4) исследование возможности увеличения прихода биологического азота и фосфора в орошаемом земледелии и снижение доли минеральных удобрений при формировании требуемого количества и качества урожая;
5) разработка системы контроля химического загрязнения сельскохозяйственной продукции.
Таким образом, агроэкологический мониторинг должен обеспечивать регулярно выполняемые по заданной программе наблюдения природной среды в условиях орошаемого земледелия, что позволяет выделить происходящие в них процессы под влиянием антропогенной деятельности.
1.2. Методика проведения агроэкологического мониторинга
В систему мониторинга должны входить следующие основные процедуры:
1) выделение (определение) объекта наблюдения;
2) обследование выделенного объекта наблюдения;
3) составление информационной модели для объекта наблюдения;
4) планирование наблюдений;
5) оценка состояния объекта наблюдения;
6) прогнозирование изменения состояния объекта наблюдения.
При проведении агроэкологического мониторинга используются следующие методы:
1) наблюдение за источником антропогенного воздействия;
2) наблюдение за фактором антропогенного воздействия;
3) наблюдение за состоянием природной среды под влиянием антропогенного воздействия и оценка прогнозируемого состояния природной среды.
При разработке агроэкологического мониторинга необходима следующая информация:
1) источник поступления загрязняющих веществ в среду – биосфера, почва, растительность;
2) объемы и характеристика загрязняющих веществ;
3) объемы сбросов сточных вод в водные объекты и их химический состав;
4) инфильтрация в почвенный слой загрязняющих и биогенных веществ вместе с удобрениями и ядохимикатами при сельскохозяйственной деятельности;
5) процессы ландшафтно-геохимического перераспределения загрязняющих веществ (миграция загрязняющих веществ по почвенному профилю, миграция загрязняющих веществ по ландшафтно-геохимическому сопряжению с учетом геохимических барьеров и биохимических круговоротов).
Согласно методике отбора проб обследуемая территория делится на элементарные участки правильной формы размером 1-2 га. Каждый элементарный участок характеризуется одним смешанным образцом, составленным из 15-20 индивидуальных образцов, отобранных по методу конверта. Чтобы дополнить результаты изучения почвенного покрова данными по профильному распределению анализируемых элементов, закладывается почвенный разрез и производится отбор образцов послойно (из слоев 0-20, 20-40, 40-60, 60-80,80-100 см. Затем образцы почвы для анализа просушивают до воздушно-сухого состояния, растирают и просевают через сито. Потом образцы анализируют на содержание гумуса, подвижного фосфора и обменного калия, минерального азота и микроэлементов. Проводят оценку физико-химических показателей: обменная и гидролитическая кислотность, сумма поглощенных оснований, степень насыщенности почв основаниями. Кроме того, определяют основные элементы – загрязнители: тяжелые металлы в валовых и подвижных формах.
Одним из основных блоков – компонентов агроэкосистем являются растения. В процессе мониторинга фиксируют как количество, так и качество урожая. Растительные образцы отбираются в местах закладки полуям, после чего проводится анализ на содержание нитратов и тяжелых металлов в продукции растениеводства.
Наряду с изучением химического состава почв и растений в процессе агроэкологического мониторинга проводят анализ грунтовых, снеговых и дождевых вод.
Грунтовые воды отбираются в ближайших к реперным участкам колодцах или родниках. Дождевые воды собираются в емкости на реперном участке в июле, а пробы снега отбирают в начале снеготаяния. Воду анализируют на кислотность, содержание сульфат - и нитрат-ионов, тяжелые металлы.
По данным обследования составляют почвенные и агрохимические очерки, в которых дают всестороннюю характеристику реперного участка и рекомендации по его улучшению.
Для реализации агроэкологического мониторинга определены следующие задачи:
1) исследовать образцы почв, воды, произрастающей растительности на основные характеристики
2) провести анализ полученных данных в сравнении с санитарными нормативами.
Для осуществления поставленных задач использовались методики определения необходимых характеристик почвы, воды, собранного урожая.
Исследования осуществлялись на реперном участке с. Новоликеева.
Реперный участок – это поле или его часть площадью не более 40 и не менее 2га, типичный для данного региона, с точными географическими координатами и привязкой к постоянным ориентирам на местности), расположенных в различных почвенно-климатических и агрохимических зонах, а также вблизи крупных промышленных предприятий, транспортных магистралей, аэродрома.
