Научная статья на тему 'Изменение водно-физических свойств чернозёма южного в зависимости от вида антропогенного воздействия'

Изменение водно-физических свойств чернозёма южного в зависимости от вида антропогенного воздействия Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
42
15
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЧЕРНОЗЁМ ЮЖНЫЙ / SOUTHERN CHERNOZEM / АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ / ANTHROPOGENIC IMPACT / ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / PHYSICAL PROPERTIES / ВОДНЫЙ РЕЖИМ / WATER REGIME / ДИНАМИКА / DYNAMICS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Гамм Тамара Алексеевна, Гривко Елена Васильевна, Волохов Сергей Владимирович, Теплякова Кристина Витальевна, Шоркина Валерия Радиковна

Изучены источники микробиологического, углеводородного, теплового загрязнения почв и их влияние на водно-физические свойства чернозёма южного. Установлено, что водно-физические свойства чернозёма южного зависят от природных условий, в которых формировались почвы, и вида антропогенного воздействия на почву. Микробиологическое загрязнение почвы и сезонное тепловое воздействие на почву увеличивает её коэффициент фильтрации и влагоёмкость в результате активизации микробиологических процессов разложения органического вещества. Загрязнение почвы тяжёлыми углеводородами снижает эти показатели, так как поры почвы закрываются при их поступлении в почву.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Гамм Тамара Алексеевна, Гривко Елена Васильевна, Волохов Сергей Владимирович, Теплякова Кристина Витальевна, Шоркина Валерия Радиковна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHANGES OF THE WATER-PHYSICAL PROPERTIES OF SOUTHERN CHERNOZEM, DEPENDING ON THE TYPE OF ANTHROPOGENIC IMPACT

The sources of microbiological, hydrocarbon and heat soil pollution and their influence on the water-physical properties of southern chernozem have been studied. It is found that the water-physical properties of southern chernozem depend on natural conditions, under which the soils and the types of anthropogenic impact on them were formed. The microbiological soil contamination and seasonal heat impact on soil enhance the coefficient of its filtration and field water capacity, due to stimulation of the microbiological processes of organic matter decomposition. The pollution of soil with heavy hydrocarbons is less damaging, because with their getting into soil the soil pores are being closed.

Текст научной работы на тему «Изменение водно-физических свойств чернозёма южного в зависимости от вида антропогенного воздействия»

Государственный земельный кадастр

I

Г 1 Учёт количества и качества земель Г Ч Бонитировка почв Стоимостная оценка, нормативная цена земли (ст. 111 Земельного кодекса КР,

Рис. 2 - Государственный земельный кадастр КР, ст.101 Земельного кодекса Кыргызской Республики

Республики, а также эффективного использования земельных ресурсов необходимо внести в кадастр дополнения (рис. 3). В первую очередь это касается внесения пункта экономической оценки земель, на основе которого последовательно будет рассматриваться производительная способность земли, где будет доминировать частная оценка земель, делящаяся на два направления — по окупаемости затрат и урожайности сельскохозяйственных культур. Благодаря двум связующим показателям можно определить стоимостную оценку земель и нормативную цену земель.

Выводы. Практически самым справедливым решением будет считаться то, что при возделывании сельскохозяйственных культур непременно нужно опираться на их урожайность и затраты, которые

в свою очередь будут влиять на экономическую оценку земли, а также на стоимостную и нормативную цену земель в целом. Для повышения эффективности использования орошаемых земель в первую очередь необходимо укрупнять земельные участки и крестьянские (фермерские) хозяйства путём создания кооперативов. Тогда появятся большие возможности применять севообороты на крупных сельскохозяйственных территориях, где будут формироваться и накапливаться химические элементы, необходимые для поднятия плодородия почв на высокий производственный уровень, что в свою очередь обеспечит эффективное использование орошаемых земель в целом.

Следует также обратить внимание на затраты прямые и косвенные, или, иными словами, постоянные и переменные. Ведь в вышеизложенной методике определения экономической оценки земель было использовано множество критериев, однако в настоящее время прямые затраты или постоянные затраты на производство можно сократить с помощью новых высокотехнологических и современных ГИС-технологий. Это позволит сократить расходы капитальных средств на производство сельскохозяйственных культур. К примеру, применение портативных карманных метеостанций поможет заблаговременно определять метеоусловия и проводить прогнозные анализы, включающие температуру воздуха, температуру почвы, скорость ветра, химический состав почвы и др. факторы, при выращивании сельскохозяйственных культур.

