Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Изменение компонентов баланса азота и фосфора в агроценозах на дерново-подзолистых почвах под влиянием атмосферных выбросов НПО "Азот"

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Изменение компонентов баланса азота и фосфора в агроценозах на дерново-подзолистых почвах под влиянием атмосферных выбросов НПО "Азот""

Р Г Б; ОД: 2 5 СЕЙ 1Ь93

На правах рукописи

НУРГАЛЙЕВ Магауя Камзинович

,ИЗМЕНЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ БАЛАНСА АЗОТА И ФОСФОРА В АГРОЦЕНОЗАХ НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ АТМОСФЕРНЫХ ВЫБРОСОВ НШ "АЗОТ"

Специальность 03.00.27 - почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1995

Работа выполнена на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

доктор биологических наук, профессор и.А.ГРИШИНАТ]

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

НАУЧНЫЙ КОНСУЛЬТАНТ - кандидат биологических наук,

М.И.МАКАРОВ- доктор биологических наук, В.Н.КУДЕЯРОВ.

- кандидат биологических наук, Л.В.МОРГУН.

- Владимирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится " ^^"5 года в 15 часов 30 нив. в аудитории Ы-2 на заседании диссертационно' го Совета К 053.05.16 в МГУ им.М.В.Ломоносова.

С диссертацией мокно познакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ. л

Автореферат разослан ..у/ " 1995 года.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании диссертационного Совета, а отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: Ц9899, Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, факультет почвоведения,Ученый Совет.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Г. В.МОТУЗОВА

■ /.;' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

.Актуальность теми. В связи с усиливающиеся загрязнением стругающей среды промышленностью и транспортом возникла новая, относительно молодая проблема воздействия загрязнения на сельскохозяйственные культуры. Изучение закономерностей воздействия промышленного загрязнения на биогеохимические циклы важнейших элементов минерального питания расгений^на состав и свойства почвы имеет важное значение, так как они ер многой определяют устойчивость агро-ценозов, уровень их.продуктивноеги"и качество растительной'продукции. Влияние техногенных выбросов НПО "Азот" на свойства почв и качество сельскохозяйственной продукции не изучено. Своевременное выявление неблагоприятных изменений свойств почзы и состава растений а условиях антропогенного воздействия позволит прогнозировать состояние агроценозов. Все это определяет необходимость проведения работ, рассматривающих с разных сторон в различных конкретных условиях вопросы загрязнения окру чащей среды и ее влияния на сельскохозяйственные растения.

Цель исследования. Целью данной работы является изучение влияния техногенных выбросов НПО "Азот" на свойства почв, продуктив -ноогь и качество сельскохозяйственных растений; оценка изменения некоторых компонентов баланса азота я фосфора в агроценозах при интенсивном промышленном загрязнении.

Задачи исследования:

- оценить интенсивность атмосферного поступления Н.Ра некоторых других элементов с атмосферными выбросами НПО "Азот";

- оценить влияние поступающих выбросов на свойсгза почв;

- изучить изменение состава лизиметрических вод при разной интенсивности загрязнения;

' - 2 -

- оценить влияние выбросов на качественный состав сельскохозяйственных растений;

- оценить влияние промышленных выбросов на урокайность сельскохозяйственных растений.

Научная новизна. В работе впервые количественно оценено влияние выбросов НПО "Азот" на составляющие баланса азота и фосфора в агроценозах на дерново-подзолистых почвах, на урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.

Практическая ценность. Оценка гокеико-экологическсй ситуации в зоне воздействия атмосферных выбросов НПО "Азот" позеолит своевременно организовать регулирующие мероприятия при использовании земель, при планировании и размещении сельскохозяйственных культур Контроль за поступлением азота и фосфора с осадками и выносом их с лизиметрическими водами могут быть рекомендованы для моногорин-ра почв агроценозов в условиях промышленного воздействия. Эти показатели следует учитывать при определении доз удобрений.

Апробация работы. Диссертация рассмотрена и рекомендована к защите на заседании кафедры общего почвоведения МГУ 14.12.1987 г. Основные результаты работы были доложены на республиканской конференции молодых ученых и специалистов Казахского сельскохозяйственного института ( г.Алма-Ата, 1990 г.).

•Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Объем работы- Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов и прилокения из 7 таблиц. Она излокена на 160 страницах машинописного текста (в том числе 38 таблиц и 8 рисунков). Список литературы включает 155 наименований, в том числе 33 иностранных.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились в 1985-1987 гг. на территории Новгородской области в зоне влияния атмосферных выбросов НПО "Азот", производящего минеральные удобрения. Объектом исследования были дерново-подзолистые почвы агроценозов. Опытные площадки размером в I га выделены на полях с посевом многолетних трав и с посевом зерновых иа расстоянии I, 2, 5, 10 и 40 (контроль) км от источника атмосферных техногенных выбросов.

Почвы агроценозов - среднеокульгуренные дерново-подзолистые глеевагые, имеющие валовой химический состав с элювиально-аллпЕИ-альным распределением по профилю железа и алюминия, равномерный рас пределением кальция и калия и накоплением углерода, азота и фосфора в пахотном горизонте. Почвы всех исследуемых участков зигеюг близкий химический состав. Содержание гумуса в пахотном горизонте составляет 2-3 %, азота - 0,18-0,20 %, фосфора - 0,14-0,28 %, насыщенность основаниями - 65-69 %.

Наиболее ванные различия в свойствах пахотного горизонта, связанные с влиянием загрязнения, заключаются, во-первых, з заметной аккумуляции фосфора на полях, приближенных к НПО, и, во-вторых, в подкислении почв (рН(КСЕ-) загрязняемых почв,- 4,5-4,6 незагрязня-емых - 5,5-5,8). Процесс антропогенного подкисленяя почв, загрязняемых выбросами НПО "Азот", очевидно, связан с интенсивным внутри-почвенным продуцированием прогонов вследствие биохимического окисления привносимого аммония в нитраты.

Ежегодно весной под травы вносились минеральные удобрения -аммиачная селитра и нитрофоска, с которыми в почву поступало Ю? кг азота, 13 кг фосфора, 32 кг калия на гектар; с нитрофоской под зерновую культуру под основную вспашку вносили 104 кг азота, 35 кг

фосфора, 86 кг калия на гекгар и весной с посевом в рядки 13 кг/г; фосфора е виде суперфосфата. Агротехника - общепринятая для изучаемой зоны.

При исследовании почв, атмосферных осадков, лизиметрических вод и растений использовали большой набор общепринятых в современной экологической и агрохимслукбе физико-химических методов (Шилова, 1955; Гинзбург, Щеглова, Вульфиус, 1963; Аринушкина, 1970; Гришина, Самойлова, 1971; Малахов, 1977; Звягинцев, 1980; Важенин Лугина, 1982). Основные результаты обработаны методами математиче< кой статистики (Дмитриев, 1972; Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Поступление азота и фосфора с атмосферными осадками. С осадками г почву поступает значительное количество биогенных элементов. В атмосферных осадках контрольного участка содержалось: фосфора -0,01 иг/л, нигригного азота - 0,001 иг/л, аммонийного азота - 1,32,3 мг/л и азота нитратов т- 0,4-0,85 мг/л, что близко к типичным концентрациям этих компонентов в осадках незагрязненных районов европейской территории России. Реакция осадков фоновых участков слабокислая - 5,3-6,2.

НПО "Азот" выбрасывает в атмосферу, кроме серной и азотной ки( лог, значительное количество аммиака, щелочной пыли, вследствие чI го происходит взаимная нейтрализация, поэтому рН осадков вблизи предприятия по сравнению с фоновым более высокий - 5,8-6,4.

Химический состав атмосферных осадков в зоне влияния комбинат; так« претерпевает существенные изменения: возрастает концентрация серы, кальция, магния, натрия, хлора. Содержание фосфора увел; чивается до 0,7-2,9 мг/л, нигригного азота --0,03-0,04 мг/л, аммонийного азота - 7,8-11,0 мг/л и азота ни гратов"до 1,1-2,9. мг/л.

Летние осадки содержат больше азота и фосфора, что'можно объяснить более интенсивным вымыванием дождем загрязняющих компонентов из атмосферы. Наибольшая концентрация элементов обнаружена в атмосферных осадках на расстоянии до 2 км от источника техногенных выбросов, тогда как содержание азота и фосфора в осадках на 10 км близко к фоновым.

