Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ЛАНДШАФТАХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ Г. ДОРОГОБУЖА

ВАК РФ 06.01.15, Агроэкология

Автореферат диссертации по теме "АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ЛАНДШАФТАХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ Г. ДОРОГОБУЖА"



На правах рукописи

ДЕМЕНТЬЕВ Николай Алексеевич

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В ЛАНДШАФТАХ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗОНЫ г. ДОРОГОБУЖА

Специальность 06.01.15 - Агроэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 2000

.-V (р^'г; (у

/

Работа выполнена на кафедре земледелия Смоленского сельскохозяйственного института

Научные руководители доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. А. Черников, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный деятель науки России А. \1. Гордеев

Официальные оппоненты доктор биологических наук, профессор И. М. Яшин, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник А. П. Смирнов

Ведущая организация - Всероссийский институт удобрений и агропочвоведения имени Д Н Прянишникова (ВИУА)

Защита состоится __2000 г в IУ ч

на заседании диссертационн<5го совета К 120 35 06 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева по адресу 127550, Москва, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА Приглашаем Вас принять участие в работе совета или прислать свой отзыв в 2 экземплярах, заверенный гербовой печатью по вышеуказанному адресу

Автореферат разослан /¿^ -¿^У/г^У__2000 г

Ученый секретарь 0

диссертационного совета -

Л. В. Мосина

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Среда актуальных экологических проблем одними из жизненноважннх являются агроэкологический мониторинг состояния и функционирования агро ландшафтов, а также разработка приемов рационального и безопасного использования сельскохозяйственных угодий, продукции и сырья, подвергшихся техногенному загрязнению.

В ряде административных районов Смоленской области (например, в сельскохозяйственных ландшафтах,, примыкающих к промышленной зоне г. Дорогобужа) сложилась неблагоприятная экологическая обстановка, обусловленная промышленными техногенными выбросами (твердыми, жидкими и газообразными) и аккумуляцией различных ■ экотоксикантов,в почвах, растениях, природных водах (Гордеев А;М. ссоавт., 1995, 197?). Накопление экотоксикантов, в частности тяжелых металлов (ТМ), происходит в основном двумя путями: аэраль-ным я почвенным. Последний связан с поступлением ТМ в составе целевых средств химизации - пестицидов, известковых мелиорантов, труднорастворимых фосфорных удобрений и других. Аэральный источник загрязнения вызван деятельностью ТЭЦ, химических и иных предприятий, автотранспорта. Только в 4998 году масса азральных выбросов в атмосферу (в изучаемом регионе) от стационарных промш-ленных источников составила 67,8 тыс, тонн. В том числе тыс. т: 17,21 - твердые продукты; 25,7 - оксиды серы; 12,9 - оксиды углерода; 10,3 - оксиды азота; 0,45 - углеводороды и другие. Дополнительный привнос указанных веществ связан с транзитным (широтные) перемещением воздушных масс из Атлантики через Западную Европу в центральные.области России. В почвах техногенные химические соединения трансформируются и оказывают ряд негативных (ж взаимосвязанных) воздействий на элементарные почвенные про-цеооы, усаливая, например, кислотный гидролиз минералов, абиогенную (внутршцюфяльную) миграцию кальция и других металлов, деградацию•гумусовых веществ, способствуя сукцессиям живых организмов в -Т.д..(Зырин Н.Г., Обухов А.И., 1983; Алексеев Ю.А., 1937; Кауричев И.С., Янин И.М., 1989, 1991, 1996; Киглэтные дожди ...» 1989; Черников В.А.-с соавт., 1995, 1997).

Своеобразие указанных почвенных реакций состоит в том, что

го-.

в условиях таежных ландшафтов ве

.НАУчЛчЯ БИБЛИОТЕКА

Мосгс. е.^льс^схсз. академии Ино №.....

подзоло- х глееобразование) протекает при активной участии мобильных гумусовых соединений (фульвокислот, полифенолов, органических алифатических кислот...) с ярко выраженными кислотными и коыплехсообразуюиимж свойотвами. Эти груши органических веществ участвует как в детоксикации ионов ТМ, так и в их водной миграции в почвах и ландшафтах (Фокин А.Д., 1975, 1986, 1990; Карпухин А.И., Янин И.М., Черников В.А., 1993; Гуминовые вещества в биосфере ...,1990).

5 втой связи агроэкологический мониторинг загрязнения ландшафтов как ТМ, так и другими экотоксикактами, целесообразно организовать в основных и взаимозависимых звеньях природной системы: почвы (почвенный покров) - сельскохозяйственные растения (корма, продукция и сырье) - животные (продукты питания...) -человек (включая оценку состояния здоровья, особенности биогеохимических эндемий, специфику заболеваний...). Подобный подход позволяет более полно охарактеризовать состояние и устойчивость современных агроланджафтов (полевых, садовых, огородных, сенокосных, пастбищных...), а также решить ряд первоочередных задач, связанных с безопасной жизнедеятельностью людей, проживающих в неблагоприятных (и даже экстремальных) экологических условиях.

Цель исследований. Основной целью исследований являлось изучение особенности химического загрязнения агроландвафтов (полевых, огородных, садовых) вблизи Дорогобужского промузла Смоленской области с помощью методов локального агроэкологического мониторинга.

Задачи исследований:

— выявить характер и степень загрязнения сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами и иными элементами в районе промузла г. Дорогобужа;

— определить коэффициенты концентрации и суммарные показатели концентрации в частности тяжелых металлов, на оснсве анализа почв промшленной (загрязненной) зоны и фоновых участков;

—изучить влияние техногенных выбросов на качество продукции растениеводства и животноводства, а также на здоровье населения Дорогобужского административного района;

— исследовать в полевых и вегетационных опытах воздействие средств химизации (минеральных и органических удобрений, известковых мелиорантов и трепела) на поведение в дерново-подзоляс-

тых и пойменных почвах тяжелых металлов (в частности, накопление их мобильных форм);

— дать эколого-экономическую оценку использования загрязненных почв в сельскохозяйственном производстве.

Научная новизна исследований. Впервые в ландшафтах Дорогобужского промшленного узла были проведены агроэкологические исследования в сопряженной природной системе: "почвы - сельскохозяйственная растительность - животике - человек".

Практическая значимость. На основании результатов вегетационных и полевых стационарных опытов, а также материалов поч-венно-геохимического картирования в Дорогобужском районе реализован комплекс агроэкологичеокжх мероприятий, позволивший заметно снизить экологическую напряженность в ягроландпафгах промзо-ны г* Дорогобужа.

Объекты и методы исследований. Агроэкологический мониторинг в ландшафтах промзоны г. Дорогобужа выборочно уже проводился в 1989-91 годах по инициативе Исполкома Дорогобужского районного Совета, который в те годы возглавлял автор настоящей работы.

Территория изысканий приурочена к западному макросклону Смо-ленско-Московской возвышенности и охватывает часть долины реки Днепр. Абсолютные отметки водоразделов составляют 220-240 м над уровнем моря.. Склоны речных долин, холмов и оврагов покрывает современный делювий, сменяющийся на водоразделах покровными суглинками. Основной фон почвенного покрова составляют дерново-подзо-.листые почвы, эродированные на склонах. В пределах Верхне-Днэп-ровской низины и в поймах рек Днепра, Вопец и Сукромли распространены дерново-глеевые, пойменные, дерновые и другие почвы. Дерново-подзолистые почвы, используемые в сельском хозяйстве, преимущественно слабоокультурены: имеют сильно,- и средяекислую реакцию (рН 4,1-5,1), бедны гумусом (гумуса меньше 1,5-1,7*) и подвижными формами Р и К, ненасыщены щелочноземельными основаниями (Ыаймусов Д.Ф., 1992).

