CC BY
75
При работе с WDF/INFO рекомендуется использовать операционную систему Windowz XP/2000, процессор Pentium - 1 ГГц, оперативная память - 1000 Мб, 25 Мб свободного места на жестком диске, разрешение экрана 1280х 1024; установленная программа для чтения файлов формата PDF (Acrobat Reader). Размер оперативной памяти компьютера в значительной степени влияет на эффективность работы системы при загрузке растровых изображений используемых при создании карты большого размера. Так установленная оперативная память в 2 Гб позволяет загружать растровые изображения размером до 1,5 Гб без замедления реакции системы на действия оператора.
Используя космические снимки различного разрешения, топографическую основу и схемы внутрихозяйственного землеустройства различных лет изготовления, где указаны нарезанные земельные участки, можно векторизовать земли сельскохозяйственных угодий. В процессе векторизации все земельные участки кодируют, автоматически определяется их площадь и каждому земельному участку прикрепляют тематические данные.
С помощью ДДЗ можно дешифровать на участках земель наиболее видимые негативные явления: эрозия, овражность, подтопление, заболачивание, закустарива-ние, опустынивание, пестрота от неравномерности вспашки, внесения удобрений, засоренности, а также эти данные могут подкрепляться и наземными наблюдениями. Почвенные, агрохимические и эколого-
токсикологические показатели следует формировать в систему к геореференсированным земельным участкам по результатам наземных обследований, а также получения данных из известных информационных систем и архивных результатов.
Таким образом, создается Государственная информационная система оцифрованных, пронумерованных и закодированных участков земель сельскохозяйственных угодий для уровня предприятия, района, субъекта и в целом страны. Каждый земельный участок, имеющий тематические данные как природные ресурсы, может быть оценен по биологической продуктивности, его экономической ценности и рыночной стоимости. По георе-ференсированным земельным участкам создается система размещения сельскохозяйственных культур, а также участков заросших сорной растительностью, кустарни-
ком и деревьями. Для этих целей используют индекс растительности - N0'VI, который является удобным инструментом для контроля над растительностью в различные периоды ее развития (например: подекадно, помесячно по фазам роста и развития). С помощью индекса растительности- N0'!, можно устанавливать биологическую продуктивность и урожайность сельскохозяйственных культур, а также подсчитывать количество площадей занятых культурными посевами, сорной и кустарниковой растительностью.
В системе Государственного мониторинга земель сельскохозяйственных угодий и плодородия почв следует выделять почвенные ареалы кислых почв, на которых необходимо проводить агрохимические мероприятия по известкованию и фосфоритованию. Также можно осуществить контроль проведения этих работ с помощью навигационных систем.
Во всех оцифрованных участках земель отбор почвенных образцов при проведении агрохимического, почвенного, экологического, токсикологического обследований должен выполняться с навигатором, для точного установления следа прохода оператора по диагонали поля и координатных точках формирования среднего образца. Этот прием значительно повысит точность определяемых показателей при мониторинге учетных свойств почв.
Векторизация земель сельскохозяйственного назначения начата в 2004 г. и будет продолжена до полной оцифровки всех участков. В ФГУП «ГВЦ Минсельхоза России» создана Государственная информационная система учета земельных участков в едином формате. В настоящее время к этой работе подключились Федеральные Государственные учреждения - центры и станции агрохимической службы, Федеральные Государственные учреждения центры химизации и сельскохозяйственной радиологии, а также научно-исследовательские учреждения Минсельхоза России и РАСХН. Кроме этого нами используются данные, получаемые организациями Росимущества, Роскосмоса, Росгидромета, в единой информационной системе, для формирования Государственного информационного ресурса земель сельскохозяйственных угодий используемого в качестве главного средства производства в сельском хозяйстве.
РЕЗУЛЬТАТЫ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПАХОТНЫХ ПОЧВ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
О.Д. Шафронов
ФГУ ЦАС «Нижегородский»
В.Н. Темников
ФГУП «ГВЦМинсельхоза России»
Экологическое состояние окружающей среды приме- Коэффициент экологической ситуации и экологиче-нительно к сельскохозяйственным угодьям выражается в ской значимости территории (Кэ) как показатель технопервую очередь почвенным плодородием и безопасно- генного воздействия на почвенный покров среды обита-стью произведенной сельхозпродукции, качество кото- ния человека, для Волго-Вятского региона составляет рой изначально зависит от агроэкологического состоя- 1,5. Что подтверждает значительное влияние промыш-
ния почв. ленных объектов на загрязнение почв Нижегородской
области, входящей в этот регион. Промышленные выбросы, в том числе тяжелые металлы, накапливают в почве ксенобиотические (не свойственные живой природе) химические вещества, которые, проходя по цепочке «почва - растения - животные - человек», нарушают естественные биологические циклы в экобиоценозе.
Токсико-экологическое обследование почв пашни в Нижегородской области в 2002-2007 гг. и обобщенное для создания базы данных при МСХ РФ по разработанной форме 5-ДДЗ на содержание ТМ показывает, что в 24 районах области выявлено 210 участков, имеющих локальные очаги загрязнения почв кадмием, никелем, свинцом, цинком и хромом на общей площади 9457 га (табл. 1).
Наибольшую площадь (5370 га) составляют почвы, загрязненные N1, что обусловлено особенностями сложения земной коры на территории области, входящей в Вятско-Оренбургскую полиметальную геохимическую ассоциацию, обогащенную N1. Содержание N1 в почвах увеличилось за счет выхода этих глубинных пород на поверхность, причем его наибольшая концентрация должна быть на вершинах рельефа, где сохранились более древние породы.
На территории области очаги загрязнения почв N1 находятся в основном в Правобережье (22 района), входящем в Приволжскую возвышенность, однако приурочены они не к наивысшим точкам рельефа, а к относительным понижениям или к припойменным низинам (Володарский и Кстовский р-ны). По-видимому, это связано с продвижением ледника, нарушившего доледниковый рельеф, и при его таянии произошло перераспределение концентрации химических элементов в осадочных породах.
Из истории этого вопроса следует отметить, что днепровский ледник, наступавший с запада, остановился на линии Починки-Ветлуга, не дойдя до Шахунских увалов с отметкой высот 180-190 м над уровнем моря. В результате на севере области в Шахунском и Шаранг-ском районах сохранились очаги загрязнения почв никелем, приуроченные к вершинам рельефа и обособленные от основного ареала концентрации этого элемента в почвах Правобережья.
Анализ пространственного распространения загрязнения показывает, что в пределах Правобережья обращает на себя внимание довольно четкая направленность распространения очагов загрязнения почв никелем (с северо-запада на юго-восток) в виде плавной дуги (Володарский, Богородский, Д-Константиновский, Вадский, Шатковский, Лукояновский районы). Эта полоса направленного перераспределения никеля в почвах была, по-видимому, береговой линией древнего моря, которое наступало на территорию области с северо-востока (140110 млн. лет назад) и остановилось на широте города Лукоянова (Кулинич, Фридман, 1990). При многократной пересортировке обломочного материала в волноприбойной прибрежной полосе моря и накапливались соединения химически активного никеля, как наиболее устойчивые и хорошо адсорбируемые на тонких глинистых взвесях водной среды (в 3-4 раза больше, чем в песках).
В зонах вокруг промышленных объектов, выбросы которых могут содержать никель (Балахна, Правдинск -электроника и электротехническая аппаратура; Вача,
1. Локальные очаги загрязнения почв тяжелыми металлами
Районы 8, га В том числе
РЬ са 2п N1 Сг
Ардатовский 238 238
Балахнинский 18 18
Богородский 518 37 400 81
Борский 136 136
Вачский 184 184
Вадский 897 848 897
Володарский 664 664 18 108
Выксунский 137 137
Городецкий 545 545
Гагинский 83 83
Дивеевский 203 203
Д-Константиновский 576 459 117 86
Ковернинский 35 35
Кстовский 274 7 149 118
Лукояновский 821 12 821
Навашинский 27 27
Шахунский 1274 1130 336
Шарангский 98 98
Б-Болдинский 32 32
Кр-Баковский 212 82 130
Перевозский 847 159 688
Шатковский 89 89
Бутурлинский 1318 116 1226
Лысковский 231 87 26 231 26
ИТОГО 9457 143 5103 161 5370 107
Ворсма - столовые приборы и медицинские инструменты) превышения ПДК в почвах не обнаружено, что подтверждает первостепенную роль природных процессов в концентрации этого элемента в почвах пахотных угодий.
Тревогу вызывают данные, свидетельствующие о том, что общая площадь очагов загрязнения почв кадмием (19 районов) составляет 5103 га. Содержание кадмия в почве в основном определяется химическим составом материнской породы (до 0,5 мг/кг) и в этом смысле в области прослеживается определенная закономерность его распределения, так или иначе связанная с мореной. Наибольшие площади пашни с избыточной концентрацией кадмия отмечены на легких почвах, сформированных на флювиогляциальных песках и супесях, которые, как известно, представляют собой перемещенную водой из-под ледника морену. Эти площади размещены на западной окраине области, откуда надвигался ледник. Значительно реже (Правобережье, вдоль правого берега Волги) встречаются очаги загрязнения почв, сформированных на суглинистой морене (в меньшей степени подвергнутой аккумулятивным процессам) и лишь в 3-х районах Правобережья - на покровных суглинках (отложениях мелководных приледниковых разливов, залегающих на морене). Однако на севере Заволжья, в Ша-хунском районе, расположенном на линии остановившегося ледника, именно на покровных суглинках (в зоне приледниковых разливов) обособленно сосредоточено 1130 га пашни (из 5103 га по области) с превышениями ПДК кадмия в почвах.
Наряду с природными источниками загрязнения почв Са, его поступление с атмосферными осадками может
быть значительным (в 3-4 раза больше почвенного фона), что является отличительным миграционным свойством этого элемента. В атмосферу Са поступает при сжигании ископаемого топлива - каменного угля (1-2 мг на 1 кг), нефти (0,07-0,5 мг на 1 кг), а также при сжигании пластмассы (добавляется для прочности изделий) и при подгорании автопокрышек (от трения об асфальт). Присутствует Са и в составе красителей. Нижегородская область изобилует такими техногенными источниками поступления кадмия в атмосферу, причем многие промышленные объекты имеют непосредственное влияние на территории с выявленными очагами загрязнения почв кадмием (Сормовская, Игумновская, Балахнинская ТЭЦ, химические заводы Дзержинска, Кстовский нефтеперерабатывающий завод и т.д.). Так, например, в старых золоотвалах Балахнинской ТЭЦ содержание кадмия составляет от 1,1 до 3,4 мг/кг.
Агроэкологический мониторинг на реперных участках показал, что с атмосферными осадками в среднем по Нижегородской области ежегодно поступает в почву 15 мг/га кадмия, что в 3 раза больше, чем на территории Башкирии. Загрязнение почв свинцом, цинком и хромом выявлено на небольших площадях (от 107 до 161 га) и носит техногенный характер: свинец - от автотранспорта, цинк - от свинокомплекса, хром - от кожевенного производства (используют хромокалиевые квасцы КСг(804)2 х 12Н20) и от гальванического производства (оцинковка и хромирование металлов). По данным с реперных участков в среднем по области с атмосферными осадками ежегодно выпадает по 70 г/га свинца, 230 г/га цинка (в Домодедово - 941 г/га) и 23 г/га хрома.
Превышения ПДК по кадмию, никелю, свинцу и цинку во всех выявленных очагах загрязнения почв незначительны (максимум в 1,4 раза) и характеризуются они (по принятой градации) умеренно опасной степенью загрязнения, допускающей выращивание всех сельскохозяйственных культур, но с обязательным контролем качества произведенной продукции. К высоко опасной категории загрязнения отнесены только 27 га пашни в Богородском районе, где содержание хрома в почве превышает его ПДК в 8 раз.
Обследование пахотных угодий Нижегородской области на содержание микроэлементов показало, что в соответствии с принятой градацией почвы в среднем по области имеют низкое содержание цинка (1,2 мг/кг), среднее содержание бора (0,7 мг/кг), кобальта (1,5 мг/кг), марганца (46 мг/кг) и высокое содержание меди (4 мг/кг). Однако территориальное распределение микроэлементов в почвах крайне неравномерно в 15 районах области выявлена особо острая необходимость применения микроудобрений. Так, в Воскресенском, Выксунском, Навашинском и Сокольском районах от 65 до 100% пашни имеют низкое содержание бора, кобальта,
2. Распределение почв по размеру площадей,
Тип почвы В Мп Со Си 2п
Дерново-подзолистые 47 3 30 32 93
Серые лесные 9 12 22 4 95
Черноземы 6 34 6 нет 89
В среднем по области 18 16 19 12 95
Район Хозяйство Содержание тяжелых металлов мг/кг Площадь хозяйства, га
свинец кадмий медь цинк никель хром
Балахнинский ООО «Овощи» 7,6 0,5 5,4 22,4 11,9 7,6 300
СПК «Липовка» 7,6 0,6 5,1 20,1 10,2 7,4 362
Г ородецкий СПК «Приузолье» 6,5 0,4 3,2 19,5 8,7 10,2 2163
ООО «Росток» 6,7 0,4 2,5 15,5 6,7 5,7 694
СПК им. Куйбышева 6,7 0,4 4,4 22,1 9,6 6,2 2733
ТнВ «Мир» 6,9 0,5 4,6 22,3 7,3 4,7 988
СПК «Земледелец» 7,0 0,5 5,5 22,0 10,0 8,0 3054
Борский ООО «Ивановское» 16,8 0,4 4,0 17,2 14,4 6,2 2264
ОАО «Кантаурово» 12,2 0,4 4,7 21,0 7,7 5,3 4243
СПК «Плотниковский» 14,8 0,2 3,5 16,0 3,9 2,6 1745
АП «Каликино» 12,4 0,4 5,5 22,3 8,6 6,6 3779
Кстовский ЗАО «Запрудновское» 7,0 0,5 8,2 24,9 16,9 8,8 7199
ЗАО «Коминтерн» 6,5 0,5 7,2 21,7 19,5 19,5 6337
ЗАО «Н-Ликеевское» 7,5 0,5 8,8 24,7 16,6 9,4 5339
СПК «Ждановский» 6,9 0,5 9,7 33,4 15,0 12,9 4421
Богородский СПК «Буревестник» 8,4 0,5 9,2 25,6 20,7 10,4 6317
ОАО «Лакша» 7,7 0,5 6,9 22,2 13,9 6,5 5443
Павловский ЗАО «Таремское» 8,8 0,4 10,1 22,3 23,7 8,6 4057
ООО «Кряжи» 8,9 0,5 10,0 24,8 31,1 12,3 1348
ОАО «Ворсменское» 8,6 0,4 8,8 19,1 24,5 11,4 6272
Володарский ОАО «Сеймовское» 6,3 0,4 6,7 26,4 19,4 8,2 1551
ОАО «Ильиногорское» 6,7 0,4 7,4 29,9 9,7 6,8 1317
ГСХП «Сейма» 9,4 0,4 6,5 25,8 6,3 10,9 504
Н-новгородский ОАО «Доскино» 8,0 0,5 6,3 19,1 13,4 7,6 2195
ОАО «Горьковский» 12,2 0,6 9,4 45,1 19,3 11,3 777
Фоновое содержание 7,6 0,6 6,9 23,5 16,6 10,3 98698
меди, цинка. Распределение микроэлементов на территории области имеет определенные закономерности, связанные с типом почв и почвообразующими породами. Так наибольшие площади (30-47%) с низким содержанием бора, кобальта и меди отмечены на дерновоподзолистых почвах и в 5-7 раз меньше таких участков на черноземах (табл. 2).
По содержанию марганца зависимость обратная: этим элементом обеднены 34% площади черноземов и лишь 3% дерново-подзолистых почв.
Все почвы, сформированные на флювиогляциальных песках и супесях, обеднены медью и бором, в меньшей степени - на аллювиальных и древнеаллювиальных отложениях.
Недостаток марганца выявлен в почвах, сформированных на аллювии юрских и меловых глин, а также на покровных суглинках, однако относительно высокая доля (18%) почв с низким содержанием подвижного марганца отмечена на почвах Володарского района, сформированных на древнеаллювиальных песках и супесях. Этот нетипичный факт можно объяснить активными карстовыми процессами на территории района -при подщелачивании водного раствора солей марганца образующийся гидроксид Мп(0Н)2 выпадает в осадок и недоступен растениям.
Средневзвешенные показатели содержания тяжелых металлов (ТМ) и микроэлементов (МЭ) в почвах области дают наиболее общее представление об их агроэкологи-ческом состоянии. Так как ТМ относят к рассеянным химическим элементам литосферы, поэтому степень их концентрации в почвах ограниченной территории_может резко отличаться от окружающего фона. Наличие в области крупных промышленных предприятий - потенциальных поставщиков токсикантов в окружающую среду, также может создавать локальные очаги аномального загрязнения почв ТМ. Обеспеченность растений МЭ неравномерна, поскольку зависит от изменяющихся условий их подвижности и доступности под влиянием известкования почв, внесения органических удобрений и др. факторов.
В связи с этим фактическое агроэкологическое состояние почв определяется биохимической оценкой конкретных территорий. Для примера взята территориальная выборка объектов вокруг Нижнего Новгорода - 25 хозяйств в радиусе 70 км, общей площадью 98,7 тыс. га. Данные таблицы 3 показывают, что среднее содержание ТМ по каждому хозяйству не превышает ПДК, однако значительные площади исследуемой пашни имеют превышение фоновых величин содержания этих элементов в почвах области: медь - 66,7 тыс. га (67%); свинец -41,2 тыс. га (42%); цинк - 35,1 тыс. га (35%); хром - 26,0 тыс. га (26%); кадмий - 1,1 тыс. га (1%).
Превышение фоновых величин содержания ТМ в почвах данной территории указывает на техногенные экологические нагрузки, что подтверждается наличием локальных очагов загрязнения с превышением ПДК. Так, при отсутствии превышений ПДК в среднем по каждому хозяйству, выявлено 8 элементарных (отдельно обрабатываемых) участков с повышенной концентрацией ТМ в почвах (табл. 4).
Из выявленных загрязненных площадей (404 га) к умерено загрязненной категории относятся 377 га и 27 га
4. Очаги загрязнения почв тяжелыми металлами
Район Хозяйство ТМ Площадь, га Кратность превышения ПДК
Г ородецкий Земледелец еа 46 до 1,4 раза
Кстовский Коминтерн еа 18
N1 124
Н-Ликеевский еа 57
Борский Ивановское РЬ 78
Богородский Буревестник Сг 36 1,8 раза
Сг 18 2,1 раза
Сг 27 8,3 раза
- к высоко опасной (непригодной для выращивания пищевой продукции).
Результаты мониторинга на реперных участках показывают, что нередко на почвах, не имеющих превышения содержания ТМ, вырастает урожай с их концентрацией в биомассе выше допустимого уровня. Особенно часто загрязнение продукции отмечается на дерновоподзолистых почвах легкого механического состава. В связи с этим, на основе данных с реперных участков, для каждого типа почв (в условиях области) выведен ориентировочный коэффициент экологической безопасности (КЭБ), равный отношению ПДК к фактическому содержанию элемента в почве.
Для гарантированного получения экологически чистой продукции, КЭБ по тяжелым металлам на дерновоподзолистых и светло-серых лесных почвах должен быть не менее 2, т.е. фактическое содержание токсиканта в почве должно быть в 2 раза меньше его ПДК. Для серых и темно-серых лесных почв это отношение составляет 1,7 и для черноземов - 1,5. В оцениваемой пригородной зоне величина КЭБ менее 2 (на дерновоподзолистых и светло-серых лесных почвах) выявлена в 8 хозяйствах.
Из общей обследованной площади в пригородной зоне (98,7 тыс. га) территории с низким коэффициентом безопасности распределены следующим образом: по содержанию РЬ - 2264 га (2,3%); по содержанию Са -10036 га (10%); по содержанию N1 - 11885 га (12%). На этих площадях пашни нет гарантии получения чистой продукции.
К растениеводческой продукции предъявляются требования не только по ее экологической безопасности, но и по биологической полноценности - калорийности, усвояемости, наличию витаминов и биоферментов, а также по лежкоспособности и внешнему виду. Оптимальные параметры перечисленных признаков можно получить только при сбалансированном питании растений макро- и микроэлементами.
Результаты агроэкологического мониторинга пахотных почв Нижегородской области показали, что содержание ТМ не превышает ПДК, а содержание МЭ - среднее и высокое. Поэтому для получения высококачественной сельскохозяйственной продукции нет необходимости применения микроудобрений.
