CC BY
15УДК 631.445.25:504.03
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ИНТЕНСИВНОСТИ АНТРОПОГЕННОГО ИЗМЕНЕНИЯ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВ И ИХ АГРОГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРЕОБРАЗОВАННОСТИ
Ефимов А.С., бакалавр 3 курса направления подготовки 35.03.03 «Агрохимия и агропочвоведение», кружок НИРС «Экология почвы». Научный руководитель: д.с.-х.н., профессор Степанова Л.П. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Почвы, в которых результаты деятельности человека выявляются через морфологические или аналитические изменения в отдельных свойствах почв или их сочетаниях, вплоть до формирования нового горизонта, называют антропогенно-измененными. При этом для анализа почвенных процессов и диагностики антропогенно-измененной почвы недостаточно указания вида воздействия, а требуется дополнительная информация о применяемых способах воздействия на почвы и сопутствующих агротехнических мероприятий. В связи с этим выполнение оценки характера антропогенного изменения состава и свойств серой лесной почвы является обязательным с целью установления и прогноза степени её агрогенетической преобразованности для разработки природоохранных мероприятий.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Техногенные, поверхностные образования ТПО, антропогенно-измененная, переходные образования, педогенные структуры, пептизация, липкость.
ABSTRACT
Soils containing the results of human activity detected through morphological or analytical changes in properties of soils or their combinations, up to the formation of a new horizon, are called anthropogenic-modified. At the same time, for the analysis of soil processes and the diagnosis of anthropogenic-altered soil, it is not enough to indicate the type of impact, the additional information on the methods of influence on soils and related agricultural events is required. In this regard, the assessment of the nature of anthropogenic changes in the composition and properties of gray forest soil is mandatory in order to establish and predict the degree of its agrogenetic transformation for the development of environmental events.
KEYWORDS
Man-caused and surface formations, anthropogenic-modified, transitional formations, pedogenic structures, peptization, adhesiveness.
Введение. Вид хозяйственной деятельности определяет главное направление использования почв, что имеет значение при диагностике почв и разработке субстантивно-генетических классификаций, так как, несмотря на естественный (природный) характер ряда сельскохозяйственных, лесохозяйственных, гидротехнических и некоторых других мероприятий, они имеют определенную географическую специфику [1, 2]. Во многих случаях, будучи аналогичными действию природных факторов, они вызывают развитие почвенных процессов, характерных для данной зоны и условий рельефа, усиливая или ослабевая их. Возможны и другие ситуации, когда природноподобные воздействия создают среду, отличающуюся от зональных природных обстановок. Такие виды воздействия называют природоподобными, но не соответствующими данным конкретным условиям [3].
Почти все почвы Земли в большей или меньшей степени подвержены антропогенным воздействиям: от минимальных, связанных с изменениями в
соотношении парниковых газов в атмосфере (условно природные почвы), до почти полного уничтожения при добыче полезных ископаемых или на строительных объектах. Как правило, виды антропогенных воздействий сочетаются друг с другом или сменяют друг друга во времени [4, 5]. В ряду почв от естественных через антропогенно-измененные до антропогенных имеется много переходных образований, различающихся соотношениями естественных и антропогенных элементов строения профиля и его отдельных горизонтов. Если отложенный субстрат не преобразован почвообразованием в силу малого времени или ограничений для биоты, то рассматриваемый объект не может быть отнесен к почвам, и его называют как техногенные, поверхностные образования ТПО. Для них характерным является отсутствие генетических почвенных горизонтов, а также признаки педогенных структур, аккумулятивных, иллювиальных и других почвенных процессов, за исключением очень слабого поверхностного фрагментарного преобразования субстрата. С течением времени в ТПО начинают формироваться почвенные признаки, развиваться генетические горизонты, и они постепенно превращаются в почву [6, 7].
Площадь земель, нарушенных добычей полезных ископаемых, карьерами разного назначения по данным государственного учета составляет 0,01-0,02% территории России. Наибольшие нарушения имеют место при разработке месторождений полезных ископаемых, их переработке и геологоразведочных работах, на торфоразработках и в строительстве. Значительный ущерб наносят карьеры по добыче минерального грунта и нерудных материалов. Крупные ареалы нарушений, связанных с добычей полезных ископаемых (строительного песка), отмечаются на территории Орловской области.
Цель исследований: установить влияние антропогенных воздействий на состав и свойства серых лесных почв земель сельскохозяйственного назначения.
При этом решению подлежат следующие задачи:
1. Оценить степень вреда, причинённого почвам сельскохозяйственных земель, в результате нарушения и уничтожения плодородного слоя почвы.
2. Установить степень изменения показателей плодородия серых лесных почв земель сельскохозяйственного назначения по величине рН солевой вытяжки; содержанию органического вещества; степени обеспеченности доступными формами Р205, К^ в связи с нарушением технологии проведения вскрышных карьерных работ по добыче строительного песка и рекультивации нарушенных земель.
3. Показать характер изменения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава серой лесной почвы.
Объекты и методы исследования: исследования проводились на земельном участке сельскохозяйственного назначения с почвенными пробами серой лесной почвы, отобранными на глубине 0-20 см.
Определение рН солевой вытяжки выполняли по ГОСТ 26483-85-Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение её рН по методу ЦИНАО.
Количество органического вещества измеряли по ГОСТ 26213-91-Почвы. Метод определения органического вещества.
Гранулометрический и микроагрегатный состав определяли по ГОСТ 12536-2014-Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава почвы.
Содержание подвижных соединений обменного калия и подвижного фосфора выполняли по ГОСТ Р 54650-2011-Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.
Отбор почвенных образцов осуществляли согласно ГОСТ 17.4.3.01-2017 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб». Для отбора проб почвы использовали лопату копательную остроконечную «ГОСТ 19596-87».
Результаты и обсуждение. На основании результатов исследования почвенных проб, взятых на территории земель сельскохозяйственного назначения, нарушенных проведением работ по добыче строительного песка карьерным способом
и допущенного вреда серым лесным почвам выкопкой карьера и нанесением с перемешиванием отвалов песка и извлеченной грунтовой минеральной массы с плодородным слоем, уничтожением плодородного слоя почвы (табл. 1) доказаны значительные изменения, как в строении почвенного профиля, так и в составе и свойствах отдельных генетических горизонтов почвы.
Таблица 1 - Влияние степени антропогенных воздействий на состав и свойства серых
лесных почв
Степень преобразо-ванности pн сол. Гумус, % Обменный Подвижный P2O5 Гранулометрический состав (зерновой), размер фракций мм, %
почвы мг/кг 1-0,5 0,50,25 0,250,1 <0,1
Ненарушенная серая лесная почва 4,55 1,91 125±12 110,03±22,21 0 10,9 74,68 14,43
Антропогенно-измененная серая лесная почва 4,03 0,79 96±10 81,07±16,21 2,96 18,47 44,86 33,70
Техногенно-поверхностное образование (ТПО) 3,89 0,52 47±9 37,30±7,46 3,46 16,24 44,98 35,32
Исследованиями доказаны изменения в генетическом строении профиля серых лесных почв, нарушенных антропогенными воздействиями по добыче строительного песка карьерным способом. Установлены переходы в ряду почв от естественных (ненарушенная серая лесная почва) через антропогенно-измененную серую лесную почву до переходных образований, незатронутых почвообразованием в силу малого времени, называемых как техногенные, поверхностные образования ТПО.
Для них, техногенных, поверхностных образований - ТПО, характерным является отсутствие генетических почвенных горизонтов, а также признаков педогенных структур, аккумулятивных, иллювиальных и других почвенных процессов, за исключением очень слабого поверхностного фрагментарного преобразования субстрата. Можно предположить, что только с течением времени в подобных техногенных образованиях начнут формироваться почвенные признаки, развиваться генетические горизонты с постепенным превращением в почву.
Аналитическими исследованиями почвенных и техногенных проб, взятых с нарушенных территорий земель, доказано резкое изменение реакции среды в анализируемых пробах почвы и ТПО от среднекислой среды pHсOл. 4,55 в контрольной ненарушенной пробе почвы в сторону увеличения ее кислотности до pHсOл. 4,03 в антропогенно-измененной серой лесной почве и очень сильнокислой среды с pHсOл. 3,89 в техногенно-поверхностных образованиях. Именно это обстоятельство является причиной резкого ухудшения свойств серых лесных почв - в растениях нарушается обмен веществ, снижается растворимость и доступность фосфатов, соединений железа, меди марганца, бора, цинка. При сильнокислой реакции среды в почвенном растворе появляются токсичные для растений вещества, а корневые волоски растений испытывают кислотное воздействие, что негативно отражается на их развитии. Сильнокислые почвы характеризуются отрицательными агрофизическими свойствами в связи с выраженными коагуляцией почвенных коллоидов и осадкообразованием гумусовых веществ. Такие почвы обесструктуриваются, приобретают высокую твердость в сухом состоянии, отличаются плохой фильтрацией и неблагоприятным водно-воздушным режимом.
Установлено значительное ухудшение гумусового состояния серых лесных почв нарушенного земельного участка, подтверждаемое резким снижением количества органического вещества в 2,4 и 4,6 раза в сравнении с количеством гумуса в контрольной ненарушенной почве. Так, в анализируемых пробах почвы содержание органического вещества снизилось до 0,52%, в пробах, взятых на территории техногенно поверхностных образований, в сравнении с содержанием органического вещества 1,91% в контрольной пробе ненарушенной почвы, степень снижения органического вещества составила 1,39% или 73% от исходного количества гумуса в ненарушенных почвах. Таким образом, в 53% анализируемых почвенных проб органическое вещество практически полностью уничтожено. В пробах почвы, взятых на территории антропогенно-измененной серой лесной почвы количество органического вещества, в среднем, составило 0,79%, что в 2,4 раза ниже количества гумуса в ненарушенных почвах контрольного варианта. Доказанные величины и степень утраты органических веществ обусловливают резкое ухудшение производительной способности почв и ее эколого-биологической устойчивости при резком возрастании энерго-экономических затрат на обработку и использование почвы.
Доказано ухудшение питательного режима серой лесной почвы, измененной антропогенными воздействиями, в связи с уменьшением количества подвижного фосфора со 110,03мг/кг в пробах ненарушенной серой лесной почвы, то есть от повышенной степени обеспеченности, до средней степени обеспеченности в 81,07 мг/кг в антропогенно-измененной почве и до низкой степени обеспеченности 37,3 мг/кг подвижного фосфора в техногенно-поверхностных образованиях, незатронутых процессами почвообразования и нарушенных карьерными работами территорий земель. В содержании обменного калия доказано снижение его количества со 125 мг/кг или повышенного уровня обеспеченности в контрольных незатронутых карьерными работами серых лесных почвах до 96 мг/кг или средней степени обеспеченности в антропогенно-измененных серых лесных почвах и до 47 мг/кг или низкой обеспеченности обменным калием в техногенно-поверхностных образованиях земель, нарушенных карьерными работами.
Установлены изменения в гранулометрическом составе почвы в связи с увеличением фракций менее 0,1 мм с 14,43% в пробах серых лесных почвах ненарушенных территорий до 33,7% в пробах антропогенно-измененной серой лесной почвы, что обусловливает увеличение плотности почвы и ухудшения ее водно-воздушного режима, а именно, возникновения опасности застоя влаги и резкого снижения биологической активности почвы, что ухудшает условия роста и развития растений. Самое высокое содержание фракций частиц менее 0,1 мм составило в пробах техногенно-поверхностных образований и достигало 35,32%. При этом доказано возрастание фракций механических элементов размером 0,5-0,25 мм, достигающих 18,47% в антропогенно-измененной серой лесной почве и 16,24% в техногенно-поверхностных образованиях, что превышало количество фракций анализируемых механических элементов размером 1-0,25мм в ненарушенных пробах почвы на 10,53% и 8,8% в сравнении с их содержанием во фракциях агрегатов в антропогенно-измененных и техногенно-поверхностных образованиях.
Выполненными исследованиями установлены изменения серых лесных почв земель сельскохозяйственного назначения, нарушенных антропогенными воздействиями карьерных работ. Показаны категории переходов в ряду почв от «естественных» (ненарушенная серая лесная почва) до «антропогенно-измененной» серой лесной почвы и переходных образований, незатронутых почвообразованием в связи с незначительным временным сроком, называемых как «техногенные, поверхностные образования» - ТПО. При этом, в составе земель сельскохозяйственного назначения выделенные категории почв - «естественные» (ненарушенная серая лесная почва) и «антропогенно-измененная» серая лесная почва являются совместимыми. А выделенные категории земель, называемые «техногенные,
поверхностные образования» - ТПО являются несовместимыми с «естественными» ненарушенными серыми лесными почвами.
Выводы
• Установлено влияние земляных работ по добыче строительного песка на изменение серых лесных почв от естественных до антропогенно-измененных и переходных образований, различающихся соотношениями естественных и антропогенных элементов строения профиля и его отдельных горизонтов, но совместимых.
• Исследованиями доказано формирование переходных образований, незатронутых почвообразованием, называемых как «техногенные поверхностные образования» - ТПО в результате выполнения земляных работ по добыче строительного песка карьерным способом на серых лесных почвах земель сельскохозяйственного назначения, несовместимых с естественными и антропогенно-измененными почвенными образованиями.
• Доказано резкое изменение реакции среды в серых лесных почвах с разной степенью антропогенного воздействия от среднекислой среды pH^. 4,55 в контрольной ненарушенной пробе почвы в сторону увеличения ее кислотности до pH Hсол. 4,03 в антропогенно-измененной серой лесной почве и очень сильнокислой реакции среды pH более 3,89 в техногенно-поверхностных образованиях.
• Установлено значительное ухудшение гумусового состояния серых лесных почв земельного участка, нарушенного карьерными работами, подтверждаемое резким снижением количества органического вещества с 1,91% в контрольной ненарушенной почве до 0,79% в антропогенно-измененной почве и 0,52% в техногенно- поверхностных образованиях нарушенных земель.
• Доказано ухудшение питательного режима серой лесной почвы, измененной антропогенными воздействиями, подтверждаемое снижением количества подвижного фосфора с 110 мг/кг в ненарушенных пробах серой лесной почвы до средней степени обеспеченности 81,07 мг/кг в пробах антропогенно-измененной почвы и очень низкой степени обеспеченности 37,3 мг/кг в техногенно-поверхностных образованиях.
• Показано изменение в содержании обменного калия: снижение со 125 мг/кг в контрольных незатронутых карьерными работами пробах серых лесных почвах до 96 мг/кг в антропогенно-измененных серых лесных почвах и до 47 мг/кг в техногенно-поверхностных образованиях земель, нарушенных карьерными работами.
• Выявлено влияние выполнения карьерных работ по добыче строительного песка на изменение гранулометрического (зернового) состава серых лесных почв и техногенно-поверхностных образований, подтверждаемое резким увеличением фракций менее 0,1 мм с 14,43% в ненарушенных пробах почвы до 33,7 % в пробах техногенно-поверхностных образований и увеличением до 35,32% фракций менее 0,1 мм почвенных частиц в техногенно-поверхностных образованиях.
Библиография:
1. Глазунов Г.П., Панкова Т.И., Брескина Г.М. Влияние степени антропогенной нагрузки на отдельные компоненты органического вещества почвы // Успехи современной науки. 2016. № 9. С.179-182.
2. Кирейчева Л.В., Лентяева Е.А. Восстановление антропогенно деградированных почв земель сельскохозяйственного назначения // Агрохимический вестник. 2016. № 5. С. 2-6.
3. Кононов О.Д., Блынская Т.А. Агроэкологическая оценка антропогенного воздействия на плодородие почв пашни // Плодородие. 2008. № 5 (44). С. 13-14.
4. Кулик Е.Н., Радомская В.И. Оценка экологического состояния бурой лесной почвы при антропогенном воздействии // Антропогенная трансформация природной среды. 2010. № 1. С. 412-415.
5. Логвина О.А., Парфенова Е.А., Полянская Е.А. Оценка состояния антропогенных почв по интегральному показателю химического загрязнения // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2016. № 2 (30). С. 192-196.
6. Пестряков А.М. Приемы антропогенного регулирования плодородия почв // Инновационные технологии в адаптивно-ландшафтном земледелии: сборник докладов Междунар. науч.-практ. конф. ФГБНУ «Владимирский НИИСХ». Издательство: ПресСто», 2015. 470 с.
7. Организация и особенности проектирования экологически безопасных агроландшафтов: Учебное пособие / Под ред. Л.П. Степановой. 2-е изд., доп. СПб.: Издательство «Лань», 2017. 268 с.
УДК 633.111.1:631.559.2
РЕЗУЛЬТАТЫ СКРИНИНГА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ ПО УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВУ ЗЕРНА
Икусов Р.А., аспирант 3 года обучения направления подготовки 35.06.01 «Сельское хозяйство», Шевчук Д.И., магистрант 2 курса направления подготовки 35.04.04 «Агрономия». Научный руководитель: д. с.-х. н., руководитель ЦКП «Генетические ресурсы растений и их использование», профессор Амелин А.В. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты многолетней оценки 20 новых и перспективных сортов яровой пшеницы из ведущих селекционных центров России, представленные для агроэкологического изучения на Шатиловской СХОС. В годы испытаний (2014-2020 гг.) урожайность зерна у сортов яровой пшеницы варьировала от 2,0 до 4,6 т/га, содержание белка в зерне - от 13,3 до 16,9%, клейковины - от 23,1 до 29,3%, крахмала - от 62,3 до 65,6%, а седиментация - от 43,3 до 62,5 %. Перспективными для использования в селекции признаны: Агата, Ульновская 100, Любава, Дарья, Кинельская 2010 и Кинельская Нива. Данные сорта способны формировать и высокий, и качественный урожай зерна.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Яровая пшеница, качество зерна, урожайность, седиментация, белок, крахмал, клейковина, селекция.
ABSTRACT
The article presents the results of a long-term assessment of 20 new and promising varieties of spring wheat from the leading breeding centers of Russia, presented for agroecological study at the Shatilovo Agricultural Experiment Station. During the years of the research (2014-2020), the grain yield in spring wheat varieties varied from 2.0 to 4.6 t/ha, the protein content in grain - from 13.3 to 16.9%, gluten - from 23.1 to 29.3%, starch - from 62.3 to 65.6%, and sedimentation - from 43.3 to 62.5%. Agata, Ulnovskaya 100, Lyubava, Daria, Kinelskaya 2010 and Kinelskaya Niva are recognized as promising for use in breeding. These varieties are capable of forming both high and high-quality grain yield.
KEYWORDS
Spring wheat, grain quality, yield, sedimentation, protein, starch, gluten, breeding.
