CC BY
19СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 504.53:504.03.003.12:332.334.4:631
ЭКОЛОГО-АГРОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ПОЧВ ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Асадбеков А.К., бакалавр 4 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
Роль почвы в биосфере и жизни человека незаменима, при этом плодородие почвы как самая важная функция почвы и в биосфере, и в жизни человека, является необходимым условием сложившегося функционирования биосферы и дальнейшего развития человеческой цивилизации. Показаны результаты воздействия негативных процессов на землях сельскохозяйственного назначения Орловской области.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Почва, природа, чернозем, гумус, азот, гранулометрический состав, степень насыщенности, эрозия почвы, плодородие почвы.
ABSTRACT
The role of soil in the biosphere and human life is indispensable, while soil fertility as the most important function of soil in the biosphere and in human life is a necessary condition for the existing functioning of the biosphere and the further development of human civilization. The results of the impact of negative processes on agricultural lands of the Oryol region are shown.
KEYWORDS
Soil, nature, chernozem, humus, nitrogen, granulometric texture, degree of saturation, soil erosion, soil fertility.
Введение. Россия является страной, обладающей самой большой территорией в мире и огромными земельными ресурсами. Земля и земельные ресурсы являются источником богатства любого общества, так как являются пространственным базисом всех видов общественного производства, размещения и жизни людей и средством производства для ряда отраслей народного хозяйства. Более 90% продуктов питания человечество получает из почвы в результате сельскохозяйственной деятельности. Разнообразие природно-климатических и почвенных условий России на фоне больших территорий отдельных регионов обусловливают проблему рационального использования земельных ресурсов с учётом специфических особенностей почвенного покрова, как на региональном, так и на федеральном уровнях административного управления [1-3].
Почвы выполняют многообразные экологические функции, обслуживающие устойчивость, как отдельных биогеоценозов, так и биосферы в целом. Использование экологических функций почвы обеспечивает благосостояние человека, его существование. Отсюда следует, что экологическая роль почвы в биосфере и жизни человека незаменима, даже плодородие почвы, как самая важная функция почв, является лишь частью той незаменимой экологической роли почвы, которую она играет в биосфере и жизни человека, а её сохранение и разумное использование
является необходимым условием сложившегося функционирования биосферы и дальнейшего развития человеческой цивилизации [4-6].
Еще Докучаев Василий Васильевич подчеркнул, что почва всегда кормила человека и сохраняла окружающий человека мир. В настоящее время антропогенные воздействия на почву привели к уничтожению почвенного покрова на значительных территориях, загрязнению почв, ухудшению их свойств. Утрачено около 1,5-2 млрд. га плодородных почв, а продолжающееся сокращение сельскохозяйственных земель в результате отчуждения и деградационных процессов создаёт опасную экологическую ситуацию.
К основным процессам деградации земельных участков сельскохозяйственного назначения относятся такие процессы как, длительное неиспользование земель; зарастание угодий сорняками, кустарником и мелколесьем; водная и ветровая эрозия; подтопление и заболачивание; засоление, опустынивание, загрязнение опасными химическими веществами; добыча полезных ископаемых, строительные работы. Негативные процессы проявляются в разной степени на землях сельскохозяйственного назначения в большинстве административных субъектов России, в числе которых и сельскохозяйственные угодья Орловской области [7, 8].
Одним из приоритетных направлений улучшения сложившейся ситуации является создание экологически устойчивой системы землепользования, поскольку трансформация соединений, поступающих в экологическую систему, в первую очередь происходит в почве, которая является, как фильтром для поступающих токсикантов, так и важнейшим фактором их трансформации и местом их аккумуляции. В связи с этим, агробиологические особенности состава и свойств почв делают эту важную для биосферных процессов субстанцию, чрезвычайно чувствительной к антропогенным воздействиям. Это вызывает необходимость детального изучения агроэкологической оценки систем землепользования и разработки дифференцированных мероприятий, обеспечивающих воспроизводство плодородия почв, рост урожаев и экологическую устойчивость территории.
Повсеместное загрязнение почв химическими веществами привело к уменьшению почвенного плодородия, увеличению токсикоза почв, ухудшению качества сельскохозяйственной продукции. Одним из основных продуктов сельскохозяйственного производства является растительная продукция и, соответственно, исследование состояния почв земель сельскохозяйственного назначения с использованием экологических и агрохимических методов представляют наибольшую значимость. Последнее связанно с тем, что именно эколого-агрономическая оценка устойчивости почв к антропогенным воздействиям определяет плодородие почв и, в конечном итоге, урожайность сельскохозяйственных культур [9, 10].