В основу организации и проведения мониторинговых изысканий в агроландпафгах были положены методические разработки ведущих отечественных специалистов из.ЮМГЭ ИМГРЭ (Сает Ю.Е. с соавт., 1982, 1988), МГУ им. М.В. Ломоносова (Перельман А.И., 1975 и Глазовская М.А., 1964, 1988...), Тимирязевской сельскохозяйственной академии (Кауричев И.О. и Янин И.М., 1974, 1989, 1990;

Черников В.А., 1984; Фокин А.Д., 1986), а также ВДНАО (Кузнецов А.В., 1996...) и других учреждений.

Оценку экологической опасности, возникшей вслелстаие устойчивых техногенных нагрузок, проводили двумя методами: первый - с помощью педогеохимической индикации загрязнения почв ТМ (Гла-зовская М.А., 1981...) и второй - путем их санитарно-гигиенической оценки - на основе показателей ПДК (Ильин В.Б., 1990,1991).

При первом методическом подходе рассчитывали коэффициенты концентрации (1^) загрязнителей по формуле (i):

lfe-Ci/Сф (О

где: К^ - коэффициент техногенной концентрации, в частности тяжелых металлов (безразмерная величина), C¿ - содержание химического элемента в загрязненной пробе (мг/кг),

Сф - фоновое содержание того же элемента (мг/кг) в эталонных образцах.

Kjj показывает во сколько раз содержание, например исследуемого ТМ в почвах arpoландшафтов, выше его содержания в фоновых (незагрязненных) почвах. Kjj отрахает интенсивность загрязнения, но не раскрывает генезиса и трансформации ТМ, находящихся в техногенных продуктах.

В качестве эталонных (фоновых) участков были выбраны arpo-ландаафты вне зоны действия промышленных предприятий г. Дорого-буаса - 640 км южнее, близ г. Ельни. При этом были использованы методические рекомендации, изложенные в книге "Ландшафтно-гео-химические основы фонового мониторинга природной среды" (1989).

Уровни загрязнения почв, оценивавшиеся по величинам соответствуют следующим градациям: К^ > i < 2, уровень - минимальный; 2-4 - слабый; 4-8 - средний; 8-16 - сильный; 16-32 - очень сильный, > 32 - максимальный.

Для оценки полиэлементных аномалий в ландшафтах, примыкающих к промышленным объектам г. Дорогобужа, использовали суммарный показатель концентрации (СПК) загрязнителей, который рассчитывался по формуле (2):

= EJ^- <n- i) где: zc - суммарный показатель концентрации.

- коэффициенты концентрации ТМ > 1,

II - число химических элементов с К^ 1.

Параметр СПК отражает совокупную техногенную нагрузку на конкретный ландшафт, обусловленную влиянием всех элементов с аномально.высокими концентрациями (Геохимия..., 1990). Для них гс > 100-133.

Уровни загрязнений почв по величинам суммарного показателя концентраций соответствуют таким градациям: СПК < 8 - уровень минимальный; 8-16 - слабый; 16-32 - средний; 32-64 - сильный; 64-128 - очень сильный; > 128 - максимальный.

Во втором случав проводилась санитарно-гигиеническая оценка загрязнения почв ТМ и на основе их нормирования и использования показателя ДДК (Ильин В.Б., 1990). Известно, что основными химическими факторами, влияющими на уровень ПДК тяжелых металлов в почвах тайги и широколиственных лесов, являются их кислотно-основные свойства, окислительно-восстановительные услошя, гумусовое состояние, а также особенности мобилизации водорастворимых, органических веществ (в т.ч. ж фульвокислот...) и их внутрипро-фильная миграция (Чернигов В.А., Яшин И.М., 1995). Параметр ПДК находится еще на стадии методической разработки.

ПДК по ТМ почв были использованы из ГОСТов: (ГОСТы -* 4433ЕГ7, * 3210-85, * 2546-82 ж * 1968-79). ПДК по РЬ - 3,2; Не - 2,1; Аа - 2,0;зь -4,5;Мп -1500 и V - 160 мг/кг...

Параметры нормирования ПДК растениеводческой и животноводческой продукции соответствуют "Предельно допустимым концентрациям ТМ и Аз в продовольственном сырье и пищевых продуктах" (СанПиН - 42-123-4089-86 от 31.03.96).

Отбор проб растительного материала и продукции проводили по методике ЦИНАО. Диагностику ТМ в растительных пробах осуществляли после сухого озоления образцов в муфеле и растворения оксидов металлов в составе золы смесью концентрированных кислот: няо^ + НС1. Результаты пересчитывали на сырую массу.

Количественный анализ подвижных форм ТМ в почве после перевода элементов в раствор соответствующими реагентами (ашонийно-ацетатный буфер при рН 4,8) выполняли спектральнда, атомно-аб-сорбционным (спектрофотометры ДФС-13 я АЛС-3) и химическими методами (Ильин В.Б., 1991; Обухов А.И. с соавт., 1995; Методичес-

кие указания по определению ТМ в кормах, растениях, почве. ЦЩАО, 1993).

Для оценки степени и характера загрязнения почв агроланд-шафтов ТМ проводили почвенно-геохимическое картирование. На первом этапа оно осуществлялось в мелком масштабе (Mi НОООООО), а отбор почвенных образцов (от 1 до i0) из гумусового горизонта O-iO см выполняли по сети 1x1 км. Подобный подход позволил выявить ландшафтные (крупные) очаги техногенного загрязнения почв, тяготеющие к промышленным объектам. На втором этапе отбор проб почвы (18-24) осуществляли в крупном масштабе (Mi:20000) по сети 200x200 м.

Это позволило заметно детализировать ситуацию и уточнить локальные очаги загрязнения конкретными ТМ. В частности, было отмечено, что наряду с атмотехногенным загрязнением ландшафтов, в промзоне г. Дорогобужа существуют складируемые золоотвалы ТЭЦ * хранилища конверсионного СаС03. Вокруг таких отвалов формируются обширные техногенные ореолы, служащие источником повторной эмиссии ТМ (Гордеев A.M., Дементьев Н.А., 1998).

При организации полевых опытов (I99I-I993 гг.) использовали рекомендация Доспехова Б.A. (IS79). Изучали эффективность агротехнических приемов и действие ряда мелиорантов (cacc-j • stgCQj и трепела) на накопление ТМ в почвах и сельскохозяйственной продукции как в автономных (элювиальных) ландшафтах - на водоразделе, так и в пойменных. Схема опыта в обоих случаях была следующая:

1. Контроль - без применения удобрений и химических мелю-рантов.

2. Мелиорант - цеолитовая порода (трепел) - Ю т/га.

3. НРХ - 3 ц/га нитроаммофоски (по 45 кг каждого д.в. на 1 га)

4. NPK + известь, 5 т/га доломитовой муки (далее известь).

5. HPJC * известь + навоз 100 т/га.

6. NPK.+ известь + навоз + трепел.

По сведениям Чумаченко И.Н. (1998), например в азофоске производства ОАО "Дорогобуж" содержится (мг/кг): сг (117), Си (123), Мп (147), m (92), РЪ (10). Zn (123), Аз (2) И Cd (2)...

В известковой муке (по данным Поповой А.А., 1991) содержится (мг/кг): Cd (0,2), РЪ (28,0), Zn(22,0), Си (6,3) и Hi (2,4)...

