Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АГРОЛАНДШАФТАХ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АГРОЛАНДШАФТАХ ЗАПАДНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ"



ЖУКОВ ВИКТОР ДМИТРИЕВИЧ

ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В АГ РОЛ АН ДШ АФТАХ ЗАПАДНОГО

ПРЕДКАВКАЗЬЯ

06.01.03 - агро почвоведение, агрофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Краснодар - 2005

Работа выполнена а комитете по земельным ресурсам и -землеустройству по Краснодарскому краю, химические анализы выполнены а научно-исследовательском обществе «Гей - НИИ» (ДП «Кубйньводлросет»)

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных

наух, профессор Ачканов Александр Яковлевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственны к наук.

профессор Столяров Анатолий Иванович кандидат сельскохозяйственные наук, старший научный сотрудник Велоусов Владимир Степанович

Велушм организация Северо-Кавказский зональный научно-нсследо вател ьс к и й институт садоводства н виноградарства

Защита состоится « 30 » ноября 2005 г в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.038 04 Кубанского государственного аграрного университета по адресу: г. Краснодар, ул. Калинина, 13 (аул.536)

Почтовый адрес: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

С диссертацией можно ознакомит«» л библиотеке Кубанского государственного аграрного университета по адресу 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

Автореферат разослан « 26 » октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к с-х н , профессор / К В Кобляков

Обшая характеристик* работы

Актуальность темы

Проблема химического загрязнения природной среды носит глобальный характер, а ее актуальность постоянно возрастает.

Интенсификация и химизация сельскохозяйственного производства привела к тому, что зга отрасль экономики стала одним из крупнейших источников загрязнения почв, вод и атмосферы.

В данной работе рассматриваются проблемы загрязнения почв Западного Предкавказья тяжелыми металлами (ТМ), Учитывая аграрную специализацию этой зоны, основное внимание уделяется загрязнению почв в агроланяшафтах.

Основная часть Западного Предкавказья распорложена в пределах Краснодарского края, который относится к регионам интенсивного сельскохозяйственного производства, где применение средств химизации было н есть относительно высоким. Опасность загрязнения тяжелыми металлами пахотных земель в настоящее время и в будущем здесь вполне реальна. Поэтому исследования проведены на примере агроландшафтов Краснодарского края.

Несмотря на большое количество информации, исследования по проблеме зафязнення земель ТМ оставались разрозненными.

В соответствии с постановлением Правительства РФ от IS.0T.t992 №491 оО мониторинге земель» в Краснодарском крае была сформирована концепция почвенно-зкологического мониторинга, разработаны краевые программы данного мониторинга, определены организации-исполнители работ. Тем самым возникла реальная возможность проведения широких исследований по единой программе и оценки степени загрязнения почв ТМ в целом по краю и определения основных закономерностей их распределения в различных агроландшафтах.

Цели н задачи исследования

Целью данной работы является выяснение основных закономерностей содержания и локализации тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, кадмия) в почвах основных агроландшафтов Краснодарского края под влиянием как естественных, так и антропогенных факторов на основе данных мониторинга,

В задачи исследования входило:

- обобщение материалов, накопленных в рамках программы мониторинга земель, а также данных литературных источников;

- маршрутные исследования почв в различных агроландшафтах Краснодарского

края:

• исследования закономерностей накопления и локализации ТМ в почвах на специальных (локальных) полигонах;

- анализ полученных данных н выяснение закономерностей накопления ТМ в почвах основных агроландшафтов.

Материалы и методика

При исследовании основное внимание уделено четырем металлам: свинец, медь, ниш. кадмий, которые имеют наибольшее распространение и характеризуют основные классы химических веществ по токсичности. Методологической основой исследований является положен!« о мониторинге земель. Наши исследования проведены на территориальном, хозяйственном и полигонном уровнях.

(Мьектом регионального мониторинга были земли сельскохозяйственного назначения, лесного фонда. Содержание тяжелых металлов определялось в (0-20см) слое почвы.

Результатом данного мониторинга стала карта - схема распространения земель, за!рязненных тяжелыми металлами на территории Краснодарского края, масштаба 1: 500 ООО.

ЦНЬ і»,__

фонд научной литера

Для исследования влияния содержания ТМ в почках на их количеств» в растениях лровелемо маршрутное обследование пичл в степных райнннния л^ишилфш. Объектом исследования били: черноземы обыкновенные, и черно «с мы выщелоченные слабогумусные сверхмощные легкоглинистые. Растительным обьекгоч были ООрЩЦЫ растений озимой пшеницы, отобранные в точках отбора образцов почвы

Объектом полигонного мониторинга были почвы различных

сельскохозяйственных угодий (пашня, виноградник, сенокос), расположенные в пределах

полигона.

Личный вклад автора заключается в непосредственной разработке программ мониторинга земель края и организации их осуществления через научно-исследовательские и проектно-нзыскательские организации. А также в проведении анализа и обобщения данных мониторинга. Кроме того, автор лично в рамках программы мониторинга осуществлял экспедиционные изучения и стационарные исследования на специальных полигонах мониторинга.

Научная новизна заключается в том. что впервые в агроландшафтах Западного Предкавказья с интенсивным земледелием проведен мониторинг содержания ТМ в почвах в целом и локальный мониторинг на отдельных полигонах, определены основные закономерности накопления и локализации ТМ с учетом геохимических особенностей агроландшафтов.

Практическая иен и ость работы заключается в том, что характеристики почвенного покрова края в отношении загрязнения его тяжелыми металлами, полученные но результатам работ, позволяют приблизиться к практическому решению проблемы охраны почв от загрязнения земель, являющейся одной из актуальнейших задач для народного хозяйства Кубани, его аграрного сектора экономики, а также для здоровья и благополучия ее населения.

На основе представленных материалов появляется реальная возможность пересмотреть специализацию сельскохозяйственного производства с учетом загрязнения почвенного покрова ТМ и уточнить зоны получении экологически чистой продукции.

Положение, выносимые кя защиту

1, Закономерности накопления и миграции ТМ по элементам каскадной лаидшафтно-геохимической системы Западного Предкавказья, выделение геохимических барьеров.

2. Закономерности миграции ТМ (свинец, кадмий, медь, цинк) в различных агродандшафтах региона.

Характеристика содержания ТМ (свинец, кадмий, медь, цинк) в предкавказскнх черноземах.

4, Взаимосвязь содержания в черноземах валового содержания ТМ (свинец кадмий, медь, цинк) и их подвижных форм.

5. Зависимость содержания ТМ (свиней, кадмий, медь, иинк) в растениях озимой пшеницы от их содержания в почве.

Апробация результатов исследовании проводилась в виде докладов в г. Пушино Московской обл. на международном симпозиуме «Тяжелые металлы в окружающей среде» (1996г.); на 1 международном совещании «Геохимия биосферы» в г. Новороссийске (1999г.), на конференции в Санкт-Петербурге «Экологи*-2000» (2000 г.). на конференциях в г. Краснодаре (1999,2002 г.г.), лосвяшенных памяти проф. С Ф Неговеяоаа; в г. Прохоровке Белгородской обл. иа научно-практической конференции «Русский чернозем» (2001г.); в г, Краснодаре на научной конференции КГАУ (2002г.), в г. Краснодаре иа заседании краевого отделения Докучаеве кого общества почвоведов в 2004 году.

Структур» работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, выводов и списка литературы. Содержание изложено на 128 страницах машинописного текста, включая таблицу, 5 рисунков. Приложением к диссертации включены 5 карты - схемы

распространения земель, загрязненных тяжелыми металлами на территории Краснодарского края, масштаба 1:500000. Список литературы содержит 141 наименование.

