CC BY
335
УДК 631.4:628.5
Алексей Аристархов,
доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории оценки эффективности удобрений, Михаил Лунев,
доктор биологических наук, заведующий лабораторией сельскохозяйственной токсикологии, Александра Павлихина,
кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории сельскохозяйственной токсикологии, Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, г. Москва
ЭКОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ПАХОТНЫХ ПОЧВ РОССИИ ПО СОДЕРЖАНИЮ В НИХ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ
На основе материалов локального мониторинга плодородия почв на реперных участках (РУ) впервые проведены исследования по выявлению уровня содержания подвижных форм тяжелых металлов (ТМ) в агроэкосистемах России за достаточно длительный период (2002-2012 гг.). Установлено, что за это время наметилась четкая тенденция снижения в основных типах и подтипах почв страны содержания подвижных форм ТМ (Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Cr, Hg, As). Средние показатели содержания этих элементов как в целом по стране, так и на уровне федеральных округов в несколько раз ниже разработанных ПДК. Это свидетельствует о том, что общая экологическая обстановка по содержанию подвижных форм ТМ в почвах страны достаточно устойчива и ее можно оценить как благополучная. Однако в отдельных субъектах Федерации на различных типах почв зафиксировано повышенное, близкое к ПДК, содержание подвижных форм ТМ. Так, по меди выявлена тревожная обстановка в Ульяновской и Иркутской областях, в почвах которых уровень содержания меди достиг 2,6 и 2,7 мг/кг (ПДК 3,0). Установлен единственный случай превышения ПДК по меди в серых лесных почвах Майкопского района Республики Адыгея (до 4,2 мг/кг при ПДК 4,0). Установлен также единственный случай превышения ПДК и по никелю на серых лесных почвах Сингелеевского района Ульяновской области (4,25 мг/кг при ПДК 4,0). Превышение 0,5 ПДК по никелю выявлено и в почвах РУ ряда других областей (до 2,11-3,93 мг/кг): Воронежская, Тюменская, Кемеровская, Иркутская, Сахалинская области, Ставропольский край, Карачаево-Черкесская Республика, Республика Бурятия. По цинку, кадмию, свинцу, ртути и мышьяку не установлены сверхвысокие показатели, хотя в почвах ряда субъектов они выше, чем среднероссийские уровни. Таким образом, можно заключить, что проведенной оценкой содержания подвижных форм ТМ в пахотных почвах страны установлены лишь отдельные факты превышения их предельных количеств. Полагаем, что и в дальнейшем в каждом конкретном субъекте Российской Федерации необходимо вести постоянный мониторинг за содержанием ТМ в агроэкосистемах, выяснять причины возможного повышения их содержания в почвах и растениях и своевременно принимать необходимый меры по устранению возникающих негативных явлений.
S u m m a r y
First studies on the revelation of mobile forms of heavy metals (HMs) in Russian agroecosystems during a relatively long period (2002-2012) were performed on the basis of local monitoring of soil fertility on key plots (KPs). It is found that a clear tendency of decrease of mobile HMs (Cu, Zn, Cd, Pb, Ni, Cr, Hg, As) in the main soil types and subtypes was noticed during this time. The mean contents of these elements in the entire country and in Federal districts are several times lower than the established values of maximum permissible concentrations (MPCs). This indicates that the general ecological conditions in terms of mobile HM contents in the soils of the country is relatively stable and can be estimated as satisfactory. However, in separate Federal subjects, increased, close to the MPC, contents of mobile HMs are recorded on different soil types. So, an alarming situation in terms of copper content is revealed in Ul'yanovsk and Irkutsk oblasts, where the content of copper in soils reached 2.6 and 2.7 mg/kg (MPC = 3.0). A single exceeding of copper MPC is established in gray forest soils of Maikop district, Republic of Adygeya (up to 4.2 mg/kg, PMG being 4.0 mg/kg). A single exceeding of nickel MPC is revealed in gray forest soils of Sengilei district, Ul'yanovsk oblast (4.25 mg/kg, MPC being 4.0 mg/kg). Exceedings of 0.5 MPC for nickel (up to 2.11-3.93 mg/kg) are also revealed in KP soils of some other regions: Voronezh, Tyumen, Kemerovo, Irkutsk, and Sakhalin oblasts; Stavropol krai; republics of Karachaevo-Cherkessia and Buryatia. No extremely high contents are found for zinc, cadmium, mercury, and arsenic, although their concentrations in soils of some regions are higher than the mean values for the country. Thus, isolated exceedings of limit contents are revealed for mobile HMs in arable soils of the country. We think that permanent monitoring of HM contents in agroecosystems should continue in each subject of Russian Federation to reveal reasons for potential increase of their contents in soils and plants and undertake timely measures for eliminating negative consequences. Ключевые слова: подвижные формы тяжелых металлов, локальный мониторинг плодородия почв, основные типы и подтипы почв, динамика содержания в почвах тяжелых металлов за длительный период (более 10 лет).
Keywords: mobile forms of heavy metals, local monitoring of soil fertility, main soil types and subtypes, long-term (more than 10 years) dynamics of heavy metals in soils.
Введение
Предупреждение нежелательных экологических ситуаций и смягчение их последствий невозможно без комплексной системы наблюдений, оценки и прогноза последствий воздействия источников загрязнения. Получение достоверной информации о путях их накопления, перераспределения, а также выявление влияния различных источников тяжелых металлов (ТМ) на процессы загрязнения их соединениями различных агроценозов, в том числе и земель сельскохозяйственного назначения, приобретает все большее значение в земледелии. В настоящее время достаточно хорошо установлено, что накопление ТМ обусловлено, преимущественно, техногенными факторами (выбросы газов промышленными предприятиями и их
стоки) и, отчасти, агрогенными (средства химизации, среди которых особо выделяются осадки сточных вод) [1-17]. Доказано, что при использовании агрохимических средств поступление ТМ в почву и растения зависит от их ассортимента и доз применения [1, 6, 7-17]. Рядом исследований отмечается, что даже при интенсивном уровне химизации (в доперестроечном периоде отечественного земледелия) потребовалось бы сотни лет, чтобы содержание ТМ в пахотных почвах существенно возросло и приблизилось к предельно допустимой концентрации (ПДК) [4, 5, 17-20]. Однако во многих этих исследованиях полученные выводы основывались на определениях валовых форм ТМ в почвах. Обстоятельные работы по определению содержания подвижных форм ТМ проведены в системе агрохими-
ческой службы страны в условиях производства на полях хозяйств. Однако они до настоящего времени недостаточно обобщены и проанализированы. Цель работы — изучить состояние и динамику изменения содержания подвижных форм ТМ в основных типах и подтипах пахотных почв России за длительный период (более 10 лет — 2002-2012 гг.).