Опыты были заложены в четырехкратной повторности. Учетная площадь делянки 98 м^. В качестве органического удобрения использовали полуперепрввший навоз КРС. Образцы почв с опытных участков на химический анализ и содержание тяжелых металлов отбирали из пахотного слоя в i0 точках каждого варианта перед закладкой опыта и в конце вегетации растений, а из подпахотного слоя (А2 и A¿B) - выборочно. В садах, индивидуальных огородах и овощных плантациях смешанные образцы отбирали также из пахотного слоя.

Растительную продукцию - клубни картофеля, капусту, яблоки, морковь, зерно оэ. ржи... - собирали в августе - сентябре. Учет урожайности выполняли сплошным методом.

Содержание гумуса, подвижного фосфора и калия, pH определяли то общепринят»« методикам (соответственно по ГОСТам: гумус -26213-74; Р и К - 26207-84; рНсол - ионометрически - 24483-85 ... ЦИНАО, 1993).

Зооветеринарные исследования мяса, молока, печени, почек и сердечной мышцн КРС проводили по общепринятым методикам в Смоленской научно-исследовательской ветеринарной станции и в Смоленском СХИ.

Был изучен химический состав опытных образцов извести, навоза, минеральных удобрений и трепела (мелиорант). Например, известковые мелиоранты обогащены стабильным изотопом Sr . Трепел имеет следующий химический состав (%): sio^ - 74,5, AI2Ó3 -9,7, СаО - 0,3; MgO - 1,8; ?е203 - 2,7.

Перед закладкой полевых опытов в пойме р. Днепра проведено коренное улучшение лугов (фон опыта): вспашка на 20 см, разделка пласта дисковши боронами, прикатывание до и после посева лугопастбищных трав. Органические и минеральные удобрения, мелиоранты внооили под вспашку и дискование в соответствии со схемой опыта.

Нормы.высева лугопастбшцной травосмеси - 30 кг/га. В составе беспокровной травосмеси использовали следующие вида трав (кг/га): тимофеевка луговая - 15,7; овсяница луговая - 4,8; ежа сборная - 5,8; клевер белый - 2,0; клевер красный - 1,7. При подборе травосмеси учитывали наличие семян в регионе, бшлогические особенности трав и условия водного режима пойменных почв - продолжительность их затопления паводковыми водами и развитие

оглеения почв при временном переувлажнении (Кауричев И.С., Орлов Д.С., 1988).

По такой хе схеме (как z в полевых опытах) в четырехкратной повторности были проведены вегетационные опыты с ячменем и тимофеевкой луговой. В вегетационные сосуды с массой почвы 7,5 кг (кроме контроля) внесено соответствующее схеме опыта количество химических мелиорантов (г): известь - 30, трепел - 30, навоз -300, аммофос - 0,6, хлористый калий - 0,6.

Математическую обработку результатов опытов осуоэствляли методом дисперсионного анализа по Доспехову Б.А. (1979).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Оценка накопления ТМ и других элементов-токсикантов в почвах и растительной продукции при техногенном загрязнении и использовании средств химизации.

2. Характер и степень загрязнения животноводческой продукции ТМ.

3. Использование ряда химических мелиорантов (тонкодисперсных фракций извести и трепела) для уменьшения масштаба мобилизации и миграции ТМ в агроэкосистемах (т.е. снижения уровня загрязнения продукции).

4. Оценка состояния здоровья населения, проживавшего в зоне Дорогобужского промышленного узла.

5. Эколого-экономическая концепция развития и функционирования АПК на современном этапе в изучаемом регионе (промзона г. Дорогобужа).

Апробация работы. По материалам исследований опубликоваьо девять научных работ. Результаты изысканий докладывались на всероссийских и региональных научных конференциях в Смоленском СХИ и на кафедре экологии и БВД МСХА им. К.А. Тимирязева (19961999 гг.).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста; состоит из введения, 5 глав - обзора литературы, экспериментальной части, выводов и предложений производству. Включает 31 таблицу и 10 рисунков. Список литературы содержит 171 источник, из них 30 на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю благодарность свош научным руководителям - профессорам В.А. Черникову и A.M. Гордееву за внимание, творческую поддержку и консультации при выполнении дассер-

тационвой работы.

Автор признателен коллективу кафедры земледелия Смоленского сельскохозяйственного института за помощь при постановке опытов.

Автор такхе признателен специалистам кафедры экологии и безопасности жизнедеятельности Московской сельскохозяйственной -академии им, К.А. Тимирязева за конструктивные критические замечания и методическую помощь.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ'

Глава Ш. Агроэкологические исследования в агроландша$тах промышленной зоны г. Дорогобужа.

3.1. Опенка загрязнения почв сельскохозяйственных угодий тяжелыми металлами и другими экотоксикантами. По результатам крупномасштабного почвенно-геохимического картирования выявлено 18 экотоксикологических аномалий (ореолов с повышенным уровнем содержания тяжелых металлов и иных элементов). Наибольшее заг- -рязнение почв сельскохозяйственных угодий отмечается в радиусе 1-3 км от промышленных: объектов. Здесь показатели СПК в 2-20 раз превышают аналогичные фоновые значения эталонных почвенных участков в Ельнинском районе. Общая площадь почв с/х угодий, загрязненных ТМ и иными экотоксикантами, достигает 15 тыс. га или 25!< общей площади с/х угодий Дорогобужского района Смоленской области, в т.ч. Ю тыс. га пашни.

В таблице 1 приведены обобщенные данные по химическому загрязнению почв с/х угодий. В целом по четырем изучаемым хозяйствам уровень загрязнения почв пашни составил 49£ от обследованной площади, из них 10,3^ (297 га) имеют высокую степень загрязнения.

Среди доминирующих ТМ отмечены: цинк, никель и медь. Широкое распространение среди элементов-загрязнителей имеют фтор, селен и стронций (стабильный изотоп). Локально выявлены участки аккумуляций Не , са , РЬ , Сг, со и эъ . Диагностированы незначительные концентрации Ав, в, ва, у, ып,*ги бп . Повсеместно в почвах присутствуют весьма низкие концентрации редко- " земельных элементов: галлия, ниобия, церия, иттрия, иттербия и лантана, экологические функции которых до сих пор не изучены.

Табл. 1. Степень химического загрязнения почв сельскохозяйственных угодий по 4-м хозяйствам* Дорогобужского района, га.

Степень загрязнения ! " 1Пашня 1 ! } Сено- 1 косы ! {Пастби- ! ща ! -J Всего j ¡угодий j !.......... ! Лес 1 1 { СПК !к фону

Фон (р-н г. Ельни) 2965 256 680 3903 937 L [

Минимальная 2024 315 289 2628 1487 8

Слабая 250 89 91 430 136 8-16

Средняя 301 125 220 646 227 16-32

Сильная 297 139 287 723 257 32-64

Очень сильная - 27 - 27 - 64-128

Всего обследовано 5837 951 1567 8357 3044 _

Из них загрязнено: 2872 695 IZ78 4845 2104 X

% загрязненных почв к обследованной площади 49,2 73,1 81,6 58,0 69,1 X

* ТОО "Ставкою", ТСО "Шалошшское", ТСО им. Срунзе и агрофирма "Днепр".

Источником таких элементов является минерал монацит, содержащий соли фосфорной кислоты Ga (Минералогия..., IS78).