Автор благодарит научного руководителя проф. А,Я. Ач какова за всестороннюю помощь, пенные совет, поддержку и внимание, оказанные лри работе над диссертацией. Выражает искреннюю признательность за поддержку, ценные практические советы и научные консультации доктору географических наук ВВ. Дьяченко, кандидату сельскохозяйственных наук В.П. Суетову. кандидату биологических наук И, Д. Черниченко. коллективу сотрудников комитета по земельным ресурсам и землеустройству по Краснодарскому краю, директору НИИГБ РГУ, профессору ВА. Алекссенко.

Содержание работы

Введение

Обосновывается актуальность исследования, практическая значимость и научная новизна работы.

Раздел I Современное состояние вопроса

Анализ литературы показал, что в природных процессах миграции н концентрации элементов важную роль играет живая природа и почвообразовательные процессы. Изучением этих процессов занимается наука геохимия ландшафтов, основоположниками которой были ВВ Докучаев, В.И. Вернадский и их ученики и последователи - Б.Б. Полы нов, А.И. Перельман. М.А. Гл азовская.

Нее виды миграции химических веществ в ландшафте не существуют изолированно, они тесно связаны друг с другом и взаимообусловлены.

Наряду с накоплением ТМ в почве происходит процесс их миграции по профилю и в пространстве. Последнее обусловлено глобальным процессом круговорота вещества н энергии на Земле и обозначается термином геохимическая миграция.

Разнородность строения ландшафтов определяет неравномерность распределения вещества н энергии на земной поверхности. В результате геохимической миграции создаются юны удаления, зоны переноса и юны аккумуляции химических элементов На зтой основе М.А Г л азовская выделяет элювиальные, трансэлювнальиые, аккумулятивные геохимические ландшафты.

Основная часть техногенных выбросов химических элементов на суше попадает на поверхность почвы. Почва является первым и наиболее активным барьером. Если химический элемент не связывается почвой в неподвижные соединения, то он включается в дальнейший миграционный поток н может концентрироваться в понижениях рельефа.

В современной действительности, по словам академика А.Б.Ферсмана «Хозяйственная н промышленная деятельность человека по своему масштабу н значению сделалась сравнимою с процессами самой природы». В результате этой деятельности возникли техногенные ландшафты, в которых происходит интенсивная и многообразная миграция атомов.

В.К.Сериковым определено, что характер распределения ТМ в почвах полеполчесхих агроландшафтов определяется, в основном, антропогенной деятельностью и ландшафно-геохимическими особенностями территории.

11 почках агроландшафтов Краснодарского к Ставропольского краев среднее содержание ТМ выше, чем в почвах Ростовской области:

• в Ставропольском крае увеличено содержание кобальта и титана в 1Л раза. меди, марганца н никеля в 1.4 раза, свинца и ванадия в 1.6 раза;

• в Краснодарском крае увеличено содержание никеля, кобальта, и бария в 1.2 раза, меди и ванадия в 1.4 раза и емниа а 1,7 раза.

По мнению автора, это объясняется разной химической нагрузкой на почву.

Исследования К.А Серпуховнтиной и ЭН.Хулавердоаа на почвах виноградников Анало-Таманской юны установили возрастание содержания меди по сравнению с почвами вне винограднике» Так, если вне виноградников содержание валовой мели колеблется от 53 до 57мг/кг, то на виноградниках ее содержание составляет 78-200мг/кг.

Комплексные и?искания, проведенные НО «Кубаньгеологня» показали, что площадь почв, загрязненных ТМ составляет, примерно. 20 тыс кв. км или 27 *Л от обшей плошали края

Последнее обобщение материалов но содержанию ТМ tía Северном Кавказе выполнено В.В.Дьяченко. Им сделан вывод о накоплении ТМ в аграрных ландшафтах. Причем, это накопление имеет локальный характер В результате увеличивается вариация в содержании ТМ в почвах таких ландшафтов.

Тяжелые металлы, по мнению В.В.Добровольского • автора работ, установившего эоловое происхождение геохимических особенностей рыхлых огложений в различных регионах, в основном, поступают а почву за счет аэральной миграции. Наибольшее загрязнение атмосферы вызывают мошные тепловые электростанции. По данным М,А,Глазовской ежегодно при сжигании угля выделяется ртути в 8700 раз, урана - в 60 раз, кадмия - в 40 раз больше, чем может быть безопасно включено в биологический цикл.

Значительный вклад в загрязнение почвы вносит автотранспорт. Сельскохозяйственное производство также находится в ряду основных источников поступления ТМ в окружающую среду. До недавнего времени в сельском хозяйстве широко применялись ядохимикаты, содержащие ртуть, медь. цинк. 'Jro гранозан, применявшийся для протравливания семяи, а также меркурбеизол н меркургсксан. Медь содержится в таких фунгицидах как медный купорос, куп розан, хлорокись меди, триклорфенолят меди. Цинк содержат - поликарбоцин, цинеб, инрам, фосфид цинка. В настоящее время их применение значительно снизилось, но продолжает иметь место.

К важному источнику ТМ относятся агроруды. Наиболее существенны ми являются фосфорные руды (апатиты) и произведенный из них суперфосфат. По данным И. Schroder, G. Balassa американский простой суперфосфат содержит кадмий G.Caro перечисляет следующие ТМ, содержащиеся в суперфосфате: Cd (50-170 мг/кг), Cr (&6-243 мг/кг). Со (0-90 мг/кг), Си (4-79 мг/кг). РЬ (7-92 мг/кг). Ni (7-32 мг/кг). W (70-180 мг/кг). Zn (50-1430 мг/кг). В апатитах Кольского полуострова содержится 0,4-0.6 мг/кг кадмия, а а полученном из иих суперфосфате - 0,2 - 0,7 мг/кг.

Очень фитотоксичными считаются Tt ТМ, которые оказывают вредное действие на тест - организмы при концентрации в растворе до 1 мг/л, Это Ag. Be, Hg, Sn и. вероятно, Со. Ni, Pb, Сг в виде Cr04.

Умеренно токсичными принято считать те из ТМ, которые начинают оказывать токсичное воздействие при концентрации 1-100 мг/л. это: арсснаты, бораты, броматы, хлораты, пермакганаты, молибдаты, антимонаты, селенагты, а также ионы As. Se, Al, Ва, Cd, Cr, Fe, Mn. Zn.

Слаботоксичными считаются ТМ, токсичность которых проявляется при концентрации 1800 мг/л: CI. Br, J, Са, Mg, К, Na, Rb, Со, Si, Li.

Чаше всего ТМ попадают в растения из почвы. Поэтому изучение процессов накопления и миграции ТМ в почве имеет важное значение

Важным аспектом в исследовании проблемы ТМ является их нормирование и индикация. Кроме показателя «кларк», важное значение имеет показатель предельно допустимой концентрации (ПДК): максимальное содержание загрязняющего почву химического элемента или вещества, не вызывающее прямого или косвенного негативного влияния на окружающую среду, здоровье человека, а также не приводящее к накоплению токсикантов в сельскохозяйственных культурах.

Естественно предположить, что единого ПДК для почв не может быть, учитывая разницу в свойствах почв, С учетом научных исследований Госсанэпиднадзором РФ

щдано дополнение №1 к ранее опубликованным нормативным документам по определению ПДК - «Ориентировочные допустимые концентрации ТМ и мышьяка в почвах» (ОДК) с учетом механического состава н кислотности почв».

Вопрос о допустимых концентрациях ТМ в почвах продолжает оставаться дискуссионным.

Таким образом, как показал обзор литературных источников, достаточно хорошо щучены основные источники загрязнения почв и вод ТМ, их физиологическая роль. Однако, в конкретных условиях Кубано-Приазовской низменности, ЗакубанскоА наклонное! равнины, предгорных и горных ландшафтов Западного Предкавказья проблема миграции и локализации ТМ в природных и, особенно, аграрных ландшафтах изучена недостаточно. Последнее, не позволяет прогнозировать зги процессы, в связи с химизацией сельскохозяйственного производства, и необходимостью его экологизации.

2 Методика, условия и объекты проведения исследования

Работа выполнялась в рамках республиканской научной программы «Плодородие почв» (п.01.02). республиканской и краевых программ «Мониторинг земель».

Этими материалами определено, что мониторинг земель представляет собой систему наблюдений за состоянием земельного фонда для своевременного выявления изменений, их оценки, предупреждения и устранения последствий негативных процессов.

Основой для проведения регионального геохимического мониторинга и составления карты - схемы распространения земель, загрязненных тяжелыми металлами на территории Краснодарского края масштаба 1:500 ООО. послужила карта геохимических ландшафтов Краснодарского края, выполненная НИИ геохимии биосферы Ростовского госуииверентета с участием автора диссертации. В крае выделены естественные элювиальные, трансэлювиальные и аккумулятивные ландшафты и агроландшафтм. в них тем самым определены основные природные источники поступления ТМ в поверхностные воды и почвы, пути их миграции и аккумуляции.

Такая карта позволила определить маршруты при полевой съемке и места отбора образцов почвы.

Полевая съемка, анализ почвы и камеральная обработка выполнены а соответствии с действующими методиками. ГОСТами, иа сертифицированных приборах в лабораториях Пятигорска и Краснодара, прошедших соответствующую аккредитацию.

[Три выделении контуров аномалий (мест с повышенным содержанием тяжелых металлов) применялись методы математической статистики с определением достоверности различий с вероятностью 95%.

Следующим этапом стало исследование содержания ТМ в полеводческих агроландшафтах и его влияния на сельскохозяйственные культуры. В качестве такой культуры выбрана озимая пшеница.

Точки отбора образцов выбирались, исходя из данных геохимической сьемки, на наиболее типичных элементах рельефа, присутствующих в пределах контура. В каждой точке отбирался смешанный образец из 3-5 индивидуальных. Лабораторные анализы выполнены в лаборатории НИО «Гея-НИИ» иа спектрофотометре АА5-1-М. Валовое содержание ТМ определялось по методу Кузнецова. Подвижные формы извлекались из почвы ацетатно-аммоннйным буферным раствором с рН 4.8.

Одновременно на этих же пяошааках отбирались образцы растений {озимая пикника) в четырех местах площадки обшей площадью 1м* (четыре точки по 0.25 м'),

ОгГюц и подготовка к анапизям растительных пбрянюк ни полнились согласно Методическим указаниям по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий н продукции растениеводства <1989). Определение ТМ проводилось раздельно в зерне и вегетативной массе.

Для осуществления полигонного мониторинга были определены три полигона в предгорных и горном агролаидшафтах, представляющие собой ландшафтные урочиша с определенным направлением геохимической миграции.

На полигонах смешанные образцы отбираниеь на фиксированных площадка* площадью в Юм' из 5 индивидуальных, на винограднике смешанный образец отбирался из индивидуальны* образцов из середины ряда виноградника и в промежутке между рядом н осью междурядья. Глубина отбора - 20см.

Донный ни из водохранилища отбирался специальным пробоотборником со дна водохранилища у его плотины

Образин почвы н ил а транспортировались в пол нтгитеноаы к пакета* |ге»улыагы нсслслоилнни

3.1. Закономерности распространения тяжелых металлов и* территории Краснодарского края по результатам регионального мониторинга

В целом, в равнинной части с однородным покровом почвообразукнцих четвертичных пород и относительно однородным почвенным покровом, содержание в почве изучаемых тяжелых металлов (Рв, Си, С<1. гп) подчиняется закономерностям связанным с геохимическими ландшафтами: невысокое, относительно равномерное содержание ТМ в почве элювиальных н трансэллювнальных ландшафтов, а также повышенное в аккумулятивных ландшафтах с более высоко!) вариацией по площади н наличием аномалий.

Практически свободна от аномалий вся восточная и центральная части края, расположенные на Азово-Кубанской равнине с элювиальными и траиолювиал ь н ы м и степными равнинными ландшафтами.

Наиболее напряженная обстановка складывается в западной и, частично, центральной частях края, на Приазовской низменности с трансах кумулятивны ми и аккумулятивными ландшафтами.

Вместе с тем, наблюдаются аномалии, не подчиняющиеся общей геохимической закономерности.

Наиболее сложные по структуре, набору элементов аномалии развиты в аккумулятивных ландшафтах западной части края с различными геохимическими особен ноет« ми:

- болота с оглеением по всему почвенному профилю ПОЧВЫ и мошнымн сорбиконными и биогеохимическими барьерами;

- пойменные луга - ландшафты с устойчивыми обратными связями, активным влиянием на фунтовые воды, ввиду близкого их залегания к дневной поверхности, и вследствие этого фрагментарно развитыми процессами засоления - рассоления почвы испарительными и шелочио- кислотными геохимическими барьерами;

мелиоративные рисоводческие - ландшафты с нестабильным гидродинамическим режимом, неустойчивым окислительно- восстановительным потенциалом, переменным химизмом почвенных растворов и щелочно-кислотной средой, являющихся своеобразными геохимическими барьерами на различных стадиях возделывания риса для большинства химических элементов. В период вегетации риса иод водой идут микропроиессы оглесния; в период уборки риса вода сбрасывается н в почвах развиваются процессы окисления. Химизм почвенных растворов во многом определяется составом поливных вод и составом обменных катионов в почвенном поглощающем комплексом. В этих условиях одна и та же территория » различное время является геохимическим барьером для самых различных элементов.

Таким образом, весь комплекс перечисленных фактов свидетельствует о совокупном результате естественной геохимической аккумуляции и агрогенном прквносе ряда химических элементов.

Ориентировка аномалий на транспортные магистрали указывает на возможную связь аномалии с дорогами. Кроме того, в зону аномалии попали виноградники, отличающиеся повышенными коние1Гфациямн многих элементов.

В южной части края, вдоль предгорий выделены еще несколько контрастных аномальных участков, предположительно техногенного генезиса.

Статистическая оценка данных картирования позволила выпаять не только контуры аномального содержания ТМ, но и ранжировать это содержание по основным агроландшафтам (табл. I) и некоторым сохранившимся естественным (табл.2), а также установить средние покамтели валового содержания в поверхностном слое следующих ТМ: 1-й класс опасности - свинец, иинк;

2-й класс опасности - медь;

3-й класс опасности • марганец

по разным типам arpo- и бноламдшафтое края.

Таблица 1 Среднее содержание валовых форм ТМ в агроландшафтах Краснодарского края

и иды агроландшафтов Валовое содержание элементов в слое почвы 0-20 см, мг/кг

Zn РЬ Си Ni Ст Мл V 8а

Степные полеводческие 121 42 51 55 105 784 140 747

Предгорные лесостепные полеводческие 120 42 51 52 107 866 146 727

Мелиоративные (орошаемые) урочища в степных агролаилш афтах 128 44 50 64 10S 762 126 689

Мелиоративные пойменные (поймы р. Кубань) 145 43 51 6S 99 660 135 641

Мелиоративные рисоводческие (дельты р. Кубань) 140 45 51 75 til 714 132 635

Агроландшафты виноградников Анапо- Таманской зоны 127 52 109 61 128 892 120 641

Чайные агроландшафты Черноморского побережья 117 40 50 40 138 1200 167 719

Для сравнения в таблице 2 приводятся данные по природным (биогенным) ландшафтам края.

Сплошное картирование территории Краснодарского края выявило общие тенденции миграции ТМ в почвах региона. Они отражают общие закономерности геохимической миграции химических элементов в ландшафтах. На Лзово-Кубанской равнине определены элювиальные юны - отроги Ставропольской возвышенности, транзитные ландшафты и зоны аккумуляции - дельты и лагуны в Приазовье.

Таблица 2 Среднее содержание валовых форм некоторых ТМ в бногенных (естественных) ландшафтах Краснодарского края

Виды ландшафтов Валовое содержание элементов в слое почвы 0- 20 ем. мг/кг

Zn РЬ Си Ni Сг Мп V Ва

Дельтовый р. Кубани (Приазовские плавни) 115 38 48 67 99 794 105 641

Лесине ландшафты южного Сспсрл, *}ПППЛН(ЧП К^ПКПШ 122 42 53 48 133 (207 144 778

Лесные ландшафты северного склона Се перл- 1ападного Кавказа 123 44 51 51 125 10В 148 757

Высокогорный ландшафт с альпийск.сенокосами и пастбищ 158 48 43 70 242 2300 142 700

Высокогорные ландшафты с альпийскими лугами 123 46 44 47 268 1460 159 767

3.2 Исследование содержания ТМ в почвах полигоном

В задачу полигонного мониторинга входило исследование закономерностей накопления н миграции ТМ по компонентам агроландшафта

Полигон # Крамском районе представляет собой урочнше ручья Псиф в предгорном лесостепном агроландшафте, на котором имеются поля пашня, участки виноградника и участки, занятые древеско-кустарииковой растительностью, последние ВЗЯТЫ за контроль. В нижней части полигона ручей перегорожен плотиной н часть

ичшииги И щсрлого С1М» коиие нфирус 1 ся в солояранилише. Склоны к ручью пока г не (3-5*( с отдельными участками крутизной до 8-10*. Виноградинки расположены в верхних частях склонов, пашня - в средней и нижней части полигона Почвы - дерново-карбонатные мощные на элювии мергелей. На виноградинки выражена водная эрозия.

Точки отбора образцов почвы расположены на винограднике, пашне и в лиственном лесу. Исследования велись в течение трех лет (1995 -1947 г г.)

Из полученных данных следует, что вид агроугодий, применяемые агротех но логик оказывают влияние на содержание в пахотном слое почвы ТМ. Если взять за контрольную точку естественное угодье - лес, где антропогенное воздействие минимальное, то на винограднике содержание ТМ гораздо выше: свинца, примерно в 1.4 раза, меди - в 2,5 - 3,7 раза, цинка и кадмия - более чем в 1,2 раза. Это согласуется с характером применения вгрохнмиквтов на винограднике. Здесь применяют высокие до>ы удобрений, содержащих примеси ТМ (суперфосфат, калийная соль, а также мель и цинк, содержащиеся в пестицидах).

Участки пашни, взятые для мониторинга, расположены ниже виноградников и геохимически сопряжены с ними. Однако, содержание ТМ в пашне, в основном, близко к их содержанию на контрольном участке. Следовательно, внесение агрох ими катов существенно не повлияло на содержание ТМ в почве пашни. В тоже время заметно перемещение меш, основного загрязнителя почвы виноградин ков. н пинка в точках , расположенных от виноградников ниже по склону.

Данное урочище по геохимическому стоку имеет замкнутый характер и можно предположить, что мигрирующие элементы должны сосредотачиваться в донном осадке и воде водохранилища. Данные анализа донного ила указывают на то. что в нем несколько больше, чем в почве леса - свинца и меди. Однако цинка, наоборот, меньше, чем в почвах, кадмия содержится, практически, одинаковое количество. Из этого можно предположить, что некоторая миграция ТМ с твердым стоком существует. Она заметна по свинцу и меди. В среднем, содержание ТМ в донном осадке ближе к таковому в почве пашни, не подверженной влиянию виноградников.

По-видимому, щелочная среда почвы, почвообразуюишх порол и природной воды служит естественным барьером для переноса ТМ в агроландшафте на значительные расстояния.

Содержание подвижных форм ТМ не всегда находится в прямой зависимости от валового их количества. Так содержание подвижного свинца в почве леса составляет более 35% от валового, в пашне - более 40%, а на винограднике доля подвижного свинца - ниже, 20% ОТ валового. В донном осадке содержание подвижного свинца, примерно, такое же, как и а почве пашни (37,5%).

Содержание подвижного и валового цинка в почве различных угодий также различное. Наблюдается увеличение доли подвижного цинка в почве виноградников (2,1 _ 2,9%) по сравнению с лесом (1,2%) и пашней (1,1 - 1,6%). Наибольшая подвижность цинка отмечена • донном кле (2,3%).

Подвижность кадмия примерно одинакова, в пределах 33 - 36%. Наименьшая подвижность отмечена а донном иле - 18,7%.

Таким образом, можно отметить, что возрастание валового содержания меди и цинка в почве привело к увеличению и количества их подвижных соединений, но это возрастание не пропорционально. По свинцу отмечается снижение содержания

подвижных форм или увеличение валовых. Эти данные также указывают на спосо&ккдъ почвы связывагь ТМ в неподвижные соединения.

Полигон * Анапским район* расположен на винограднике Анапского совхоза -техникума и представляет собой фрагмент увал исто-равнинного виноградарского агроландшафта Рельеф - увалистая равнина с отметками 50-70м над уровнем моря. Поверхность рассечена балками, крутизна склонов колеблется от 3 до 5°. Почва -чернозем южный слабогумусный мошный на лессовидном суглинке. Эта почва ло своим свойствам близка к черноземам Аэово-Кубанской равнины.

Климат- засушливый, годовая сумма осадков колеблется * пределах 400-500 мм.

Задачей мониторинга на этом полигоне было исследование закономерностей миграции ТМ в вино1рздарском агропандшафте, почва которого в наибольшей степени нас пшена ТМ в результате деятельности человека.

Анализ данных по сопряженному профилю на полигоне в Анапском районе показал следующее.

Залежь на водоразделе, которая принята за контроль, содержит примерно такое же количество свинца, как и в контрольной точке (лес) на полигоне в Крымском районе, Валовое содержание меди на залежи в два раза больше, чем в первом полигоне, в цинка -в 13 раза. Содержание кадмия, практически, одинаковое. Сравнение с черноземами степных агролаидшафтов показывает, что цифры содержания изучаемых ТМ сопоставимы.

lia винограднике содержание свинца, цинка и кадмия близко к контрольной точке, содержание меди - в 2-3 раза выше.

В отличие от полигона a Крымском районе, здесь не обнаружено переноса меди с виноградника

Содержание подвижных форм ТМ, в целом, находится а прямой зависимости от валового количества данного элемента. Однако, как и на первом полигоне, эта зависимость не пропорциональна.

В отличие от полигона в Крымском районе на полигоне в Анапском районе не обнаружено существенного передвижения ТМ за пределы виноградника. По-видимому, это связано с почти в два раза меньшим количеством осадков и большим содержанием карбоната кальция в исследуемом слое. Поэтому передвижение ТМ отмечается лишь локально (западина).

Полигон * Апшеронском районе расположен в горной части края и характеризует территорию, как условно чистую от антропогенного загрязнения. Задачей мониторинга на данном полигоне было выяснение естественного содержания ТМ в почве н влияние рельефа на перераспределение элементов в почве.

Полигон заложен на плато и склоне хребта Гуамо севернее станицы Темнолссской иа высоте 1200 м над уровнем моря, а пределах поляны Скала в окружении смешанного леса. Годовая сумма осадков 1000-1200 мм.

Почвы третьего полигона перегнойно-карбонатиые выщелоченные близки по генезису к почвам первого полигона. Эти почем, если сравнивать почву из леса на первом полигоне, близки no обшему содержанию свинца и меди.

Рассматривая распределение ТМ в почве по элементам рельефа, можно отметить нарастание содержания сем шла вниз по склону. Содержание меди в середине склона снизилось, а в нижней части - увеличилось. То же самое можно сказать по иинку н кадмию. Намечается элювиальная, транзитная н аккумулятивная зоны.

Таким образом, исследования на полигонах подтвердили факт техногенного накопления токсичных тяжелых металлов в почвах агроугодий. Наиболее существенное накопление меди и некоторое - цинка наблюдается в почве виноградников. В условиях достаточного увлажнения наблюдается естественная миграция ТМ. В слабощелочных, нейтральных и слабокислых почвах, преобладающих в крае, существенной миграции ТМ за пределы агроугодий не отмечено.

3J Характеристика содержания тяжелых металлов в черноземах степных агроландшафтов края

Для уточнения содержания ТМ, выявления зависимостей между валовыми и подвижными формами ТМ в почве, а также определения степени накопления их в растениях по наиболее распространенным в крае двум подтипам черноземов -обыкновенном и выщелоченном было выполнено маршрутное обследование почв в степных полеводческих агроланшафтах в пределах Азово-Кубанской равнины. Маршрут пролегал с юга на север в западной и центральной частях равнины. При 7том на 30 точках отобраны образцы почв из пахотного слоя и образцы растений (озимая пшеница!

3.3.1 Валовое содержание тяжелых металлов

Свиней. Проведенные анализы показали, что черноземы обыкновенные содержат в среднем 30.2 мг/кг валового свинца с интервалом колебаний от 27.0 до 33.3. Это в 3 раза выше его кларка, но значительна ниже ориентировочно допустимой концентрации (ОДЮ. что позволяет отнести эти почвы к категории незагрязненных. Содержание валового свинца в черноземах выщелоченных несколько ниже и в среднем составляет 25.9 мг на I кг почвы, что на 4,3 мг меньше, чем у чернозема обыкновенного. Колебания ттого показателя по плошаакам наблюдения достигали 8,1 мг/кг при нижнем пределе л 22.5 н верхнем 30.6 мг. Среднее содержание свинца в этой почве выше кларка в 2,5 раза, но в соответствии с ОДК она также относится к категории незагрязненных.

Значительно выше содержание свинца в старых садах, я почвах рисовников. что объясняется при вносом антропогенного характера.

Кадмий, Валовое содержание ттого элемента в черноземе обыкновенном в среднем составляет 1,98 мг на 1 кг почвы. Максимальная величина этого показателя достигает 2.27, а минимальная - 1.46 мг/кг. Размах колебания составляет лишь 0,81 мг/кг. т е. почва по содержанию кадмия довольно однородна.

В черноземах выщелоченных среднее содержание кадмия составляет несколько меньшую величину • 1.74 мг/кг. Размах колебаний содержания кадмия в черноземах выщелоченных несколько выше, чем в черноземах обыкновенных и составляет 0.97 мг/кг.

Полученные величины содержания кадмия в обеих почвах в 3 раза выше кларка. но менее ранее используемых ПДК (3 мг/кг). Введенное с 1995г. новое ОДК для данного элемента имеет более жесткую регламентацию - 2 мг/кг. Принимая во внимание новые требования следует отметить, что в зоне черноземов обыкновенных I) образцов из 15 имели незначительное превышение этого порога, но таким обраюм. попадали в категорию уже «среднезагрязиенных почв». В зоне черноземов выщелоченных таких образцов было 4.

Медь. Валовое содержание меди в черноземах обыкновенных в среднем составляет 28,2 мг/кг почвы. При этом интервал колебаний его изменяется от 23.8 до 34.5 мг/кг. В черноземах выщелоченных изменение содержания варьирует от 17.3 до 73,0 мг/кг. среднее содержание этого элемента составляет 28,73 мг/кг, что на 0,5 мг выше, чем в черноземах обыкновенных. По размаху колебаний данные черноземы достаточно близки.

Следует отметить, что содержание меди в обеих почвах Краснодарского края выше кларка, но значительно меньше ПДК и ОДК для данного элемента, т.е. исследуемые почвы по этому показателю относятся к категории «незагрязненных».

Цинк. В черноземах обыкновенных содержание этого элемента составляет 76.0 мг/кг почвы. Размах колебаний не высок, достигая 10.8 мг млн 15%. Сравнение с к л аркой Показывает, что этн почвы данным элементом обеспечены достаточно хорошо. Среднее содержание валового цинка в черноземах выщелоченных близко к содержанию в черноземах обыкновенных и составляет 72,2 мг/кг. Размах колебаний содержания этого элемента в данной почве составляет от 58,5 до 78.3 мг/кг. т.е. 20 мг/кг. При таком уровне содержания, эта величина невелика, что говорит о довольно высокой однородности изучаемых почв по этому показателю. Ранее применявшаяся для цинка величина ПДК,

равная $0 мг 2г> на I кг почвы, позволяла относить рассматриваемые почвы к слабозагряз ценным Новые значения ОЛК, равные 220 м/кг, позволяют считать ич незагрязненными.

3.3.2 Содержание подвижны* форм ТМ

Для ицеики содержания ТМ важно знать долю, приходящуюся на подвижные соединения, которые могут активно включаться в биологический круговорот и влиять на рост н развитие растений, а тахже определять токсикологическую беюпасиостъ продукции.

Свинец. Среднее содержание его подвижных форм в обыкновенном черноземе составляет 3.6 мг/кг, что примерно равно десятой части валового содержания. Разброс значений по точкам отбора велик, коэффициент вариации более 50%.

Вполне закономерно предположить, что между валовым содержанием элемента в почве и содержанием подвижных соединений должна существовать прямая зависимость: чем больше валовое количество, тем больше должно быть и его подвижных форм. Однако такая зависимость усложняется химическими и физико-химическими свойствами почвы, от которых во многом зависит подвижность данного элемента. Поэтому зависимость содержания подвижных соединений свинца от его валового количества слабая, коэффициент корреляции равен 0,42.

В выщелоченном черноземе в среднем, подвижного свинца несколько меньше -3.1 Эм г/к г. Однако, в связи с большим варьированием данных, разница между обыкновенным и выщелоченным черноземом не достоверна. Разброс значений по точкам

- более 50%

Кадмий. Среднее содержание его подвижных форм в обыкновенном черноземе -0,13мг/кг. Разброс данных велик, коэффициент вариации - 36%, В выщелоченном черноземе среднее содержание кадмия несколько выше - 0,15 мг/кг. Однако а связи с высоким разбросом данных данная разница не достоверна Коэффициент вариации высок

- 35%.

Взаимосвязь между общим содержанием кадмия н его подвижных форм в обыкновенном черноземе практически не обнаруживается, корреляционный коэффициент (г) равен 0,12. В выщелоченном черноземе эта взаимосвязь слабая (г-0,36).

Медь. Среднее содержание подвижной меди в обыкновенном черноземе - 0,42 мг/кг. Разброс данных велик-коэффициент вариации 74%.

В выщелоченном черноземе подвижной меди в пахотном слое чернозема почти в 2 раза меньше. Разброс значений меньше, чем в обыкновенном черноземе, но в среднем -велик (44%).

Цинк. Содержание подвижных соединений этого элемента • обыкновенном черноземе - 3.12мг/кг. Разброс значений большой, коэффициент вариации 70%. В выщелоченном черноземе среднее содержание подвижного цинка - 2,4 мг/кг, что ниже, чем а обыкновенном. Разброс данных ниже, коэффициент вариации — 38%,

В среднем а обыкновенном (карбонатном) черноземе подвижных форм свинца, медн н цинка несколько больше, чем в выщелоченном, а кадмия а выщелоченном несколько больше. По-видимому, это связано с особенностями соединений тяжелых металлов (карбонаты, фосфаты, органно-минеральные комплексы).

Оценивая содержание в почвах ТМ по отношению к предельно допустимой концентрации можно сказать, что по содержанию свинца почвы в отобранных точках не загрязнены этим элементом. Из 30 образцов исключение составляет лишь одни, в котором найдено 9 мг/кг свинца, что соответствует 1,1 ПДК. ПДК на подвижный кадмий составляет 0.2 мг/кг, что позволяет часть (11 из 30) точек отнести к слабозагрязненным этим элементом. ПДК на подвижную медь равен 5 мг/кг почвы, что позволяет отнести оба подтипа черноземов к не загрязненным. Сравнивая данные по содержанию подвижной меди с ПДК можно считать, что обе почвы не загрязнены подвижной медью.

В черноземах обыкновенных средняя доля подвижных форм ТМ в валовых запасах его колеблется в зависимости от элемента в следующих пределах: евннец- 11,8%, кадмий

- 6,4%, медь - 1,5%. цинк — 4,1%, Таким образом, можно считать, чю наибольшая доля Подвижных форм а этой почве присуща свинцу, а наименьшая - меди.

В черноземах выщелоченных этот показатель, не смотря на нейтральную или слабокислую реакцию почвенной среды, довольно близок к показателям степени подвижности для чернозема обыкновенного и составляет: для свинца - 12.0. кадмия - 8,6, меди - 1,1, цинка - 3,4. Это подтверждает ранее сделанный выаол об обших чертах проявления подвижное!« ТМ в обеих изучаемых почва*.

JJJ Продуктивность озимой пшеницы я содержание тяжелы* металлов а растениях

Средняя урожайность озимой пшеницы в агроландшафтах с обыкновенными черноземами составила 44,7 п/га. Колебания по площадкам наблюдения на обыкновенных черноземах достигали 5,3 и/га, от 42,1 до 47,4; на выщелоченных - в среднем, составила 47,3 ц/га с пределами колебаний от 44,3 до 49,8 ц/га.

Исследование взаимосвязи урожайности озимой пшеницы с содержанием ТМ я почве показало следующее.

В агроландшафтах с обыкновенными черноземами обнаруживается слабая отрицательная связь урожайности с валовым содержанием свинца (г ~ - 0.33), кадмия (г =

- 0.55), мели (г - -0,34). Корреляции урожайности с валовым содержанием цинка практически не обнаруживается (г" -0.12),

В агроландшафтах с выщелоченными черноземами связи урожайности с общим содержанием в почве евннца не обнаружено (г - -0.06): с кадмием, мелью н цинком обнаружена слабая отрицательная корреляция - корреляционные коэффициенты, соответственно, равны: -0,52; -0,61; -0,50,

Зависимость урожайности от содержания в почве подвижных соединений ТМ характеризуется следующим образом.

В зоне обыкновенных черноземов установлена некоторая положительная зависимость урожайности от содержания подвижного цинка (г = - 0.33). Зависимость урожайности от содержания подвижного сяиииа. кадмия и меди, практически отсутствует.

На вышелоченном черноземе связь урожайности с подвижными формами I'M не обнаружена.

Таким образом, а среднем, влияние содержания ТМ в почве на урожайность озимой пшеницы в агроландшафтах Аэово-Кубанской равнины незначительно или оно не наблюдается как по валовым, так и по подвижным формам. Это можно объяснить, прежде * всего, тем, что в большинстве исследуемых точек содержание ТМ не превышает допустимых пределов. Кроме того, это содержание значительно варьирует, что снижает достоверность статистических оценок.

3J.4 Содержание тяжелых металлов и растениях от и мой пшеницы

Содержание свинца в вегетативной массе озимой пшеницы, произраставшей в зоне черноземов обыкновенных, колебалось от 1 до 2 мг/кг материала, а среднее значение его составило 1.6 иг/кг. Для других элементов этой группы средняя концентрация составляла: кадмий -0,32. медь - 1.87, цинк - 5,70.

Сравнивая эти величины, можно данные элементы выстроить в следующий ряд по

солержанню к ьегсптивноА массе:

Pb >Zn >Cu > Cd

В стеблях растений озимой пшеницы, выросшей на черноземах выщелоченных, содержание ТМ довольно близкое как по средней величине, так и по размаху колебаний. Элементы по снижению концентрации их выстраиваются в аналогичный ряд.

Оценивая зависимость содержания ТМ в вегетативной массе от их содержания в почве можно сказать, что наблюдается слабая обратная корреляция по валовым формам

свинца и кадмия на обыкновенном черноземе и по меди и цинку на выщелоченном. Па подвижным формам связь очень слабая.

3,3,5 Содержание тяжелых металлов в терне озимой пшеиниы

Содержание ТМ в зерне отличается от их содержания в вегетативной массе. Среднее содержание свинца в зерне оэнмоЙ пшеницы, выросшей на черноземе обыкновенном, составляет 0.56 мг/кг, Это практически в 3 раза меньше, чем в

вегетативной массе Копег>анил содержания итого 'элемент* ft р»нмх точках значительные -от 0.10 до 0.У7 мг/кг. т.е. в 10 раз.

Для зерна, как продукта питания человека, разработана ПДК. равная 0,5 мг/кг. Сравнение с ней полученных данных показывает, что в 9 случаях из 15 наблюдается ее превышение в 1.3-1,9 раза.

В зерне озимой пшеницы, произраставшей на черноземе выщелоченном, содержание свинца несколько выше - 0,66 м г/к г, В згой зоне превышение ПДК наблюдалось в 10 случаях из 15. Степень превышения ПДК составляет также 1,3-1.9 раза.

Кадмий, также элемент 1 класса опасности, содержится в зерне озимой пшеницы на уровне 0,13 мг/кг независимо от почвы. Из 30 наблюдений по этому элементу в 16 случаях установлено превышение ПДК в 1,5-2 раза. Разница между обыкновенным и выщелоченным черноземом по этому элементу отсутствует.

Наблюдается превышение ПДК и по содержанию меди в зерне озимой пшеницы: в зоне черноземов обыкновенных на всех 15 площадках. Превышение ПДК составляло до 2 раз.

Содержание цинка в зерне в среднем составляет 4,14 мг/кг в зоне черноземов обыкновенных и 5,09 мг/кг - в зоне черноземов выщелоченных. ПДК для этого элемента равно 25 мг на I кг зерна, что позволяет отнести зерно озимой пшеницы с площадок обеих зон к категории незагрязненных

Связь между содержанием ТМ в зерне и содержанием подвижных их форм в почве также практически отсутствует.

Таким образом, содержание ТМ в растении озимой пшеницы, выращенной на черноземах колеблется в значительных пределах. Причем в отдельных точках это значение превышает ПДК. Однако, в среднем, зависимость содержания ТМ в растении от их содержания в почве или слабая или отсутствует. По-видимому, имеются и другие источники загрязнения растений ТМ. такие как попадание их на растения с дождем или пылью.

3.3.6 Вынос токсичных тяжелых металлов из почвы растениями озимой лшенмцы

Вынос тжелых металлов с урожаем с/х культур играет значительную как агрохимическую, так и экологическую роль. В связи с этим, нами определены значения этого показателя по такой основной культуре в севооборотах, как озимая пшеница при выращивании ее на черноземах обыкновенных и выщелоченных.

Результаты показывают, что вынос свинца с урожаем пшеницы, в среднем, составляет 12,1 г/га с колебаниями от 8,1 до 15,4. Колебания обусловлены различным содержанием элемента в почве, его доступностью растениям, величиной урожая и другими факторами. Влияние перечисленных факторов на вынос свинца озимой пшеницей распространяется и на другие тяжелые металлы. Так, вынос кадмия колеблется от 1,6 до 3,3 г/га при средней величине 2.5. а мели - от 28,6 до 63,2 при среднем значении 40,6 мг.

Вынос свинца в обеих почвах одинаков, вынос кадмия, меди и цинка существенно выше на выщелоченных черноземах в связи с более высоким урожаем. Величины выносов ТМ по нисходящей выстраиваются в такой ряд:

Zn *Cu > Pt»Cd

Знание содержания ТМ в почве и выноса их с урожаем позволяет опредетт коэффициент ежегодного использования ТМ почвы по следующей формуле:

В* 100x0,5

КИП=-.где

О

КИП - коэффициент использования ТМ почвы, %

В - вынос ТМ с урожаем, г/га

О - запас ТМ в пахотном слое почвы, г/га

0.5 - доля ТМ пахотного ело* в выносе.

Ежегодное усвоение тяжелых металлов озимой пшеницей составляет сотые доли процента, т.е. очень незначительное. На основании этого можно сделать лывод. что заметного уменьшения содержания ТМ в почвах от выноса их с урожаем этой культуры наблюдаться не будет, Это положение необходимо учитывать при ежегодном мониторинге загрязнения сельскохозяйственных угодий ТМ.

Проведенные исследования по содержанию валовых и подвижных форм 4-х элементов, относящихся к 1 и 2 классу опасности, в двух наиболее плодородных почвах Краснодарского края и накоплению их в растениях озимой пшеницы позволяют сделать следующие ВЫВОДЫ.

I,Черноземы в большей части проанализированных проб по валовому содержанию ТМ относятся к категории незагрязненных по таким элементам, как свинец, медь. цинк, кадмий,

2. Тяжелые металлы по валовому содержанию в черноземах располагаются в • следующий ряд:

Zn >РЬ > Си > С<1

3. Подвижные формы ТМ составляют незначительное долевое участие в валовом содержание - от 1,1 до 18.1% в черноземах обыкновенных и от 1,1 до 23.3% - в черноземах выщелоченных. Наибольшие значения доли подвижных форм характерны для свиниа и кадмия, а меньшие - для меди. ТМ по содержанию их подвижных форм я черноземах выстраиваются в следующий ряд; РЬ > гп > Си > С<1

4. Средние значения концентрации ТМ в вегетативной массе озимой пшеницы в некоторой мере зависят от зоны выращивания. Более высокие показатели концентрации кадмия и цинка в вегетативной массе згой культуры наблюдаются при произрастании ознмой пшеницы на выщелоченных черноземах. Содержание свинца, наоборот, выше в растениях, произрастающих на черноземах обыкновенных.

3. В зерне озимой пшеницы при выращивании ее на отдельных участках черноземов обыкновенных накапливается содержание свинца, кадмия и меди, превышающее ПДК. В зоне черноземов выщелоченных превышение по этим же элементам достигает 2 ПДК, •

4. Предложении по снижению отрицательного влияния загрязнения земель в сельскохозяйственном производстве края

На основании проведенных исследований и результатов работ других авторов* предложены меры защиты почв от загрязнения ТМ. При загрязнении почвенного покрова тяжелыми металлами получение абсолютно чистой продукции растениеводства практически невозможно, за исключением полного удаления слоя почвы, содержащего токсикант. Тем не менее, минимизировать их переход в урожай можно подбором либо комплекса мероприятий, либо конкретных их видов.

Так как деятельность автора сосредоточена на проблемах управления земельными ресурсами, то нам», я первую очередь, предлагаются организационные меры, требующие минимального вложения средств.

Результаты данной работы целесообразно использовать:

1. При разработке краевых целевых программ по: мониторингу земель, регулированию земельных отношений, управлению и распоряжению земельными ресурсами, территориальному планированию. организации сельскохозяйственного производства. прекращению и снижению темпов роста процессов деградации

сельскохозяйственны* угодий, повышению плодородия ПОЧВ, Зкологташч! сельскохозяйственного производства, разработке систем земледелия

1 При разработке краевых и общероссийских нормативных документов по установлению фоновых и ориентировочно допустимых концентраций содержания зяжелых металлов в почвах.

3 При формировании образовательных программ, курсов по повышению квалификации профессиональных кадров различных отраслей экономики края, программ и издании, направленны* на повышение экологических знаний населения.

4. принятия управленческих решений органов государственной власти и муниципальных образований края в области регулирования земельных отношений и охраны окружающей среды.

Выводы

I. Сплошное обследование почв края на содержание тяжелых металлов и составленная на этой основе карта-схема распространения земель, загрязненных ТМ иа территории края показала следующее.

1.) Основная территория как естественных, так н агроландшафтов в крае содержит ТМ в количестве, не превышающем установленные допустимые концентрации.

1.2 Выделяются контуры с повышенный (аномальным) содержанием ТМ. По генезису и* можно разделить на аномалии естественные и антропогенные. Первые приурочены, в основном, к горным ландшафтам со сложным геологическим строением. Вторые относятся, большей частью, к аграрным ландшафтам и характеризуются повышенным содержанием ТМ, используемых в сельском хозяйстве: медь, цинк, свинец.

1.3 Аграрное преобразование ландшафтов и привнесение в почву ТМ приводит к увеличению колебаний содержания ТМ и пестроты почвенного покрова по экологическим показателям.

1.4 По степени усиления загрязнения почвы ТМ можно составить следующий ряд агроландшафтов: пастбищные горные < пастбищные лугово-степные < полеводческие степные < внноградарехне < сздоводческне< мелиоративные рисоводческие < чайные плантации.

1.5 Несмотря на нарушенность в агроланшафтах естественных потоков вещества, локализация зон аномальных концентраций ТМ подчиняется, • целом, закономерностям геохимической миграции вещества. В крае четко выделяются элювиальные и транезлювиальные ландшафты, практически с отсутствием аномалий, и аккумулятивные с накоплением ТМ. Выделяются также зоны развития геохимических барьеров.

1.6 Выделено три зоны по степени загрязнения ТМ, К наиболее неблагоприятным отнесены территории, приуроченные к транссуперакаальным и трансаккумулятивным агроландшафтам южнее г. Краснодара, трансэлювиальным севернее г. Анапы, транссуперакаальным между г. Крымском и ст. Гривенсхой. Ко второй зоне отнесены участки трансаккумулятивных агроландшафтов между Тимашевском. ст. Каневской и Чеябасской. трансэлювнальных ь районе г. Хадыженска (Иефтеторск, ст. Тверская); в районе г, Белореченска. Майкопа, Апшеронска, а также в районе пос. Псебай • ст. Баговска*. К третьей зоне - чистой и условно чистой обнесена остальная часть края,

2. Загрязнение почвы ТМ. как правило, имеет импактиый характер. Это объясняется большой сорбционной емкостью боаьшинства почв края и их способностью закреплять ТМ в неподвижные соединения. Существенное распространение ТМ от участка загрязнения наблюдается в случае водной эрозии. В этом случае выделяются локальные элювиальные, транзитные зоны и зоны аккумуляции.

3. На условно чистых и чистых пахотных землях степных агроландшафтов валовое содержание свинца в черноземах обыкновенных составляет, в среднем, 30,2 мг/кг, кадмия - 1,98 мг/кг, меди - 28,2мг/кг и цинка 76.0 мг/кг. При этом вариация значений достигает 50% для меди, чго указывает на техногенный привнос этих элементов. В черноземах

выщелоченных валовое содержание этих элементов несколько ниже: свинца - 25.9 мг/кг. кадмия - 1,74 мг/кг, меди -22,7 мг/кг, цинка - 72,2 мг/кг.

4. Доля подвижных, извлекаемых ацетатно-аммоннйным буферным раствором с рП 4,8 ТМ в обыкновенных черноземах колеблется от 11,8% или 3.6 мг/кг (свинец) до 1,5% или 0,42 мг/кг (медь). На выщелоченных черноземах закономерность та же, что говорит об общих чертах подвижности ТМ в черноземах.

5. Положительная корреляционная связь содержания подвижных форм ТМ с валовым его количеством слабая.

6. 8 агроландш афтах с обыкновенными черноземами обнаруживается слабая отрицательная обратная связь урожайности озимой пшеницы с валовым содержанием свинца, кадмия и меди. Связи с содержанием цинка не обнаруживается.

7. В более увлажненных агроландшафтах с выщелоченными черноземами обнаружена слабая отрицательная связь урожая озимой пшеницы с общим содержанием кадмия, меди и цинка. Связи урожая с содержанием свинца не установлено.

8. Зависимость урожая озимой пшеницы от содержания подвижных форм слабая или практически отсутствует, что согласуется с выводом других авторов, утверждающих, что при содержании ТМ в почвах, не превышающем ПДК. связь содержания ТМ в почве и растений слабая или отсутствует полностью.

9. Обнаруживается слабая обратная связь содержания свинца и кадмия в зерне

ОЗИМОЙ ПШеНИЦЫ ОТ еГО ВаЛОВОГО СОДСрЖаНИЯ В ОбЫКНОВеННОМ Черноземе. ДЛЯ Ш1ИКЭ * обнаружена слабая положительная связь. Для меди - связь отсутствует. В выщелоченном черноземе связь содержания ТМ в зерне пшеницы С его обшим количеством в почве отсутствует. !

10. Связь между содержанием ТМ в зерне н содержанием его подвижных форм отсутствует.

11. Обнаружено, что в ряде случаев содержание ТМ в зерне превышает ПДК в 1,5-2 раза при допустимом уровне их содержания в почве. По-видимому, возможно попадание этих элементов непосредственно на растения (выхлопные газы автотранспорта, пылевые переносы, осадки).

Публикации по теме диссертации:

1 .Алексеекко. В.А., Бофанова, А.Б., Аникеенко, Р.В.. Головинский, Г1.А.. Жуков, В.Д, Оценка изменения содержаний ряда химических элементов в почвах при перехоле лесных ландшафтов в сельскохозяйственные./ В. А. Алексее и ко |и лр,1 // Экогеолошя -

2000,: материалы Межд. конф. /СПб, 2000.- 22с.

2,Дьяченко, В,В.. Жуков, 8.Д. Использование ландшафтно-геохимического . подхода и фоновых содержаний химических элементов в почвах для контроля за их состоянием./ В.В.Дьяченко, В.Д. Жуков // Геохимия биосферы: материалы 2 Межд, совеш. / Новороссийск, 1999. -С.234-235

3.Жуков, В.Д, Состояние земельных ресурсов Краснодарского края по результатам мониторинга за 1996 г./ В Д. Жуков // Проблемы почвенного мониторинга я аграрном секторе. Тр./СКЗНИИСиВ,- Краснодар, 1999.-11с.

4 Жуков, В.Д. Загрязнение земель Краснодарского края тяжелыми металлами, радионуклидами и пестицидами./ В.Д.Жуков // Почвенно-зкологнчсская оценка земельного фонда Краснодарского края и пути оптимизации плодородия ноте. Тр./ КубГАУ. - Краснодар. 1997,—С.29-39

¡.Жуков, В.Д. Ачканон, А.Я,, Суетов, 11,11. Загрязнение земель Краснодарского края тяжелыми металлами. / В.ДЖуков, А.Я. Ачкаков, В.П.Суетов // Русский чернозем -2000: материалы Всероссийской нэуч.-практ. конф. (Белгородская обл.. Прохороякэ*/ М.„

2001.-С.64-70

1Я

б.Жуков. В-Д , Лчканов, Л Я. Оценка содержания валовых форм тяжелых металлов в агроланлшафтах Краснодарского края / В.Д Жуков, А.Я.Ачканов// Тяжелые металлы в окружающей среде; материалы Межа, снмп./ Пушимо, 1946 - С. 73-74

Т.Забугин, М.Н , Жуков, U-Д,, Ачкаиов, А.Я.. Марченко, 1С., Суетов, В.П., Черннченко. ИД, Теренько. Г-Н. Состояние почв Кубани на рубеже столетий/ Н.Н.Забугнн (и jip j // Состояние и пути мелиорации черноземов Кубани Тр/ (ЖЧНИИСнИ - Краснодар, 2002 - С. 7-11

8. Карта тсочимичссхих ландшафтов Краснодарского края и республики Адыгея,

М. 1:500 000

9. Поч вен но-климатический атлас Краснодарского края.

МСоколов, М.С., Жуков, Б.И., Буфатнн, ОИ, Сидоров, И.А., Нем аилов, В Я., Маликов, ВТ,, Жуков, В Д Оценка загрязнения агроландшафтов Северного Кавказа и пути минимизации негативных последствий, / М С.Соколов (и др ) //Агрохимия,- 1996-№2,-С,8-(-96

И.Соколов. М С,, Жуков. Б,И , Маликов, В.Г., Буфатнн, О И.. Сидоров, VI A., Нем аилов, В.Я., Жуков, В.Д, Экотокс и логический мониторинг радионуклидов и тяжелых металлов в агроценоэах Северо-Кавказского региона./ М.С.Соколов (н др J It Экология и геофизика: материалы Всероссийской науч.-техн. конф. / Дубна. 1995г.- 106с.

12.Фнлнпчук, О.Д.. Жуков, В.Д. Степень загрязнения табачных севооборотов токсикантами / О Д Филипчук. В.Д Жуков // Экологические проблемы Кубани Тр./ КубГАУ,- Краснодар. 1996,- 20с.

13, Филипчук, О.Д, Жуков, В.Д Обоснование метода биоинднкацнн для качественной оценки загрязнения агроценоза./ О.Д.Онлипчук, В.Д Жуков U Современные проблемы -»копотни: материалы научи.-практ.конф, / Краснодар, 1996,- 73с.

^20 6 78