Содержание подвижных соединений азота, фосфора, серы в дерново-подзолистых почвах. Для дерново-подзолистых почв незагрязненных участков характерно невысокое содержание минеральных соединений азота, фосфора, серы (табл.1, 2 ).

Таблица I

Содержание подвижных соединений азота, фосфора и серы в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв под овсом,.иг/ 100 г

Глубина, см Расстояние от источника выбросов

Элемент I км 40 км

М + т. V, % и + т- V , %

Ы-ЫОд 0-10 10-25 1,28 1,67 0,30 0,39 67 67 0,68 0,31 0,10 0,10 41 36

(N-N0") хЮ"2 о-ю 10-25 1,04 1,00 0,10 0,33 25 79 1,09 0,79 о.п 0,09 25 25

о-ю Ю-25 1,41 1,14 0,25 0,18 50 44 0,70 1,09 0,16 0,26 63 65

Р (Н20) о-ю 10-25 0,19 0,17 0,01 0,01 23 21 0,07 0,07 0,002 0,002 II 25

РГ0,2н. ног ) о-ю 10-25 5,11 5,01 0,42 0,29 23 16 4,21 3,58 0,35 0,29 23 23

$ (Н20 ) .0-10 Ю-25 5,19 3,84 0,60 0,60 45 57 0,75 0,66 0,12 0,09 59 52

Это обусловливает хорошо выраженную динамику их содержания. Весенний максимум содержания подеижных соединений азота и фосфора связан с осенне-весеннии внесением удобрений. По мере развития растений, а также процессов денитрификации и выщелачивания содержание элементов питания значительно снижается. К августу интенсивность потребления уменьшается и наблюдается относительная стабилизация содержания Ы, Р , 5 .

Таблица 2

Содержание подвижных соединений азота, фосфора и серы в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв иод тимофеевкой луговой , иг/100 г

Элемент Глубина, см Расстояние от источника выборосов, км

I км 40 км

М + ль V, % М + тп. V, %

гЫ-ЫОд о-ю 10-25- 1,12 0,74 0,21 0,11 ■ 52 40 0,49 0,65 0,08 о.п 44 65

(Ы-ЫОз) х Ю~2 о-ю Ю-25 1,05 1,08 0,18 0,22 42 51 1,11 0,90 0,17 0,14 38 39

Ы-ЫН^ о-го 10-25 1,26 0,74 0,23 о,п 51 41 0,81 0,69 0,17 0,19 59 78

Р (Н20) 0-10 Ю-25 0,09 0,08 о,оое 0,01 23 42 0,08 0,(77 0,004 0,007 22 32

р(о,2ннсе) о-ю Ю-25 5,23 4,11 0,39 0,42" 21 29 3,84 3,55 0,40 0,38 29 30

Б (Н20) 0-10 10-25 2,53 2,11 0,30 0,21 42 36 0,60 0,55 0,09 0,10 57 63

На расстоянии 5 ни от источника выбросов количество элементов минерального питания возрастает. В почвах участков.находящихся вблизи от завода, отмечается мансимум содержания подвижных соединений азота я фосфора. Так, в среднем за вегетационный период содержание нитратов в почве под овсом с приближением к источнику загрязнения увеличивается от 0,59-0,68 мг/100 г до 1,Ц мг/100 г, а под травами - от 0,22-0,49 мг/100 г до 1,12-1,17 мг/ЮО г; содер-зание кислоторастворимого фосфора под овсом возрастает от 3,6-3,9 ыг/ЮО г до 5,0-5,2 мг/100 г, а под травами от 1,6-3,6 мг/100 г до 2,6-4,7 мг/100 г. Значительно увеличивается содержание водорастБО-римой серы, ее количество в пахотном горизонте повышается в 4-7 раз по сравнению с фоновым. Статистически достоверное отличие от фонового с вероятностью 0,95 для аммонийного и нитратного азота, кислогнорастзоримого фосфора, сульфатной серы подтверждается лишь для слоя почвы 0-Ю см участков, удаленных от завода на I км. В меньшей степени влияние промышленного загрязнения отражается на содержании нитритов, где различия статистически не подтвердятся. Увеличение содержания изучаемых элементов не приводило к значительному изменению характера сезонной динамика, свойственной незагрязненным почвам.