Методика исследования
Агроэкологический мониторинг плодородия почв на реперных участках (РУ — это поле или его часть (чаще 1/2) постоянного агрохимического контроля за плодородием почв, примерно площадью 50-100 га) ведется агрохимической службой с 1991 г. На каждой станции в зоне ее деятельности в среднем было заложе-
но по 20-30 РУ на типичных для зоны почвах, в преобладающих севооборотах с характерным для региона уровнем химизации. Обследование почв РУ проводится ежегодно на основе Методических указаний по проведению мониторинга на реперных и контрольных участках [21-22]. Токсикологическая оценка показателей проводилась согласно Методическим указаниям по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения [23]. При этом использовались градации, представленные в таблице 1.
В основу анализа состояния содержания подвижных форм ТМ положена созданная база данных по локальному мониторингу плодородия почв [24, 25].
Результаты и их обсуждение
Как следует из анализа материалов общей базы данных [25], средние значения показателей содержания подвижных форм ТМ (Си, Zn, С<^, РЬ, №, Сг, Нд, А$) в целом в почвах России (по состоянию на 01.01.2013 г.) не превышают уровней ПДК (табл. 2). При этом установлено, что разброс данных по каждому элементу достаточно широк, а по меди, свинцу и никелю отмечены лишь единичные случаи наблюдений превышения ПДК. В целом же средние показатели содержания подвижных форм ТМ находятся существенно ниже ПДК: по меди — в 10-15 раз, по цинку — в 10-22, по кадмию, свинцу, никелю — не менее чем в 7-8, по хрому, ртути и мышьяку — не менее чем в 10 раз. Следовательно, в целом почвы страны можно характеризовать по содержанию подвижных форм ТМ достаточно благополучными.
Проведенный нами анализ содержания подвижных форм ТМ в почвах разных экономических районов России выявил определенные особенности их распределения, обусловленные преимущественно как природными факторами (типы почвы и их плодородие), так и антропогенными (техногенные выбросы, интенсивность применения агрохимических средств, ассортимент удобрений и т.д.). Так, по содержанию меди с наиболее высокими показателями (до 0,39-0,44 мг/кг) выделяются зона обыкновенных и выщелоченных черноземов Восточной Сибири и Поволжья, а также зона дерново-подзолистых почв Северного и Северо-Западного регионов (табл. 3). В почвах этих регионов содержание подвижной меди превышает в 1,5-2,0 раза уровень ее содержания в других регионах и в целом по России.
Также выявлено, что в пахотных почвах отдельных областей содержание меди может достигать и более высоких значений: до 0,52-0,65 мг/кг (Мурманская и Тверская области), и даже 1,26 и 2,7 мг/кг (Ульяновская и Иркутская области соответственно). Последние показатели достаточно тревожные, так как близки к ПДК меди (3 мг/кг). Единственный случай превышения ПДК меди установлен на уровне 4,2 мг/кг на серой лесной почве в Майкопском районе Республики Адыгея. Однако, оценивая в целом содержание меди в почвах по 1074 РУ, следует констатировать преобладающий ее уровень содержания в пределах 0,10-0,3 мг/кг, что свидетельствует о десятикратном более низком показателе, чем ПДК, и о достаточно благополучной экологической обстановке плодородия почв по содержанию в них меди.
Аналогичное заключение касается и содержания подвижного цинка. Результаты обследования пахотных почв 1062 реперных участков показали, что среднее содержание подвижного
цинка в почвах реперных участков России составляет 1,03 мг/кг и колеблется от 0,03 до 9,4 мг/кг (табл. 2). Наибольшее содержание подвижного цинка выявлено в дерново-подзолистых почвах Северного, Северо-Западного, Центрального и Дальневосточного районов и, соответственно, оно составляет 2,56, 1,50 и 1,55 мг/кг (табл. 3). Аналогичные показатели установлены для почв Архангельской (2,62 мг/кг), Вологодской (2,67), Тверской (2,26), Ярославской (2,76) и других областей с преобладанием пахотных почв дерново-подзолистого типа. В регионах с распространением обыкновенных и типичных черноземов ЦЧО и Поволжья содержание подвижного цинка находится в пределах 0,54-0,64 мг/кг, а для обыкновенных и типичных черноземов Уральского, Западно-Сибирского экономических районов -соответственно 0,80 и 0,71 мг/кг. Для Восточно-Сибирского района с преобладанием серых лесных почв, выщелоченных и обыкновенных черноземов содержание подвижного цинка
Таблица 3
Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах реперных участков экономических районов России (на 01.01.2013 г.)
Природные сельскохозяйственные районы Число реперных участков Содержание, мг/кг
Cu Zn Cd Pb Ni Cr Hg As
Северный + Северо-Западный 103 0,39 2,56 0,04 0,74 0,56 0,44 - 2,17
Центральный 165 0,23 1,50 0,08 0,79 0,55 0,35 0,03 1,70
Волго-Вятский 103 0,23 1,00 0,08 0,61 0,58 0,29 0,04 2,30
ЦЧО 98 0,13 0,54 0,06 0,69 0,73 0,54 0,02 3,57
Поволжский 111 0,42 0,64 0,06 0,73 0,73 0,74 0,02 2,64
Северо-Кавказский 136 0,24 0,70 0,09 1,22 0,70 0,16 0,03 4,23
Уральский 92 0,23 0,80 0,09 0,83 0,94 0,99 0,01 4,13
Западно-Сибирский 99 0,15 0,71 0,06 0,76 0,92 0,85 0,03 3,61
Восточно-Сибирский 130 0,44 0,99 0,06 1,11 0,66 - 0,02 4,18
Дальневосточный 54 0,27 1,55 0,08 1,30 0,65 0,54 0,03 7,00
Таблица 1
Группировка почв для эколого-токсикологической оценки по содержанию подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг (ацетатно-буферный раствор, рН 4,8)
Элемент Класс опасности Г р у п п ы
1 2* 3 4 5
Свинец 1 < 3 3,0-6,0 6,1-12,0 12,1-18,0 > 18,0
Цинк 1 < 10,0 10,0-23,0 24,0-46,0 47,0-69,0 >69,0
Медь 2 < 1,5 1,5-3,0 3,1-15,0 15,1-30,0 >30,0
Никель 2 < 2,0 2,0-4,0 4,1-20,0 20,1-40,0 >40,0
Хром 2 < 3,0 3,0-6,0 6,1-30,0 30,1-60,0 >60,0
Кобальт 2 < 2,5 2,5-5,0 5,1-25,0 25,1-50,0 >50,0
*Численное значение верхней границы второй группы соответствует ПДК элемента в почве.
Таблица 2
Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах реперных участков России (по
состоянию на 01.01.2013 г.)
