CC BY
24
Матвейчик О.А.,Бобренко И.А. Агроэкологический мониторинг почв южной лесостепи Омского Прииртышья // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2017. -№4 (11) октябрь - декабрь. - URL http://e-journal.omgau.ru/images/issues/2017/4/00475.pdf. - ISSN 2413-4066
УДК 631.95:631.4(571.13)
Матвейчик Олег Анатольевич
Магистрант
ФГБОУВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Бобренко Игорь Александрович
Доктор сельскохозяйственных наук, доцент ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г. Омск [email protected]
Агроэкологический мониторинг почв южной лесостепи Омского Прииртышья
Аннотация: На основании агроэкологического мониторинга в условиях южной лесостепи СП «Юрьевское» Кормиловского района Омской области были произведены полевые и лабораторные исследования по определению эколого-токсикологического состояния земель хозяйства на изменение содержания тяжелых металлов в пахотном горизонте почв реперных участков опытных полей. Определено, что поступление загрязнителей - тяжелых металлов незначительно и соответствует всем нормативным показателям безопасности.
Ключевые слова: мониторинг, тяжелые металлы, анализ, реперный участок, загрязнитель, содержание, почва, горизонт, динамика.
Работа по рациональному использованию почв и земельных ресурсов России, в том числе Омской области предполагает наличие ежегодной информации о состоянии почв и их изменении под воздействием антропогенных нагрузок. Экологическая роль почвы как узла связей биосферы, где активно протекают процессы обмена веществ между поверхностью земли, гидросферой, атмосферой и обитающими организмами на суше, определяет необходимость мониторинга состояния почв вблизи загрязнителей реперных участков хозяйств.
С каждым годом актуальность агроэкологического мониторинга почв становится все более острой, так как размеры антропогенных нагрузок на почвы постоянно усиливаются. Для целей мониторинга важно знать характеристики исходного состояния почв или начало наблюдений. Суть мониторинга состояния почв заключается в информационной системе наблюдений, оценки и прогноза изменений почв под влиянием антропогенных и естественных факторов [2]. Важным звеном мониторинга почв является выбор их свойств, которые подлежат контролю во времени с целью выявления изменений как природных, так и антропогенных. Показатели изменений могут быть признаками начала развития негативных процессов, стойкой и необратимой деградации [3, 6].
С увеличением освоенности и распаханности территории, изменением естественных ландшафтов нарушились законы развития почв. Практикой доказано, что деятельность человека становится мощным современным фактором преобразования почв [2, 8]. По многочисленным литературным источникам, основные современные изменения почв сводятся к интенсивной антропогенной деятельности человека, загрязнения окружающей среды токсикантами, вследствие которых происходит дисбаланс макро- и микроэлементов в земельных ресурсах и растениеводческой продукции [1, 9-12].
Мониторинг состояния почв или обследование земель сельскохозяйственного назначения остается одним из главных факторов оценки почв под воздействием загрязнителей и неправильной хозяйственной деятельности человека.
Цель исследований: провести агроэкологический мониторинг плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения на опытных полях в южной лесостепи Омской области.
Исследования по содержанию тяжелых металлов в почве и снеговой воде проводились в 2007-2016 гг. Объектами являлись почвы земель сельскохозяйственного назначения на опытных полях СП «Юрьевское» южной лесостепи Омской области. Исследовалась почва -лугово-черноземная солонцеватая маломощная среднегумусовая тяжелосуглинистая.
Основным материалом в работе является локальный мониторинг состояния почв на реперных участках, представляющий собой систему наблюдений за землями сельскохозяйственного назначения, позволяющий своевременно выявлять и прогнозировать изменения плодородия почвы, а также качества и количества растениеводческой продукции, возникающие в окружающей среде под влиянием антропогенных и естественных факторов [5].
Обследование почв на реперном участке проводилось ежегодно ранней весной до начала полевых работ. При определении в почве поверхностно-распределяющихся веществ точечные пробы отбирали с помощью тростевого бура БГ-25-15 на глубину пахотного горизонта.
Обработка и анализ проб снеговой воды проводился по общепринятым методикам [5, 7]. Подвижные формы тяжелых металлов (Си, Zn, Cd, РЬ, №, Сг) в пахотном горизонте определялись атомно-абсорбционным методом (вытяжка: ацетатно-аммиачный буфер рН 4,8, валовые формы тяжелых металлов (Си, Zn, Cd, РЬ, №, Сг) - атомно-абсорбционным методом в качестве экстрагента применяли азотную кислоту с концентрацией 1:1, мышьяк (As) -фотометрическим методом, определения ртути (Нё) - беспламенным атомно-абсорбционным методом.
Многолетние наблюдения и учет за состоянием пахотных земель реперных участков исследуемого хозяйства позволили выявить информацию о содержании тяжелых металлов в почвах и снеговой воде.
Поступление загрязнителей в виде осадка тяжелых металлов на земли сельскохозяйственного назначения идут через атмосферу. Состав и соотношение элементов-загрязнителей зависит от ряда таких источников как промышленные заводы, аэродромы, теплоэлектроцентрали, фермы, автомобильные и железные дороги (табл. 1). Около индустриальных центров создаются участки аномальных антропогенных зон с повышенным содержанием тяжелых металлов.
Таблица 1
Загрязнители реперных участков опытных полей_
Источник-загрязнитель Расстояние от загрязнителей, км
Заводы 17,4
Аэродромы 61,0
ТЭЦ 18,0
Фермы 2,5
Автодороги 0,5
Железные дороги 15,5
Снеговой покров выступает источником накопления всех веществ поступающих из атмосферы. С целью определения вариантов попадания в почву тяжелых металлов был проведен количественный анализ на содержание токсикологических элементов в талых снеговых водах (табл. 2).
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в снеговой воде реперного участка опытного поля в СП
«Юрьевское» Омской области
Год исследован ия Мощность снежного покрова, см Содержание тяжелых металлов, мг/л снеговой воды
Си Zn Cd РЬ Сг As
2007 50 0,008 0,021 0 0,002 0,008 0,0002 < 0,005
2008 25 0,005 0,007 0 0,001 0 0,0001 < 0,005
2009 23 0,003 0,025 0 0,002 0 0,0004 < 0,005
2010 26 0,003 0,013 0 0,001 0 0,0001 < 0,005
2011 42 0,001 0,009 0 0,002 0 0,0001 < 0,005
2012 30 0,005 0,017 0 0,002 0,001 0,0001 < 0,005
2013 40 0,007 0,009 0 0,004 0,001 0,0001 < 0,005
2014 45 0,001 0,019 0 0,002 0,004 0,0001 < 0,005
2015 42 0,0003 0,009 0 0,003 0,0005 0,0001 < 0,005
2016 48 0,001 0,008 0 0,002 0,0004 0,0001 < 0,005
Среднее значение 37,1 0,0034 0,014 0 0,002 0,0008 0,0001 < 0,005
ПДК по водной среде, мг/л 0,1 0,5 0,01 0,03 0,05 0,005 0,05
По результатам 10 летних наблюдений анализа проб снеговой воды выявлено незначительное количество тяжелых металлов в пробах исследования. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове не превышало ПДК по водной среде.
Одним из элементов мониторинга почв является наблюдение и контроль содержания тяжелых металлов путем сравнения естественного фона с уровнем загрязнения почв. Контроль за техногенным загрязнением почв тяжелыми металлами включает необходимое определение валовых форм химических элементов (табл. 3).
Таблица 3
Характеристика метрового слоя почвы реперного участка опытного поля в СП «Юрьевское»
Омской области по содержанию валовых форм тяжелых металлов, мг/кг почвы
Глубина отбора, см Валовые формы тяжелых металлов, мг/кг почвы
Си Zn Cd РЬ № Сг As
0-20 22,2 65,2 0,59 20,5 34,3 43,9 0,023 8,0
20-40 21,2 59,6 0,57 19,0 33,8 47,6 0,020 7,5
40-60 19,1 47,9 0,50 18,4 33,2 41,0 0,022 8,3
60-80 19,5 50,0 0,52 18,3 32,7 41,0 0,025 8,0
80-100 19,5 49,0 0,50 16,5 32,0 40,9 0,023 7,5
ПДК(ОДК) с учетом фона 132 220 2,0 130 30,6 43,8 2,1 10,0
Агроэкологический мониторинг состояния почв реперного участка позволил выявить, что по содержанию меди, цинка, кадмия, свинца, ртути и мышьяка не выявлено превышение ПДК (ОДК) с учетом фона. Содержание валовых форм никеля и хрома незначительно превысили предельно допустимую концентрацию, что в дальнейшем грозит загрязнением почв этими элементами.
Данные мониторинга характеризуют исследуемые почвы как незагрязненные. Однако валовое содержание не всегда может характеризовать степень опасности загрязнения почвы,
поскольку почва способна связывать соединения металлов, переводя их в недоступные растениям состояния. Правильнее говорить о роли «подвижных» и «доступных» для растений форм. Определение содержания подвижных форм проводится для необходимости охарактеризовать миграцию металлов-загрязнителей из почвы в растения [4].
Не менее важным элементом является информация о содержании подвижных форм тяжелых металлов в пахотном горизонте почв реперных участков полей (табл. 4).
Таблица 4
Содержание подвижных форм тяжелых металлов в пахотном горизонте почв реперного
участка опытного поля в СП «Юрьевское» Омской области
Год исследования Подвижные формы тяжелых металлов, мг/кг почвы
Cu Zn Cd Pb Ni Cr
2007 0,09 0,24 0,09 0,83 0,77 0,99
2008 0,10 0,28 0,08 0,90 0,70 0,80
2009 0,10 0,34 0,10 0,86 0,72 0,96
2010 0,11 0,57 0,12 0,69 0,59 0,70
2011 0,12 0,65 0,06 0,45 0,80 0,40
2012 0,13 0,67 0,07 0,49 0,75 0,40
2013 0,12 0,75 0,08 0,60 0,73 0,46
2014 0,13 0,75 0,08 0,56 0,78 0,52
2015 0,10 0,50 0,05 0,52 0,48 0,54
2016 0,11 0,57 0,042 0,54 0,63 0,48
Среднее 0,11 0,53 0,08 0,64 0,70 0,63
ПДК(ОДК) 3,0 23,0 0,5 6,0 4,0 6,0
Анализ наблюдения динамики изменения подвижных форм тяжелых металлов с 2007 по 2016 г. не выявил превышения ПДК (ОДК). В пахотном горизонте лугово-черноземной солонцеватой маломощной среднегумусовой тяжелосуглинистой почве реперного участка опытного поля содержание тяжелых подвижных металлов изменялось в следующих пределах (мг/кг): медь 0,09 - 0,13; цинк 0,24 - 0,75; кадмий 0,05 - 0,12; свинец 0,45 - 0,9; никель 0,48 -0,8; хром 0,4 - 0,99. В целом эти показатели являются типичными для почв региона [4-6, 9, 13-18].
Таким образом, экспериментальные данные по обследованию почв земель сельскохозяйственного назначения на опытных полях СП «Юрьевское» в условиях южной лесостепи свидетельствуют о благоприятной агроэкологической ситуации по содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов.
Ссылки на источники:
1. Азаренко, Ю.А. Эколого-агрохимическая оценка содержания микроэлементов в почвах и растениях лесостепной и степной зон Омской области / Ю.А. Азаренко, В.М. Красницкий, Ю.И. Ермохин // Плодородие. - 2010. - № 5 (56). - С.49-51.
2. Драган Н.А. Мониторинг и охрана почв: учеб. пособие / Н.А. Драган. -Симферополь: Изд-во ТНУ, 2008. - 172 с.
3. Бобренко И.А. Радиологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения и продукции растениеводства лесостепи Омской области / И.А. Бобренко, О.А. Матвейчик // Вестник Красноярского ГАУ. - 2016. - №8. - С. 45-52.
4. Красницкий В.М. Агрохимическая и экологическая характеристика почв Западной Сибири: Монография / В.М. Красницкий. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2002. - 144 с.
5. Агроэкологический мониторинг почв на правом берегу Иртыша лесостепной зоны Омской области / В. М. Красницкий, И.А. Бобренко, А.Г. Шмидт, О.А. Матвейчик // Плодородие. - 2016. - №3. - С. 33-36.
6. Агроэкологический мониторинг почв в условиях южной лесостепи Омской области / О.А. Матвейчик, И.А. Бобренко, О.Д. Шойкин, А.Г. Шмидт // Вестник Красноярского ГАУ.
- 2017. - №8 - С. 117-123.
7. Методические указания по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках. - М: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. - 76 с.
8. Бобренко И.А. Биоиндикация и биотестирование в исследованиях экосистем: учеб. пособие / И.А. Бобренко, О.П. Баженова, Е.Г. Бобренко. - Омск: Изд-во ОмГАУ, 2004. - 116 с.
9. Агроэкологический мониторинг в Омской области: учеб. пособие / В.М. Красницкий, И.А. Бобренко, В.И. Попова, И.В. Цыплёнкова. - Омск: Изд-во ФГБОУ ВО Омский ГАУ, 2016. - 52 с.
10. Параметры плодородия пахотных почв земель сельскохозяйственного назначения Омской области: монография / И.А. Бобренко, Я.Р. Рейнгард, Ю.В. Аксенова, О.В. Нежевляк.
- Омск: ЛИТЕРА, 2016. - 108 с.
11. Почвенная диагностика минерального питания растений овощных культур и картофеля / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко, Л.М. Лихоманова, Н.К. Трубина, Е.Г. Бобренко // Состояние и перспективы развития садоводства в Сибири: материалы II Национальной науч.-практич. конф. посвящ. 85-летию плодового сада Омского ГАУ имени профессора А.Д. Кизюрина (7-9 декабря 2016 года), 2016. - С. 39-47.
12. Ермохин Ю.И. Система почвенно-растительной оперативной диагностики минерального питания сельскохозяйственных культур / Ю.И. Ермохин, И.А. Бобренко // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. - 2016. - №4 (7). - С. 4.
13. Азаренко Ю.А. Влияние процессов почвообразования на содержание и распределение микроэлементов в почвах лесостепной и степной зон Омской области / Ю.А. Азаренко // Вестник АГАУ. - 2011. - № 3(77). - С. 26-31.
14. Азаренко Ю.А. Закономерности содержания и распределения микроэлементов (Mn, Cu, Zn, Co, Mo, B) в почвах лесостепной и степной зон Омского Прииртышья / Ю.А. Азаренко // Омский научный вестник. - 2012. - № 2(114). - С. 218-223.
15. Азаренко Ю.А. Закономерности содержания, распределения, взаимосвязей микроэлементов в системе почва-растение в условиях юга Западной Сибири: монография / Ю. А. Азаренко. - Омск: Вариант-Омск, 2013. - 232 с.
16. Азаренко Ю.А. Содержание микроэлементов в почвах и почвенно-геохимическое районирование Омской области / Ю.А. Азаренко, Я.Р. Рейнгард // Омский научный вестник.
- 2012. - № 1(108). - С. 188-192.
17. Азаренко Ю.А. Содержание микроэлементов в растительности на почвах солонцовых комплексов Омской области / Ю.А. Азаренко // Вестник АГАУ. - 2011. - № 10 (84). - С. 28-33.
18. Красницкий В.М. Содержание цинка в почвах Омской области / В.М. Красницкий, А.Г. Шмидт, А.А. Цырк // Плодородие. - 2014. - №4(79). - С. 36-37.
Oleg Matveychik
Master's Degree Student FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Igor Bobrenko
Doctor of Agricultural Sciences, Associate Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk
Agroecological Monitoring of Soils in the Southern Forest-Steppe
of Omsk Irtysh Region
Abstract: On the basis of agroecological monitoring of the forest-steppe zone in JV «Yuryevskoye» in Kormilovka district of Omsk Region. Field and laboratory studies were carried out to determine the ecological and toxicological state of the land economy on the change in the content of heavy metals in the plowing horizon of soils in the reference areas of the experimental fields. It is determined that the receipt of pollutants - heavy metals corresponds to all the maximum permissible concentration.
Keywords: monitoring, heavy metals, analysis, reference site, contaminant, content, soil, horizon, dynamics.