Отметим, что, несмотря на поступление большого количества биофильных элементов из атмосферы, в почве не наблюдается такого резкого увеличения содержания элементов загрязнителей, которое наблюдалось при анализе лесных почв (Макаров, 1987). Отсутствие з почве агроценозов ярко выраженного горизонта-индикатора загрязнения (подобно подстилке в лесных почеэх) объясняется в основной двумя причинами. Во-первых, это вынос части поступающих в почву элементов с урожаем а, во-вторых, при вспашке происходит постоянное разбавление аккумулируемых в почве компонентов промышленных выбросов

во всей массе пахотного горизонта.

Содержание N, Р в лизиметрических водах. Лизиметрические воды дерново-подзолистых почв фоновых участков под многолетними травами и под овсом имеют невысокую общую минерализацию и относи -гельно небольшое содеркание азота и фосфора. Концентрации большинства минеральных компонентов в них превышают соответствующие концентрации в атмосферных осадках в 2-Ю раз. Азот мигрирует в почве преимущественно в нитратной форме, на долю которой приходится в лизиметрических водах из гумусового горизонта под травами 91 $ и под зерновыми 76 % от суммы минеральных соединений азота. В горизонте BI соответствующие показатели составляют 80 и 53 %. Это главное отличие от дерново-подзолистых почв лесных экосистем, где преимущественной формой миграции азота часто является аммонийная. Менее I % минерального азота в лизиметрических водах предстазле--но нитритами. В составе аммонийных соединений из гумусового горизонта под зерновыми выносится до 23 % азота, под тразами - 8 из горизонта BI до 23 % и 19 % соответственно. Абсолютные концентрации азога разных форм составляют 4,3-5,6 мг/л нитратного; О, 1,29 мг/л аммонийного и до 0,008 мг/л нитритного в горизонте Апах и 1,2-2,1 кг/л нитратного, 0,29-0,98 мг/л аммонийного и до 0,007 мг/л нитритного азота в горизонте В2-

Миграция фосфора по профилю дерново-подзолистых почв ограничена. В лизиметрических водах из гумусового горизонта содержится 0,02-0,07 мг/л и из BI горизонта - до 0,01 мг/л фосфора.Характерно уменьшение содержания гсех компонентов в фильтрующихся водах из горизонта BI по сравнению с содержанием их в ьодах из горизо

га W

Концентрация в почвенном растворе соединений азота, фосфора

кальция, магния и калия в километровой зоне от комбината по производству минеральных удобрений в 4-9 раз превышает таковые на 40-километровом расстоянии. Среди мигрирующих форм азота в лизиметрических водах преобладает азот нитратов, концентрация которого достигает 18,5 мг/л в горизонте Апах и 15,0 мг/л в горизонте В1. Это составляет 82-88 % от суммы минеральных форм из гумусового горизонта и 81-67 % из горизонта 31. Доля нитритного азота не превышает I % (до 0,06 мг/л) , а доля аммонийного азота - 12-18 % и колеблется от 2,4-3,8 мг/л в гумусовом горизонте и 0,95-2,1 мг/л в горизонте В1. По сравнению с фоногым участком в лизиметрических водах загрязненных почв в 2,5 раза возрастает содержание фосфора; его концентрация достигает 0,11-0,16 мг/л. Лизиметрические воды под посевом многолетних трав содерхат несколько меньше растворимых компонентов, чем под посевом овса. Миграция минеральных соединений фосфора идет в основном з пахотном горизонте, зыеос ке нитратных соединений азота с фильтрующимися водами моает достигать уровня почвенно-грунтоЕЫх вод.

Влияние промышленного загрязнения на биологическую активность дерново-подзолистых почв. Для оценки степени загрязнения почвы промышленными выбросами использовали ряд микробиологических и биохимических показателей активности почв, которые были выбраяы как наиболее чувствительные: физиологический метод определения биомас -сы микроорганизмов, потенциальной активности азогфиксации и дени-трификации, а так!е ферментативной активности почв.

Во все сроки отбора почвенных образцов запас микробной биомассы (3МБ) в наиболее загрязненных почвах (1-2 км) были минимальными: 30-60 мкг С/г почеы. На расстоянии 5 км от завода ЗМБ достоверно возрастал (36-86 мкг С/г почвы) и достигал максимума в нал-

более удаленных точках (221-391 мкг С/г почвы) (габл. 3).

Таблица 3

Биомасса микроорганизмов в дерново-подзолистых почвах

- ....... ...... — Культура Расстояние от завода, км Биомасса , мкг С/г почвы

май июнь июль август

I 35,2 50,5 60,5 47,1

Овес 5 41,6 89,6 52,3 83,2

Ю 35,2 31,6 V ,1 80,4

40 183,5 180,7 157,0 391,4

I 31,1 35., 3 32,4 38,3

Тимофеевка 2 33,3 38,6 36,7 45,3-

5 37,0 75,6 71,9 62,4

Ю 36,0 34,9 33,2 63,4

40 185,3 176,5 191,7 221,3

Определение потенциальных активностей аэотфинсалии и денитрификации выявило достаточно высокий уровень этих процессов в исследуемых почвах. Удалось обнаружить значительное увеличение азот-фиксирующей активности при удалении от завода как под многолетними травами, так и под обсом ео Есе сроки взятия образцов. Уровень азотфиксирующей активности в фоновых образцах (236>10 ° - 790 10 ° >£г Н£ / кг почвы/час) на порядок превышал значения, получе) ные в образцах э I км от завода (23-Ю-3 - 38«Ю-3 мг Ы2/кг почвы/час). Влияние загрязнения на потенциальную активность азогфик-сации распространяется на расстояние до 10 км от источника выбросов. Изучение активности денитрификации не позволяет сделать одно значный вывод о влиянии выбросов завода на этот процесс. Закономерного повышения или поникения потенциальной денитрификации при удалении от завода обяаруаено не было, все образцы характеризова-

- II -

лись достаточно высоким уровнем этого процесса.

Активность дегидрогеяазы наиболее чувствительна к воздействию загрязнения. На удаленных участках она в 3-4 раза выше (18,728,7 мг ТФФ/10 г почвы за сутки) по сравнению с участками, находящимися вблизи завода (3,4-5,9 мг ТФФ/10 г почвы за сугхи). Изменение активности уреазы под влиянием аэрозагрязнения происходит ала логично изменению активности дегидрогеназы. В меньшей степени загрязнение сказывается на активности кагалазы. Промышленное загрязнение приводит к снижению активностей изученных ферментов в дерно-во-подзолисгой почве на расстояния до 5 км от завода.

Влияние промышленного загрязнения на сельскохозяйственные растения. Одним из определяющих факторов в чувствительности растений к атмосферным загрязнителям является их обеспеченность элемен- ' гамм минерального питания, необходимыми для оптимального роста и развития ( Zahn, 1963sser, 1966; Гудериан, IS79). Степень повреждения некоторых растений при оптимальном обеспечении биофильны-т элементами снижается. Однако сразу после внесения больших доз азотных удобрений чувствительность растений к токсикантам может по аышагься (Гудериан, 1979)- Антропогенное воздействие, которое испытывают сельскохозяйственные растения на расстоянии I, 2 и 5 км от источника загрязнения (НПО "Азот"), учитывая количество примени емых удобрений и сущесгвенное поступление соединений азота, фосфора и других элементов с атмосферными выпадениями, можно условно рассматривать как внесение больших доз минеральных удобрений на фоне воздействия фитотоксичных газов (N0X, S02). Биометрические измерения показали, что угнетающее влияние атмосферного загрязнения сказывалось на растениях в начальный период развития и з период ранней фазы цветения только вблизи от источника выбросов (на

' - 12 -

расстоянии I км). Угнетение проявлялось в отставании в росте. Сти лирущее действие в этот период наблюдалось на расстоянии 2-5 км. В период созревания различия стираются. Дополнительное накопление биогенных элементов в растениях загрязненных участков происходит на начальных стадиях их развития и в середине вегетации. Реакция растений на загрязнение и на аккумуляцию в почве Ы. Р, К, Б пр является в разной степени у различных видов. К моменту уборки тимофеевка содержит больше азота, фосфора, калия. Для овса характер но накопление азота, фосфора в стеблях и листьях, но уменьшение в зерне, т.е. питательные вещества используются непроизводительно, обмен веществ в растениях нарушается. Урожай зерновых с загрязнен ных участков по качеству уступает контрольным (табл.4).

Таблица 4

Качественный состав овса ( зерно ) ( % от абсолютно сухого вещества)

Расстояние от источника загрязнения, км Протеин Еир Клетчатка БЭФ Зола

I 12,13 4,87 15,70 63,41 3,88

5 12,90 4,66 14,49 63,94 4,01

Ю 12,61 4,80 11,46 64,86 3,26

40 13,99 4,49 16,14 60,55 4,83

Изменение содержания питательных элементов в почве, а также воздействие фитотоксических газов из атмосферы изменяет течение физиологических процессов, что сказывается в конечном итоге на урожае ( рис.1).

НСРд урожайности по годам = 1,3-1,9 ц/га

НСРд урожайности по годам = 1,4-2,2 ц/га

I

5

10 40 км

I

5 Ю 40 к

15/- средний урожай за 2 года, У//Л - контрольный участок

ц/га

Рис.1. Влияние техногенных выбросов на урожай овса (а) и тимофеевки луговой (б).

.Урожай овса снижался в среднем за два года на участке 5 км -на 10,1 на участке I км - на 20,7 % по сравнению с контролем, а урожай тимофеевки луговой снижался на участке 10 км - на 3,9 %, на 5 км - на 15,6 % и на-участке вблизи завода - на 16,7 %.

Компоненты баланса азота и фосфора в условиях промышленного загрязнения. При расчете баланса N. Р в изучаемых агроценозах были приняты во внимание поступление элементов с атмосферными осадками и пылью, их привнос с семенами и удобрениями и вынос элементов с вяутрипочвенным стоком, оцененный на основе количества Н, Р, вынесенных с лизиметрическими водами из горизонтов А1, Щ и с урожаем.

На фоновые участки агроценозов с атмосферными осадками поступает азота 19,2 кг/га в год, что составляет 47-61 % от запасов водорастворимых форм азота в почвах агроценозов, т.е. атмосферные

осадки являются вакным источником пополнения подвижных форм элементов в почве. Атмосферный привнос фосфора на незагрязненные участки незначителен (0,08 кг/га в год). Это составляет около 4 % от запасов водорастворимых форм фосфора в пахотном горизонте,!.е. этот источник поступления фосфора в отличии от азота не является существенным в пополнении его подвижных форм в пахотном горизонте Вынос азота с фильтрующимися водами на фоновых участках составляет для горизонта А1 под овсом 16,8 и под тимофеевкой 18,3 кг/га е год, что близко по значению к количеству, поступающему с атмосферными осадками. Фосфора выносится с фильтрующимися водами в 2,6 раза больше, чем поступает с атмосферными осадками (табл.5)

Таблица 5

Поступление азота и фосфора с атмосферными осадками и вынос с фильтрующимися водами,- кг/га

Ценоз Рассг.ог завода, км Н-ЫО3 2н Р

Поступление I 40 17,3 3,7 0,3 0,008 73,2 15,5 90,8 (97) 19,2 16,4 (33) 0,08

со ж (Ч ш Вынос из А I I 40 53,1 16,8 0,1 0,02 7,2 1.5 60,4 18,3 0,33 0,06

СП >& о а э 9-1 Вынос из В1 I 40 12,6 3,6 0,06 0,01 2,8 0,9 15,5 4,5 0,24 0,03

О Вынос из А1 I 40 55,5 12,9 0,2 0,02 11,4 3,9 67,1 16,8 0,48 0,21

о (Ч Вынос I 45,0 0,12 Ь.З 51,4 0,06

О из В1 40 6,3 0,02 2,9 9,2 0,03

Примечание: е скобках - с учетом поступления с пылью.

Для почв фоновых участков "пассивный" баланс азота положительный. Если рассчитать баланс азота с учетом коэффициентов использования элемента из удобрений и растительных остатков, то и з этих условиях "активный" баланс так« положительный, но близок к бездефицитному (табл.б).

"Пассивный" баланс фосфора на фоновых участках положительный, но с учетом коэффициентов использования фосфора из удобрений и растительных остатков имеем отрицательный "активный" баланс с дефицитом в 32-35 % (табл.7).

Вблизи завода-источника азот- и фосфорсодержащих промышленных выборосов суммарное поступление в почву с атмосферными осадками и пылью достигает 97 кг/га в год азота и 33 кг/га в год фосфора, т.е. неучитываемое "атмосферное удобрение" загрязняемых почв практически равно поступлению азота и фосфора с минеральными удобрениями. Благодаря высокой миграционной способности нитратов значительное количество азота выносится с фильтрующимися водами. Из горизонта А1 выносится 60-67 кг/га азота, что в 3,3-3,9 раза больше аналогичного выноса азота из почв фоновых участков. Вынос азота из горизонта А1 почв полей с зерновыми на 6,7 кг/га превышает таковой для почв полей с травами. В условиях хорошего дрена-ка подобное промышленное загрязнение мокет быть причиной загрязнения грунтовых и поверхностных вод соединениями азота.

Размеры выноса фосфора с фильтрующимися водами из-за небольшой подвижности элемента невелики. Вынос преимущественно наблюдается на участках с овсом, но и это количество значительно ыень-ще, чем поступает с атмосферными выпадениями. На участках с многолетними травами "техногенный" фосфор почти полностью задерживается в гумусовом горизонте. Вблизи источника загрязнения имеем зна-

Таблица 6

Баланс азота в дерново-подзолистой почве агроценозов, кг/га (в скобках - с учетом поступления азота с пылью )

а ! Статьи баланса

а ,

Расстояние -

Расстояние -

"пассив- "актив- "пассив -| "акгив-

ный" ный" ный" | ный"

РЧ

о

и >»

р:

03

х

«

О о я к Е-<

Приход : Атмосферные осадки

Семена

Удобрения

Корни и пожнивные остатки

Всего: Расход:

90,8 90.8 19,2 19,2

(9?)

0,3 0,3 0,3 0,3

107,0 64,2 107,0 64,2

34,2 8,6 49,7 12,4

232,2 163,9 176,2 96,1

Вынос с урокаем 64,4 64,4 73 ,6 73,6

Потери при фильтрации осадков 60,4 60,4 18 ,3 18,3

Всего: 124,8 124,8 91 ,9 91,9

Баланс: +107,5 +39,1 +84 ,3 + 4,2

П р и х о д :

Атмосферные осадки 90,8 (9$) 19,2 19,2

Сеиеаа 3,8 3,8 3,8 3,8

Удобрения 104,0 62,4 104,0 62,4

о Корни и покнивные ш остатки 23,2 5,8 16,4 4,1

и Всего: 221,8 162,8 143,4 89,5

Расход

Вынос с урокаем 49,4 49,4 64,0 64,0

Потери при фильтрации осадков 67,1 67,1 16,8 16,8

Всего: 116,5 116,5 80,8 80,8

Бадане: +105,3 +46,3 +62,6 +8,7

Таблица 7

Баланс фосфора в дерново-подзолисгой почве агроцеаозов, кг-га (в скобках - с учетом поступления фосфора с пылью)

Расстояние - I кы Расстояние - 40 км

тура

Статьи баланса н' :"пассив- ! "алтив- ;"пассив-!"актив-

| ный" } ный" ; ный" 1 НЫЙ

Приход:

се со <ч о

с, >>

аЗ ет

■в< о а к

Атмосферные осадки 16,4 (33) 16,4 (33) 0,08 0,08

Семена 0,05 0,05 0,05 0,05

Удобрения 13,0 3,9 13,0 3,9

Корни и пожнивные остатки Всего: 6,4 35,8 1,9 22,2 8,6 21,7 2,6 г г О , О

Расход:

Вынос с урокаем II ,3 11,3 10,0 10,0

Потери при фильтрации осадков 0,3 0,3 0,06 0,06

Всего: 11,6 11,6 10,1 10,1

Баланс +24,2 + 10,6 + 11,6 -3,5

Приход:

Атмосферные осадки 16,4

(33)

Семена 0,8

Удобрения 48,0

Корни и покнивные * р

остатки '

о Всего: 68,4

„ Расход:

д Вынос с урожаем 22,5

о Потери при фильтра- 0

ции осадков '

Всего: 22,9

Баланс: +45,5

16,4 0,08 0,08

(зЗ)

0,8 0,8 0,8

14,4 48,0 14,4

0,9 3,1 0,9

32,5 52,0 16,2

22,5 23,5 23,5

0,48 0,2 0,2

22,9 23,7 23,7

+9,6 +28,3 -7,5

чигельный положительный как "пассивный" , так и "активный" баланс азота. Поступление в составе атмосферных выбросов фосфора способствует тому, что отрицательный "активный" баланс элемента в почвах агроценоза становится положительным, происходит увеличение общих запасов фосфора в 1,3-1,6 раза. Для азота отмечаются лишь тенденции к увеличению запасов подвижных форм элемента.

ВЫВОДЫ

1. В составе техногенных аэровыбросов крупного химического комбината присутствуют соединения важнейших элементов минерального питания: азота, фосфора, калия и др. С промышленными выбросами ежегодно поступает в почву 9? кг/га азота, 33 кг/га фосфора, что сопоставимо с количествами, вносимыми с минеральными удобрениями.

2. Поступление с осадками азота и фосфора оказывает влияни на содержание этих элементов я почвах под посевами овса и тимофе кой луговой. Вблизи источника выбросов повышается содержание под викных'форм азога ( нитратного в 1,5-4 раза , аммонийного в 1,62 раза) и фосфора ( в 1,3-1,5 раза).

3. Отсутствие учета вклада компонентов промышленных выбросс в минеральное питание растений приводит к увеличению выноса биох ных элементов с фильтрующимися водами. Вынос азота за пределы пс венного профиля вблизи комбината в 3-5 раз , а фосфора в 2-8 ра: больше, чем на фоновых территориях. Контроль за поступлением аз< та и фосфора с осадками и выносом их с лизиметрическими водаш I гут быть рекомендованы для почвенного мониторинга. Эти показаге следует учитывать при определении доз удобрений.

- Г9 -

С приближением к заводу-источнику промышленных зыборосоз в почве снижается запас микробной биомассы с 221-391 мкг С/г почвы до 30-60 мкг С/г почвы. Аэрозагрязнение оказывает ингибирующее действие на активность ферментов. Наиболее чувствительными к действию промышленного загрязнения являются активности дегидрогеназы _ и уреазы.

5. Аккумуляция в растениях в зоне влияния атмосферных выбросов повышенных количеств азота, фосфора, калия, серы происходит вследствие обогащеняости загрязненных почв подвижными соединениями элементов минерального питания. В наибольших количествах дополнительное накопление биогенных элементов в растениях загрязненных агроценозов происходит на начальных стадиях их развития и в середине вегетации. Вблизи комбината происходят изменения качественного состава сельскохозяйственных растений: возрастает содержание азота и фосфора в стеблях и листьях, но уменьшается - в зерне.

6. Эффект удобрения от поступления азота, фосфора и серы с атмосферными осадками, видимо, нивелируется повышением токсичности почв вблизи источника атмосферных выбросов и воздействием фито-гоксичнкх : газов. Урокай овса понижается на 20 %, а многолетних трав - на 17

7. При планировании и размещении сельскохозяйственных культур в зоне воздействия атмосферных выбросов НПО "Азот" необходимо учитывать активное действие аэровыбросов, вводить ограничения на сельскохозяйственное использование земель и устанавливать зоны разрывов.

Список рабог, опубликованных по теме диссертации

1. Условия минерального питания и химический состав растений при промышленном загрязнении агроценозов, - Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Система диагностики минерального питания с.-х. культур для моделирования и управления плодородием почв". - M. , 1989.- С.49. ( в соавторстве).

2. Влияние промышленного загрязнения на агроценозы.- В кн.: Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв.- МГУ, 1990, глава 7.- С.152-158 ( в соавторстве).

3. Агроценозы в условиях загрязнения атмосферы и почвы.- Тезисы докладов республиканской конференции молодых ученых и сп циалисгов КазСХИ.- Алма-Ата, 1990.- С.93-95.

4. Влияние агрозагрязнений на урожай и качество тимофеевки луговой.- В сб.: Мелиорация почв земледельческой зоны прел горий юго-востока Казахстана.- Алма-Ата,1990,- С.67-76.

5. Влияние техногенных выбросов на некоторые агрохимические свойства почв и многолетние травы.- Тезисы к конференции "Экологические проблемы химизации сельского хозяйства".-Барнаул, 1990.- С.88-89.