Литература

1. Земельный кадастр СССР. М.: Экономика, 1967.

2. Мамытов А.М. Почвенные ресурсы и вопросы земельного кадастра Кыргызской Республики: монография / Изд. 3-е, испр. и доп. Бишкек: Кыргызстан, 1996. 107 с.

3. Сибирцев Н.М. Избранные сочинения: Т. 1-2 / Под ред. и с предисл. С.С. Соболева. Т. 1: Почвоведение. М.: Сельхозгиз, 1951. 472 с.

4. Докучаев В.В. Избранные сочинения. М., 1954. С. 563.

5. Глинка К.Д. Почвы России и прилегающих стран. М.; Пг.: Госиздат, 1923. 348 с.

6. Докучаев В.В. Объяснения к почвенной карте Нижегородской губернии. СПб.: тип. Е. Евдокимова, 1887. 42 с.

7. Денисов В.И., Куканов А., Дуйшенова З. и др. Основные методические положения по экономической оценке пахотных земель (почв) Киргизской ССР на примере Иссык-Кульской области. Фрунзе, 1972.

Изменение водно-физических свойств чернозёма южного в зависимости от вида антропогенного воздействия

Т.А. Гамм, д.с.-х.н., Е.В. Гривко, к.п.н., С.В. Волохов, К.В. Теплякова, В.Р. Шоркина, ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ

Вопросы изменения водно-физических свойств почвы при различных воздействиях всегда находились в центре внимания учёных. Изменения водно-физических свойств почвы изучены в природных

условиях, на территории придорожных полос под воздействием лесомелиоративных насаждений [1, 2]. Было установлено, что обработка сельскохозяйственными орудиями дерново-подзолистых почв их уплотняет [3].

Подтверждено, что загрязнение почв углеводородами существенно влияет на их водно-

физические свойства. При загрязнении углеводородами существенно уменьшаются коэффициент фильтрации и плотность почвы на территории Оренбургской области [4], ухудшается порозность агрегатов, уменьшается содержание влаги, азота и калия в почвах Западной Сибири [5, 6].

В ходе биологической реабилитации свалки промышленных и бытовых отходов пригорода Архангельска было установлено, что плотность твёрдой фазы почвы изменяется в значительной степени [7].

На основе обобщения материалов исследований были разработаны методические подходы к изучению движения воды в почве в зависимости от трещиноватости почв и трёхмерные модели для описания движения воды [8]. При этом был сделан вывод, что водные свойства дерново-подзолистых почв в таёжной зоне Западной Сибири зависят от гранулометрического состава почв и особенно от содержания в них фракции ила [6].

Цель исследования — изучить влияние антропогенной нагрузки в результате хозяйственной деятельности в центральной части Оренбургской области, в г. Оренбурге и его окрестностях на водно-физические свойства чернозёма южного.

Материал и методы исследования. Почвенный покров Оренбургской области сформировался в условиях резко континентального климата с дефицитом осадков в летний период, малоснежной зимой и глубоким промерзанием почвы в зимний период, что приводит к образованию глубоких трещин, в которые происходит вмывание органи-

ческого вещества в период весеннего снеготаяния. Степная растительность не обеспечивает мощный гумусовый горизонт почв. В окрестностях г. Оренбурга формируются чернозёмы южные. Кроме того, территория центральной части Оренбургской области характеризуется высоким уровнем промышленного потенциала. Здесь добывается, транспортируется и перерабатывается природный газ, развита хозяйственная инфраструктура, поэтому почвы подвергаются высокой антропогенной нагрузке.

При изучении отклика почвы на антропогенное воздействие почвенные монолиты для определения водно-физических свойств почвы отбирали в полевых условиях возле антропогенных источников загрязнения почвы и на фоновых участках за пределами источников антропогенного загрязнения. Плотность почвы, коэффициент фильтрации, полную, наименьшую (полевую) и капиллярную влагоёмкость почвы определяли в лаборатории. При исследованиях были использованы стандарт ИСО 10381-1:2002 и общепринятые в науке методы исследований.