Особую экологическую опасность для биоты (и человека) в ландшафтах промыпленной зоны г. Дорогобужа представляет стронций. Картографические изыскания показали, что основным источником загрязнения почв стронцием выступают меловые (конверсионные) отвалы завода минеральных удобрений. Стронциевые аномалии - по данным картирования - топографически привязаны к прифермским полям, огородам, дачным участкам и садам, где интенсивно (нередко и бесконтрольно) вносили меловые заводские отходы с целью известкования "кислых" почв. В то же время процессы трансформации стронций-содержалдас мелиорантов и миграция стронция в агро-ландпафгах России остаются слабо изученными (Кауричев И.С., Шин И.М., Черников В.А., 1996). Исследуя загрязнение агроланд-шафтов элементами-токсикантами учитывали, что Ni , со , Си , Sin , Мо , 2п и Se являются микроэлементами. В клетках организ-

нов они, в частности, входят в состав ферментов, поглощается, протеинами и выполняют ряд важных физиологических функций (Ар-нон Д., 1962; Ягодан-Б.А. с соавт., 1994...). Превысив уровень ПДК, эти же элементы оказывают токсичное воздействие на биоту.

3.2. Оценка загрязнения растениеводческой продукции. Изучено накопление химических элементов в сельскохозяйственных"ландшафтах в зависимости от атмотехногенной нагрузки промышленных предприятий г. Дорогобужа. Исследовали как с/х продукцию, так и почвы на пяти территориальных участках: яблоневые сады #1 и 2 (и проб), иго-восточная окраина пос. Верхне-Днепровский (4 пробы), пос. Шаломино (5 проб) и пос. Верхне-Днепровский (28 щюб), таблица 2.

Экспериментальные данные показывают, что почвы яблоневых садов слабо загрязнены ТМ и другими токсичными элементами. Величины СПК варьируют от 2 до 15,9. Значения параметра К^ по всем элементам колеблются в пределах 0,5-3,3. Содержание тяжелых металлов ниже ПДК,* за исключением цинка, накопление которого в значительных масштабах зафиксировано в почвах садов - * 1 и 2 и в пос. "Шаломино".' Максимальное,превышение норм ПДК (в 1,8 ра-.Г" за) по цинку отмечено также в.почвах садов на~юго-восточной окраине пос. Верхне-Днепровский.

Яблоневые сады оказались чувствительными биоиндикаторами к атмотехкогенным выбросам промшленных предприятий, а в яблоках концентрировались следующие элементы: стронций (1^ = 3-13,1), никель (К^ = 2,5-59,3), медь (^ = 1,4-6,2), хром (1^ =2,1-6,5) цинк (1^ = 1,0-13,6), свинец (1^ = 1-16,8), молибден (1^ = 1,7-26,7), ванадий (1^ = 2,5-10,7), кобальт'(К,, = 1,7-12,8), марганец (1^.= 1,3-4,6), ртуть. (^ а 1-4,5) и барий.(1^ = 3,3-13,4) Аномально высокое содержание свинца, марганца и цинка обнаружены только в двух объектах. .

Все изученные ж загрязненные участки почв садов расположены в направлении господствующей розы ветров - западные румбы - на . сравнительно небольшом (от 0,5 до 4 км) удалении от завода азотных удобрений, который отличается наиболее интенсивной (от 120 до 600 кг/км2хсут.) пылевой нагрузкой, а также в ландшафтах распространения ассоциаций элементов: Зг-й1-си-у-ьа-р-2п-сг-св с суммарным показателем концентрации от 30 до 1000. Зимой техно-

»

Табл. 2. Среднее валовое содержание химических элементов

в почве (мг/кг) и яблоках (иг/кг) в садовых агро-ландшафтах промышленной зоны г. Дорогобужа.

Химический]Валовые содержания в,

элемент { яблоках j почве ] яблоках j почве

Стронций 0,54/0,76 126/35 3,0/4,2 3,3/0,9

Никель 0,13/0,60 19/22 2,5/19.8 0,6/0,7

Медь 0,45/0,53 43/32 1,6/1,8 1,4/0,9

Хром 0,04/0,03 37/35 3,6/2,9 0,8/0,7

Фосфор 34/33,5 1070/2000 I.2/I.2 0,5/0,6

Цинк 0,26/0,21 71/120 2/1,6 0,6/1,0

Свинец 0,25/0,08 56/50 3,7/1,2 1,3/1,1

Молибден 0,003/0,02 0,9/0,5 2,1/1,7 1,2/0,6

Олово 0,004/0,006 3/3,5 0,6/0,7 0,8/0,9

Висмут 0,004/0,003 0,9/1,0 0,4/0,3 0,8/1,0

Ванадий 0,01/0,01 97/85 4,4/3,6 0,9/0,7

Кобальт 0,003/0,003 10/9,5 4/3,4 0,9/0,8

Марганец 0,68/0,43 500/450 2,1/1,3 1,0/0,9

Титан 0,19/0,02 3860/4000 0,7/0,7 0,9/0,9

Серебро 0,0002/0,0002 0,07/0,09 0,3/- 0,6/0,9

Барий 0,96/1,5 214/200 3,3/5,3 0,7/0,7

Ртуть 0,007/0,004 0,1/0,1 1,1/0.6 0,9/0,8

Фтор не опр. не опр. не опр. не опр.

Селен 0,006/0,006 - 1/1 не опр.

Суммарный показатель концентраций 20,9/34,2 3,3/< 2

(СПК по 6-ти элементам: Hg, Г, Cd,

Sb, As, Se)

генная пыль активно сорбируется снегом, а при таянии его весной мигрирует и накапливается в почвах поймы р. Днепра в виде своеобразной тонкой прослойки.

Полученные данные позволяют заключить, что загрязнение почв и растительной продукции вблизи промзоны г. Дорогобуха связано в основном с атмотехногенными вк*росами местних и других промышленных предприятий.

На рис. 1 представлены результаты опытов по накоплению кар-

Аео-воо

САД2 САД! Ю%ЧМЛ те. пос.Ьгхис-п.*етхи1 млло- -Дмспго«-

езспкпо сгедннм ____ДНАЧЕНиЯМ Кц%

У/Л СПК по млкси-

МАЯЬНИИ _ ЗНАЧЕНИЯМ К К ЧГМЕНЪ <ПМЯЕ-ВОЙ ИАГГЭЗКМ (кг/км^-сит.)

-Джпго* мино. ский

Чти -

см«

^ЕЛОКи

^ПОш^ю^пХддоаыб в.

(ЬакАнм п.Но«о-ИшАйло«ское я-юонымо я-сди-------- -------------

исеснки сдогогоБУЖ

К АГ "ГОМЕЛЬ

Рис.1. Накопление химических7эле^щоя"В яблоках и картофеле (по величине СПК) в зависимости от уровня среднесуточной пылевой нагрузки в агроландшафтах (садовых и полевых)

N

тофелем и плодовыми культурами ТМ (и иных элементов) в агроланд-шафтах с высокой аэральной нагрузкой (огородные, садовые и полевые). Установлено, Что почвы большинства указанных агроланд-шафтов очень слабо загрязнены ТМ: значения СПК по < 2 соответствуют минимальному уровню загрязнения. Вместе с тем в почвах под картофелем (во всех агроландвафгах) отмечено высокое содержание цинка (превышение ПДК от 1,4 близ п. Белавка и Ели-сеенки до 3,6 в юго-западной части г. Дорогобужа).

Клубни картофеля по сравнению с почвами заметно обогащены ТМ. Наиболее загрязнен картофель, выращенный у д. Полибино (СПК = 34-288). Все растительные образцы заметно загрязнены ртутью. Значения ПДК по ртути варьируют в пределах от 2,4-3 (юго-западная территория вблизи г. Дорогобужа) до 4,3 (п. Белавка).