Исходя из изложенного, главной задачей является изучение характера организации работ по обследованию и изучению почвенного покрова земель сельскохозяйственного назначения в условиях Орловской области с целью установления оценочных показателей плодородия и степени антропогенных воздействий на пахотные земли для установления экологической сбалансированности земледелия, как обязательной и необходимой части элементов прецизионного земледелия.
Цель исследований: установить степень антропогенной преобразованности черноземных почв земель сельскохозяйственного назначения.
При этом решению подлежат следующие задачи:
1. Оценить степень антропогенного изменения плодородного слоя чернозема оподзоленного, причинённого почвам сельскохозяйственных земель, в результате проведения вскрышных карьерных работ.
2. Установить характер изменения показателей плодородия черноземных почв земель сельскохозяйственного назначения по величине реакции среды; количеству органического вещества; степени обеспеченности подвижными формами элементов
питании ^^ и P2O5) в связи с разрушением плодородного слоя почвы при выполнении карьерных работ.
3. Выявить характер изменения гранулометрического состава чернозема оподзоленного в условиях антропогенного нарушения земель.
Объекты и методы исследования: исследования проводили на земельном участке сельскохозяйственного назначения с кадастровым номером 57:21:0000000:145, расположенного по адресу: РФ, Орловская область, Краснозоренский район, Успенское с/п.
Определение pH солевой вытяжки выполняли по ГОСТ 26483-85-Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение её pH по методу ЦИНАО.
Гранулометрический состав определяли по ГОСТ 12536-2014-Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического состава почв по Н.А. Качинскому 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. Установление степени деградационных изменений и антропогенной преобразованности почв земель сельскохозяйственного назначения является актуальным и представляет теоретическую значимость в характеристике особенностей проявления и развития элементарных почвенных процессов на сельскохозяйственных землях и определяет практическую необходимость проведения агроэкологической и гигиенической оценки почв в зонах развития негативных процессов, ухудшающих качественное состояние земель, и разработки рекомендаций, направленных на предотвращение и снижение негативного антропогенного воздействия на экосистемы.
Проведенное исследование характера антропогенного воздействия на плодородие черноземных почв на земельном участке сельскохозяйственного назначения, нарушенного выполнением вскрышных земельных работ, дало возможность установить степень деградационных изменений почвы по оценочным показателям плодородия, а именно величина кислотности, содержание органического вещества, количество доступных форм элементов питания P2O5 и K2O и гранулометрический состав (табл. 1).
Таблица 1 - Интенсивность антропогенных воздействий на изменение показателей _плодородия чернозема оподзоленного_
№ пробы почвы Показатели агрохимических свойств почвы
pH солевой вытяжки обменный К20, мг/кг органическое вещество, гумус, % подвижный Р205, мг/кг гранулометрический состав
1 7,61 53,0+8,7 1,64±0,33 13,9±2,1 глина легкая
2 7,59 61,0±9,2 1,60±0,32 11,2±1,7 глина легкая
3 7,61 74,0+11,1 1,50±0,30 7,9±1,2 глина легкая
4 7,59 65,0±9,8 0,90±0,18 10,6±1,6 глина легкая
5 7,55 102,0±10,2 0,64±0,13 9,3±1,4 глина легкая
6 7,57 90,0±13,5 0,74±0,15 9,3+1,4 глина легкая
7 7,60 48,0±7,2 0,49±0,10 7,3± 1,1 глина легкая ,
8 7,59 41,0±6,2 0,58±0,12 9,3+1,4 глина легкая
9 7,61 38,0±5,7 0,66±0,13 9,3+1,4 глина легкая
10 -контроль 6,21 127,0±12,7 4,19+0,63 95,2+11,4 суглинок средний
Результаты исследования степени изменения числовых значений критериев снижения плодородия чернозема оподзоленного земель сельскохозяйственного назначения показали значительные изменения в составе и свойствах пахотного слоя почв нарушенных территорий. Согласно данным таблицы установлено резкое изменение гумусового состояния почвы в сторону его ухудшения в связи с высоким уровнем снижения количества органического вещества в верхнем гумусовом пахотном горизонте почвы.