Результаты исследования. Для достижения поставленной цели отбирали почвенные монолиты на нетронутых почвах на расстоянии 7 и 10 км от г. Оренбурга (табл.). Данные участки находятся за пределами воздействия объектов хозяйственной деятельности и представляют фоновые характеристики для сравнения антропогенной нагрузки на почвы. На фоновых участках плотность почвы зависит от её сложения, гранулометрического со-

Водно-физические свойства почв

Вариант отбора монолита почвы Плотность твёрдой фазы почвы, г/см3 Коэффициент фильтрации почвы, мм/мин Полная влагоёмкость почвы, % Наименьшая (полевая) влагоёмкость почвы,% Капиллярная влагоёмкость почвы, %

Фон, 7 км от г Оренбурга, в восточном направлении, целина 1,12 1,70 53,0 22,81 16,00

Птицефабрика «Оренбургская», помётохранилище, целина 0,98 2,19 65,70 21,52 19,32

Помётохранилище, на расстоянии 500 м, целина 1,19 1,54 52,18 23,43 18,23

Иловые площадки ОГПЗ, 100 м, открытый грунт 0,74 1,91 61,05 20,57 19,85

Фон, 15 км от г. Оренбурга, в южном направлении, целина 1,41 1,02 50,5 24,6 16,54

Автопарковка ОГУ, на грунте, смытом с автопарковки 0,93 2,29 58,49 27,81 16,58

АГЗС-АЗС, Илекское шоссе, естественная растительность 1,22 0,94 44,22 20,67 10,21

АЗС, г Оренбург, Загородное шоссе, пос. Степной, открытый грунт 1,08 0,89 45,32 18,92 10,00

«Газпромдобыча Оренбург», 500 м от УКПГ-10, открытый грунт 1,16 0,89 50,0 20,56 10,71

Авиагородок, аэродром, степная растительность 1,47 1,35 56,92 22,36 12,31

Завод «Радиатор», г. Оренбург, 10 м, открытый грунт 0,98 1,02 57,0 23,65 12,67

Теплотрасса в г. Оренбурге, пересечение ул. Родимцева и пр. Победы, открытый грунт 1,35 1,83 56,52 25,54 13,22

Склад ГСМ, п. Южный, г. Сулак, насыпной грунт, ПГС 1,63 4,72 40,84 17,54 9,81

става, а коэффициент фильтрации изменяется в зависимости от плотности и других характеристик почвы. Почвы фоновых участков характеризуются как водопроницаемые и существенно не отличаются по своим свойствам. Влагоёмкость почвы зависит от количества пор и изменяется пропорционально её плотности. Вид воздействия на водно-физические свойства почвы зависит от объекта хозяйственной деятельности. Мы выделили объекты микробиологического и углеводородного загрязнения почв от основных производств.

Были отобраны пробы почвы рядом с помё-тохранилищем птицефабрики, где складируется птичий помёт, на расстоянии 500 м от него и в 100 м от иловых площадок биологических очистных сооружений Оренбургского газоперерабатывающего завода. Помётохранилище является источником микробиологического загрязнения, в атмосферный воздух выделяется метан. Данные производственные объекты являются источником микробиологического загрязнения территории. Было установлено, что на помётохранилище, как источнике загрязнения по отношению к ближайшему фоновому участку в восточном направлении от г. Оренбурга, плотность почвы на целине ниже на 12,50%. В соответствии с плотностью почвы коэффициент фильтрации увеличился на 28,82%, а полная влагоёмкость почвы — на 12,40%. При этом на расстоянии 500 м от помётохранилища плотность почвы выше, чем на фоновом участке, и констатируется лишь тенденция к изменению полной (полевой) и капиллярной вла-гоёмкости. При воздействии на почву её микробиологическая активность увеличивается и тогда легко разлагаются органические вещества почвы. В почве формируется богатый органическим веществом пахотный слой с хорошими водно-физическими свойствами. Наряду с микробиологическим загрязнением почвы на расстоянии до 1000 м от помётохранилища формируются благоприятные для растений водно-физические свойства.