Выявлен повыденный уровень содержания в клубнях Бг (1^ до

2.6), Н1 (1^ до 4,3), ад (К^ до 2,6), В1 (1^ до 3,3), Мп (1^ до

3.7), Т1 (кд до 3,3) и Ав (к^ до 22,6).

Изучены особенности накопления ТМ многолетними травами (и сопряженных с ними почвах) в пойменных агроландщафтах р. Днепра. В пойменных почвах наблюдается аккумуляция в токсичных и близко к токсичным количествам следующих ТМ - везде уровни ПДК: по 1п (5-8,6), Эг (0,2-1,7), Си (0,8-2,5), Сг (0,5-0,8), Мо (0,3-0,8), V (0,7-1,3) И Со (0,4-1,0).

В составе химических загрязнителей диагностированы не только элементы, типичные для производства азотных удобрений (в частности стронций), но и металлы, характеризующие'загрязнение пойменных ландшафтов сточными водами (ртуть и цинк). Подобный набор ассоциаций ТМ, обнаруженных на достаточном удалении от источников (промзоны г. Дорогобужа), на наш взгляд, связан с миграцией (водной и воздушной) продуктов техногенеза и накоплением в почвах трансаккумулятивных и супераквальных геохимических ландшафтов. Поэтому и многолетние травы, выращенные в пойме р. Днепра, отличаются поваленным содержанием ТМ. В близких к токсичным и токсичных количествах многолетние травы содержат такие элементы (везде указаны значения уровней ЩЦС): по (1,1), Си (0,6-2,8), Сг (4,2), гп (1,4-1,7), РЪ (0,6-2,3) Мо (3-10), Ып (3,9-10) и Эе (0,1-0,7).

Зависимость накопления ТМ (и, рь, v, мо, сг, мп, гп, Си, Т1) и других элементов в яблоках от величины загрязнения снежно-

ЯБЛОКИ

Накопление хим.элементов * яблоках i кот г е ти спк<»« ро даияым сибтоюгр апгосомцмя,

— То не, п*и СП**«.

поч 811

_ накопление *им.9а«ммт0» В почвах

под яеяакжим • коитэте пги СШ(*1в, подлмпмм сиегомго ОПГОЕО»М«ЦЯ,

— ТОЖЕ. ПРЦ СПК^З!.

Рис. 2. Аккумуляция химических элементов " в яблоках и сопряженных с ними почвах, в зависимости от уровня загрязнения снегового покрова. ,

го покрова в оадовых агроландшафтах отражена на рис. 2. Наиболее интенсивно в плодах накапливаются к1 , ва , рь , у , Со и э. Величины СПК варьируют от 3,1 до 15,8.

Степень загрязнения растениеводческой продукции в зависимости от ее вида, возделываемой культуры и плодородия почв. Более полные сведения об экотоксичности химических элементов (и соединений) можно получить при комплексном анализе растительной продукции (Алексеев ЮЗ., 1987). Для этого исследовали образца клубней и ботвы картофеля, наземной массы и корней рапса, многолетних трав и ряда других культур. Степень загрязнения оценивали по относительным коэффициентам концентрации элементов в вегетативных органах растений, приняв за 1 содержание загрязняющих веществ в клубнях картофеля. Данные обобщены в таблице 3.

Отмечено, что в клубнях картофеля аккумулируется заметно меньше химических элементов, чем в его ботве и зеленой массе рапса.

Табл. 3. Относительные коэффициенты концентрации некоторых химических элементов в растениеводческой продукции (средние данные)

Химические]Вид растениеводческой продукции

элементы картофель (клубни) 1 картофель ! (ботва) рапс (наземная масса) ! рапс (корни)

Стронций I 16,7 20,0 10,0

Марганец I 2.3 1.7 1.0

Хром I 3,3 1.6 3,3

Ванадий I 16,7 6,7 6.7

Никель I 8,0 5,0 8,0

Медь I 2,0 1.0 0,5

Цинк I 2,0 - 1.0

Свинец I 3,0 1.0 1.0

Цирконий• • т 3,0 1.0 0,6

Установлено, что высокий уровень почвенного плодородия (огородные и дачные участки) способствует заметному уменьшению масштаба аккумуляции в растительной продукции ТЧ и других элементов (табл. 4). Так, почвы огородных участков имеют высокое содержа-

нив гумуса (2,3-4,30 - за исключением песчаных почв д. Полиби-но, благоприятную реакцию среды (рН 5,6-6,7) очень высокое содержание доступного фосфора (42-156 мг на 100 г почвы) и насыщены основаниями. В таких почвах накапливается заметно меньше подвижных форм ТМ, а также Зг2* , Ва2+ и Ж13+ в сравнении со слабо-окультуренными почвами поймы р. Днепра. Табл. 4. Содержание подвижных форм химических элементов в почвах огородных и пойменных агроландшафтов вблизи промзоны г. Дорогобужа.

!Химический элемент и его содержание, мг/кг

Агроландшафты------------

, А1 Ре N1 П Сг а й V УЬ ВаЗг

Пойменные (контроль)

(пойма р. 150,0 10,0 0,8 0,2 0,1 8,0 0,6 2,0 0,1 10,0 3,0 Днепр)

Огородные

50,01,0 0,03 0,03 5,0 °>°2 °>2 °«01 5>°

Относительный

Кк хим. эле- з о ю,0 2,0 7,0 3,3 1.6 30,0 Ю,о 10,0 2,о 3,0

мента в почвах

(пойма/огород)

Показано, что величина ЦДК ни по одному элементу не достигается. Содержание подвижных форм V, Ко , зь , аа , Се и Са было ниже предела их обнаружения.

Исследование концентраций химических элементов в овощной продукции и картофеле позволило выделить три группы элементов: первая - медь, свинец и олово - содержание вше фона в 2-3 раза; вторая - титан, хром, никель, цинк и кадмий - выше фона в 3-10 раз и третья - стронций, барий, марганец - превшают фон в 10-20 раз и более.

Особо следует обратить внимание на фтор, количество которого превышает ПДК: в свекле - в 2 раза, а в картофеле - на разных дачных участках - вблизи картонно-рубероидного завода (КРЗ) - в 12 раз, на огородах д. Полибино - в 6 раз. Фтор, в частности, связывает ионы Са2+ в труднорастворимые фториды в почвах, растениях, а животные и человек испытывают недостаток Са.

Выявлено также, что в свекле содержание Эг, ва, Мп, ге в 5-10 раз больше, чем в клубнях картофеля и капусте. Это позволяет расположить данные культуры в ряд как по степени накопления ими тяжелых металлов, так и по их более безопасному употреблении в пищу: капуста «картофель < морковь < лук < свекла.

3.3. Влияние загрязнения ландшафтов на качество животноводческой продукции. Анализ полученных данных (табл. 5) свидетельствует о поваленном содержании свинца в печени продуктивных коров д. Полибино (149$ к норме и к контролю), в почтах - 151 и 130$ соответственно. Постепенное накопление элементов в орга-. нах и тканях может вызывать болезни и лажа химическое отравление животных. Кроме того, часть ионов свинца концентрируется в эритроцитах и лейкоцитах. Некоторое его количество сорбируется . белками плазмы. В таких случаях отмечается неблагоприятное.влияние ТМ ва беременность, роды и жизнеспособность приплодов..

3.4. Влияние загрязнения ландшафтов на заболеваемость населения Дорогобужского промшленного района. Интегрированной оценкой благополучного и безопасного состояния экосистем и агроланд-шафтов является, в конечном счете, уровень здоровья населения, проживающего в данном регионе. Изучение взаимосвязи заболеваемос ти людей промзоны г. Дорогобужа от неблагоприятной экологической обстановки имело ориентировочный (оценочный) характер. Причем, на данном этапе изысканий рассматриваемая проблема включала два аспекта: первый - выявление типичных для промзоны ассоциаций ТМ и иных элементов и их аддитивного воздействия на человека, и вт< рой - выяснение причин (генезиса) аномально высокого уровня содержания в почвах и сельскохозяйственной продукции ТМ.

Экспериментальный материал позволил констатировать, что про-, мшленные выбросы (газообразные, жидкие и твердые) оказывают су щественное негативное влияние на все компоненты ландшафтов и звенья пищевых (трофических) цепей, ухудшая состояние здоровья людей. Наиболее характерным примером является, например, рост з болеваний среди детей п. Верхне-Днепровский и д. Полибино. В пе вом, например, установлено большое число детей с повышенны* содержанием Мп '. Нк . Си . Эг

Статистический анализ данных по заболеваемости показал их прогрессирующий рост в период 1988-1990 гг. Анализ данных из ме дицинских карт детских садов в других поселках (вблизи предпри-

Таблица 5. Содержание химических элементов в органах и тканях КРС, мг/кг.

Элемент Органы

норма контроль | опыт

Печень

Железо 230,0 237,0 270,0

Медь 41.2 51.6 56,8

Цинк 23,0 25,6 26,4

Марганец 12,5 10,01 9,00

Свинец 10,0 12,0 14,0

Кобальт 1,00 0,90 0,80

Почка

Железо 126,0 124,0 128,0

Медь 11,0 21,0 22,8

Цинк 24,0 19,3 29,2

Марганец 14,0 15.6 11,8

Свинец 14,0 16,2 21,2

Кобальт 0,40 — —

Сечезенка

Железо 209,0 207,0 264,0

Медь 14,0 16,4 17,2

Цинк 16,2 17,4 18,6

Марганец 15,0 20,0 9,40

Свинец 7,00 б.вО 7,20

Кобальт 0,40 0,20 0,08

Мыппш сердца

Железо 133,0 141,2 180,0

Медь 10,0 13,5 12,6

Цинк 11,0 14,8 16,8

Марганец 16,0 21,0 18,8

Свинец 8,00 6,00 10,8

Кобальт 0,60 0,50 0,30

Скелетная мышца

Железо 150,8 166,0 192,0

Медь 18,0 17,0 18,0

Цинк 31,0 29,2 36,0

Марганец 18,0 16,7 12,0

Свинец 11,0 13,2 14,0

Кобальт 0,70 0,40 0,50

Примечание: "норма" - взята из литературных источников, "контроль" - органы от коров из ТОО "Коробсцкос", "опьгт" - органы от коров нз совхоза "Ставково

ятей) позволил выявить поваленное содержание у детей Бг , Си , ' см. ж Ып .

Заболевания взрослого населения прямо связаны с неблагопо-. лучной экологической обстановкой. Преобладают болезни эндокринной системы, расстройства органов пищеварения, иммунной системы (возросли почти в 1,5 раза); болезни хровообращения (возросли в среднем в 1,5 раза); кожные болезни на целый порядок и болезни органов дыхания - более чем на порядок среди детей, и почта на порядок среди взрослого населения, Савельева Л.Ф. (1991).

Сложившаяся крайне негативная экологическая обстановка,в известной мере, обусловлена также отсутствием в регионе комплексных (ж долговременных) агроэкологических исследований, низким уровнем'экологического образования и слабой пропагандой экологических знаний среди населения.

Глава 1У. Агротехнические способы снижения химического загрязнения растениеводческой продукции.

4.1. Полевой опыт в агроланддафтах на дерново-подзолистых почвах водоразделов. Опыт.заложен с целью изучения воздействий ряда агротехнических мероприятий к мелиорантов на поведение ТМ и других элементов в полевых агроландпафтах (табл. 6 и 7)., Табл. 6. Урожайность и основные показатели структуры урожая озимой ржи в полевом опыте на дерново-подзолистых почвах (в среднем за 2 года)

т

{Урожайность зерна{Средняя(Длина ; Зеленая масса

Вапияитн опыта!—-1* Iвысота |колоса,.—■—|—-

варианты опыта ц/га ^ к тонт_ расте_ ц ц/га¡2 к конт-

I { ролю |ний,см { } ролю

1 . Контроль 26,5 100,0 158 7,7 275 100,0

2. Трепел 25,0 94,3 152 7,7 265 96,4

3. HPK 29,4 110,9 ,160 7,4 305 110,9.

4. HPK +известь 29,5 ш,з - 170 8,3 330 120,0

5. HPK +известь +НЭВ03 33,5 126,4 175 8,5 ■ ■ 390 141,8

6. HPK +известь +навоз+трепел 32,0 120,8 173 9,1 365 132,7

НСР05, ц/га •1.5 - - - ■ 12,3 -

Табл. 7. Изменение валового содержания элементов-загрязнителей в почве под влиянием мелиорантов в полевом опыте на •водоразделе

Химический элемент Фон | {Комплекс ¡Контроль,химмелио-1рантов % к контролю Коэффициент концентрации

мг/кг почвы контроль ! ; комплекс 1 химмелио-i рантов

Стронций 35 130 130 100,0 3,7 3,70

Хром 49 50 60 120,0 1.0 1,20

Никель 13 42 34 81,0 1,0 1,00

Цинк 47 40 30 75,0 0,9 0,60

Фтор 500 900 800 88,9 1.8 1,60

Бор 32 40 30 75,0 1,25 0,90

Иттрий 18 30 28 93,3 1.7 1,55

Галлий 10 16 12 75,0 1.6 1,20

Скандий 3 6 4 66,7 1.8 1,20

Установлено, что наиболее достоверно высокая урожайность зерна и зеленой массы оз. ржи отмечена в варианте "ЯРК + известь + навоз". Прибавка урожая к контролю составила соответственно 7 и 115 ц/га или 26 и 42% (табл. 6). При этом в вариантах опыта с трепелом и его добавками к извести и удобрениям обнаружено снижение урожайности оз. ржи. По-видимому, это вызвано способностью трепела сорбировать часть как элементов-токсикантов, так и макро- и микроэлементов питания, что и сказалось на уровне пищевого режима.

Отмечено, что внесение высоких норм органических удобрений, к45,р45,к45 * извести и трепела (на фоне частичного биогенного выноса с растительной продукцией) на 7-33% уменьшило содержание в почве vi , в , 2n , р и других элементов. На прежнем уровне осталось содержание Бг ; а по Cr оно несколько увеличилось.

Содержание подвижных форм ТМ и иных элементов в почвах по вариантам опыта изменяется незначительно и не достигает ПЕК ни по одному элементу.

Результаты исследований показали, что в вариантах полевого

опыта обнаружено следующее,снижение ТМ в зерне оз. ржи: в-варианте с трепелом - Т1 - на 11%, Сг и V - на-50#;в варианте "лрк + известь" наблюдалось снижение содержания только и ; несколько увеличилось содержание в» , V и о& .

