CC BY
35
АГРОХИМИЧЕСКАЯ СЛУЖБА
УДК 502.521:631.95(470.315)
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА НА РЕПЕРНЫХ УЧАСТКАХ ИВАНОВСКОЙ ОБЛАСТИ
А.П. Иванчук, к.с.-х.н., И.Б. Нода
Станция агрохимической службы «Ивановская», e-mail: [email protected]
В статье представлены результаты многолетних наблюдений за состоянием почвы, растительности, атмосферных осадков и поверхностных вод на 12 реперных участках, расположенных в разных почвенно-климатических зонах Ивановской области.
Ключевые слова: почва, мониторинг, плодородие, тяжелые металлы, токсиканты, радиационная обстановка.
RESULTS OF AGROECOLOGICAL MONITORING AT REFERENCE AREAS IN IVANOVO REGION
PhD. A.P. Ivanchuk, I.B. Noda
State Station of Agrochemical Service «Ivanovskaya», e-mail: [email protected]
The article presents the results of long-term observations of soils, vegetation, precipitation and surface waters on 12 benchmark sites in different soil-climatic zones of the Ivanovo region. Keywords: soil, monitoring, fertility, heavy metals, toxicants, radiation conditions.
Мониторинг состояния почв сельхозугодий в Ивановской области осуществляют специалисты государственной агрохимической службы с 1991 г. В программу исследований входит агроклиматический, агрохимический, агроэкологический мониторинг, а также мониторинг качества и безопасности растениеводческой продукции, состава атмосферных осадков и поверхностных вод. Организация локального мониторинга осуществляется в производственных условиях на 12 реперных участках (12 районов), которые расположены в разных почвенно-климатических зонах области. Ежегодно в весенний период отбирают почвенные пробы с целью изучения изменения агрохимических показателей пахотного горизонта, кроме того 1 раз в 5 лет в них определяют содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов (ТМ) по профилю почвы глубиной до 1 м.
Отбор проб и проведение анализов осуществляют согласно ГОСТ и методическим указаниям по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках [1].
В результате исследований почвенного плодородия на реперных участках (РУ) установлено, что содержание подвижных форм фосфора существенно не изменилось и составило 136,5 мг/кг почвы. Для устойчивого функционирования агро-ценоза - это достаточная обеспеченность почв подвижным фосфором, содержание которого в пахотном слое следует поддерживать на уровне 101-
150 мг/кг почвы. Доля площадей пахотных почв с уровнем фосфатного режима >101 мг/кг в области составляет 21,9%. Содержание подвижного Р2О5 150-185 мг/кг обеспечивает получение максимальной урожайности большинства сельскохозяйственных культур. Повышение содержания Р 2О5 с 50 до 100 мг/кг способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур на 10-15%, а со 120 до 190 мг/кг - на 30-50% [2].
В Ивановской области отмечено снижение содержания фосфора в почвах в Верхне-Ландеховском районе с 146 мг/кг в 2013 г. до 90,0 мг/кг в 2014 г., в Кинешемском - с 62 до 39 мг/кг, Гаврилово-Посадском с 221 до 143 мг/кг в 2014 г. В связи с этим на некоторых участках происходит переход почв по содержанию фосфатов из градаций более обеспеченных в менее обеспеченные.
В 2014 г. выявлено, что 38,6% земель имеет очень низкое и низкое содержание обменного калия (К2О < 81 мг/кг почвы). Средний показатель обменного калия по зоне деятельности относится к группе среднего содержания и составляет 98,6 мг/кг почвы. Площадь пашни с оптимальным содержанием обменного калия (К2О > 170 мг/кг почвы) составляет всего 50,1 тыс. га, или 10,7% общей площади. С 1995 г. площадь пашни с высоким и очень высоким содержанием обменного калия сократилась на 7,9% по отношению к 2014 г.
В некоторых районах области почвы из градации высокого, повышенного и среднего содержа-
ния калия переходят в градации с низкой обеспеченностью. Так, содержание калия в почвах снизилось: в Пучежском районе с 2005 г. от 301 мг/кг (очень высокое) до 66 мг/кг в 2014 г. (низкое); в Вичугском - от 87 мг/кг (среднее) до 57 мг/кг (низкое); в Кинешемском - от 138 мг/кг (повышенное) до 76 мг/кг (низкое); в Шуйском - от 126 мг/кг (повышенное) до 66 мг/кг (низкое); в Приволжском -от 126 мг/кг (повышенное) до 60 мг/кг (низкое).