На иловые площадки очистных сооружений складируется избыточный активный ил, который представляет собой органо-минеральное соединение. При временном хранении и обезвоживании активного ила на иловых площадках происходит активная микробиологическая деятельность и микробиологическое загрязнение распространяется на прилегающую территорию. Плотность почвы на данном участке снизилась на 33,93%, коэффициент фильтрации увеличился на 12,35%. Увеличились значения всех видов влагоёмкости почвы.

Автопарковка ОГУ, АЗС, АГЗС, аэродром и установка комплексной подготовки газа при его транспортировке (УКПГ) являются источниками углеводородного загрязнения почвы. Углеводороды в основном лёгкие, хорошо летучие и легко мигрирующие с водой в почве.

На смытом почвогрунте автопарковки Оренбургского государственного университета (ОГУ)

плотность почвы ниже на 35,05%, коэффициент фильтрации увеличился на 24,51% по отношению к фону. Почва смывалась с территории автостоянки и поверхности открытого грунта, разрушалась, это привело к увеличению полной и наименьшей (полевой) влагоёмкости почвы. Смытые почвогрунты имеют нарушенную структуру, на поверхности агрегатов почвы и грунта сорбируются углеводороды, но не влияют на её основные свойства, вода легко фильтруется.

На территории аэродрома показатели водно-физических свойств почв находятся на уровне фоновых показателей. Лёгкие углеводороды топлива для самолётов улетучиваются или промываются атмосферными осадками в почве. Лёгкие углеводороды легко разлагаются в почве микроорганизмами.

АЗС и АГЗС также являются источниками загрязнения почвы углеводородами. На АГЗС — это только лёгкие углеводороды, на АЗС могут быть и тяжёлые углеводороды, которые аккумулируются в порах почвы и снижают водно-физические свойства. Отмечается снижение коэффициента фильтрации. Наблюдается тенденция улучшения водно-физических свойств почвы, занятой растительностью. В отличие от открытого грунта, растительность является поставщиком органического вещества в почву.

На УКПГ-10 имеются высокие источники лёгких углеводородов и низкие источники тяжёлых углеводородов, которые существенно влияют на свойства почвы. Воздействие этого источника загрязнения выражается в том, что плотность почвы ниже фоновых показателей на 17,74%, а коэффициент фильтрации — на 14.61%, влагоёмкость почвы значительно снижается. Снижение этих показателей обусловлено наличием углеводородов в порах почвы.

Завод «Радиатор» в г. Оренбурге относится к машиностроительным предприятиям. Отбор монолита почвы проведён на открытом участке с хорошо взрыхлённой почвой. Водно-физические свойства почвы находятся на уровне фоновых характеристик.

Тепловое воздействие на почву возле теплотрассы связано с повышением температуры окружающего воздуха, что приводит к улучшению температурного режима и микробиологической деятельности почвы, условий произрастания растительности на этом участке. Разложение растительных остатков увеличивает в почве содержание органического вещества. В почве формируются лучшие условия для фильтрации воды и увеличения водоудержи-вающей способности почвы.

Наибольший коэффициент фильтрации установлен для насыпного грунта на складе горючесмазочных материалов (ГСМ). Склад является источником тяжёлых углеводородов, поступающих в почву. Однако ухудшения водно-физических свойств грунтов не произошло. Насыпной грунт в виде ПГС имеет большую плотность, но хорошо

фильтрует воду, характеризуется как сильноводопроницаемый. При этом водоудерживающая способность ПГС ниже, чем почвы.

Вывод. Водно-физические свойства чернозёма южного зависят от природных условий, в которых формировались почвы, и вида антропогенного воздействия на почву. Микробиологическое загрязнение почвы и сезонное тепловое воздействие на почву увеличивает коэффициент фильтрации и влагоёмкость. Загрязнение почвы тяжёлыми углеводородами снижает эти показатели.

Литература

1. Воропаев С.Б., Надеина А.А., Котегова A.A. Сравнительная характеристика морфологических и водно-физических свойств почв центральной части Оренбургской области // Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. № 10 (185). С. 162-165.

2. Верхошенцева Ю.П., Хардикова С.В., Укенов Б.С. Изменение физических и химических свойств почв придорожных территорий под воздействием лесомелиоративных

насаждений // Вестник Оренбургского государственного университета. 2015. № 10 (185). С. 152-156.

