Во некоторых случаях для оценки токсичности почвы необходимо в качестве тест-объектов брать микроорганизмы. Применение микроорганизмов для оценки интегральной токсичности почвы и создание на их основе комплексной системы чувствительных, достоверных и экономичных биотестов является перспективной областью исследований.
К недостаткам микробиологических тестов следует отнести достаточно высокую способность микроорганизмов к образованию устойчивых мутантных штаммов, что может в некоторых случаях приводить к получению недостоверных результатов.
Один из простых в исполнении и информативных способов оценки микроботоксичности загрязненных почв – это учет численности микроорганизмов, которая, как правило, достаточно легко отражает микробиологическую активность почвы, скорость разложения органических веществ и круговорота минеральных элементов. Так, к примеру, в случае загрязнения почвы нефтью на основе данного показателя можно не только судить о степени загрязненности, но и о потенциальной возможности почвы к восстанолению. Но определение общей численности бактерий в этом случае в качестве показателя токсичности может быть рекомендовано для сильнозагрязненных почв, так как в зависимости от своей концентрации, нефть способна как стимулировать, так и угнетать развитие микроорганизмов.
Преимущество использования микроорганизмов является также то обстоятельство, что работы ведуться с объектами, типичными для почвенной среды обитания в естественных условиях. Набор тест-объектов из семян растений, микроорганизмов, почвенных беспозвоночных и ферментов можно использовать как в полном объеме, так и частично в зависимости от целевого назначения исследований.
Кроме этого, существует биодиагностика техногенного загрязнения почв. Высокая чувствительность почвы к любым негативным и позитивным воздействиям позволяет использовать биологические показатели в качестве параметров биомониторинга.
Биологическая активность — производная совокупности абиотических, биотических и антропогенных факторов почвообразования. В почве зоо- и микробоценозы объединяются в единую систему с продуктами их жизнедеятельности— внеклеточными и внутриклеточными ферментами, а также с абиотическими компонентами почвы.
Основные положения предлагаемой методологии следующие:
· одновременное изучение показателей биологической активности почвы;
· выявление наиболее информативных эколого-биологических показателей и возможного интегрального показателя экологического состояния почвы;
· учет пространственной и временной вариабельности биологических свойств почвы;
· использование сравнительно-географического и профильно-генетического подходов для оценки состояния почвы.
Исследование состояния деградированных почв будет наиболее полным в том случае, если будут определены:
- прямые показатели загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами (валовое содержание тяжелых металлов, содержание их подвижных форм, содержание нефтепродуктов, мощность загрязненного слоя);
- показатели устойчивости к загрязнению тяжелыми металлами и нефтепродуктами (емкость катионного обмена, степень насыщенности основаниями, содержание гумуса, реакция среды);
- Биологические показатели изменения свойств почвы под воздействием металлов-загрязнителей и нефтепродуктов (активность почвенных ферментов, например инвертазы, каталазы, интенсивность выделения углекислого газа, целлюлозоразлагающая способность, общая численность почвенных микроорганизмов, структура микробоценоза и др.).
Общие закономерности изменения свойств почвы по мере возрастания содержания загрязняющих веществ могут быть сформулированы только на основе экспериментальных материалов. В результате многолетних исследований установлены наиболее информативные показатели биологической активности почвы для биодиагностики и биомониторинга. К ним относятся, прежде всего, биохимические показатели, поскольку они лучше коррелируют с уровнем загрязнения и имеют меньшее варьирование в пространстве и во времени по сравнению с микробиологическими. Из изученных рекомендуется использовать ферментативную активность—активность каталазы, которая является одним из показателей стабилизации почвенных условий. Ее изменение связано с загрязненностью и буферной способностью почвы
Различные типы почв при одинаковом характере и степени загрязнения проявляют различную устойчивость. Для серой лесной почвы средний уровень загрязнения уже очень опасен, в этом случае восстановление биоценотических функций затруднено или практически невозможно. В черноземе выщелоченном снижение ИПБС на 50% происходит только при высоком уровне загрязнения.
Результаты биомониторинга техногенно загрязненных почв могут широко применяться при оценке воздействия на окружающую среду, экологическом нормировании загрязнения почв, прогнозировании экологических последствий какой-либо хозяйственной деятельности на данной территории, проведение экологической экспертизы, аудита и сертификации предприятий.
Охрана почв.
Защита почв от прогрессирующей деградации и необоснованных потерь — наиболее острые экологические проблемы в земледелии, которые еще далеки от своего решения.
В число основных звеньев экологической защиты почв входят:
— защита почв от водной и ветровой эрозии;
— организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;
— мелиоративные мероприятия (борьба с заболачиванием, засолением почв и др.);
— рекультивация нарушенного почвенного покрова
— защита почв от загрязнения, а полезной флоры и фауны от уничтожения;
— предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота.
Защита почв должна осуществляться на основе комплексного подхода к сельскохозяйственным угодьям как сложным природным образованиям (экосистемам) с обязательным учетом региональных особенностей.
Для борьбы с эрозией почв необходим комплекс мер: землеустроительных (распределение угодий по степени их устойчивости к эрозионным процессам), агротехнических (почвозащитные севообороты, контурная система выращивания сельскохозяйственных культур, при которой задерживается сток, химические средства борьбы и т. д.), лесомелиоративных (полезащитные и водорегулирующие лесные полосы, лесные насаждения на оврагах, балках и т. д.) и гидротехнических (каскадные пруды и т. д.).
При этом учитывают, что гидротехнические мероприятия останавливают развитие эрозии на определенном участке сразу же после их устройства, агротехнические — через несколько лет, а лесомелиоративные — через 10—20 лет после их внедрения.
Для почв, подверженных сильной эрозии, необходим весь комплекс противоэрозионных мер: 1) полосное земледелие, т. е, такая организация территории, при которой прямолинейные контуры полей чередуются с полезащитными лесными полосами; 2) почвозащитные' севообороты (для защиты почв от дефляции); 3) облесение оврагов; 4) бесплужные системы обработки почв (применение культиваторов, плоскорезов и т. п.); 5) различные гидротехнические мероприятия (устройство каналов, валов, канав, террас, сооружение водотоков, лотков и др.) и другие меры.
Великий русский ученый-естествоиспытатель, основоположник почвоведения В. В. Докучаев (1846—1903), впервые разработал учение о взаимодействии всех элементов природы (рельефа, климата, почв и т. д.) и на этой основе обосновал выбор оптимальных соотношений сельскохозяйственных угодий, севооборотов и их рационального территориального размещения.
Впечатляющий пример успешной борьбы с эрозией почв — Каменная степь в Воронежской области, которую по праву называют докучаевским бастионом. Известно, какое огромное количество оврагов в этой области. По данным А. И. Тульчинского (1990), в Каменной степи на площади более 12000 га за последние 50 лет не было ни одного оврага. В 1946 г. в результате жестокой засухи сильно пострадали Поволжье, Северный Кавказ, Украина, хозяйства окрест не собрали семян, а поля Каменной степи дали почти стопудовый урожай. Все дело в правильном соотношении между водой и лесом, лугами и другими сельскохозяйственными угодьями.
Для борьбы с заболачиванием почв в районах достаточного или избыточного увлажнения в результате нарушения природного водного режима применяют различные осушительные мелиорации. В зависимости от причин заболачивания это может быть понижение уровня грунтовых вод с помощью закрытого дренажа, открытых каналов или водозаборных сооружений, строительство дамб, спрямление русла реки для защиты от затопления, перехват и сброс атмосферных склоновых вод и др. Однако чрезмерное осушение больших площадей может вызвать нежелательные изменения в экосистемах — переосушение почв, их дегумификацию и декальцинирование, а также вызвать обмеление малых рек, усыхание лесов и т. д.
Для предупреждения вторичного засоления почв необходимо устраивать дренаж, регулировать подачу воды, применять полив дождеванием, использовать капельное и прикорневое орошение, выполнять работы по гидроизоляции оросительных каналов и т. д.
При проведении строительных и иных работ, связанных с механическим нарушением почвенного покрова, предусматривается снятие, сохранение и нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли. Снятие почвенного слоя осуществляется в соответствии с ГОСТ 17.5.3.06—85 «Охрана природы. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ». Для разных типов почв толщина плодородного слоя колеблется от 0,2 (дерново-подзолистые) до 1, 2 м (черноземы). Плодородный слой вывозится и складируется в специальных временных отвалах (буртах). Нанесение почвенного плодородного слоя на нарушенные земли производят не позднее одного года с момента окончания земляных работ.