Так, количество органического вещества в верхнем гумусовом пахотном слое почвы уменьшилось в 2,7-6,3 раза в сравнении с его содержанием в контрольной пробе ненарушенной почвы - 4,19%. в шести исследуемых пробах почвы. Как видно из данных таблицы, из девяти исследованных проб черноземной почвы количество органического вещества - гумуса, колеблется в пределах от 0,49 ± 0,1% до 0,74 ± 0,15 %. а в четырех пробах почвы количество органического вещества изменяется в пределах от 0,9 ±0,18 % до 1,64 ± 0,33 %. При этом, органическое вещество почвы и его количество оказывает значительное влияние на уровень потенциального плодородия почвы, а именно на запасы азота, питательных и ростактивирующих веществ, поглотительную способность и буферность почвы, структурное состояние и ее агрофизические характеристики.
Органическая часть почвы - это самый важный и характерный компонент почвы, от которого зависит уровень плодородия почвы и стабилизация физико-химических и агрофизических свойств почвы в условиях интенсивного земледелия. С увеличением содержания органического вещества (гумуса) в почвах увеличивается уровень плодородия и растет урожайность сельскохозяйственных культур.
Согласно результатов исследования показателей числовых значений критериев снижения плодородия почвы земель сельскохозяйственного назначения, следует сделать вывод о нарушении профильной целостности почвы, уничтожении гумусового слоя чернозема и выноса на поверхность нижних, иллювиальных горизонтов почвы и даже её почвообразующей породы, что привело к резкому утяжелению гранулометрического состава и его изменению от суглинка среднего до глины легкой и явилось причиной изменения реакции среды от нейтральной рН 6,21 до слабощелочной рН 7,55-7,61, а также резкому ухудшению питательного режима почвы. Так, интенсивность снижения количества доступных форм для растений подвижного фосфора достигала от 95,2+11,4 мг/кг в контрольной, ненарушенной пробе почвы до 7,3-13,9+1,1 мг/кг, то есть степень снижения составила 6,8-13 раз в сравнении с количеством доступного фосфора в контрольной пробе почвы. При этом, соединения фосфора являются важным элементом питания растений, оказывающих благоприятное влияние на физические и биологические свойства почвы.
Установлено снижение количества обменного калия в почвах на 59,2% или на 75,2 мг/кг в сравнении с количеством обменного калия в контрольной, ненарушенной пробе почвы. При этом, калий важен как для оптимального роста растений и получения высоких урожаев, так и для поддержания плодородия почвы.
Доказано существенное изменение гранулометрического состава почвы в сторону его утяжеления, а именно, от среднего суглинка контрольной ненарушенной пробе почвы до глины средний во всех пробах почвы нарушенной земельной территории. Это обусловлено нарушением верхнего слоя почвы и выносом на поверхность глубокорасположенных слоев минеральной массы переходных к почвообразующей породе горизонтов, обогащенных фракцией частиц ила и карбонатами кальция в слое почвообразующих пород. Данное обстоятельство могло быть причиной не только изменения гранулометрического состава почвы, но и увеличения щелочности почвы, что подтверждается данными об изменении величины кислотности в пределах от рН сол. 6,5 ед. в контрольной пробе почвы до рН сол. 7,698,5 ед. во всех анализируемых пробах почвы нарушенной территории земель. Это может быть основной причиной антагонизма катионов и снижения энергии усвоения элементов питания растениями и, как следствие, создания их недостатка.
В результате установленных изменений числовых значений критериев снижения плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения доказан факт ухудшения и, как следствие, порчи плодородного слоя чернозема оподзоленного почв сельскохозяйственного назначения.
Выводы:
1. Исследованиями доказано изменение основных показателей почвенного плодородия чернозема оподзоленного под действием краткосрочных необратимых антропогенных воздействий проведением карьерных вскрышных работ.
2. Установлены темпы снижения содержания органического вещества в пахотном слое почвы в результате уничтожения гумусового слоя почвы в пределах 2,76,3 раза или 62-88% в сравнении с количеством органического вещества в пахотном горизонте ненарушенной фоновой почвы. Так, темпы снижения гумуса в антропогенно-изменённых почвах достигали 2,55-3,7%. Количество утраченного запаса гумуса из пахотного 0-20 см слоя почвы составило 76,5-111 т с 1 га.
3. Доказаны значительные колебания в количестве обменного калия в антропогенно-преобразованных необратимыми техногенными вмешательствами черноземных почвах земель сельскохозяйственного назначения. Уменьшение количества обменного калия в нарушенных почвах достигало в среднем 63,5 мг/кг в сравнении с контрольным (127 мг/кг) содержанием обменного калия в пробах ненарушенной почвы, с колебаниями в содержании от 38 мг/кг до 102 мг/кг в пробах почвы нарушенных земель.
