CC BY
95
9. Миронычева-Токарева Н.П. Динамика растительности при зарастании отвалов. - Новосибирск: Наука, 1998. - 169 с.
10. Манаков Ю.А., Куприянов А.Н. Диагностические критерии сингенетических сукцессий на отвалах Кузбасса // Экология урбанизированных территорий. - 2009. - № 2. - С. 82-85.
11. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. - М.: Наука, 1980. - 328 с.
12. ВороновА.Г. Геоботаника. - М.: Высш. шк., 1983. - 384 с.
'--------♦-----------
УДК 632.122 М.Ф. Андрейчик, Н.П. Аюшинов, В.М. Соловьева
СОДЕРЖАНИЕ ВАЛОВЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ РЕСПУБЛИКИ ТЫВА
В работе исследуется обеспеченность почв валовыми формами тяжелых металлов в 13 районах Республики Тывы. Установлено, что превышение ПДК по кадмию зафиксировано на 2,0 тыс. га, никелю -2,4, цинку - 2,7 и свинцу - 225,0 тыс. га.
Ключевые слова: почва, тяжелые металлы, микроэлементы, сезонная динамика, источники загрязнения, ареалы, Республика Тыва.
M.F. Andreychik, N.P. Ayushinov, V.M. Solovyeva AVAILABILITY OF THE HEAVY METALS AND MICROELEMENTS TOTAL FORMS IN THE AGRICULTURAL LAND SOILS OF TYVA REPUBLIC
Soils provision with the heavy metals total forms in the 13 areas of Tyva Republic is researched in the article. It is determined that excess of maximum concentration limit for cadmium is fixed on 2,0 thousand hectare, for nickel on 2,4 thousand hectare, for zinc on 2,7 thousand hectare and for lead on 225,0 thousand hectare.
Key words: soil, heavy metals, microelements, seasonal dynamics, pollution sources, areas, Tyva Republic.
Неотъемлемой частью комплекса проблем, связанных с охраной природной среды, является изучение и оценка загрязнения почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами. Анализируя существующие классификации тяжелых металлов в почвах, авторы работы [4] приходят к выводу, что в понятия «тяжелые металлы» (ТМ) и «микроэлементы» входят одни те же химические элементы, а употребление того или иного термина связано с их концентрацией. Культурные растения по сравнению с дикорастущими отличаются меньшей устойчивостью к ТМ и приспособляемостью к условиям произрастания. Интерпретация данного вопроса отражена в работах [1, 2]. В Туве имеются территории с избыточным содержанием микроэлементов никеля, кобальта, меди, марганца, свинца и цинка. У растений, произрастающих на рудных жилах и отвалах горнодобывающей промышленности, наблюдаются угнетенность роста, хлороз, нарушение пигментации при избытке меди. В то же время некоторые растения адаптируются к избытку тяжелых металлов в почве и содержат их в биомассе почти в 2-4 раза больше, чем другие виды этого семейства (качим изящный, бурачок двусемянный).
На пахотных землях Республики Тыва вопросом обеспеченности почв микроэлементами и их состоянием начали заниматься с 1996 года. К концу 1997 года была выявлена не совсем благополучная картина: содержание многих микроэлементов в почвах явно недостаточно для нормального роста и развития сельскохозяйственных культур. Сложившаяся ситуация в перспективе отрицательно скажется на здоровье населения, особенно при недостатке йода. По нашим данным, 82% обследованных сельскохозяйственных угодий имеют низкое содержание бора, 80% меди, 90% цинка и 83% кобальта. Обследованная площадь крайне низко обеспечена йодом, средневзвешенное содержание которого колеблется от 0,17 на каштановых до 0,32 мг/кг на аллювиальных почвах. Несколько лучше почвы обеспечены марганцем, его низкое содержание имеют 33, среднее - 50 и высокое 1-7% обследованных сельхозугодий [3].
Тяжелые металлы хорошо адсорбируются пахотным слоем почвы при повышенном содержании гумуса и тяжелом гранулометрическом составе. Проникновение тяжелых металлов в ткани растений, в избыточном количестве, приводит к нарушению нормальной работы их органов, запозданию наступления фенофаз и частичной или полной гибели растений. По нашим данным, картофель, томаты, корнеплоды редьки и свеклы устойчивы к действию цинка, свинца, кадмия. Посадки капусты неудовлетворительно переносят загрязнение почвы тяжелыми металлами. При превышении их ПДК в 2-2,5 раза растения гибнут на 80-90%. Содержание кадмия и цинка во всех изучаемых вариантах с тяжелыми металлами в кочанах капусты и корнеплодах свеклы и редьки превышало ПДК, медь и свинец - в пределах ПДК.
Доступность элементов для растений определяется подвижными формами, поэтому содержание в почве подвижных форм ТМ и микроэлементов являются важнейшим показателем, характеризующим санитарно-гигиеническую обстановку и определяющим необходимость проведения мелиоративных детоксика-ционных мероприятий.
Основными критериями гигиенической оценки загрязнения почв химическими веществами являются ПДК валовых форм. Для супесчаных и легкосуглинистых почв их величины варьируют в широком диапазоне: от 0,5 по кадмию до 55 мг/кг по цинку.
По результатам 1-го тура обследования (1998-2004 гг.) определена обеспеченность почв валовыми формами тяжелых металлов в 13 районах на площади 513,0 тыс. га: из них пашни - 185,0, залежи - 3,7, ГЗЗ (государственный запас земель) - 57,2, сенокосов - 32,2 , пастбищ - 235,0 тыс. га.
Учитывая физико-химические свойства почв Республики Тыва - высококарбонатность и легкосуглинистый гранулометрический состав, а также их эрозионнность, при агрохимическом обследовании определялись следующие формы ТМ: микроэлементы - марганец, кобальт, медь и тяжелые металлы - цинк, кадмий, свинец, никель (табл. 1).
Таблица 1
Средневзвешенное содержание валовых форм микроэлементов и тяжелых металлов в пахотных угодьях Республики Тыва, мг/кг
Тип почвы Площадь, тыс. га Мп Си Со 7п Сс1 РЬ І\ІІ
Чернозем обыкновенный 9,6 143 11,3 8,9 37,2 0,270 10,2 12,2
Чернозем южный 33,9 175 11,9 9,6 44,5 0,308 11,6 13,1
Лугово-черноземная 3,6 236 11,8 8,1 46,2 0,317 9,9 11,8
Темно-каштановая 69,6 201 11,1 8,2 41,5 0,326 10,9 11,6
Каштановая 42,5 270 12,3 8,6 41,6 0,320 9,9 13,9
Светло-каштановая 6,6 180 13,2 10,3 40,0 0,340 10,9 13,5
Лугово-каштановая 2,9 235 12,0 7,9 36,6 0,318 13,8 13,8
Аллювиально-луговая 6,3 204 10,5 7,8 38,4 0,295 10,5 13,6
Аллювиально-луговая ос-тепняющая 9,4 188 8,8 7,2 35,4 0,291 12,0 22,3
Г орно-темно-каштановая 0,4 287 16,3 8,1 55,4 0,379 7,0 14,6
Горно-каштановая 0,2 242 11,4 5,3 25,4 0,256 10,0 10,8
Всего 185,0 209 11,5 8,6 41,4 0,314 10,8 13,2
ПДК 1500 33 50 55 0,5 32 20
Из таблицы видно, что средневзвешенное содержание валовых форм микроэлементов на обследованных площадях пашни ниже ПДК. Причем, содержание в пашне микроэлементов (марганец, медь, кобальт) ниже 0,5 ПДК, а ТМ (цинк,кадмий, никель) выше 0,5 ПДК. Максимальное содержание марганца, меди, цинка и кадмия отмечается в горно-темно-каштановых почвах; кобальта - в светло-каштановых; свинца - в лугово-каштановых; никеля - в аллювиально-луговых остепненных почвах.
Анализ содержания подвижных форм кадмия, свинца и никеля за 1998-2002 годы показывает, что практически во всех хозяйствах республики наблюдалось увеличение ТМ. Наибольшее увеличение отмечено по кадмию: в хозяйстве «Кок-Тей» - от 1,2 до 4 раз, в «Шагонаре» - 6,5, в «Хову-Аксах» - 7,0, в «Шекпэ-эр» - 8,8 раза. Только в двух хозяйствах - «Енисейский» и «Кара-Хаак» - произошло уменьшение данного элемента соответственно в 1,9-2,0 раза. Динамику ТМ по степени концентрации в почве можно представить
в виде следующего убывающего ряда: свинец, кадмий, цинк, никель. При сравнении результатов сезонных обследований (весна, лето, осень) выявлено снижение содержаний всех элементов в летний период на 1847%, что объясняется потреблением их растениями при накоплении биологической массы. Весной в зоне затопления Саяно-Шушенской ГЭС максимальное содержание свинца превысило ПДК в 1,2 раза.
По результатам обследования первого тура на отдельных полях пашни, залежи и сенокосов выявилось превышение ПДК ТМ на площади 104,9 тыс. га, из них: по никелю - 59,0 га, цинку - 49,0 тыс. га, кадмию - 2,0 тыс. га. Никель относится к тяжелым металлам 2-го класса опасности. Его распределение в почвенном профиле определяется содержанием органического вещества, глинистых минералов, оксидов железа и марганца. Содержание никеля по вертикальному профилю во многом зависит от концентрации его в верхнем слое почвы и характера почвообразующих процессов.
Максимальное содержание никеля в пашни + залежь приводится в таблице 2.
Таблица 2
Содержание валовых форм никеля в пахотном горизонте пашни + залежь
Сельхозугодья Район Хозяйство Площадь, га Средневзвешенное содержание, мг/кг
Пашня Бай-Тайгинский СХО «Тээли» 1123 30,5
В т.ч орошаемые 577 31,3
СХО «Ээр-Хавак» 1206 21,6
ГУП «Бай-Тал» 601 21,5
В т. ч. орошаемые 211 22,3
СПК «Кызыл-Даг» 680 20,3
В т.ч. орошаемые 280 20,8
Всего по Бай-Тайгинскому 3610 24,1
Пашня Барун- Хемчикский СПК « Хемчик» 2039 24,8
В т.ч. орошаемые 605 22,3
Пашня + залежь Улуг-Хемский СПК «Иштии-Хем» 1594 20,7
В т.ч. орошаемые 40 24,3
Пашня Совхоз «Ийи-Тал» (орошаемые) 397 23,1
совхоз «Арыг-Бажы» 3412 21,5
СПК « 25 лет РККА» 3377 29,6
Всего по Улуг-Хемскому 8780 24,5
Пашня Сут-Хольский «Улуг-Алаак» 920 24,8
В т.ч. орошаемые 488 23,8
Пашня Тандинский СХП «Алаак» (орошаемые) 315 23,3
Совхоз «Кара-Булун» 3776 26,7
Всего по Тандинскому 4091 26,4
В т.ч. орошаемые 315 23,3
Пашня Чаа-Хольский Совхоз «Шанчы» 4378 23,0
Всего пашни 23818 24,6
В т.ч. орошаемые 4119 23,6
Примечание: Пашни+залежь означает, что на обследованных площадях доля залежи составляет
80%: оба вида сельхозугодий имеют одинаковые величины валовых форм и ТМ.
Анализ табличных данных показывает, что на багарных почвах пашни превышение никеля в пахотном слое составляет 82,7, на орошаемых - 17,3%. Максимальное содержание никеля (1,5 ПДК) обнаружено в СПК «Тээли» на 112 га и в СПК « 25 лет РККА» Улуг-Хемского района - на площади 337 га.
На обследованных сельхозугодиях превышение ПДК цинка составило 24 %, средневзвешенное его содержание равно 64,9 мг/кг. Превышение ПДК валовых форм цинка в почве представлено в таблице 3.
Таблица 3
Содержание валовых форм цинка на сельхозугодиях Республики Тыва
Район Хозяйство Площадь, га Ср. взвешенный, мг/кг
Улуг-Хемский СПК « Ишти-Хем» (орошаемые) 40 57,7
Совхоз «Ийи-Тал» (орошаемые) 461 67,5
Совхоз «Арыг-Бажы» 1289 66,5
СПК « 25 лет РККА» 557 59,9
Тандынский «Чагытай» 360 66,8
СХП « Алаак» 315 62,3
В т.ч. орошаемые 22 63,8
СПК «Шанган» 8223 55,8
Совхоз «Кара-Булун» 4485 70,0
Каа-Хемский СПК «Каа-Хемский» 5595 56,5
СПК «Бурен-Хем» 1554 66,2
СПК «Суг-Бажи» 1271 62,1
Совхоз «Буренский» 2366 55,4
Чаа-Хольский Совхоз «Шанчи» 2985 55,6
Всего по республике 27257 61,0
Максимальное значение валовых форм цинка обнаружены в почвах пашни СПК «Шанчы» - 77,6 мг/кг на площади 719 гектар, СПК «Кара-Булун» - 70 мг/кг на площади 4485 га.
Площадь сельхозугодий республики с содержанием кадмия выше ПДК составляет около 2 тыс. га. Его максимальные величины (0,729 мг/кг, 1,5 ПДК) отмечаются на пахотных угодьях Тандинского района в СПК «Шанган» на площади 331 га (табл. 4).
Таблица 4
Превышение ПДК валовых форм кадмия на сельхозугодиях по хозяйствам Республики Тыва
Сельхоз- угодье Район Хозяйство Площадь, га Ср. взвешенный, мг/кг
Пашня + залежь Улуг-Хемский СПК « Ишти-Хем» (орошаемые) 40 0,510
Тандынский СПК « Шанган» 331 0,729
Совхоз «Кара-Булун» 307 0,608
Всего по республике 678 0,661
В т.ч. орошаемые 40 0,510
Сенокосы Тандынский «Чагытай» 785 0,596
Тес-Хемский «Танды-Сыны» 384 0,582
Всего по республике 1169 0,591
ГЗЗ сенокосов Тес-Хемский «Танды-Сыны» 130 0,550
Итого сельхозугодий 1977 0,612
В т.ч. орошаемых 40 0,510
Из таблицы следует, что обследованная площадь с содержанием валовых форм кадмия выше ПДК в разрезе административных районов республики распределилась следующим образом: Улуг-Хемский (орошаемые земли) - 2, Тандинский - 72, Тес-Хемский - 2б%; по видам сельхозугодий: пашня + залежь - 34,3, сенокосы -65,7,%. Среднее содержание кадмия в пашне + залежь составило 1,3 (в орошаемых - 1,02), сенокосах - 1,14 ПДК.
Загрязнение почв свинцом приурочено к участкам, прилегающим к техногенным объектам. Как правило, эти площади расположены вдоль автомобильных дорог и в местах максимальной транспортной нагрузки. Загрязнение свинцом наблюдается в районах старого и нового аэропортов до 1,5-2 ПДК. Контур загрязнения от нового аэропорта несколько смещен на юго-запад, что связано с преобладающим направлением воздушного потока. На содержание свинца, выбрасываемого автотранспортом, накладываются выбросы стационарных источников. От них на прилегающих территориях формируются обширные ареалы загрязнения почвы с содержанием свинца 1,3-2,3 ПДК. Сильное загрязнение зарегистрировано в районе ТЭЦ. Комплекс элементов представлен свинцом, ртутью, хромом, никелем, концентрации которых составили соответствен-
но 1,0; 1,0; 50; 20 ПДК. Источником загрязнения свинцом также являются несанкционированные свалки. По неполным данным, общая площадь с содержанием свинца выше ПДК составила 225 тыс. га.
Таким образом, на 01.01.2009 года площади сельскохозяйственных угодий с концентрацией валовых форм ТМ в почвах выше ПДК составили по кадмию - 2,0, никелю - 2,4, цинку - 2,7, свинцу - 225,0 тыс. га. Выращивание экологически чистой продукции в Республике Тыва возможно только при дифференцированном подходе к выбору сельскохозяйственных участков.
Заключение
Содержание микроэлементов ТМ на обследованных площадях пашни ниже ПДК, валовые формы выше нормы на площади 232,1 тыс. га. При санитарно-гигиенической оценке почв средневзвешенные показатели завышают качественное состояние сельскохозяйственных угодий, нивелируя аномалии площадей с концентрацией выше ПДК. Площади сельскохозяйственных угодий республики с превышением ПДК валовых норм в почве составили по кадмию - 2,0, никелю - 2,4, цинку - 2,7, свинцу - 225,0 тыс. га.
Литература
1. Биогеоценозы Убсунурской котловины / Л.К. Аракчаа [и др.] // Эксперимент «Убсу-Нур». Ч.1. - М.: Интеллект, 1995. - С. 279-320.
2. Панин М.С., Нурекенова А.Н. Цинк в растительности поймы реки Иртыш // Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде: сб.докл. 1-й Междунар. науч.-практ. конф. (9-11 фев. 2002 г.). - Семипалатинск, 2002. - С. 174-186.
3. Пашнева Т.Л., Андрейчик М.Ф. Тяжелые металлы в почве и растениеводческой продукции Республики Тыва // Наука сельскохозяйственного факультета Тывинского государственного университета: мат-лы науч.-практ. конф. (20-22 нояб. 2001 г., г. Кызыл). - Кызыл: Изд-во ТывГУ, 2003. - С. 171-176.
4. Прохорова Н.В., Матвеев Н.М., Павловский В.А. Тяжелые металлы в почвах. - Самара: Изд-во Самар. гос. ун-та, 1998. - 131 с.
'--------♦-----------
УДК 631.43:579(571.53) А.А. Козлова, А.П. Макарова
ЗАПАСЫ ГУМУСА И МИКРОБИОТА ЦЕЛИННЫХ И ОСВОЕННЫХ ПОЧВ БУГРИСТО-ЗАПАДИННЫХ
ЛАНДШАФТОВ ЮЖНОГО ПРЕДБАЙКАЛЬЯ
В статье приведены результаты исследования запасов гумуса и микробиоты дерновых лесных почв и черноземов Иркутско-Черемховской равнины и Предбайкальской впадины, находящихся в условиях степи и подтайги в естественном и освоенном состоянии.
Ключевые слова: бугристо-западинный микрорельеф, почвенная микробиота, деградация почв.
A.A. Kozlova, A.P. Makarova HUMUS DEPOSITS AND MICROBIOTA OF VIRGIN AND DEVELOPED SOILS OF HILLY AND MOUND LANDSCAPES IN THE SOUTHERN PREBAIKALYE
The research results of humus deposits and microbiota of the cespitose forest soils and chernozems of the Irkutsk-Cheremkhovsk plain and the Prebaikal hollow, being in the conditions of steppe and subtaiga in the natural and developed condition are given in the article.
Key words: hilly and mound microrelief, soil microbiota, soil degradation.
Введение
В работе рассматривается территория южной части Предбайкалья - наиболее благоприятной по природным условиям для проживания и хозяйственной деятельности населения, которая находится на юге Восточной Сибири и включает южную часть Иркутско-Черемховской равнины и Предбайкальской впадины, представляющих собой краевые прогибы Сибирской платформы [3].