Элемент Число РУ Содержание, мг/кг Минимум, мг/кг Максимум, мг/кг ПДК, мг/кг почвы
Медь 1074 0,26 0,01 4,2 3,0
Цинк 1062 1,03 0,03 9,4 23,0
Кадмий 1001 0,08 0,01 0,80
Свинец 1034 0,87 0,02 6,15
Никель 914 0,69 0,05 4,25 4,0
Хром 384 0,58 0,02 4,03 6,0
Ртуть 639 0,02 0,0 0,16
Мышьяк 595 3,66 0,01 17,7
МСХЖ — 60 лет!
- 43
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 6 / 2016
находится на уровне 0,99 мг/кг. Таким образом, можно констатировать, что как в целом по России, так и по регионам и субъектам Российской Федерации содержание цинка достаточно далеко от уровня ПДК (23 мг/кг).
Содержание подвижного кадмия изучено в почвах 1009 реперных участков. Его колебания находятся в пределах от 0,01 до 0,80 мг/кг, составляя среднюю величину в целом по России 0,08 мг/кг, что совпадает с данными ранее проведенных нами исследований [4]. Наиболее низкое содержание подвижного кадмия (в пределах 0,04-0,06 мг/кг) характерно для почв Северного, Северо-Западного, ЦЧО, Поволжского, Западно-Сибирского и Восточно-Сибирского экономических районов, а в остальных — оно не превышает 0,08-0,09 мг/кг (табл. 3). Однако в почвах отдельных субъектов РФ показатели содержания этого элемента могут достигать и более высоких величин: в Свердловской области — 0,14 мг/кг, Владимирской — 0,18, Нижегородской — 0,11, Челябинской — 0,12, Кемеровской — 0,19, в Карачаево-Черкесской Республике — 0,24 мг/кг. Известно, что ПДК подвижного кадмия не установлены, и поэтому требуется особенное внимание к мониторингу изменения его показателей в почве.
По свинцу обобщены материалы исследований по 1034 РУ. Среднее содержание его в почвах страны составляет 0,87 мг/кг, при колебании показателей от 0,02 (минимальное) до 6,15 мг/кг (максимальное) (табл. 2). По экономическим районам содержание подвижного свинца в почвах также колеблется в достаточно широких пределах. Минимальное его количество — 0,60-0,76 мг/кг установлено для почв Северного, Северо-Западного, Волго-Вятского, ЦЧО, Поволжского и Западно-Сибирского. Почвы Центрального и Уральского районов имеют промежуточное его содержание на уровне 0,76-0,79 мг/кг, тогда как в почвах Северо-Кавказского, Восточно-Сибирского и Дальневосточного районов отмечены его максимальные величины содержания — на уровне 1,11-1,30 мг/кг (табл. 3). Относительно высокие уровни содержания свинца характерны для почв целого ряда субъектов РФ: Оренбургская область — 1,15 мг/кг, Республика Хакасия — 1,18, Ульяновская область — 1,22, Ярославская область — 1,40, Иркутская область — 1,46, Кемеровская область — 1,56, Хабаровский край — 1,64, Республика Адыгея — 2,74 мг/кг. Однако эти показатели не превышают значений для второй группы эколого-токсикологической градации по содержанию подвижных форм тяжелых металлов (3-6 мг/кг почвы).
Содержание подвижного никеля изучено на 914 РУ. Среднее его содержание в почвах страны — 0,69 мг/кг при показателе ПДК на этот элемент — 4,0 (табл. 2). Наибольшее количество элемента — 0,92-0,94 мг/кг установлено в почвах Уральского и Западно-Сибирского экономических районов, а наименьшее — 0,56-0,73 мг/кг в остальных экономических районах, где его содержание практически эквивалентно среднероссийскому уровню (табл. 3). Максимальные величины содержания подвижного никеля характерны для почв таких субъектов РФ, как Воронежская (1,17 мг/кг), Волгоградская (1,21) и Кемеровская (1,88) области. Однако во всех субъектах страны средние показатели содержа-
ния подвижного никеля в почвах не превышают установленного для этого элемента пДк.
Контроль за содержанием подвижного хрома проведен на 284 РУ в 22 субъектах Российской Федерации. Установлено, что среднее его содержание составляет 0,58 мг/кг, при колебаниях от 0,02 до 4,03 мг/кг при ПДК элемента, равном 6,0 мг/кг (табл. 2). Колебания содержания элемента в почвах экономических районов в основном составляет от 0,16 до 0,74 мг/кг и только в двух районах (Уральском и Западно-Сибирском) имеются более высокие значения (0,85 и 0,99 мг/кг) (табл. 3). Максимальные показатели по хрому установлены для почв Кемеровской (1,38 мг/кг) и Челябинской (1,07) областей. Однако все эти показатели достаточно удалены от уровня ПДК элемента (6,0 мг/кг почвы).
Содержание подвижных форм ртути исследовано в почвах 639 реперных участков. Ее показатели в почвах в среднем по стране составляют 0,02 мг/кг при колебаниях в почвах реперных участков от 0,00 до 0,16 мг/кг (табл. 2). При этом установлено, что в почвах Северного, СевероЗападного и Уральского районов содержание либо нулевое, либо не превышает 0,01 мг/кг, а в остальных — оно находится на уровне 0,020,04 мг/кг (табл. 3).Такие же показатели характерны и для целого ряда субъектов РФ: Мурманская область — 0,03 мг/кг, Рязанская область — 0,027, Тверская область — 0,024, Ярославская область — 0,029, Кировская область — 0,020, Республика Чувашия — 0,025, Липецкая область — 0,026, Волгоградская область — 0,024, Краснодарский край — 0,020, Республика Тыва — 0,046, Республика Хакасия — 0,027, Хабаровский край — 0,031, Амурская область — 0,039, Сахалинская область — 0,057 мг/кг. Однако особо следует отметить, что в почвах всех 8 реперных участков Республики Марий-Эл содержание ртути колебалось на уровне 0,0700,120 мг/кг, а среднее составило 0,106 мг/кг. Это наивысшие показатели из всего фонда материалов наблюдений на реперных участках страны, что свидетельствует как об остроте проблемы, так и о дальнейшей необходимости продолжения ее мониторинга и выяснения причин поступления элемента в агроэкосистемы региона.