Важнейшим оценочным показателем естественного плодородия почвы служит процентное содержание в пахотном слое органического вещества. По данным двадцатилетних исследований на РУ отмечается тенденция к увеличению содержания органического вещества в почвах от 1,74% в 1994 г. до 2,26% в 2014 г. [3], что связано со снижением интенсивности земледелия и, как следствие, уменьшением влияния факторов, способствующих минерализации органического вещества.
Участки Верхне-Ландеховского, Родниковского и Тейковского районов имеют среднее содержание органического вещества, что составляет соответственно 1,9%, 1,8 и 2,0%. На содержание органического вещества повлияло положительное действие культур, входящих в структуру посевных площадей исследуемых участков. В 2007-2010 гг. 14 участков, а в 2014 г. 7 из 12 участков было занято естественными, многолетними и бобово-злаковыми травосмесями с преобладанием бобового компонента.
По степени кислотности почв установлено, что на протяжении ряда лет известь, как длительно действующее удобрение, давала положительное устойчивое действие и снижения pH почв не было. Кроме участка Ивановского района, в котором в 2010 г. кислотность была 5,6 - близкая к нейтральной, а в 2014 г. составила 5,2, что соответствует группе слабокислых почв.
Исследования содержания микроэлементов показали, что почвы реперных участков имеют: низкое содержание кобальта (согласно группировке содержания подвижных форм микроэлементов его показатель по зоне деятельности составил 0,93 мг/кг почвы); среднее - бора, молибдена, которые соответственно равны 0,54 и 0,13 мг/кг. Лучше была ситуация по содержанию в почве марганца, из всех исследуемых участков 7 (58%) имеют среднее содержание, а 5 (42%) - высокое [4].
Данные по содержанию микроэлементов в почве очень важно учитывать при разработке системы удобрения. Без результатов исследований по содержанию в почве тех или иных элементов нельзя добиться эффективного использования удобрений и получения высоких урожаев.
Содержание тяжелых металлов (ТМ) - важный показатель экологической оценки, поэтому контроль над их накоплением в почве - главный аспект безопасности. Из числа элементов, подлежащих
первоочередному исследованию в почве, согласно СанПиН 2.1.7.1287-03, выделяют мышьяк, ртуть, кадмий, свинец и цинк (первый класс опасности). Их содержание в почве - важнейший показатель, характеризующий санитарно-гигиеническую обстановку, так как они способны накапливаться в организме человека и оказывать отравляющее и канцерогенное действие, а подвижные формы ТМ отражают доступность элементов для растений [5].
При определении токсикантов использовали следующие методы: мышьяк в мышьяково-молибденовой сини; ртуть - беспламенным методом холодного пара на спектрофотометре «Юлия-2»; подвижные формы №, Mn, Zn, Cd, РЬ извлекали из почвы ацетатно-аммонийным буферным раствором (рН 4,8) с последующим определением концентрации на пламенном атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-2А» [6].
Оценку уровня химического загрязнения почв, как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения, согласно СанПиН 2.1.7.128703, проводят по следующим показателям:
- коэффициент концентрации химического вещества Кс, определяемый отношением фактического содержания его в почве (С!) в мг/кг почвы к региональному фоновому (Сф;)|
Кс = С! / Сф1;
- суммарный показатель загрязнения, равный сумме коэффициентов концентраций загрязнителей 2с
^ = I (КС1 + ...+ Ксп) - (п - 1), где: п - число определяемых суммируемых элементов; Кс1 - коэффициент концентрации 1-го компонента загрязнения [5].
Анализ распределения указанных показателей дает пространственную структуру загрязнения территорий.
Наибольшее количество подвижных форм ТМ имеют почвы следующих участков: кадмия (0,063 мг/кг) - на участке Шуйского района и (0,060 мг/кг) - Родниковского; свинца (1,25 мг/кг) - на участке Палехского района и (1,28 мг/кг) - Пучеж-ского; цинка (1,79 мг/кг) на участке Палехского района и (1,72 мг/кг) - Тейковского. Подвижные формы ТМ присутствовали на всех почвах исследуемых участков. Их содержание находилось на уровне регионального фона с диапазоном колебаний: медь от 0,10-0,25 мг/кг (ПДК - 3 мг/кг); кадмий от 0,035-0,063 мг/кг (ПДК - 0,5 мг/кг); свинец от 0,23-1,28 мг/кг (ПДК - 6,0 мг/кг). Эти данные показывают, что содержание подвижных форм ТМ в почве исследуемых участков намного ниже ПДК и по степени загрязнения соответствует первому классу опасности (Приложение 1 к СанПиН 2.1.7.1278-03) [5].