Комплекс химических мелиорантов"(в сравнении с контролем) . способствовал некоторому уменьшению содержания валовых форм химических элементов в почве: ш , йп , в , оа и Эо (табл. 7). По Сг отмечено увеличение его валовых форм с 50 (контроль) до 60 мг/кг. Полученные опытные данные свидетельствуют о динамичности форм химических элементов в дерново-подзолистых почвах, заметной их трансформации и миграции. (биогенной и абиотической). Но эти вопросы еще слабо изучены и требуют экспериментального обоснования. ..... ___ '

4.2. Полевой опыт с многолетними травами на пойменных почвах р. Днепра. Физико-химическая характеристика почв этого опыта существенно отличается от пахотных почв водоразделов, описанных ранее. Объемная масса пахотного слоя перед закладкой опыта составила 1,33 г/см3, плотность - 2,65 г/см3, скважность - 49,8% Содержание гумуса в пойменной почве высокое - 3,2-3,£7!?, рН -5,6-5,8, а обеспеченность доступными формами фосфора и калия ниже, чем в почвах водоразделов: соответственно - Р - 9,9 и 13,1, К - 5,0-7,6 мг/100 г почвы, как следствие использования невысоких доз минеральных удобрений.

Выявлено, что валовое содержание ТМ и других элементов в поч вах поймы р. Днепра существенно выше, чем в почвах водораздельных агроландшафтов (табл. 8). При этом содержание т , 3« и Ы превшает фон в 2-3 раза, а Бг- в 4-6 раз. Отмечены экстремально высокие концентрации титана в почвах водораздел и поймы (соответственно 0,35 и 0,45/0, а также циркония. Очевидно, их источником являются химические мелиоранты и атмотехногенные выбросы.

Содержание подвижных форм элементов не превшает величин ЦДК (кроме меди, содержание которой составляет 3-4 мг/кг).

Использование мелиорантов не вызвало заметного снижения в пойменных почвах подвижных форм ТМ.

В то же время в опыте с использованием комплекса химических мелиорантов (тятк + известь + навоз) обнаружено значительное уменьшение (в 1,5-83 раз) концентрации 13 элементов в сравнении

с контролем в опыте с многолетними травами. Это свидетельствует о заметной эффективности использованных агротехнических приемов.

Полевые опыты показали, в частности, что в зеленой массе оз. ржи (на водоразделах) содержание ТМ и иных элементов заметно меньше, чем в многолетних травах, выращенных в пойме р. Днепра. По-видимому,это связано как с биологией культур, так и с миграцией веществ (т.е. их накоплением в пойменных почвах и аккумулятивных геохимических ландшафтах). Табл. 8. Содержание валовых форм химических элементов и коэффициенты концентрации в почвах опытов на водоразделе и в пойме р. Днепра.

Полевой опыт j Содержание химических элементов, в мг/кг

Zn РЬ Си в TI 2г So

На водоразделе (а) На пойме р. Днепра (б) Относительный коэф. концентрации (почвы а/б) 45,0 80,0 1.8 16,0 20,0 1.3 10,0 20,0 2,0 40,0 60,0 1,5 3500,0 4500,0 1.3 450,0 650,0 1.4 6,0 10,0 1,7

4.3. Результаты вегетационного опыта. Вегетационные опыты, заложенные в лаборатории кафедры земледелия Смоленского сельскохозяйственного института, в основном подтвердили результаты полевых опытов. При фенологических наблюдениях отмечено хорошее развитие растений ячменя (на дерново-подзолистой почве взятой с полевого опыта на водоразделе) и многолетних трав выращенных на пойменной почве, по всех вариантах вегетационного опыта. Визуально было зафиксировано несколько лучшее развитие растений с полным комплексом удобрений и мелиоранта (навоз + нрк + известь).

Уборку и учет урожая зеленой массы ячменя проводили в фазу начала выхода в трубку; после уборки растений во всех вегетационных сосудах определяли валжность почвы. Достоверно значимых различий здесь не отмечено. Тем не менее, установлена тенденция более рационального расходования влаги в вариантах с полным минеральным питанием и внесением трепела. Влажность почвы в этих вариантах при одинаковой норме полива была на 3,4-22,5? вше, чем

на контроле. Как и в полевых опытах выявлено недостоверное снижение (на 5-6?) урожайности ячменя и многолетних трав при ис- . пользовании трепела на фоне внесения органических и минеральных удобрений.

Обобщение аналитических данных по- содержанию химических элементов в растительной продукции показало, что по 16 химическим элементам (из 40) их концентрация в растениях полевого опыта (в пойме и на водоразделе) в среднем в 4-12 раз, а по отдельным элементам до 30 раз выше, чем в вегетационном опыте. На нал взгляд, это вызвано тем, что в полевых и других агроландшафтах близ г.До-рогобужа, загрязнение растений (и продукции) происходит не столько через почву, сколько через атмосферу. Научно-обоснованное использование удобрений и мелиорантов не вызывает масштабного загрязнения почв агроландшафтов, а сами средства химизации нельзя рассматривать в качестве приоритетных загрязнителей.

Глава У. Эколого-экономические аспекты концепции современного устойчивого земледелия.

Смоленская область - уникальный регион России. Здесь шеются необходимые природные ресурсы и научный потенциал для организации экологически безопасного и экономически выгодного сельскохозяйст-< венного производства. Ландшафты Смоленщины своеобразны уже по-' тому, что здесь находятся истоки рек Днепра, Волги и Западной Двины. Около 2/3 площади сельскохозяйственных угодий области не загрязнены экотоксакантами (малэ промыпленных объектов, вносятся низкие дозы удобрений, незначительная плотность населения...).

На основе литературных данных, собственных изысканий (почвен-но-геохимического картирования, постановки полевых и вегетационных опытов, а также обобщения медицинской информации о заболеваемости населения вблизи г. Дорогобужа) автор разработал и предлагает к внедрению эколого-экономическую концепцию, рис. 3.

Концепция направлена на решение основных эколого-экономичес-ких проблем АПК: достижение высокой продуктивности отраслей сельского хозяйства, рациональное использование природных ресурсов, максимальное сокращение и утилизация выбросов промышленных предприятий- (газообразных, твердых и жидких), осуществление экономической деятельности без ущерба для жизнедеятельности людей и без разрушения (и деградации) экосистем. Исходя из указанных задач.

W

III ill

Ih"

i'tl

i:; t J :

il*

r i

lis

E X It

o

ilflllli

6 11 a 8 • *

S i 4 * Iff i: || JlJi : 3 !! ii l i * 3 - HI X « * IIS | ffll E I s; aj S X

lis Ji3 liHn* | 15 5S|« 5 • | J rf I p Hifi i ? « £ if 11-e 5 4 *

it

11.

H.

¿si

i i

| s s I ■ * £ 2 ■ " **

hi!

jlfih

E 3 i - E .

if SiSi

¡Hiv-

3

it

li if

*l I

s;:

. s i I I s ? £ 8 ■ f *

| I | I II | § 1J 1 i

111 &»'

MisMSl-

sit"*!5*«!

I lifJlSi-i

D

* * • l i 5: s I g SiScf

MMilf.

автором (совместно с учеными Смоленского сельскохозяйственного института) разработана технология производства экологически безопасной сельскохозяйственной продукции в режиме биологизации земледелия. На современном этапе рекомендуется частичное использование положений биологического земледелия (перевод азота воздуха в растительный белок посредством возделывания бобовых культур), окультуривание почв, совершенствование севооборотов, преимущественно агротехническая борьба с сорняками, вредителями и болезнями, а также научно-обоснованное снижение доли минеральных удобрений, в частности при производстве продуктов питания дан детей, больниц...