Обследование на содержание подвижного мышьяка в почвах проведено на 595 РУ. Среднее содержание его в пахотных почвах страны установлено на уровне 3,66 мг/кг, при колебаниях его показателей от 0,01 (минимальное) до 17,7 мг/кг (максимальное) (табл. 2). На уровне экономических районов можно выделить 3 группы районов с различным содержанием в почвах элемента: в первую группу с самым низким содержанием (1,70-2,64 мг/кг) входят такие районы, как Северный, Северо-Западный, Поволжский и Волго-Вятский; во вторую группу (3,57-4,23 мг/кг) — ЦЧО, Северо-Кавказский, Уральский, Западно-Сибирский, Восточно-Сибирский; в третью группу (с содержанием > 7,0 мг/кг А$) вошел только Дальневосточный район (табл. 3). Эти данные свидетельствуют о максимальной концентрации элемента в почвах Кавказского, Сибирского и Дальневосточного регионов и необходимости выявления специфических факторов, влияющих на накопление элемента в почвах.
Анализ базы данных содержания мышьяка в пахотных почвах субъектов Российской Федерации уточняет географию накопления мышьяка
в почвах. Максимальные его показатели (выше общероссийского уровня) характерны для пахотных почв Кировской области (среднее — 3,91 мг/кг, с максимальным значением — до 6,06,5 мг/кг), Республики Мордовия (4,44, до 5,4-6,5), Липецкой области (5,6, до 5,3-6,2), Самарской области (5,19, до 7,2), Краснодарского края — зона Краснодарского центра химизации (8,86, до 9,8), Карачаево-Черкесской Республики (4,01, до 9,20), Ростовской области — зона Цимлянской станции химизации (5,21, до 6,2), Оренбургской области — зона Оренбургского центра химизации (3,85, до 5,0), Читинской области (5,24, до 6,89,93), Омской области (5,55, до 7,50), Тюменской области (5,53, до 7,40), Хабаровского края (9,36, до 17,1), Амурской станции химизации (5,74, до 8,63), Сахалинской области (5,90, до 7,0-7,6).
Таким образом, проведенная нами эколо-го-агрохимическая оценка состояния пахотных почв страны по содержанию подвижных форм ТМ выявила лишь локальные территории с тенденцией повышения в пахотных почвах загрязнителей (ТМ). Полагаем, что в каждом конкретном регионе с этим надо тщательно разбираться. При этом следует иметь в виду, что на поступление ТМ в растения влияет множество факторов, важнейшими из которых являются свойства почв и динамика почвенных процессов, педохимия металлов, состояние и трансформация металлов, физиологические особенности растений. При содержании ТМ в корнеобитаемом слое в количествах, значительно превышающих предел, который может быть закреплен за счет внутренних ресурсов почвы, в корни поступают такие количества элементов, которые тканевые мембраны уже удерживать не могут. В результате этого поступление ионов или соединений ТМ перестают регулироваться клеточными механизмами, следствием чего является накопление избыточных количеств данных элементов тканями растения и интоксикация растительного организма.
Надо также учитывать и то, что помимо поступления ТМ через корни из загрязненных почв есть еще один путь — поглощение металлов через листовую поверхность из газопылевых выбросов и аэрозолей. Содержащие металлы частицы, попадая из воздуха на листья и другие органы растений, частично удерживаются на поверхности, частично удаляются с осадками и ветром. Определенная доля удерживаемых частиц проникает внутрь растения, но она не превышает 2-3% от всей массы усвоенных минеральных элементов.
Однако регулирование растением поглощения элементов имеет место только при питании из уравновешенных растворов с низкой концентрацией минеральных веществ. При повышении концентраций процессы регуляции в значительной степени подавляются, в результате чего происходит значительное накопление элементов в растительном организме. Избыток металлов приводит к дисбалансу компонентов питания, нарушению синтеза и функций многих биологически активных соединений: ферментов, витаминов, гормонов. В настоящее время научными исследованиями достаточно четко определено, что при высоких концентрациях ТМ на субклеточном уровне изменяются активность и другие свойства ферментов, расстраиваются функции клеточных мембран, а также митохондрий и хлоропластов, а на уровне органа или целого
мг/кг 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0
Д-подзолистые
■ Серые лесные
1,49 ■ Черноземы
■ Каштановые
0,98 1,07 0,98
Рис. 1. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в различных типах почв России, мг/кг
Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов подтипов почв России (на 01.01.
Таблица 4
в пахотном горизонте основных типов и 2013 г.), мг/кг
Почва Си са РЬ N1 Сг Число наблюдений (РУ)
Дерново-слабоподзолистая 0,32 1,48 0,06 0,74 0,55 0,36 61
Дерново-среднеподзолистая 0,37 1,58 0,05 0,60 0,48 0,44 73
Дерново-сильноподзолистая 0,27 1,41 0,11 0,71 0,44 0,36 50
Бурая лесная 0,44 1,71 0,12 1,45 0,75 0,58 17
Пойменно-аллювиальная 0,30 1,47 0,08 1,28 0,92 0,52 42
Светло-серая лесная 0,28 0,96 0,09 0,57 0,60 0,19 31
Серая лесная 0,46 1,05 0,09 0,97 0,83 0,35 56
Темно-серая лесная 0,46 0,93 0,08 0,75 0,77 0,26 44
Чернозем оподзоленный 0,25 0,72 0,08 0,91 1,17 1,20 18
Чернозем выщелоченный 0,16 0,59 0,07 0,84 0,79 1,04 176
Чернозем обыкновенный 0,16 0,71 0,07 0,79 0,67 0,91 92
Чернозем типичный 0,28 0,61 0,09 0,66 0,76 1,19 41
Чернозем южный 0,19 0,82 0,07 1,01 0,73 0,58 62
Светло-каштановая 0,19 0,53 0,06 0,64 0,43 0,37 18
Каштановая 0,17 1,42 0,05 1,63 0,68 н/д 41
Темно-каштановая 0,21 0,62 0,11 0,95 0,62 0,35 29
ПДК 3,00 23,0 4,00 6,0
растения нарушается нормальное течение важных физиологических процессов: поглощение и передвижение неорганических ионов, водный обмен, транспорт органических веществ, фотосинтез, дыхание, транспирация и др. [7].