Суммарный показатель токсичного загрязнения почв Ивановской области ТМ несколько выше в Вичугском, Приволжском и Родниковском райо-
нах и составляет соответственно 1,96; 1,67 и 1,65; наименьшие его значения характерны для почв Палехского, Ивановского и Верхне-Ландеховского районов, соответственно 0,22; 0,39 и 0,58 (табл. 1).
Интенсивность загрязнения почв Ивановской области токсикантами в процентах от допустимой концентрации можно расположить в убывающий ряд: мышьяк (30%) > кадмий (14%) > свинец (14%) > ртуть (13%) > медь (7%) > цинк (4%).
Из вышесказанного можно сделать вывод, что почвы РУ имеют слабую степень загрязненности и непосредственной опасности не представляют.
Радиационная обстановка в Ивановской области остается стабильной, так как мощность дозы гамма излучения, измеряемая специалистами станции на
реперных участках не превышает естественных природных значений (табл. 2).
Для определения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения использовали дозиметр ДРГ-0,1 и сцинтилляционный геологоразведочный прибор СРП-68-01. Мощность экспозиционной дозы на уровне 1 м над поверхностью почвы колеблется в пределах 8-14,5 мкР/час, составляя в среднем 11,3 мкР/час. Наибольшие значения внешнего излучения обнаружены на землях Кинешемского, Вичугского и Родниковского районов (соответственно 14,5 мкР/час, 13,0 и 13,0); минимальные - в Верхне-Ландеховском и Тейковском районах (8,01 мкР/час) при среднем значении по России 20 мкР/час.
1. Показатели загрязнения почв Ивановской области тяжелыми металлами, мг/кг
Район № реперно-го участка Медь Цинк Свинец Кадмий Яс
Х Кс Х Кс Х Кс Х Кс
Ивановский 1 0,17 1,15 0,72 0,68 0,40 0,68 0,042 0,88 0,39
Гаврилово-Посадский 3 0,18 1,22 1,42 1,34 0,59 1,00 0,063 1,33 0,93
Пучежский 6 0,12 0,81 0,61 0,57 1,28 2,17 0,051 1,07 0,58
Верхне-Ландеховский 8 0,10 0,68 0,69 0,65 0,37 0,63 0,048 1,01 0,65
Вичугский 9 0,12 0,81 0,68 0,64 0,70 1,19 0,043 0,91 1,96
Кинешемский 11 0,15 1,02 0,90 0,85 0,38 0,64 0,042 0,88 1,45
Комсомольский 12 0,12 0,81 0,94 0,89 0,35 0,59 0,043 0,91 0,79
Родниковский 14 0,11 0,75 1,06 1,00 0,23 0,39 0,060 1,26 1,65
Тейковский 15 0,11 0,75 1,72 1,62 0,68 1,15 0,035 0,74 0,74
Палехский 17 0,15 1,02 1,79 1,69 1,25 2,12 0,035 0,74 0,22
Шуйский 18 0,19 1,29 1,08 1,02 0,52 0,88 0,063 1,33 1,56
Приволжский 21 0,25 1,69 1,13 1,06 0,33 0,56 0,045 0,95 1,67
Среднее по реперным участкам 0,15 1,06 0,59 0,048
Предельно-допустимая концентрация (ПДК) 3 23 6 0,5
Примечание. Х - средняя концентрация, Кс - коэффициент концентрации; Zc - суммарный показатель загрязнения.
2. Характеристика пахотного слоя РУ по радиологическим показателям
Район № реперного участка Мощность дозы гамма излучения, мкр/ч Соде ржание Содержание изотопов
Стронция-90 Цезия-137 Тория Калия-40 Радия-226
Бк/кг Ки/км2 Бк/кг Ки/км2 Бк/кг Бк/кг Бк/кг
Ивановский 1 10,5 3,5 0,025 7,4 0,052 26 408 14,7
Гаврилово-Посадский 3 12 4,5 0,032 7,4 0,052 31 451 17,4
Пучежский 6 12 6 0,042 4,1 0,029 20,6 440 21,1
Верхне-Ландеховский 8 8 8,1 0,057 3,9 0,027 21 308 11,1
Вичугский 9 13 10,4 0,073 3,9 0,027 21 447 17,4
Кинешемский 11 14,5 3,5 0,025 8,2 0,057 26,1 473 21
Комсомольский 12 11 9 0,063 5,7 0,04 18,9 348 15,9
Родниковский 14 13 6,3 0,044 7,9 0,055 25,1 433 13,6
Тейковский 15 9 7,4 0,052 4,6 0,032 13,1 314 10,2
Палехский 17 10 5,7 0,04 5,7 0,04 15,7 335 9,4
Шуйский 18 10,5 6,8 0,048 6,7 0,047 20,5 440 19
Приволжский 21 13 7,1 0,05 6,2 0,043 23,9 485 16,5
Среднее по зоне деятельности п = 12 11,3 6,5 0,046 6 0,042 21,9 407 15,6
Содержание 13^ в среднем по РУ с 2005 по 2014 г. колеблется в пределах 6,1-7,5 Бк/кг, 9^г -3,2-7,2 Бк/кг. Это свидетельствует о том, что радиационная обстановка в Ивановской области на протяжении многих лет остается нормальной, почвы
90 о 137/-1
исследуемых участков по содержанию Sr и Cs не представляют опасности для здоровья человека и животных [8].
По наличию остаточных количеств пестицидов (ОКП) почвы реперных участков можно считать экологически чистыми и безопасными, так как на протяжении ряда лет ОКП не было обнаружено даже в незначительных количествах. Это связано с минимальным применением средств защиты растений и соблюдением регламентов их использования.
Всю продукцию сельскохозяйственных культур с реперных участков анализировали на содержание ТМ, остаточных количеств наиболее устойчивых и токсичных пестицидов, нитратов, химический состав и качество. Проводили радиологический контроль как основной, так и побочной продукции сельскохозяйственных культур. Установлено, что качество урожая, выращенного на полях мониторинга, в основном, соответствует критериям безопасности. Токсичные элементы в растениях присутствовали в небольших количествах, причем они
больше накапливались в побочной (вегетативной) части, чем в основной (генеративной). Характер распределения ТМ в растениях свидетельствует о наличии в них защитных механизмов (барьеров). Растения как бы стремились сохранить свою генеративную часть в чистоте. Такая закономерность прослеживается на протяжении ряда лет.
Результаты исследований по воде показали следующее: нитраты в снеговой воде за отчетный период не обнаружены, содержание ртути, мышьяка и хрома не обнаружено; количество других ТМ было незначительным - намного ниже ПДК. В грунтовой воде содержание ТМ было значительно ниже ПДК; количество хрома, ртути и мышьяка отсутствовало во всех источниках исследуемых участков.
Таким образом, количество загрязнителей (ТМ, радионуклиды и другие токсиканты) в почве Ивановской области находится в пределах первой группы эколого-токсикологической оценки, что не представляет опасности для здоровья человека и животных. Информация, полученная на реперных участках локального мониторинга, необходима для разработки рекомендаций по рациональному использованию, сохранению и повышению плодородия почв, предотвращению и устранению загрязнения почв и продукции токсикантами.
Литература
1. Сычев В.Г. Методические указания по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. - 76 с.
2. Гро А. Практическое руководство по применению удобрений; пер. с фр. Н.А. Емельяновой, Н.М. Ильчука; под ред. и с предисл. проф. А.В. Петербургского. - М.: Колос, 1966. - 160-177 с.
3. Отчеты ФГБУ «САС «Ивановская» по агроэкологическому мониторингу земель Ивановской области 1994-2014 гг.
4. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М., 2003. - 148 с.
5. СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы». - М., 2007. - 20 с.
6. Методические указания по определению тяжелых металлов в кормах, растениях и их подвижных соединений в почвах. - М.: ЦИНАО, 1993. - 40 с.
7. СанПиН 4266-87 «Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами». - М., 1987. - 25 с.
8. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99) 2.6.1. Ионизирующее излучение, радиационная безопасность СП 2.6.1.758-99 Минздрав России, 1999. Государственные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.
УДК 631.816(470.65)
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В РСО-АЛАНИЯ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
К.Е. Сокаев, д.с.-х.н.
Станция агрохимической службы «Северо-Осетинская», e-mail: [email protected]
В статье приведены результаты расчетов экономической эффективности применения минеральных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур на разных типах почв Республики Северная Осетия - Алания.
Ключевые слова: минеральные удобрения, прибавка урожая, стоимость удобрений, стоимость продукции, рентабельность, чистый доход.
