-24 см. Темно-серый с буроватым оттенком, комковато-пылевато-зернистой структуры, Рыхлого сложения, легкоглинистый, много корешков.
Горизонт А2 - 24-50 см. Темно-серый, комковато-зернистой структуры, слабо уплотнен, легкоглинистый.
Подгоризонт – В1 - 50-81 см. Буровато-серый, зернисто-ореховато-комковатый структуры, уплотнен, легкоглинистый.
Подгоризонт В2 – 81-108 см. Серовато-бурый, комковато-ореховатой структуры, уплотнен, седой от карбонатной плесени, легкосуглинистый.
Горизонт С - 137-160 см. Желто-бурая лессовидная глина, влажная, уплотненная, много белоглазки крупными расплывчатыми пятнами.
Предкавказский чернозем имеет ряд важных агропроизводственных признаков, а именно: большую мощность верхнего горизонта А (до 50 см), рыхлое сложение, обеспечивающее большое накопление влаги, благоприятный водный и воздушный режим, а следовательно, хорошее развитие корневой системы сельскохозяйственных культур.
Влажно-луговые почвы образовались в результате дернового и глеевого почвообразовательных процессов в условиях повышенного поверхностного увлажнения и постоянной связи с почвенно-грунтовыми водами. Помимо дернового и глеевого процессов во влажно-луговых почвах в различных стадиях развития могут проявляться торфонакопление, слитизация, солончаковый и солонцовые процессы. Распространены по понижениям на недренированных равнинах. Увлажняются пресными водами, залегающими в вегетационный период на глубине 1-3 м. Для этих почв характерна резкая сезонная изменчивость условий увлажнения. При непродолжительном затоплении происходит остепенение, при длительном - заболачивание. Влажно-луговые почвы имеют переменный (периодически-промывной, переодически-выпотный) водный режим, что влечет за собой неустойчивость их современного засоления. В черноземной зоне распространены, главным образом, мощные виды влажно-луговых почв с мощностью горизонтов А+В, равной 85-105 см. Щелочность почвенного раствора невелика: в горизонте А- 7,5-8,0; вниз по профилю увеличивается до 8,5. Плотность влажно-луговых почв изменяется по профилю от 1,12-1,30 до 1,48-1,70 г/ см3 . Общая пористость в пахотном слое 53-56%, в горизонте В1 – меньше 50 (Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В., 1999).
3. Водно-физические свойства почв
3.1 Гранулометрический состав
Минеральная часть почв и почвообразующих пород представляет собой совокупность твердых частиц определенных размеров и форм. Обломки пород, минералов, илистые и другие частицы почвы, элементы которой не поддаются общепринятым методам пептизации, применяемые при подготовке к гранулометрическому анализу, называется механическим составом.
Большое влияние минеральной части твердой фазы почвы оказывает на почвенные показатели, через грануметрический состав.
Знание гранулометрического состава почв и почвообразующих пород, позволит агроному определить главные свойства пашни, решать вопрос обработки почвы, подбора возделываемых культур, устанавливать сроки проведения сельскохозяйственных работ.
Почвенная масса состоит из частиц различного размера и формы. Относительное содержание их называется механическим составом. Группа частиц с определенным размером называется фракцией механического состава. Почвенная масса подразделяется на следующие механические фракции: частицы размером более 3 мм - каменистая часть, от 3 до 1 – крупный песок, от 1 до 0,5 – средний, от 0,5до 0,5- мелкий и тонкий песок, от 0,05 до 0,01- крупная пяль, от 0,005 до 0,001- мелкая пыль, меньше 0,001 мм - ил. В составе ила выделяются частицы размером от 0,0001 мм, которые называются почвенными коллоидами.
Все частицы размером менее 0,01 мм относятся к физической глине, а более 0,01 мм - к физическому песку.