Почвы являются основными источниками поступления ТМ в растения. При этом подвижные формы ТМ являются приоритетными для оценки состояния агроэкосистем в отношении загрязнения. Исследований по установлению содержания ТМ в почвах проведено недостаточно. Основной фонд таких материалов сосредоточен в системе агрохимслужбы. Как показывают материалы исследований, интенсивность накопления подвижных форм тяжелых металлов в почвах в значительной степени зависит от их типа (рис. 1). Установлено, что медь в наибольшей степени накапливается в серых лесных и дерново-подзолистых почвах. Содержание меди в них практически в 2 раза больше, чем в черноземных и каштановых почвах, где содержание меди не превышает 0,21 мг/кг. Наибольшее содержание цинка выявлено также в дерново-подзолистых почвах (1,49 мг/кг), а минимальное — в черноземных (0,69 мг/кг). Содержание кадмия в основных типах почв колеблется в про-делах 0,07-0,09 мг/кг. В дерново-подзолистых и каштановых почвах его содержание несколько ниже, чем в серых лесных и черноземных. Накопление свинца в почвах реперных участков практически равномерно возрастает от дерново-подзолистых почв к каштановым — от 0,68 до 1,07 мг/кг. Минимальное содержание никеля выявлено в дерново-подзолистых и каштановых почвах. Значительное его содержание обнаружено в серых лесных почвах (0,73 мг/кг), а максимальное — в черноземных почвах (0,82 мг/кг). Наибольшее содержание хрома установлено в черноземных почвах (0,98 мг/кг), что практически в 3 раза больше, чем в других типах почв. В целом материалами исследований выявлено, что средние концентрации элементов в гумусовом горизонте преобладающих типов почв страны не превышают ПДК по меди, цинку, никелю и хрому. По другим металлам аналогичный норматив отсутствует (табл. 4).
Содержание подвижных форм ТМ значительно колеблется в зависимости не только от типа, но и подтипа почвы. Разные подтипы почв имеют неодинаковую буферность в отношении загрязнителей, которая зависит от содержания органического вещества и гранулометрического состава и других свойств почв. Среди дерново-подзолистых почв наибольшим содержанием меди и цинка характеризуются дерново-средне-подзолистые почвы. В дерново-слабоподзолистых почвах выявлено наибольшее содержание свинца и никеля.
Среди большой группы черноземов наибольшее количество подвижной меди выявлено в оподзоленных и типичных черноземах (0,25 и 0,28 мг/кг соответственно), цинка — в черноземах южных (0,82), кадмия — в черноземах типичных (0,09), никеля — в черноземах оподзо-ленных (1,17 мг/кг). Самое низкое содержание хрома установлено в типичных черноземах — 0,58 мг/кг. В других подтипах черноземов этот показатель достигает 1,2 мг/кг.
Среди подтипов каштановых почв наиболее выделяется подтип каштановые, в которых содержание цинка составляет 1,42 мг/кг, свин-
ца — 1,63 мг/кг, тогда как в других подтипах эти показатели существенно ниже. Установлено, что из подтипов каштановых почв наименьшим содержанием подвижных форм ТМ характеризуются светло-каштановые почвы. Вместе с этим установлено, что в наибольшей степени указанные выше металлы накапливают серые лесные, бурые лесные и черноземы оподзоленные.
Проведенный нами анализ динамики содержания подвижных форм ТМ в основных типах почв за период 2002-2012 гг. выявил определенные особенности ее изменения, характерные для каждого определенного типа почв (рис. 2-5). Установлено, что в дерново-подзолистых почвах содержание подвижных форм меди и свинца сократилось незначительно, а содержание цинка уменьшилось существенно — на 26,5% (рис. 2). Содержание кадмия в этом типе почв осталось на прежнем уровне, а содержание никеля и хрома незначительно увеличилось (на 0,06 и 0,04 мг/кг соответственно). В серых лесных почвах содержание всех тяжелых металлов снизилось, кроме кадмия. В меньшей степени сократилось содержание меди (на 0,05 мг/кг) и цинка (на 0,06 мг/кг), а в большей степени — содержа-
ние свинца (на 0,10 мг/кг) и никеля (на 16 мг/кг) (рис. 3). В черноземах установлено значительное повышение содержания свинца (на 37,0%) и хрома (на 19,5%) (рис. 4). По другим показателям достаточно четко прослеживается уменьшение их величин. Обращает внимание значительное уменьшение содержания никеля (на 27,4%), меди (на 19,3%), цинка (на 16,8%). Содержание подвижных форм ТМ в каштановых почвах (рис. 5) также практически по всем показателям имеет тенденцию к уменьшению, кроме цинка, количество которого за исследуемый период возросло на 17,8%. Значительно сократилось содержание хрома (на 60,4%), никеля (на 53,6%), меди (на 32%) и свинца (на 25%).
Таким образом, проведенные исследования практически однозначно показывают улучшение экологического состояния пахотных почв страны. Выявленные нами состояние плодородия и положительные тенденции по динамике содержания подвижных форм ТМ по типам и подтипам почв как на уровне страны, так и экономических районов и субъектов Российской Федерации (области, края, республики) нашли подтверждение в дополнительных материалах обобщения
0,07
□ Год обследования 2002г.
□ Год обследования 2012г.
0,49 0,38
Рис. 2. Динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах России
Рис. 3. Динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в серых лесных почвах России
мг/кг
Год
обследования 2002г.
Год
обследования 2012г.
Cd Pb
ТМ
Рис. 4. Динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в черноземных почвах России
Рис. 5. Динамика содержания подвижных форм тяжелых металлов в каштановых почвах России
2.50
1.2
2.00
0.8
1.50
0.6
1.00
0.4
0,2
0,50
0
0,00
Zn
Cd
Cr
1.2
0,8
0,6
0.4
0,2
0
Таблица 5
Среднее содержание подвижных форм тяжелых металлов в пахотных почвах федеральных округов России (на 01.01.2013 г.)
Федеральные округа Число реперных участков Содержание тяжелых металлов, мг/кг почвы
Cu Zn Cd Pb Ni Cr Hg As Со
Северо-Западный 77 C,4C 2,88 C,C4 C,l4 C,56 C,44 н/д 3,22 C,C9
Центральный 295 C,19 1,13 C,C6 C,l3 C,58 C,54 C,C2 1,8l C,21
Северо-Кавказский 37 C,31 C,l8 C,15 C,9C C,l4 н/д C,C2 4,C1 C,12
Южный 121 C,25 C,6C C,C5 1,2C C,l9 C,52 C,C3 5,21 н/д
Приволжский 409 C,29 1,34 C,C8 C,89 C,6l C,5C C,C2 3,58 C,14
Уральский 77 C,25 C,86 C,C9 C,ll C,8C C,65 C,C1 4,2l н/д
Сибирский 394 C,41 1,C6 C,C6 C,81 C,69 1,15 C,C2 4,C6 C,2l
Дальневосточный 72 C,3C C,93 C,C9 C,91 C,l4 C,l1 C,C2 4,23 н/д
Таблица 6
Среднее содержание тяжелых металлов в растительной продукции федеральных округов России в 2014 г., мг/кг
Федеральные округа Mn Co Cu Zn Pb Hg Cd As Число реперных участков
Северо-Западный 18,6 C,18 3,15 14,9 C,55 C,CC5 C,1Cl C,C36 135
Центральный 2C,9 C,22 3,22 15,2 C,5l C,CC6 C,C58 C,C25 261
Поволжский 22,8 C,l8 3,4C 16,6 C,53 C,CC8 C,C8C C,C46 101
Южный 33,5 1,4C 5,58 2C,9 C,36 C,C1C C,C4C C,C3C 127
Уральский 32,8 C,24 3,46 1l,9 C,32 C,CC4 C,C39 C,C3l 102
Западно-Сибирский 34,4 C,15 3,62 19,4 C,6C C,C1C C,C6l C,C2C 116
Восточно-Сибирский 18,3 C,11 1,69 1C,8 C,3l C,C1C C,C52 C,C3C 75
Дальневосточный 29,8 C,2C 4,1C 19,5 C,5C C,CC8 C,Cl1 C,C2l 50
Россия 26,4 C,41 3,53 16,9 C,4l C,CC8 C,C64 C,C32 967
Примерные концентрации ТМ в растительной продукции [26]: Нормальная 2C-3CC C,C2-1,C 5,C-3C,C 2l-15C 5,C-1C,C C,C5-C,2C 1,C-1,l
Токсичная 3CC-5CC 15-5C 3C-1CC 15C-4CC 3C-3CC 1,C-3,C 5,C-3C,C 5,C-2C,C
и анализа наблюдений содержания подвижных форм ТМ в почвах федеральных округов (табл. 5) и содержания этих элементов в растительной продукции, производимой в этих регионах (табл. 6). Сравнение средних данных по содержанию ТМ в сельскохозяйственных культурах федеральных округов с аналогичными материалами в литературных источниках [26] показало, что по большинству ТМ растительная продукция федеральных округов характеризуется нормальным содержанием, которое в 10-100 и более раз меньше токсичных уровней. По материалам исследований можно заключить, что как в почвах, так и в растительной продукции на сегодняшний день не установлено массового проявления превышения ПДК по ТМ. Выявленная нами определенная напряженность по содержанию в почвах ТМ на отдельных участках наблюдения за ними должна обеспечиваться системным монитори-рованием и принятием мер по устранению причин загрязнения агроэкосистем.
Заключение
На основе материалов локального мониторинга плодородия почв на реперных участках впервые проведены исследования по выявлению уровня содержания подвижных форм тяжелых металлов в агроэкосистемах России за достаточно длительный период (2002-2012 гг.). Установлено, что за это время наметилась четкая тенденция снижения в основных типах и подтипах почв страны содержания подвижных форм ТМ (Си, Zn, Сс1, РЬ, №, Сг, Нд, Аз). Средние показатели содержания этих элементов как в целом по стране, так и на уровне федеральных округов в несколько раз ниже разработанных ПДК. Это свидетельствует о том, что общая экологическая обстановка по содержанию подвижных форм ТМ в почвах страны достаточно устойчива и она может быть оценена как благополучная. Однако в отдельных субъектах РФ на различных типах почв зафиксировано повышенное, близкое к ПДК, содержание подвижных форм ТМ. Так, по меди выявлена тревожная обстановка в Ульяновской и Иркутской областях, в почвах которых уровень содержания меди достиг 2,6 и 2,7 мг/кг (ПДК 3,0). Установлен и единственный случай превышения ПДК по меди в серых лесных почвах Майкопского района Республики Адыгея (до 4,2 мг/кг при ПДК 4,0). Также выявлен единственный случай превышения ПДК по никелю на серых лесных почвах Сингелеевского района Ульяновской области. Здесь содержание никеля находится на уровне 4,25 мг/кг при ПДК 4,0, тогда как средний показатель по всем пахотным почвам области не превышает 0,97 мг/кг. Следует отметить и достаточно тревожную обстановку по этому элементу в отдельных районах ряда областей, где уже в настоящее время в почвах содержание никеля превышает 0,5 ПДК и составляет 2,11-2,23 мг/кг в Каширском и Лискин-ском районах Воронежской области; 2,4 — в АПК «Свияга» Ульяновской области; 2,5 — в Красногвардейском районе Ставропольского края и в Усть-Джегутинском районе Карачаево-Черкесской Республики; 2,12 — в Тобольском районе Тюменской области; 2,23 — в Кемеровском районе Кемеровской области; 3,93 — в Усольском районе Иркутской области; 2,18-2,96 — в Тес-Хемском, Эрзинском и Каа-Хемском районах Республики Бурятия; 2,34-2,80 мг/кг — в Холмском
и Корсаковском районах Сахалинской области. По цинку, кадмию, свинцу, ртути и мышьяку не установлены сверхвысокие показатели, хотя в почвах ряда субъектов они выше, чем среднероссийские уровни. Таким образом, можно заключить, что проведенной оценкой содержания подвижных форм ТМ в пахотных почвах страны нами установлены лишь отдельные факты превышения их предельных количеств. Следовательно, можно как констатировать, так и ожидать лишь локальные загрязнения агроэко-систем ТМ. Поэтому в каждом конкретном субъекте Российской Федерации и в дальнейшем необходимо вести постоянный мониторинг за содержанием тяжелых металлов в агроэкосисте-мах, выяснять причины возможного повышения их содержания в почвах и растениях и своевременно принимать необходимые меры по устранению возникающих негативных явлений.
Литература
1. Агроэкологическая характеристика пахотных почв Российской Федерации по содержанию тяжелых металлов, мышьяка и фтора (по состоянию на 01.01.2000 г.) / Максимов П.Г., Васильева Н.В., Кузнецов А.В., Аристархов А.Н. и др. М.: Агроконсалт, 2002. 40 с.
2. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в агроландшафте. СПб., 2008. 215 с.
3. Алметов Н.С. Влияние минеральных и органических удобрений на изменение содержания тяжелых металлов в почвах разного гранулометрического состава в условиях Республики Марий-Эл // Агрохимия. 1996. № 10. С. 122-124.
4. Аристархов А.Н. Оптимизация питания растений и применения удобрений в агроэкосистемах. М.: ЦИНАО, 2000. 524 с.
5. Аристархов А.Н., Харитонова А.Ф. Баланс тяжелых металлов — основа эколого-агрохимического прогнозирования загрязнения дерново-подзолистых почв // 30 лет ЦИНАО (Юбилейный сборник трудов ЦИНАО). М., 1999. С. 178-195.
6. Гурин А.Г., Лицуков С.Д. и др. Накопление и трансформация тяжелых металлов в агроэкосистеме. Орел, 2013. 211 с.
7. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва-растение. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2012. 220 с.
8. Красницкий В.М. Агрохимическая и агроэкологиче-ская характеристика почв Западной Сибири: монография. Омск: Изд-во ОмГАУ, 2002. 144 с.
9. Лучицкая О.А., Личко В.И. Влияние длительного применения удобрений на содержание тяжелых металлов и калия в серой лесной почве // Агрохимия. 2005. № 10. С. 31-34.
10. Минеев В.Г., Гомонова Н.Ф. Накопление тяжелых металлов в почве и поступление их в растения в длительном агрохимическом опыте // Доклады РАСХН. 1993. № 6. С. 20-22.
11. Просянников В.И. Эколого-агрохимическая характеристика почв пашни юго-востока Западной Сибири по содержанию тяжелых металлов // Плодородие. 2014. № 5. С. 41-43.
12. Протасова Н.А., Горбунова Н.С. Соединения цинка, никеля, свинца и кадмия в обыкновенных черноземах Каменной степи при длительном применении удобрений и фосфогипса // Агрохимия. 2010. № 7. С. 52-61.
13. Овчаренко М.М., Шильников И.А., Аристархов А.Н. и др. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение / Под ред. М.М. Овчаренко. М.: Пролетарский свет, 1997. 290 с.
14. Фирсов С.А., Баранова Т.Л., Фирсов С.С. Экологический мониторинг безопасности почв по содержанию
тяжелых металлов // Агрохимический вестник. 2014. № 3. С. 5-7.
15. Черных Н.А., Овчаренко М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биоценозах. М.: Агроконсалт, 2002. 198 с.
16. Якименко В.Н., Конарбаева Г.А. Трансформация фонда тяжелых металлов серой лесной почвой в агроце-нозе // Агрохимия. 2016. № 4. С. 61-69.
17. Баланс тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве при длительном применении средств химизации в районе интенсивного развития промышленного производства / Черных Н.А., Ладонин В.Ф., Черных И.Н., Кирпичников Н.А., Ефремов В.Ф., Човжик В.Н. // Агрохимия. 1994. № 5. С. 56-65.
18. Баланс тяжелых металлов в агроценозах дерново-подзолистых почв / Праздников С.С., Аристархова Г.Г., Аристархов А.Н., Харитонова А.Ф. // В сб.: Плодородие почв и качество продукции при биологизации земледелия. М.: Колос, 1996. С. 294-305.
19. Евтюхин В.Ф. Экологическая оценка загрязнения агроландшафта Рязанской области тяжелыми металлами: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук, 1998. 26 с.
20. Обухов А.Н., Попова А.Л. Баланс тяжелых металлов в агроценозах дерново-подзолистых почв и проблемы мониторинга // Вести Московского университета. Сер. 17 «Почвоведение». 1992. № 3. С. 31-39.
21. Система агроэкологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения / Сычев В.Г., Ефремов Е.Н., Лунев М.И., Кузнецов А.В. М.: Россельхозакаде-мия, 2006. 79 с.
22. Методические указания по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. 76 с.
23. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М., 2003. 195 с.
24. Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями. Вып. 8. Плодородие пахотных почв Российской Федерации (по данным локального мониторинга). М.: ВНИИА, 2010. 52 с.
25. Бюллетень Географической сети опытов с удобрениями. Вып. 20. Подвижные формы тяжелых металлов в пахотных почвах России в 2002-2012 гг. (по данным локального мониторинга). М.: ВНИИА, 2015. 43 с.
26. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. 439 с.
Literatura
1. Agroekologicheskaya xarakteristika paxotnyx pochv Rossijskoj Federacii po soderzhaniyu tyazhelyx metallov, myshyaka i ftora (po sostoyaniyu na 01.01.2000 g.) / Maksi-mov P.G., Vasileva N.V., Kuznecov A.V., Aristarxov A.N. i dr. M.: Agrokonsalt, 2002. 40 s.
2. Alekseev Yu.V. Tyazhelye metally v agrolandshafte. SPb., 2008. 215 s.
3. Almetov N.S. Vliyanie mineralnyx i organicheskix udo-brenij na izmenenie soderzhaniya tyazhelyx metallov v po-chvax raznogo granulometricheskogo sostava v usloviyax Respubliki Marij-El // Agroximiya. 1996. № 10. S. 122-124.
4. Aristarxov A.N. Optimizaciya pitaniya rastenij i primen-eniya udobrenij v agroekosistemax. M.: CINAO, 2000. 524 s.
5. Aristarxov A.N., Xaritonova A.F. Balans tyazhelyx metallov — osnova ekologo-agroximicheskogo prognozirovaniya zagryazneniya dernovo-podzolistyx pochv // 30 let CINAO (Yubileinyj sbornik trudov CINAO). M., 1999. S. 178-195.
6. Gurin A.G., Licukov S.D. i dr. Nakoplenie i transforma-ciya tyazhelyx metallov v agroekosisteme. Orel, 2013. 211 s.
7. Ilin V.B. Tyazhelye metally i nemetally v sisteme poch-va-rastenie. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2012. 220 s.
8. Krasnickij V.M. Agroximicheskaya i agroekologicheska-ya xarakteristika pochv Zapadnoj Sibiri: monografiya. Omsk: Izd-vo OmGAU, 2002. 144 s.
МСХЖ — 60 лет!
- 47
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 6 / 2016
9. Luchickaya O.A., Lichko V.I. Vliyanie dlitelnogo primen-eniya udobrenij na soderzhanie tyazhelyx metallov i kaliya v seroj lesnoj pochve // Agroximiya. 2005. № 10. S. 31-34.
10. Mineev V.G., Gomonova N.F. Nakoplenie tyazhelyx metallov v pochve i postuplenie ix v rasteniya v dlitelnom agroximicheskom opyte // Doklady RASXN. 1993. № 6. S. 20-22.
11. Prosyannikov V.I. Ekologo-agroximicheskaya xara-kteristika pochv pashni yugo-vostoka Zapadnoj Sibiri po soderzhaniyu tyazhelyx metallov // Plodorodie. 2014. № 5. S. 41-43.
12. Protasova N.A., Gorbunova N.S. Soedineniya cinka, nikelya, svinca i kadmiya v obyknovennyx chernozemax Kamennoj stepi pri dlitelnom primenenii udobrenij i fosfo-gipsa // Agroximiya. 2010. № 7. S. 52-61.
13. Ovcharenko M.M., Shilnikov I.A., Aristarxov A.N. i dr. Tyazhelye metally v sisteme pochva-rastenie-udobrenie / Pod red. M.M. Ovcharenko. M.: Proletarskij svet, 1997. 290 s.
14. Firsov S.A., Baranova T.L., Firsov S.S. Ekologicheskij monitoring bezopasnosti pochv po soderzhaniyu tyazhelyx metallov // Agroximicheskij vestnik. 2014. № 3. S. 5-7.
15. Chernyx N.A., Ovcharenko M.M. Tyazhelye metally i radionuklidy v biocenozax. M.: Agrokonsalt, 2002. 198 s.
16. Yakimenko V.N., Konarbaeva G.A. Transformaciya fonda tyazhelyx metallov seroj lesnoj pochvoj v agrocenoze // Agroximiya. 201б. № 4. S. б1-б9.
17. Balans tyazhelyx metallov v dernovo-podzolistoj pochve pri dlitelnom primenenii sredstv ximizacii v ra-jone intensivnogo razvitiya promyshlennogo proizvodst-va / Chernyx N.A., Ladonin V.F., Chernyx I.N., Kirpichnikov N.A., Efremov V.F., Chovzhik V.N. // Agroximiya. 1994. № 5. S. 5б-б5.
18. Balans tyazhelyx metallov v agrocenozax derno-vo-podzolistyx pochv / Prazdnikov S.S., Aristarxova G.G., Aristarxov A.N., Xaritonova A.F. // V sb.: Plodorodie pochv i kachestvo produkcii pri biologizacii zemledeliya. M.: Kolos, 199б. S. 294-305.
19. Evtyuxin V.F. Ekologicheskaya ocenka zagryazneniya agrolandshafta Ryazanskoj oblasti tyazhelymi metallami: av-toref. dis. ... kand. s.-x. nauk, 1998. 2б s.
20. Obuxov A.N., Popova A.L. Balans tyazhelyx metallov v agrocenozax dernovo-podzolistyx pochv i problemy moni-
toringa // Vesti Moskovskogo universiteta. Ser. 17 «Pochvove-denie». 1992. № 3. S. 31-39.
21. Sistema agroekologicheskogo monitoringa zemel sel-skoxozyajstvennogo naznacheniya / Sychev V.G., Efremov E.N., Lunev M.I., Kuznecov A.V. M.: Rosselxozakademiya, 2006. 79 s.
22. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu lokalnogo monitoringa na repernyx i kontrolnyx uchastkax. M.: FGNU «Rosinformagrotex», 2006. 76 s.
23. Metodicheskie ukazaniya po provedeniyu kompleks-nogo monitoringa plodorodiya pochv zemel selskoxozyajst-vennogo naznacheniya. M., 2003. 195 s.
24. Byulleten Geograficheskoj seti opytov s udobreni-yami. Vyp. 8. Plodorodie paxotnyx pochv Rossijskoj Federacii (po dannym lokalnogo monitoringa). M.: VNIIA, 2010. 52 s.
25. Byulleten Geograficheskoj seti opytov s udobreniya-mi. Vyp. 20. Podvizhnye formy tyazhelyx metallov v paxotnyx pochvax Rossii v 2002-2012 gg. (po dannym lokalnogo monitoringa). M.: VNIIA, 2015. 43 s.
26. Kabata-Pendias A., Pendias X. Mikroelementy v pochvax i rasteniyax. M.: Mir, 1989. 439 s.
УДК 63:551.506.3(571.6)
Галина Соколова,
кандидат географических наук, старший научный сотрудник, Институт водных и экологических проблем Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИВЭП ДВО РАН), г. Хабаровск
К РАЗРАБОТКЕ ДОЛГОСРОЧНОГО АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО ПРОГНОЗА ОПАСНЫХ ДЛЯ УРОЖАЙНОСТИ ЯВЛЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА)
В статье рассматриваются природные явления в Приамурье (наводнения, засухи с лесными пожарами) за весь период наблюдений, опасные для урожайности сельскохозяйственных культур, с целью их долгосрочного прогноза без учета прогноза погоды. На основе статистических данных впервые в агроклиматологии представлены результаты исследований по установлению циклической ритмичности в режиме паводков на Амуре, отражающем дождливые или засушливые сезоны года, а также по выявлению прогностической зависимости показателей засухи (лесных пожаров) от теплового состояния поверхности океанов — Северной Атлантики и северо-западной части Тихого океана. Основной вывод автора — возможность применения полученных результатов для разработки долгосрочного агроклиматического прогноза опасных природных явлений, важность которого обозначена в «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации».
S u m m a r y
The article deals with natural phenomena in the Amur region (floods, droughts, forest fires) for the entire period of observation, threatening crop yields, with a view to long-term forecast, excluding the weather forecast. On the basis of statistical data for the first time in agroclimatology presented the results of studies on the establishment of a cyclic rhythm of the Amur-river, reflecting the rainy and dry seasons, and to identify prognostic indicators depending drought (forest fires) of the thermal state of the surface of the oceans — the North Atlantic and northwestern Pacific. The main conclusion of the author — the possibility of using the results to develop a long-term agro-climatic forecasting of natural hazards, the importance of which is indicated in the «Russian food security Doctrine».
Ключевые слова: Приамурье, наводнения, засухи, лесные пожары, циклические ритмы, прогностические зависимости. Keywords: Amur region, floods, droughts, forest fires, the cyclical rhythms, prognostic depending on.
Введение
В специальной литературе продолжается обсуждение вопросов, обозначенных в «Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации» 2010 г., стратегической целью которой является обеспечение граждан безопасной сельскохозяйственной, рыбной и иной продукцией и продовольствием на долгосрочную перспективу. Одна из основных задач, поставленных в Доктрине — «своевременное прогнозирование, выявление и предотвращение внутренних и внешних угроз продовольственной безопасности, минимизация их негативных последствий, независимо от изменения внешних и внутренних условий». Это относится и к особо опасным природным явлениям, таким как разливы рек (наводнения) с длительным стоянием воды на пойменных лугах, продолжи-
тельная летне-осенняя межень в период засух и лесных пожаров, возникающих в сельскохозяйственных районах, где поля граничат с лесными массивами.
Необходимость прогнозов большой забла-говременности заставляет искать иные пути решения задачи, так как существующие методы прогнозирования водности рек (наводнений и маловодий) и пожарной опасности в лесах имеют общую метеорологическую основу, то есть «прогноз на прогнозе» — метеорологическом прогнозе осадков и температуры воздуха, что существенно снижает их эффективность.
Сравнительный анализ результатов опубликованных работ в этой области за последние десятилетия с целью выявления возможности использования их для разработки долгосрочного агроклиматического прогноза возникновения
опасных явлений (наводнений, маловодий, лесных пожаров) в сельскохозяйственной зоне бассейна Амура без учета прогноза погоды является главной задачей проведенных исследований.
Состояние вопроса
Долгосрочный прогноз угрозы возникновения лесных пожаров (или отсутствие этой угрозы) в сельскохозяйственной зоне Амура, где участки примыкают к лесным массивам, основан в настоящее время только на прогнозе погоды, однако, как отмечают специалисты, «надежность долгосрочных метеорологических прогнозов осадков весьма мала и не отвечает требованиям их практического использования» [5, с. 53]. Разработанные ранее доктором сельскохозяйственных наук Л.И. Сверловой (в соавторстве) [14] методы прогноза количества очагов лесных