3. Базыкина Г. С. Водно-физические свойства агрогенных дерново-подзолистых супесчаных почв и влагообеспечен-ность на них сельскохозяйственных культур // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2005. № 15. С. 96-106.

4. Шорина Т.С., Русанов А.М., Сулейманова А.М. Влияние нефти на физические свойства чернозёма обыкновенного степной зоны Урала // Вестник Оренбургского государственного университета. 2010. № 6 (112). С. 137-140.

5. Середина В.П. Оценка техногенного воздействия нефти на свойства почв Западной Сибири // Известия Томского политехнического университета. 2003. № 2. С. 34-37.

6. Середина В.П., Садыков М.Е., Блохина С.Л. Физическое состояние фоновых почв нефтяных месторождений средней тайги Западной Сибири // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2011. № 4 (16). С. 17-29.

7. Федяев А.Л., Сурсо М.В. Биологическая реабилитация свалки промышленных и бытовых отходов пригорода Архангельска // Arctic Evironmental Research. 2008. № 5. С. 58-62.

8. Захарченко А.В., Росновский И.Н., Ивлев Д.А. Топологическая и физическая лужистость почвенных слоёв // Вестник Томского государственного университета. 2007. № 8. С. 153-158.

Влияние транспортной инфраструктуры на агрофизические свойства пахотных чернозёмов и луговых почв в лесостепной зоне Зауралья

Д.В. Ерёмина, к.с.-х.н., ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья

Западная Сибирь — уникальный регион, занимающий 15% территории Российской Федерации. Его площадь составляет 2,451 тыс. км2. На территории Западной Сибири находится огромное количество полезных ископаемых, природные и земельные ресурсы, которые активно осваиваются в последние десятилетия. Исторически сложи -лось, что автодороги старались прокладывать по незаболоченным местам. В настоящее время для строительства дорог также выбирают наиболее сухие участки. При больших расстояниях этот подход экономически оправдан.

Для ведения сельского хозяйства также требуются незаболоченные территории и наиболее плодородные земли, которые располагаются в Западной Сибири преимущественно на возвышенностях [1]. В результате значительная часть полей примыкает к автодорогам. До 80-х гг. прошлого столетия в этом большой проблемы не было, поскольку автотранспортный поток не был столь интенсивным, как в настоящее время. На отдельных автодорогах отмечается интенсивное круглосуточное движение автомобилей на протяжении всего года. Это потребовало от организаций, обслуживающих автодороги, активного использования противогололёдных смесей и жидкостей. В конечном итоге эти вещества попадают на прилегающие территории. Нужно также отметить и появление большого количества тяжёлых металлов, сажи, выхлопных газов, которые оседают на почве, сельскохозяйственных культурах и деревьях [2], что

приводит к ухудшению экологического состояния агрофитоценозов, снижению плодородия почв и недобору сельскохозяйственной продукции.

Ощутимый вред почве наносят противогололёдные смеси, сделанные на основе хлористого натрия. Наиболее дешёвой является смесь песка и галита или сильвинита. Эти смеси, несмотря на свою агрессивность к металлу автомобилей, считаются наиболее эффективными и дешёвыми. Отказаться от них, не найдя достойную замену, невозможно. Поэтому аграриям приходится учитывать их влияние на плодородие пашни и урожайность культур.

Целью нашего исследования было изучение влияния автодорог на агрофизические свойства пахотных чернозёмов и луговых почв в лесостепной зоне Зауралья.

Материал и методы исследования. Исследование проводили вдоль автомагистрали Тюмень — Омск. Сотрудниками кафедры почвоведения и агрохимии ГАУ Северного Зауралья были детально изучены примыкающие к автодороге поля с целью установления классификационной принадлежности почвенных участков. На протяжении 100 км были определены следующие почвы: чернозёмы выщелоченные и луговые солонцеватые. Сходство почвенных разновидностей на участках с различной удалённостью от автодорог определяли по строению почвенного профиля и свойствам почвообразующей породы. В качестве контроля использовали участок полей, который находился на расстоянии 200 м от автодороги.

Структурно-агрегатный состав определяли путём сухого рассева почвенных образцов через ко-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.