Механический состав имеет большое значение для агропроизводственной характеристики почв, так как от него зависят физические свойства почвы их, различное содержание гумуса и питательных веществ в почвах одного и того же типа. Например, чернозем тяжелосуглинистый содержит больше гумуса и питательных веществ, чем чернозем легкосуглинистый или супесчаный. Тяжело и среднеглинистые разновидности почв, хотя и более богаты гумусом и питательными веществами, но имеет худшие физические свойства, слабую водопроницаемость, плохую аэрацию. Супесчаные и песчаные разновидности почв, наоборот, бедны гумусом, бесструктурные, слабо удерживают воду, но имеют большую аэрацию и водопроницаемость (Муха В.Д., 1994).
Поэтому лучшими в агрономическом отношении являются почвы легкосуглинистого и тяжелосуглинистого механического состава, имеющие и достаточное гумусонакопление для данного типа почв и благоприятный водно-воздушный режим.
Наибольшая деградация гумуса и возрастание доли его подвижной легкорастворяемой части проявляется там, где вообще не применяются удобрения и средства химизации. Снижение запасов гумуса сопровождается ухудшением его качества. Одновременно с гумусом. Одновременно с гумусом происходит неизбежные потери азота, фосфора и других элементов питания (Кауречев И.С., Панов Н.П.,1989).
3.2 Объемная масса и скважность
Важное аэрометрическое и агрономическое значение имеет плотность почвы (объемная масса), под которой понимают массы единицы ее объема в естественном сложении со всеми порами.
Плодородие почвы определяется не только запасом элементов пищи, но и также и физическими свойствами. Благоприятные физические свойства почвы обеспечивают нормальное развитие корневой системы растений. Для характеристики почвы большое значение имеют следующие физические свойства: удельный вес, объемный вес, порозность, полевая предельная влагоемкость, максимальная гигроскопичность, аэрация и др.
Удельный вес твердой части почвы колеблется от 2,5- в пахотном слое до 2,75 в нижних горизонтах.
Объемный вес культурного пахотного слоя не должен превышать 1,0-1,1 г/см3 - пашня уплотнена, 1,3-1,4 г /см3 - пашня сильно уплотнена.
Порозность, или скважность почвы - это объем всех пор между твердыми частицами почвы и ее агрегатами, выраженной в процентах от общего объема почвы. По данным Н.А. Качинского, порозность, равная 55-65 %, характеризует пашню как культурную, 50-55 % - удовлетворительную и менее 50%- неудовлетворительную. Для супесчаной культурной почвы порозность равна 45-50%.
Физические свойства черноземов предкавказких вполне удовлетворительны. Удельный вес в горизонте А-2,55-2,57, в горизонте В-2,61-2,7. Объемный вес пахотного слоя - 0,96-1,07, в горизонте А2 1,15-1,25 г /см3 .
Порозность большая (в пахотном слое около 60%, с глубиной она уменьшается до 45 %)(Агафонов Е.В., Полуэктов Е.В., 1999).
3.3 Агрегатный состав
Структурой называют отдельности (агрегаты), на которые способна распадется почва.
Они состоят из соединенных между собой механических элементов. Форма, размер и качественный состав структурных отдельностей в разных почвах, а также почвах, а также в одной почве, но в разных ее горизонтах.
Различают три основных типа структуры: кубовидная - структурные отдельности равномерно развиты по трем взаимно перпендикулярным осям; призмовидная - отдельности развиты преимущественно по вертикальной оси; плитовидная - отдельности развиты преимущественно по двум горизонтальным осям и укорочены в вертикальном направлении. Каждый из перечисленных типов в зависимости от характера ребер, линий, размера подразделяется на более мелкие единицы.
В зависимости от размера агрегатов структуру подразделяют на следующие группы: глыбистая - больше 10 мм, макроструктура – 10 - 0,25 мм; грубая микроструктура - 0,25-0,1 мм; тонкая микроструктура – меньше 0,01 мм.
Агрегаты – это комки почвы, состоящие из механических элементов, т.е. песок, ил, пыль, которые связаны между собой. В пахотном слое комковато-пылевая структура, ниже комковато – ореховато-зернистая.
Изменяется состав пахотного слоя почвы после разных различных культур севооборота.
Аналогично изменяется под сельскохозяйственными культурами и качество водопроницаемых агрегатов. В пахотном слое в чистом пару и под пропашными культурами: агрегаты крупнее 0,25 мм содержится 58 - 62 %, под зерновыми 61-67% после люцерны и озимой пшеницы по пласту 71-77%.
3.4 Влагоемкость (водопроницаемость)
Влагоемкостью называется наибольшее количество воды, которое может удерживать почва после стекания гравитационной воды, которая просачивается в глубокие горизонты под действием силы тяжести. Влагоемкость выражается в процентах влаги к весу почвы. В черноземных почвах глинистого и тяжелосуглинистого механического состава она составляет 30-40%.
Вода в почве находится в различных состояниях и формах. Различают следующие основные формы воды в почве гравитационную, капиллярную, пленочную и гигроскопическую. Гравитационная вода заполняет некапиллярные промежутки почвы, по которым она передвигается под влиянием силы тяжести. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры почвы. Она передвигается во всех направлениях, в том числе снизу вверх, по законам, действующих в капиллярных трубках. Пленочная вода окружает твердые частицы почвы в виде пленки и прочно удерживается ими. Гигроскопическая вода - это поглощенные почвенными частицами молекулы почвообразной влаги. Ее можно удалить путем высушивания почвы при 105о в течение нескольких часов.
Почвенная влага может быть подразделена на доступную и недоступную для растений. Доступной влагой является гравитационная, капиллярная и пленочная, недоступной - гигроскопическая (Полуэктов Е.В., Турулев В.В., 1994).
3.5 Глубина залегания грунтовых вод
На водораздельной части грунтовые воды залегают на глубине 8-10 метров, и, естественно, никакого влияния на процесс почвообразования не оказывают, тем самым корневая система многолетних насаждений находится в безопасной зоне.
Что касается пойменного участка, то здесь сказалось заметное влияние р. Плоская, поднимающая грунтовые воды, особенно в период наибольшего своего наполнения. Здесь по данным почвенного обследования, грунтовые воды залегают от 1,5-3,5-5 м.
Уровень грунтовых вод в этой части ОО «Михайловское» находится в прямой зависимости от высоты местности, поэтому заболачивание почвы происходит на небольших понижениях.
4. Химический состав почв
4.1 Гумус
По мнению И.С. Кауречева (1989) гумус - это основная часть органического вещества почвы, полностью утратившая черты анатомического строения организмов. Делятся на 2 большие группы веществ:
Неспецифичесике органические вещества , которые могут быть выделены из почвы, идентифицированы и количественно определны (сахара, аминокислоты, белки, органические основания, дубильные вещества и т.п.) В большинстве минеральных почв составляют еденицы процентов общего содержания органического вещества;
Специфические гумусовые соединения - наиболее характерная специфическая часть, составляющая приблизительно 80-90 % общего содержания органического вещества в большинстве минеральных почв.
Гумусовые вещества представляют собой смесь различных по составу и свойствам высокомолекулярных азотсодержащих органических соединений, объединенных общностью происхождения, некоторых свойств и чертами строения.
Гумусовые вещества по растворимости и экстрагируемости делят на большие группы: фульвокислоты (ФК), гуминовые кислоты (ГК) и гумин; иногда выделяют особую группу гиматомелановых кислот.
Фульвокистоты – наиболее растворимая группа гумусовых соединений, обладающая высокой подвижностью, значительно более низкими молекулярными массами, чем средне взвешенные молекулярные массы гумусовых веществ в целом. Содержание углерода более низкое, чем у представителей других групп гумусовых веществ. Обладают относительно более выраженными кислотными свойствами и склонностью к комплексно - и хелатообразованию. Фульвокислоты имеет более светлую окраску, чем вещества других групп. Преобладает в почвах подзолистого типа, красноземах, некоторых почвах тропиков, сероземах.
Гуминовые кислоты – нерастворимая в минеральных и органических кислотах группа гумусовых соединений. Имеет в среднем более высокомолекулярные массы, повышенное содержание углерода (до 62%), менее выраженный кислотный характер. Преобладают в черноземах, каштановых почвах, иногда в серых лесных и хорошо окультуренных дерново-подзолистых.
Гумин - неэкстрагируемая часть гумуса. Представлена, по видимому, двумя типами соединений: гумусовыми веществами, наиболее прочно связанными с глинистыми минералами (глиногумусовый гумин); частично разложившимися растительными остатками, утратившими анатомическое строение и обогащенными наиболее устойчивыми компонентами, прежде всего лигнином (детритий гумин).
Гиматомелановые кислоты – группа гумусовых веществ с промежуточными свойствами между фульвокислотами и гуминовыми кислотами. Ранее включались в группу гуминовых кислот. Отличаются от последних растворимостью в полярных органических растворителях и другими свойствами (Кауречев И.С., 1989).
Гумус – основа плодородия почв, обеспечивающий стабильную продуктивность возделываемых культур, поддерживает и восстанавливает благоприятные агрофизические почвенные условия.
При интенсификации производства, без должной заправки полей органическими удобрениями существенно снижается запасы гумуса в почве (Рыбенец Г.В., 1994).
Е.В. Агафонов и Е.В. Полуэктов (1999) утверждают, что характерным признаком черноземов предкавказких является высокая карбонатность (до 2,5-4,0 % CaCO3 в пахотном слое) и значительная мощность гумусового горизонта, достигающего 100-140 см. Содержание гумуса в горизонте А составляет 4,0-4,2 %, вследствие большой мощности гумусового горизонта запасы гумуса достигают 340-470 т/га.
Предкавказкий чернозем отличается от других типов чернозем большой мощностью гумусовых горизонтов и повышенной карбонатностью. Гумуса в горизонте А обычно содержится от 4 до 5 %, а в некоторых разновидностях до 3,6-3,8%. С глубиной количество гумуса уменьшается постепенно. Так в полуторно-метровой толще предкавказских черноземов запас гумуса составляет 475-561 т/га. Запас гумуса необходимо пополнять внесением органических удобрений, так как на старопахотных землях идет медленный процесс уменьшения его в пахотном слое. В связи с этим почти половина запасов гумуса сосредоточено в слое 0-30 см, также уменьшение гумуса связано и со степенью смытости почвы, т.е. эродированности.
Эродированные предкавказские черноземы имеют меньшую мощность гумусового горизонта. Содержание гумуса по мере увеличения степени эродированности уменьшается в пахотном слое до 3,7-2,5%. Общий запас гумуса по отношению к неэродированным почвам сокращается на 20-60%. Резко увеличивается содержание карбонатов кальция, их количество в пахотном слое средне - и сильноэродированных почв составляет 4-6%.
4.2 Поглощенные катионы
Важной физико-химической характеристикой является состав почвенного поглощающего комплекса (ППК).
Емкость поглощения – это сумма всех поглощенных Катонов, способных к обмену на другие катионы. Они выражаются в миллиграмм - эквивалентах на 100 г почвы. Из поглощенных катионов в почве могут быть катионы водорода, кальция, магния, натрия, калия.
В почвах Ростовской области основными катионами являются катионы кальция, магния, а в солонцеватых почвах и солонцах, кроме них, катион натрия.
Величина емкости поглощения больше в черноземах, чем в каштановых почвах, а в глинистых разновидностях больше, чем в суглинистых и супесчаных.
Почва способна поглощать фосфорную кислоту и ее соли, нитраты она поглощает слабо и только биологическим путем - бактериями.