CC BY
78
АГРОЭКОЛОГИЯ
УДК 631.45 О.И. Просянникова,
В.И. Просянников
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПАХОТНЫХ ПОЧВ «ОСТРОВНОЙ» ЛЕСОСТЕПИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПО СОДЕРЖАНИЮ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
Ключевые слова: пахотные земли, тяжелые металлы, «островная» лесостепь, растительная продукция.
Изучение состояния пахотных почв, подверженных высокой антропогенной и техногенной нагрузкам, необходимо для обеспечения научно-методической базы регионального агроэкологического мониторинга, обоснования рациональных приемов использования почв, прогнозирования развития экологической обстановки, обеспечения информационных баз данных почв.
Для агроэкологической оценки пахотных почв «островной» лесостепи использованы систематические наблюдения с 1994 г. за состоянием плодородия земель пашни на площади 145,4 тыс. га. На территории «островной» лесостепи расположены Тисульский район, четыре хозяйства Тяжинского и большая часть Чебулинского административных районов. Округ расположен в умеренно прохладном, увлажненном агроклиматическом подрайоне. В
почвенном покрове преобладают черноземы выщелоченные в сочетании с черноземами оподзоленными, темно-серыми и серыми лесными почвами. 2,4% пашни составляют черноземы обыкновенные. Гранулометрический состав почв, расположенных на пашне, среднесуглинистый.
Гранулометрический состав оказывает прямое влияние на подвижность тяжелых металлов. На глинистых и суглинистых почвах токсичность тяжелых металлов проявляется слабее, чем на песчаных и супесчаных [1].
Распределение площади пашни по валовому содержанию тяжелых металлов в почвах проведено с учетом ПДК (ОДК) для почв с рН менее 5,5 и для почв с рН более 5,5. В качестве экстрагента использован 1 н. раствор HNO3.
В почвах этого почвенного округа валовое содержание цинка, меди, хрома, и марганца не превышает 1 ПДК, кобальта и свинца — 0,5 ПДК и только 0,4 тыс. га по свинцу вошли в группу 1-2 ПДК (табл. 1) [2, 3]. Почвы на площади
17,6 тыс. га (12%) по валовому кадмию вошли в группу от 1 до 3 ПДК и на площади 6,5 тыс. га (4,5%) по валовому никелю — от 1 до 2 ПДК.
Нами для определения доступных растениям форм тяжелых металлов использован в качестве эстрагента из почв аце-татно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8. Распределение площади пахотных угодий по содержанию подвижных форм металлов представлено в таблице 2. В результате исследований установлено, что в округе имеется 17,0 тыс. га почв, загрязненных выше 1 ПДК подвижными формами кадмия.
Суммарный показатель химического загрязнения почв округа по восьми тяжелым металлам по отношению к фоновому их содержанию (почвы подтаежного почвенного округа) значительно меньше 16 и составляет 1,78-2,49. Поэтому пахотные почвы, в основном, не загрязнены, экологическое состояние удовлетворительное. Однако необходим выборочный контроль за производимой продукцией на соответствие санитарным нормам.
Подвижность тяжелых металлов в почве и их поступление в растения очень изменчивы и зависят от многих факторов: вида и возраста растений, почвенно-
Распределение площади пашни по валовому
климатических условий. Исследованиями М.М. Овчаренко (1977) показано, что реакция среды в почве является важнейшим фактором, определяющим токсичность тяжелых металлов и их вероятное накопление в растительной продукции [1].
В исследованиях, проведенных в 19951998 гг. на черноземе выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистом с содержанием гумуса в пахотном горизонте 10,3%, рНс — 5,7, внесенная известняковая мука в дозе 10 т/га (СаСОз), значительно снижала поступление тяжелых металлов в овощные культуры. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве на известкованных участках также снижалось. Кислотность почв после известкования уменьшилась на 0,3 ед. рН и составила 6,0. В последующие годы (последействие) рНс находилась на уровне 6,0 [4, 5].
Содержание подвижных форм свинца в почве от действия извести достоверно снизилось на 40,1-70,5%; меди в опытах с капустой, морковью и свеклой — соответственно, на 30, 33 и 62%; цинка в опытах с картофелем — на 19, с капустой — на 50 и с морковью — на 46; кадмия в опыте с морковью — на 47% по сравнению с контролем.
Таблица 1
содержанию тяжелых металлов, тыс. га
Металл Распределение обследованной площади по группам содержания
< 0,5 ПДК 0,5-1,0 ПДК 1,0-2,0 ПДК 2,0-3,0 ПДК
Свинец 145,0 - 0,4 -
Кадмий 15,8 112,0 10,6 7,0
Цинк 64,1 81,3 - -
Медь 133,0 12,4 - -
Никель 85,4 53,5 6,5 -
Хром 123,9 21,5 - -
Кобальт 145,4 - - -
Марганец 26,4 119,0 - -
Таблица 2
Распределение площади пахотных почв по содержанию подвижных форм тяжелых металлов, тыс. га
Элемент Распределение обследованной площади по группам содержания
< 0,5 ПДК 0,5-1,0 ПДК 1,0-2,0 ПДК
Свинец 142,6 2,8 -
Кадмий 29,1 99,3 17,0
Цинк 144,3 1,1 -
Медь 145,4 - -
Никель 139,9 5,5 -
Кобальт 145,4 - -
Хром 101,3 44,1 -
Марганец 140,6 4,8 0,3
Клубни картофеля на известкованных почвах содержали меньше, чем на контроле: меди — на 22%, кадмия — 43 и цинка — 18%; капуста: свинца — 42%, меди — 16, цинка — 47; морковь: цинка — 62%, меди — 29 и свинца — на 69%; свекла: меди — 47% и цинка — на 20%, чем на контрольном варианте.
В почвах округа увеличение кислотности (рНс) составляет в среднем 6,8% по сравнению с периодом 1966-1970 гг. [5]; сильно- и среднекислых почв — 3,7% площади пашни; слабокислых почв — 45,9%; близких к нейтральным и нейтральных — 50,4% площади пашни.
Содержание фосфатов в почве по своему действию на доступность растениям тяжелых металлов аналогично влиянию реакции среды, что связано со слабой растворимостью солей тяжелых металлов в форме ортофосфатов. С ростом содержания в почве подвижных соединений фосфора увеличивается содержание труднодоступных для растений фосфатов тяжелых металлов [1]. Почв с низким содержанием подвижного фосфора в почвенном округе 32,3%, со средним — 47,2% и только 20,7% имеют повышенное содержание подвижного фосфора — выше 100 мг/кг почвы.
М.М. Овчаренко в своем исследовании отмечает, что на почвах с высоким содержанием органического вещества опасность накопления избыточного количества тяжелых металлов в растениях меньше, чем в малоплодородных с низким содержанием гумуса. С органическим веществом почвы металлы могут образовывать комплексные соединения, которые менее доступны для поглощения растениями [1].
В наших опытах 1995-1998 гг. на черноземе выщелоченном среднемощном тяжелосуглинистом внесение органических удобрений снижает содержание тяжелых металлов в подвижных формах в почве в год внесения. По сравнению с контролем уменьшилось: кадмия — на 44,6%, меди — 42,2, свинца — 4,7 и цинка — на 32%; на следующий год (последействие): кадмия — на 33,3%, меди — 7,7, свинца — 61,7 и цинка — на 78,4%.
В год внесения органических удобрений снизилось накопление в картофеле меди на 61,5% и никеля — на 50%, кадмий, свинец и цинк накапливались на удобренных вариантах также как и на контроле. В последействии капуста на вариантах с органическим удобрением накапливала значительно меньше тяжелых металлов, чем на
контрольном варианте: кадмия — на 65,9%, меди — 44,3, цинка — 59,7 и свинца — на 20,1%.
Применение навоза, торфа, торфо-навозно-фосфоритных и других компостов позволяет использовать свойство многих органических соединений к комплексооб-разованию с тяжелыми металлами. Образующиеся металлорганические комплексы являются в большинстве случаев неспособными к преодолению клеточных мембран на контакте почва-корень. При внесении органических удобрений подвижность тяжелых металлов, как правило, снижается. Количественное выражение того процесса может быть подвержено резким изменениям и сильно зависит от уровня реакции среды в почве [1].
Таким образом, динамичное подкисле-ние почв, низкое и среднее содержание подвижного фосфора, валовое содержание кадмия и никеля выше 1 ПДК создают риск получения на этих почвах продукции, загрязненной металлами свыше установленных санитарными нормами.
Известкование, внесение органических и фосфорных удобрений в условиях под-кисления почв — основные агрохимические приемы, приводящие к уменьшению содержания подвижной формы тяжелых металлов в почвах.
Библиографический список
1. Тяжелые металлы в системе почва — растение — удобрение / под ред. М.М. Овчаренко. — М., 1997. — С. 290.
2. Просянников В.И. Тяжелые металлы в почвах Кемеровской области / В.И. Просянников // Материалы межрегиональной научно-практической конференции (Новостройка, 16 декабря 2004 г.). — Кемерово, 2004. — С. 5-7.
3. Просянникова О.И. Почвенно-агрохи-мическое районирование и применение удобрений в Кемеровской области / О.И. Просянникова. — Кемерово: Кузбас-свузиздат, 2007. — 212 с.
4. Просянникова О.И. Известкование почв и содержание тяжелых металлов в картофеле и овощах лесостепи Кузнецкой котловины / О.И. Просянникова, В.И. Просянников, Т.И. Григорьева / / Проблемы рационального природопользования техногенного региона: сб. науч. тр. — Кемерово, 2005. — С. 193-195.
5. Просянникова О.И. Антропогенная трансформация почв Кемеровской области: монография / О.И. Просянникова. — Барнаул: АзБука, 2005. — 300 с.
24
Вестник Алтайского государственного аграрного университета № 10 (72), 2010