4. Выявлена степень снижения количества доступного фосфора в почвах с техногенно-нарушенным генетическим профилем чернозема оподзоленного. Так, в почвах нарушенных земель количество подвижных форм фосфора снижалось в 9,7 раза в сравнении с количеством подвижного фосфора 97 мг/кг в пахотном слое контрольной почвы, при среднем уровне его содержания в слое 0-20 см - 9,79 мг/кг.
5. Доказано существенное изменение гранулометрического состава почвы в сторону его утяжеления от среднего суглинка контрольной ненарушенной пробы почвы до глины средней почвы нарушенной земельной территории.
6. Доказано значительное снижение степени кислотности необратимо антропогенно-изменённой черноземной почвы: если в контрольной пробе почвы величина кислотности характеризуется значением pH солевой вытяжки 6,21 ед., в пробах почвы, взятых с территории нарушенных земель, величина pH возрастает до 7,5-7,61 ед. и оценивается как слабощелочная реакция среды.
Библиография:
1. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв: Учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та; Наука, 2015. 364 с.
2. Экогеохимия ландшафтов: Учебное пособие / И.С. Кауричев, Л.П. Степанова, В.И. Савич, Е.В. Яковлева, Е.А. Коренькова. Орел.: Орел ГАУ, 2014. 312 с.
3. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: Методическое руководство / Под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 794 с.
4. Савич В.И. Физико-химические основы плодородия почв. М.: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2013. 431 с.
5. Савич В.И., Никиточкин Д.Н., Гукалов В.Н. Оптимизация свойств почв в период интенсивного ведения сельскохозяйственного производства и загрязнения среды. М.: ВНИИА, 2014. 470 с.
6. Состояние плодородия антропогенно-измененных серо-лесных почв и его эколого-экономическая оценка / Л.П. Степанова, Е.В. Яковлева, Е.А. Коренькова, А.В. Писарева // Вестник РУДН серия Экология и безопасность жизнедеятельности. 2015. № 3. С. 105-114.
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.
8. Степанова Л.П., Яковлева Е.В., Писарева А.В. Экологическая оценка влияния антропогенного воздействия на физико-химические свойства урбанозёмов, дерново-подзолистой почвы парковой зоны (г. Москва) и серой лесной почвы (шлаковый отвал п. Думчино) // Агробизнес и экология. 2015. Т. 2. № 2. С. 244-246.
9. Экологическая оценка структуры микробиологического комплекса техногенно-трансформированных земель / Л.П. Степанова, Е.В. Яковлева, А.В. Писарева, В.А. Раскатова // Агрохимический вестник. № 3. 2016. С. 20-25.
10. Степанова Л.П., Яковлева Е.В., Писарева А.В. Геохимическая характеристика антропогенно-преобразованных ландшафтов // Агрохимия. 2016. № 10. С. 96-103.
УДК 631.1
ОТХОДЫ АПК КАК СЫРЬЕ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Ващекина С.К., магистрант 1 курса направления подготовки 36.04.02 «Зоотехния». Научный руководитель: к.б.н., доцент Михайлова О.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Отходы сельского хозяйства оказывают значительное воздействие на природную среду. Загрязнение окружающей среды птицеводческими и животноводческими предприятиями чаще всего происходит из-за несовершенства применяемых технологий и технических средств, несоблюдения установленных экологических требований. В статье представлены безопасные методы утилизации отходов сельскохозяйственного сырья и их переработка.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Ферментативный гидролиз, биоконверсия, отходы, биотрансформация. ABSTRACT
Secure methods for the disposal of agricultural raw materials and their processing are submitted in the work.
KEYWORDS
Enzymatic hydrolysis, bioconversion, waste, biotransformation.
Введение. На протяжении последних десятилетий остаются актуальными некоторые проблемные вопросы, касающиеся многих природопользователей. Проблема переработки и утилизации отходов промышленности и сельского хозяйства исключительно важна для многих стран мира [8]. Отходы промышленности изучены достаточно подробно, разработаны способы и технологии их утилизации и переработки в полезные продукты. Отходы сельского хозяйства долгое время не были удостоены внимания технологов. Старые технологии утилизации отходов животноводства и растениеводства были убыточны, так как возрастала стоимость энергоносителей и технологии часто не отвечали современным требованиям сельского хозяйства.
Решение проблемы загрязнения окружающей среды отходами сельского хозяйства должно быть направлено на выполнение двух основных задач:
