CC BY
8
УДК 631.45(47) DOI: 10.24412/1029-2551-2021-6-010
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ЧЕРНОЗЕМОВ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ И ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЗОН КУРГАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Т.И. Кобякова, к.б.н., Л.В. Уфимцева, к.б.н.
Станция агрохимической службы «Шадринская», e-mail: [email protected]
Исследования проведены специалистами САС «Шадринская» на черноземах выщелоченных северо-западной и центральной агроклиматических зон Курганской области. Результаты мониторинга пахотных почв по основным физико-химическим и агрохимическим показателям показывают, что с 1996 по 2020 г. отмечено развитие негативных процессов, связанных с подкислением на фоне снижения содержания подвижного фосфора, серы и гумуса. В составе обменно-поглощенных катионов преобладает кальций, его содержание устойчиво снижается. Содержание обменно-поглощенного магния варьирует по годам наблюдения и не имеет определенной динамики. Среднее содержание тяжелых металлов в почвах реперных участков не превышало ПДК. По результатам агрохимического обследования ежегодно выявляли участки с локальным загрязнением тяжелыми металлами. Основная часть загрязненных почв обнаружена в Каргапольском и Ша-тровском муниципальных районах. Доминирующий вклад в техногенное загрязнение вносит автомобильный и железнодорожный транспорт. Средняя мощность экспозиционной дозы гамма-излучения не превышала нормативные показатели. Плотность загрязнения основной части сельскохозяйственных земель (пахотных угодий, сенокосов, пастбищ) по цезию-137 соответствует категории чистые, по стронцию-90 соответствует категории низкой степени загрязнения почвы.
Ключевые слова: плодородие, элементы питания, агроэкологический мониторинг, радионуклид, Курганская область.
AGROECOLOGICAL MONITORING OF LEACHED CHERNOZEM IN THE NORTH-WESTERN AND CENTRAL AREAS OF THE KURGAN REGION
Ph.D. T.I. Kobyakova, Ph.D. L.V. Ufimtseva
State Station of Agrochemical Service «Shadrinskaya», e-mail: [email protected]
The research was carried out by specialists of the State Station ofAgrochemical Service «Shadrinskaya» on the leached chernozem soils of the north-western and central agro-climatic zones of the Kurgan region. The results of monitoring arable soils for the main physicochemical and agrochemical indicators show that since 1996 to 2020, the development of negative processes associated with acidification was noted against the background of a decrease in the content of mobile phosphorus, sulfur and humus. Calcium predominates in the composition of exchange-absorbed cations, its content steadily decreases over the years of observation, the content of exchange-absorbed magnesium varies over the years of observation and has no definite dynamics. The average content of heavy metals in the soils of reference sites did not exceed the permissible level. According to the results of an agrochemical survey, areas with local contamination with heavy metals were annually identified. Most of the contaminated soils were found in the Kargapolsky and Shatrovsky municipal districts. The dominant contribution to technogenic pollution is made by road and rail transport. The average exposure dose rate of gamma radiation did not exceed the standard values. The density of pollution of the main part of agricultural land (arable land, hayfields, pastures) for cesium-137 corresponds to the category of clean, for strontium-90 it corresponds to the category of low soil pollution.
Keywords: fertility, nutrients, agroecological monitoring, radionuclide, the Kurgan region.
Плодородие почв определяет перспективы развития агропромышленного комплекса России, поэтому вопросы его поддержания нужно рассматривать в комплексе с оценкой состояния агробиоценозов в условиях растущей антропогенной нагрузки [1-3]. Программа мониторинга состояния почв земель сельскохозяйственного назначения в России ведется с начала 1990-х гг. во всех природно-климатических
зонах. Специалисты агрохимической службы субъектов РФ проводят агрохимический и агроэкологический мониторинг, оценивают качество и безопасность сельскохозяйственной продукции, состав атмосферных осадков и поверхностных вод [4-7].
Курганская область - важнейший аграрный регион с развитым растениеводческим комплексом, главным техногенным фактором, влияющим на уро-
вень загрязнения агробиоценозов, служит территориальная близость к крупнейшим промышленным центрам Урала - Челябинску и Екатеринбургу, а также локализация в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа значительных площадей земель сельскохозяйственного назначения. Северо-западная и центральная агроклиматические зоны области характеризуются континентальным климатом. Основная особенность климата - холодная продолжительная малоснежная зима и короткое, но жаркое, с периодически повторяющимися засухами лето. Переходные периоды (весна, осень) короткие. Географическое расположение определяет характерные для области неустойчивые метеорологические условия. Ветреная погода весной способствует потере значительного количества влаги и иссушению почвы [8].
В структуре пахотных угодий Курганской области преобладают черноземы - 74,7%. Из них на долю выщелоченных приходится 63,8%, обыкновенных и солонцеватых - 24,3%, обыкновенных солонцеватых в комплексе с солонцом - 11,1%, оста-точно-карбонатных - 0,6%. Часть пашни расположена на серых лесных почвах (7% от общего фонда пашни). На солонцах расположено 12,3% пашни. По гранулометрическому составу преобладают глинистые и суглинистые почвы [9, 10].
Цель исследований - оценка динамики важнейших физико-химических и агрохимических показателей плодородия, а также уровня техногенного загрязнения тяжелыми металлами и долгоживущими радиоактивными изотопами черноземов выщелоченных северо-западной и центральной агроклиматических зон Курганской области с 1996 по 2020 г.
Методика. Оценку показателей плодородия пахотных почв северо-западной и центральной агроклиматических зон Курганской области проводят специалисты САС «Шадринская» на 13 реперных участках общей площадью 1 672,3 га, расположенных на типичных по почвенному покрову полях (табл. 1).
Химические анализы проводили в аккредитованной испытательной лаборатории ФГБУ САС «Шадринская» (аттестат аккредитации КЛ.Яи.51022б от 23.11.2015 г) с применением методик, рекомендованных ОСТ 10 295-2002 [11]. Результаты обработаны с использованием двухфакторного дисперсионного анализа, где фактор А - реперная точка отбора образца, фактор В - год наблюдений.
Результаты. Мониторинг пахотных почв по основным физико-химическим и агрохимическим показателям показывает (табл. 2), что с 1996 по 2020 г. отмечено достоверное снижение рИка с 5,5 до 5,1 на фоне роста гидролитической кислотности с 3,67 до 4,11 мг-экв/100 г почвы. В составе обмен-но-поглощенных катионов преобладает кальций, его содержание устойчиво снижается по годам. Содержание обменно-поглощенного магния варьирует по годам наблюдения и не имеет определенной динамики. Среднее содержание гумуса снизилось с 5,8 до 5,2%.
С 1996 по 2020 г. отмечается устойчивая динамика снижения содержания подвижного фосфора. Несмотря на то, что в целом уровень его содержания оценивается как средний, снижение за 25 лет составило 31% от уровня 1996 г. Это связано прежде всего с недостаточным внесением фосфорных удобрений и отрицательным балансом данного элемента в черноземах выщелоченных северозападной и центральной агроклиматических зон Курганской области. Среднее содержание обменного калия варьирует по годам наблюдений, находясь в целом на высоком уровне.
В последние годы все более пристальное внимание уделяется сере как макроэлементу питания растений. В почвах реперных участков в 1996 г. ее среднее содержание составляло 8,0 мг/кг и оценено как среднее. К 2020 г. содержание серы в почвах существенно снизилось и составило в среднем 3,6 мг/кг почвы, что соответствует низкой обеспеченности почв данным элементом.
№ реперного Муниципальный район Хозяйство Площадь, га
участка
5 Далматовский Агрокомбинат «Заря» 286,0
16 Каргапольский ООО «Житниковский» 101,9
20 ООО «Родина» 76,3
22 Катайский ООО «Ильинка Агро» 84,0
24 ЗАО Агрофирма «Шутихинская» 97,9
1 Шадринский ООО «Мыльниковское» 146,7
2 ООО «Миллениум» 78,1
10 СПК «Соровское» 181,8
11 ООО «Запад» 130,0
21 СХК «Рассвет» 175,5
3 Шатровский СПК колхоз «Зауралье» 172,0
31 Шумихинский СХПК «Рига» 42,6
32 ООО «Урал-Агро» 99,5
1. Расположение и площадь реперных участков агроэкологического мониторинга
2. Динамика физико-химических и агрохимических показателей черноземов выщелоченных центральной и северо-западной агроклиматических зон Курганской области, 1996-2020 гг.
Показатель Период наблюдений, гг. НСР05
1996-2000 2001-2005 2006-2010 2011-2015 2016-2020
pHm 5,5 5,7 5,5 5,4 5,1 0,1
Гидролитическая кислотность, мг-экв/100 г 3,67 3,64 4,17 5,21 4,11 0,25
Гумус, % 5,8 5,9 5,7 5,5 5,2 0,2
Подвижные (доступные) для растений формы
Фосфор, мг/кг (в пересчете на Р2О5) 86 75 75 64 59 12
Калий, мг/кг (в пересчете на К2О) 128 140 125 123 135 18
Кальций, мг-экв/100 г 19,10 19,57 18,3 18,54 17,7 1,3
Магний, мг-экв/100 г 5,35 5,03 4,85 4,3 5,5 0,8
Сера, мг/кг 8,0 9,4 4,9 4,5 3,6 1,2
Кобальт, мг/кг 0,10 0,07 0,07 0,07 0,08 0,05
Марганец, мг/кг 17,10 13,80 17,28 19,79 7,95 2,9
Железо, мг/кг 60,12 10,18 4,37 1,78 1,93 1,5
За годы наблюдений существенно снизилось содержание в почвах подвижных форм марганца и железа. Содержание подвижных форм кобальта существенно не варьирует, но находится на низком уровне. Таким образом, сельхозтоваропроизводителям необходимо вносить комплексные минеральные удобрения для обеспечения бездефицитного баланса микроэлементов.
Реперные участки в разной степени удалены от крупных промышленных центров Урала Челябинска и Екатеринбурга. Среднее содержание тяжелых металлов в почвах реперных участков не превышает ПДК. Почвы данной категории можно использовать для возделывания любых культур (табл. 3), они относятся к первой группе по результатам эко-лого-токсикологической оценки.
Результаты агрохимического обследования ежегодно выявляют участки с локальным загрязнением тяжелыми металлами. Основная часть загрязненных почв обнаружена в Каргапольском и Шатров-ском муниципальных районах. В основном это
сельскохозяйственные угодья, прилегающие к автомобильным и железнодорожным трассам межобластного сообщения: Курган - Тюмень, Курган -Екатеринбург, Курган - Челябинск.
Северо-западная и центральная агроклиматические зоны Курганской области территориально расположены в зоне Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРСа), поэтому важнейшим направлением мониторинга является оценка мощности экспозиционной дозы гамма-излучения, а также содержание в почве долгоживущих изотопов стронция-90 и цезия-137 (табл. 4).
За период наблюдений средняя мощность экспозиционной дозы гамма-излучения снизилась с 11 до 9 мкр/ч и не превышает нормативные показатели. Плотность загрязнения по стронцию-90 снизилась с 38,5 до 4,1 Бк/кг, плотность загрязнения по цезию-137 снизилась с 9,0 до 6,1 Бк/кг. Превышение предельно-допустимых концентраций долгоживущих изотопов стронция и цезия наблюдается локально в пойме реки Теча. Загрязненные участки не исполь-
3. Динамика показателей химического загрязнения черноземов выщелоченных _центральной и северо-западной зон Курганской области, 1996-2020 гг._
Подвижные Класс опас- Период наблюдений, гг. НСР05 ПДК, мг/кг
формы элемента, ности 1996-2000 2001-2005 2006-2010 2011-2015 2016-2020
мг/кг
^ II 0,08 0,10 0,10 0,07 0,06 0,03 3,0
Zn I 0,67 0,99 0,76 0,58 0,46 0,13 23,0
Cd I 0,05 0,05 0,04 0,01 0,04 0,02 -
Pb I 1,30 1,17 0,90 0,71 0,52 0,31 6,0
№ II 0,99 0,81 0,74 0,72 0,53 0,29 4,0
4. Динамика показателей загрязнения радионуклидами черноземов выщелоченных цен_тральной и северо-западной зон Курганской области, 1996-2020 гг._
Показатель Период наблюдений, гг. НСР05
1996-2000 2001-2005 2006-2010 2011-2015 2016-2020
Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения, мкР/ч 11 9 7 8 9 1
9^г, Бк/кг 38,5 20,2 9,2 7,5 4,1 2,6
13^, Бк/кг 9,0 8,1 9,1 7,1 6,1 1,9
зуют в сельскохозяйственном производстве. Плотность загрязнения основной части сельскохозяйственных земель (пахотных угодий, сенокосов, пастбищ) по цезию-137 соответствует категории чистые, по стронцию-90 - категории низкой степени загрязнения почвы.
Таким образом, установлено, что выщелоченные черноземы центральной и северо-западной агроклиматических зон Курганской области с 1996 по 2020 г. были подвержены развитию негативных процессов, связанных с подкислени-ем на фоне снижения содержания подвижного фосфора, серы и гумуса. Среднее содержание тяжелых металлов в почвах реперных участков не превышало ПДК По результатам агрохими-
ческого обследования ежегодно выявляли участки с локальным загрязнением тяжелыми металлами. Основная часть загрязненных почв обнаружена в Каргапольском и Шатровском муниципальных районах. Доминирующий вклад в техногенное загрязнение вносит автомобильный и железнодорожный транспорт. Средняя мощность экспозиционной дозы гамма-излучения не превышала нормативные показатели. Плотность загрязнения основной части сельскохозяйственных земель (пахотных угодий, сенокосов, пастбищ) по цезию-137 соответствует категории чистые, по стронцию-90 - категории низкой степени загрязнения почвы.
Литература
1. Кирюшин В.И. Агроэкологический мониторинг земель, новые требования и методология // Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2007, № 3(15). - С. 9-11.
2. Овчаренко М.М. Агрохимия и плодородие // The Chemical Journal, 2014, № 11. - С. 22.
3. Чекмарев П.А. Агрохимическое состояние пахотных почв ЦЧО России // Достижения науки и техники АПК, 2015, Т. 29, № 9. - С. 17-20.
4. Иванчук А.П., Нода И.Д. Результаты агроэкологического мониторинга на реперных участках Ивановской области // Агрохимический вестник, 2015, № 5. - С. 38-41.
5. Каргин В.И., Гераськин М.М., Брагин Г.Г. Изменение свойств выщелоченных черноземов под влиянием сельскохозяйственного использования // Агрохимический вестник, 2015, № 1. - С. 5-8.
6. Белек А.Н., Соловьева В.М., Порядина Е.А. Агроэкологический мониторинг почв земледельческой территории республики Тыва // Агрохимический вестник, 2017, № 2. - С.55-58.
7. Фирсов С.А., Баранова Т.Л., Фирсов С.С. Экологический мониторинг безопасности почв по содержанию тяжелых металлов // Агрохимический вестник, 2014, № 3. - С. 5-7.
8. Волынкина О.В. и др. Системы удобрения в агротехнологиях Зауралья: под ред. О.В. Волынкиной. - Курта-мыш: ООО «Куртамышская типография», 2017. - 284 с.
9. Плотников А.М. Агрохимические свойства чернозема выщелоченного и продуктивность зерновых культур под влиянием удобрений и химических мелиорантов в условиях Зауралья // Вестник Курганской ГСХА, 2018, № 4(28). -С. 30-35.
10. Кобякова Т.И., Уфимцева Л.В. Мониторинг плодородия пахотных почв центральной и северо-западной агроклиматических зон Курганской области // Достижения науки и техники АПК, 2018, Т. 32, № 11. - С. 5-8.
11. ОСТ 10 295-2002. Земли сельскохозяйственного назначения лесостепной зоны Российской Федерации. Показатели состояния почв. - М., 2003.
ВНИМАНИЕ!!!
Уважаемые друзья, коллеги, партнеры!
С 2022 г. печатный Объединенный каталог «Пресса России» не будет распространяться через отделения «Почта России», он будет в Альтернативных агентствах подписки (Книга-Сервис и пр.). Для Вашего удобства организована интернет-подписка на сайте www.pressa-rf.ru Вы также всегда можете оформить подписку в редакции, прислав соответствующую заявку от организации (с реквизитами) или просто от физического лица.