При размещении и исследовании реперных участков учитывается целый комплекс определяющих факторов, в т.ч. влияние техногенных процессов на экосистемы, природно-экономическая зональность, тип и подтип почв, гранулометрический состав их и подстилающие породы, мощность и лабильность гумусового горизонта и др. Учитываются также районирование территории области и степень насыщенности почв валовыми формами тяжелых (токсичных) металлов [4].
1.3. Характеристика объекта исследования
1.3.1. Климатические условия
Исследования проводились на реперном участке села Новоликеево Кстовского района Нижегородской области, ОАО "Новоликеевское". Реперный участок разделен на 28 элементарных участков, на которых проводился отбор образцов и дальнейший анализ почвы, снега, воды и урожая. Номер реперного участка - 4, площадь участка - 55га.
По климатическим условиям Кстовский район относится к четвертому агроклиматическому району, - умеренно теплому, который занимает большую часть Правобережья. В этом районе сумма среднесуточных температур воздуха за период с температурой выше 10°С составляет 2100-2200°С, выше 15°С - 1500-1600°С. Продолжительность периода с температурой выше 10оС равна 130-135 дням, выше 15оС - 80-90 дням. Заморозки весной прекращаются несколько раньше, чем в заволжских районах, к 10 мая. Первые заморозки осенью начинаются позднее, чем в Заволжье, 25-30 сентября. Продолжительность безморозного периода составляет 135-140 дней.
Устойчивый снежный покров образуется в третьей декаде ноября, продолжительность его залегания равна 140-145 дням. Годовая сумма осадков составляет 450-500мм, за период вегетации 250-300мм.
Таблица 1
Агроклиматические условия территории реперного участка
| Наименование агроклиматических показателей | Значение показателя |
Теплообеспеченность:сумма температур более 10°С, °С | 2086 |
| Основной период вегетации с температурой более 10°С, дн | 127 |
| Средняя температура самого тёплого месяца, °С | 19,5 |
| Средняя температура самого холодного месяца, °С | - 14,2 |
| Время наступления устойчивой температуры воздуха более 10°С | 07.05 |
Влагообеспеченность:Среднее количество осадков, мм | 450 - 500 |
| Гидротермический коэффициент | 1,1 |
| Средняя высота снежного покрова, см | 45 |
| Сумма осадков за период вегетации растений, мм | 250-300 |
Согласно таблице 1, можно сделать следующие выводы для выращивания сельскохозяйственных культур (яровая пшеница, кукуруза) на данной территории:
- величина теплообеспеченности Кстовского района мала для выращивания кукурузы, так как для нее необходимо 2400-2500о С. Возможно производство данной культуры только на зеленый корм, потому что сформировать початок растение не успевает. Для выращивания яровой пшеницы данная величина оптимальна (700-750о С);
- дата последнего весеннего заморозка не влияет на посев яровой пшеницы, потому что она способна выдерживать короткие отрицательные температуры. А вот кукурузу необходимо сеять позднее, так как ее всходы не обладают устойчивостью к заморозкам. Это вторая причина, по которой выращивание культуры возможно только на зеленую массу;
- величина влагообеспеченности территории хорошо подходит для выращивания яровой пшеницы (200-220 мм), а для кукурузы недостаточна (350-400 мм), поэтому она очень сильно иссушает ниже лежащие горизонты, за счет развития мощной корневой системы.
Таким образом, климатические условия для выращивания яровой пшеницы оптимальны, а вот для кукурузы соответствуют мало, так как культура не может полностью раскрыть свой потенциал на данной территории.
1.3.2. Топографические условия
Кстовский район расположен в центральной части Нижегородской области, простирается вдоль правого берега реки Волги и находится к юго-востоку от г. Н. Новгорода. На севере район граничит с Борским районом, на востоке – с Лысковским, на юго-востоке - с Большемурашкинским, на юге - с Дальнеконстантиновским, на западе – с Богородским и на северо-западе - с г. Н. Новгородом. Географические координаты реперного участка: широта - 56°06´, долгота - 44°14´.
Кстовский район относится к Приволжской возвышенности. Эта территория сильно рассечена реками, балками, оврагами, рельеф крупно-увалистый. Увалы имеют абсолютные высоты до 160–200 м, а относительные – до 50–100 м. Склоны увалов длинные, составляющие 1–3 км и более. Преобладают выпуклые склоны. Экспозиция уклона 1–20, почвы слабосмытые, преобладает водная эрозия. В результате данного процесса вымывается илистая фракция, что ведет к снижению плодородия почвы и ее устойчивости, и как следствие – к снижению урожая. Поэтому хозяйству необходимо проводить следующие противоэрозионные мероприятия: