CC BY
62
рых лесостепных почв, которые слабообеспечены этими сокообеспечены подвижным марганцем, его концен-
микроэлементами. По концентрации подвижной меди трация в слое 5... 15 см составляет 20,5 мг/кг. Для непахотные почвы всех реперных объектов области можно линных черноземов типичных и выщелоченных ха-
назвать низкообеспеченными (менее 0,2 мг/кг), а по со- рактерно среднее содержание этого микроэлемента в
держанию доступных форм кобальта почвы 9 реперных слое 10...20 см (10,9...12,8 мг/кг). В структуре пашни
объектов относятся к категории низкообеспеченных (ме- области доля среднеобеспеченных подвижным мар-
нее 0,15 мг/кг) и 11 — к категории среднеобеспеченных. ганцом почв составляет 31,1 %, а 65,7 % относится к
Заповедные темно-серые лесостепные почвы вы- категории низкообеспеченных.
Литература.
1. Соловиченко В.Д., Лукин С.В., Лисецкий Ф.Н., Голеусов П.В. Красная книга почв Белгородской области. — Белгород: изд-во БелГУ, 2007,- 139 с.
2. Лукин С.В., Соловиченко В.Д., Авраменко П.М., Ероховец М.А. Гумусное состояние почв Белгородской области//Достижения науки и техники АПК. — 2001. — Мб. — С. 15-17.
3. Лукин С.В., Авраменко П.М., Ероховец М.А., Солдат И.Е. Содержания подвижного фосфора и обменного калия в почвах Белгородской области// Достижения науки и техники АПК. — 2002. — № 1. — С. 16-18.
4. Лукин С.В., Авраменко П.М. Закономерности изменения содержания подвижного фосфора и обменного калия в почвах Белгородской области//Агрохимия,- 2007,-№ 6.- С. 22-26.
5. Лукин С.В., Меленцова С.В. Мониторинг микроэлементов в пахотных почвах Белгородской области// Достижения науки и техники АПК,-2006. №10,- С.29-30.
6. Лукин С.В., Авраменко ИМ., Меленцова С.В. Динамика содержания серы в почвах Белгородской области// Достижения науки и техники АПК-2006. №2,- С.21-22.
MONITORING RESULTS OF SOIL FERTILITY IN STATE RESERVE «BELOGOR’E»
S.V. Lukin, V.D. Solovichenko
Summary. The main agrochemical properties of reverse "Belogor’e” soils: acidity, organic matter, mobile phosphorus, exchangeable potassium, mobile forms of microelements and sulphur content through soil profile horizons are dealt with in the article. Also regularities of these measures changes in regional arable soil are briefly analysed.
Keywords: soil fertility, agrochemical properties, monitoring.
УДК 631.41(470.57)
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН
И.К. ХАБИРОВ, доктор биологических наук, заведующий кафедрой
И. Г. АСЫЛБАЕВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
РА. ЯКУПОВА, старший преподаватель И.Ж. ЯКУПОВ, соискатель Б.В. РАФИКОВ, аспирант Башкирский ГАУ E-mail: [email protected]
Резюме. Определено содержание 63 химических элементов в почвах луговых, лесных и агроэкосистем Северной лесостепной зоны Республики Башкортостан. Установлены особенности и закономерности их распределения по профилю почв в зависимости от состава почвообразующих пород, путей поступления элементов, свойств почв, наличия тех или иных геохимических барьеров, естественных аномалий и техногенных факторов.
Впервые дана экологическая оценка химического состава почв по трем классам токсичности, определен вклад отдельных элементов в суммарный показатель загрязнения.
Ключевые слова: химические элементы, тяжелые ме-
таллы, агроэкологическая оценка, Республика Башкортостан, Южный Урал.
В условиях возрастания антропогенного воздействия объективная оценка содержания химических элементов в почвах, особенно токсичных, приобретает большую эколого-социальную значимость. Однако информация об их содержании в почвах Башкортостана практически отсутствует. Поэтому необходимы регулярные режимные наблюдения за источниками поступления различных химических элементов и уровнем их содержания в почве, продуктах питания, питьевой воде, а также сопоставление почвенно-геохимических карт со сведениями о здоровье и смертности населения. На наш взгляд расширение знаний в этой области химии почв — весьма актуальная задача, как для общей экологии, так и для естествознания в целом. Современные атомно-адсорбционные и спектроскопические методы изучения биологических объектов позволяют реализовать подобные исследования.
На сегодняшний день достаточно надежных данных о фоновом содержании многих тяжелых металлов нет. Их уровни в одних и тех же почвах могут значительно различаться [1]. Уже сейчас есть террито-
рии, почвы которых в сильной степени загрязнены рядом тяжелых металлов и не могут использоваться для возделывания продовольственных и кормовых культур [2...5].
Целью наших исследований стало изучение содержания и распределения химических элементов в почвах различных экосистем (лес, пашня, луг) северной лесостепной зоны в пределах Уфимского плато Бирского района и их агроэкологическая оценка по токсическим элементам.
Условия и методы. Почвенные разрезы закладывали на постоянных экологических стационарах.
Стационар Байки:
Р. 7-99 — темно-серая лесная остаточно-карбонатная почва, лес (сосна, береза);
Р. 1-2000 — торфянисто-перегнойная остаточнокарбонатная почва, лес (ель);
Р. 8-99, темно-серая лесная почва почва, луг.
Стационар Магинск:
Р. 9-99 — торфянисто-перегнойная, остаточнокарбонатная почва, лес (лиственница, береза).
Стационар Абызово:
Р. 10-99 — аллювиальная серая лесная на погребенной лугово-зернистой почве, луг.
Стационар Караяр:
Р. 2-2000 — темно-серая лесная неполноразвитая почва, луг;
Р. 3-2000 — темно-серая лесная неполноразвитая почва, лес (сосна).
Стационар Бирск:
Р 1-2002 — темно-серая лесная почва, пашня (пряные культуры).
Методы исследований приведены в ранних работах [6, 7].
Уфимское плато — это плоская возвышенность с сильно расчлененным карстово-эрозионным рельефом, сложенная твердыми известняками, доломитами, пестроцветными мергелями, местами песчаными отложениями. Почвообразующие породы представлены преимущественно известняковыми элювиально-делювиальными глинами. В почвенном покрове преобладают серые лесные, дерново-карбонатные и перегнойно-карбонатные почвы. Перегнойно-карбонатные почвы приурочены в основном к замшелым пихтарникам, соснякам и ельникам. В них под слаборазложив-шейся оторфованной подстилкой залегает органо-ми-неральный горизонт, состоящий из перегноя и мелких обломков щебня карбонатных пород, мелкозем часто выщелочен от карбонатов, вскипание от 10 %-ной соляной кислоты бурное только по обломкам щебня.
Почвы, сформированные на Уфимском плато, в основном характеризуются укороченным почвенным профилем и наличием карбонатов в нижней его части. В процессе развития по мере уменьшения влияния карбонатности почвообразующих пород начинает проявляться подзолистый процесс.
Еще одна особенность почв региона — относительно высокое содержание гумуса, что обусловлено минерализацией достаточно большого лесного опа-
да и растительных остатков в условиях континентального климата и близким залеганием известковых коренных пород, состав которых способствует нейтрализации кислых продуктов разложения и закреплению гумуса в форме гуматов кальция. Почвы насыщены основаниями, реакция среды изменяется от слабокислой до слабощелочной.
Поскольку район Уфимского плато удален от промышленных центров, а его территория залесена более чем на 75 % в почвах не отмечается накопления токсичных элементов. Относительно высокие концентрации некоторых элементов в первую очередь фосфора и серы обусловлены наличием соответствующих геохимических барьеров. С составом почвообразующих пород связано накопление лития, титана, ванадия, алюминия, железа, вольфрама. В иллювиальных горизонтах почв увеличивается содержание алюминия, железа и марганца.
Высокая гумусированность и поглотительная способность, а также наличие в профиле карбонатов обеспечивают высокую геохимическую устойчивость почв Уфимского плато.
Мы провели агроэкологическую оценку химического состава почв по 3 классам токсичности. Осуществляли ее путем сравнения концентрации каждого элемента с известными пороговыми и критическими нагрузками, а также величинами ПДК. Поскольку нормативы для ряда элементов не установлены, а уровень их токсичности в значительной степени зависит от свойств почвы (содержания гумуса, питательных элементов и вторичных минералов, pH среды, окис-лительно-востановительные условия и др.), многие ученые [8... 11] считают более целесообразным ориентироваться по фоновым значениям. Токсичными считаются концентрации веществ, превышающие их естественное содержание в 5... 10 и более раз. Недостаток экологической оценки по ПДК, как отмечает В.И. Кирюшин [12], еще и то, что не учитывается совместное негативное действие нескольких элементов, каждый из которых присутствует в субкритических
Таблица 1. Оценка содержания элементов 1-го клас са токсичности*
Стационар >15 2п РЬ С(/ Нд 5е гс
Байки, лес 2|0 12 12 13 10 10 2,7
26,0 15,6 15,6 16,9 13,0 13,0
Байки, луг 11 12 15 19 10 10 6,3
23,9 28,4 13,3 16,8 8,8 8,8
Байки, лес 2,5 2,0 18 10 20,5 12,0 34,8
6,4 5,1 4,6 2,5 50,9 30,5
Магинск, лес 2А 12 2А 23 13. 26 36,6
5,1 28,8 5,1 6,3 18,3 62,5
Абызово, луг 10 10 10 19 12 18,0 18,9
4,2 4,2 4,2 7,9 4,2 75,3
Караяр, лес 1,2 23 15 2,5 10 10 7,5
33,6 18,4 12,0 20 8,0 8,0
Караяр, луг 32, м 15 3^9 10 10 9,4
22,2 26,4 10,4 27,2 6,9 6,9
* Примечание: в числителе — превышение над фоном, раз; в знаменателе — доля элемента в суммарном количестве, %.
концентрациях. Очевидно, что если содержание многих элементов повышенное, то их суммарный эффект может привести к экологическому бедствию.
Роль отдельных элементов в пределах каждого класса токсичности выражали в процентах, а также определяли по отношению к фоновым значениям. Суммарный химический показатель рассчитывали как сумму коэффициентов концентрации веществ по формуле: гс=ъксГ(п-1),
где п — число определяющих элементов; Ка—коэффициент концентрации /-го элемента, Ка = С/СфГ Фоновые значения были определены по минимальной величине или среднему значению из нескольких минимальных для северной лесной зоны.
Результаты. Анализ данных по загрязнению почв элементами первого класса токсичности показывает, что в основном это цинк, селен и мышьяк. В районе Уфимского плато, где содержание элементов в почвах определяется естественными факторами и прежде всего их концентрацией в коренных и почвообразующих породах, суммарный химический показатель элементов первого класса токсичности невелик. Исключение — торфянисто-перегнойные почвы на стационарах Байки (лес еловый) и Магинск (лиственница), в которых обнаружено высокое со-
Таблица 2. Оценка содержания элементов 2-го класса токсичности*
Стационар Сг Со Hi Си Мо Zc
Байки, лес 19 16 11 - 16 5,2
23,2 19,4 13,4 44,0
Байки, луг 2А 18 5,9
30,4 69,6
Байки, лес 10 11 11 12 51 6,1
9,9 10,9 10,9 11,9 56,4
Магинск, лес 12 10 15 10 2J 3,5
16,1 13,3 20,0 13,3 37,3
Абызово, луг 18 17 16 12 10 3,3
24,6 23,3 22,0 16,4 13,7
Караяр, лес 2J) 19 10 16 5Z 8,2
16,4 15,6 8,2 13,1 46,7
Караяр, луг 12. 13 12 5Л 8,5
19,1 11,3 19,1 50,4
* Примечание: в числителе — превышение над фоном, раз; в знаменателе — доля элемента в суммарном количестве, %.
держание ртути и селена, достигающее 50,9 и 62,5% соответственно. Суммарный показатель загрязнения на этих участках составляет 34,8...36,6 ед. (табл. I).
Суммарный показатель загрязнения почвы элементами второго класса токсичности не превышает 10 ед. (3,3...8,5 ед.). Чаще всего среди них встречается молибден, доля которого составляет 13,7...69,6 %. На втором месте находится хром (16,4...30,4 %), далее следуют кобальт, никель и медь (табл. 2).
Элементы третьего класса токсичности в основном представлены барием, вольфрамом и марганцем, что обусловлено исключительно высоким их содержанием в коренных и почвообразующих породах.
Самые большие концентрации бария (50.. .90 %) и суммарный показатель загрязнения элементами 3-го класса опасности (до 76 ед.) отмечаются в почвах стационаров Юрюзано-Айской депрессии, где барий сопутствует хе-могенным и органогенным известнякам (табл. 3).
Таблица 3. Оценка содержания элементов 3-го класса токсичности*
Стационар | W Ва Sr Мп V Zc
Байки, лес 10 15 IB 14 12
14,2 21,4 27,2 20,0 17,2 о,и
Байки, луг 2А 16 19 15 12 4 6
27,9 18,6 22,1 17,4 14,0 4,0
Байки, лес 15 13 11 13 10 9 8
22,0 19,1 25,0 19,1 14,7 ^,о
Магинск, лес 1Z 10 13 10 11 9 1
27,8 16,4 21,3 16,4 18,0
Абызово, луг 5£ 1й 10 1,42 12 R fi
52,0 10,4 10,4 14,8 12,4 0,0
Караяр, лес 2А 16 11 14 13 4 1
25,9 19,7 21,1 17,3 16 *+> і
Караяр, луг М 14 16 12 11 4 ^
36,1 16,9 19,3 14,4 13,3 4,0
* Примечание: в числителе — превышение над фоном, раз; в знаменателе — доля элемента в суммарном количестве, %.
Выводы. Таким образом, в почвах северной лесостепной зоне чрезмерного накопления токсичных элементов не установлено. Среди элементов первого класса токсичности основная нагрузка приходится на цинк, селен и мышьяк; второго класса — на молибден, хром и медь; третьего класса — на барий, вольфрам и марганец.
Литература.
1. Протасова Н. А., Горбунова Н. С. Формы соединений никеля, свинца и кадмия в черноземах центрально-черноземного региона // Агрохимия — 2006 — № 8,— С. 68-76.
2. Аржанова B.C. Елпатьевский П.В. Техногенная геохимическая аномалия в почвах и некоторые аспекты ее формирования/ Тезисы докладов 5-го Всесоюзного съезда почвоведов. Минск. Типография «Победа» 1977. 92 с.
3. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. 328 с.
4. Кабата — Пендиас А., Кабата К. Микроэлементы в почвах и растениях — М.: Мир, 1989. 439 с.
5. Ильин В.Б. К оценке массопотока тяжелых металлов в системе почва-сельскохозяйственная культура //Агрохимия- 2006.-Ns3.-C. 52-59
6. Асылбаев И. Г. Автореферат канд. диссертации. Содержание и распределение химических элементов в почвах Южного Урала, 2004. — 24 с.
7. Габбасова И. М., Хабиров И. К. Почвенный покров./ Проблемы экологии: принципы их решения на примере Южного Урала. Под редакцией Н.В. Стороной. — М..: Наука, 2003. — 287с.
8. Белых Л. И., Рябчикова И.А., и др. Оценка степени химического загрязнения почвенно-растительного покрова агроэкосистем Южного Прибайкалья// Агрохимия.— 2006,— № 5,—С. 78-89.
9. Протасова Н.А., Щербаков А.П., Копаева М. Т. Редкие и рассеянные элементы в почвах Центрального Черноземья. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1992. 168 с.
10. Добровольский Г.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы.// Почвоведение — 1997— № 7,- С. 431-441.
11. Добровольский Г.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние. М.: Мысль, 1983. 272с.
12. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. Учебник. — М. Колос, 1996. 367с.