Программа биологизации земледелия в зоне промузла г. Дорогобужа Смоленской области включает поэтапные решения следующих актуальных задач:

— выявление агроландщафтов, пригодных для производства экологически безопасной продукции (выбор почвенно-геохимических районов, хозяйств, предприятий) и т.п.;,

— разработка систем землепользования и земледелия в коллективных и фермерских хозяйствах с учетом перехода их на биологическое земледелие (структура посевов, сорта, системы обработки почвы, удобрения, набор современных сельскохозяйственных машин, корма, рыночная экономика и т.д.);

—совершенствование технологий производства экологически безопасной продукции на почвах разного уровня плодородия: на окультуренных почвах - без применения средств химизации; на средне-окультуренных почвах - при внесении их,умеренных доз при строгом соблюдении комплекса мер и'контроля за содержанием вредных веществ в почве и продукции;

—разработка методов снижения концентрации вредных веществ в продукции растениеводства на загрязненных землях или полное их исключение из сельскохозяйственных угодий и перевод в рекультивируемые массивы. ' *

Вместе с тем учитывается и реальная негативная ситуация, связанная,.в частности с деградацией почв вследствие их переуплотнения, дегумификацш, эрозии..., то есть падением уровня эффективного плодородия. Наряду с этим (по сведениям землеустроительных организаций) в последние годы произошло отчуждение пашни и переход ее в бросовые земли (по области 212 тыс. га). По данным

Исянова P.A. с ооавт. (I9S7) на таких участках в 1,8-2,5 раза снизилось содержание доступных форм Р и К, наблюдается активное подкисление среды и уменьшается степень насыщенности основаниями. Малоплодородные почвы (с низкой буферной емкостью) наиболее интенсивно подвержены химическому загрязнению.

В этой связи, наряду с реализацией положений биологического земледелия в АПК необходимо осуществлять и две другие программы: первая почвенно-агрохимическая. связанная с использованием средств химизации и окультуриванием почв и вторая экологическая, направленная на дальнейшее проведение мониторинга за техногенными выбросами предприятий, средствами химизации и поведением экотокси-кантов (включая изучение процессов трансформации и миграции химических соединений) в почвах, ландшафтах и трофических цепях.Толь-хо на этой основе возможно эффективное внедрение передовых технологий и адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

ВЫВОДЫ

1. Мониторинг почв и растительной продукции в агроландшафтах Дорогобужского промышленного узла свидетельствует о явно неудовлетворительной экологической обстановке в этом регионе. Валовое содержание стронция в водораздельных почвах (приусадебных и садовых участков) и в поймах рек превшает фон (Ельнинский район) в 4-9 раз, фтора - в 1,6-3 раза, никеля - в 1,2-1,6 раза.

2. Установлена высокая загрязненность растительной продукции. В яблоках ПДК по никелю и свинцу превышены по сравнению с фоном

в 12 раз, в картофеле зафиксировано близкое к токсичному (0,80,9 ПДК) содержание меди, цинка, свинца, ртути. Многолетние травы концентрируют в близкотоксичных и токсичных количествах никель - 1,1 ПДК, медь - 0,6-0,8 ПДК, хром - 4,2 ПДК, цинк - 1,41,7 ЦДК, свинец - 0,6-2,3 ЦДК, марганец - 3,9-10,0 ПДК. Содержание фтора в растительной продукции (зерно, картофель, овощи и травы) в 2-12 раз выше ПДК. Аккумуляция стронция, бериллия, марганца и железа в свекле в 5-10 раз происходит активнее, чем в картофеле и капусте.

Полученные результаты позволяют расположить исследуемые овощные культуры по степени накопления тяжелых металлов в следующий ряд: капуста < картофель < морковь < лук < свекла.

3. Показано высокое загрязнение химическими токсикантами жи-

вотноводческой продукции. Превышение допустимой концентрации свинца в печени КРС составило 40%, в почках - 515?. ^Выше уровня ПДК в этих органах содержатся медь, железо и цинк. .

4. Химическое загрязнение почв и продуктов питания отрицательно влияет на здоровье населения в зоне Дорогобужского пром-узла. Только за три года количество заболеваний у людей с нарушениями эндокринной системы, расстройствами органов пищеварения, иммунной сиотемы и кровообращения возросло в 1,5 раза, а кожные болезни и заболевания органов дыхания увеличились более чем в

10 раз; среди детей их интенсивность еще больше: у многих детей найдено повшенное содержание ртути, марганца, меди, стронция и других элементов-токсикантов.Следовательно, изучаемые агроланд-шафты относятся к экологически неблагоприятный (кризисным).

5. Применение полного комплекса химических мелиорантов (органических и минеральных удобрений, извести и трепела) на 10-23$ снижает содержание в почве валовых форм никеля, цинка, бора, железа", ванадия, свинца и олова. При этом обнаружено уменьшение содержания железа, свинца, цинка и марганца в растительной продукции. Однако эти вопросы нуждаются в дальнейшем изучении.

6. Установлено, что в агроландаафтах промзоны г. Дорогобужа загрязнение растительной продукции и почв связано не столько со средствами химизации (и мелиорантами), сколько с атмотехногенны-ми выбросами предприятий и автотранспорта. Целесообразно дальнейшее проведение агроэкологического мониторинга в регионе.

7. На основе результатов исследований, литературных дашых и практического опыта разработана эколого-экономическая концепция развития АПК и предложена программа мер по ее реализации. Внедрение агроэкологических мероприятий позволило существенно, уменьшить экологическую напряженность в агроландшафтах промзоны г. Дорогобужа.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

При организации и ведении сельскохозяйственного производства на загрязненных землях необходим постоянный контроль (мониторинг) за содержанием и формами химических элементов (особенно цинком, свинцом и стронцием), подвижные формы которых имеет тенденцию к абиогенной и биогенной миграции в почвах и ландшафтах промзоны г. Дорогобужа.

Техногенное загрязнение агроландпафтов предопределяет дифференцированный подход к использованию сельскохозяйственных угодий с учетом интенсивности и характера юг загрязнения. Обязательно применение агроэкологических мероприятий по ускоренному окультуриванию почв,

В целях снижения загрязнения сельскохозяйственной продукции экотоксикантами целесообразно применять такие доступные химические мелиоранты как органогенные материалы (удобрения, сидераты ...), а также известь и трепел, которые на I0-20t снижают содержание в почве подвижных форм никеля, цинка, ванадия, свинца и других химических загрязнителей. Для этого в Смоленской области следует организовать разработку месторождений трепела, возможно, и иных агроруд.

Для сельскохозяйственного производства предлагается эколого-экономическая концепция ведения земледелия в промзоне г. Дорого-бужа Смоленской области с целью получения экологически безопасной продукции и организации рационального природопользования.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ГО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дементьев H.A., Гордеев A.M. Мониторинг окружающей среды (учебное пособие) // Смоленск, 1998. - 48 с.

2. Дементьев H.A., Гордеев A.M., Лысенок А.П. Изучение приемов использования сельскохозяйственных угодий, загрязненных химическими веществами // Ресурсосбережение и экологическая безопасность (мат. докл. межрегиональной науч.-практ. кояф.); Смоленск, 1998. - С. 77-79.

3. Дементьев H.A., Прудников А.Д., Исянов P.A. и др. Проблемы сохранения почвенного плодородия в переходный период // Экономические проблемы агропромышленного комплекса в условиях реформирования (международ, сбор. науч. тр.); Смоленск-Горки, 1998. - С. 239-242.

4. Дементьев H.A., Скотников И.Т., Исянов P.A. Рекомендации по сохранению плодородия неиспользуемых и экстенсивно используемых земель. - Смоленск, 1998. - 43 с.

5. Дементьев H.A. Агроэкологический мониторинг в Дорогобужском района и его результативность // Ресурсосбережение и экологическая безопасность (мат. докл. межрегионально? науч.-гракт. конф.); Смоленск, Г993. - С. 79-31.

6. Дементьев H.A. Мониторинг химического загрязнения почв Дорогобужского района //. Загрязнение окружающей среды и здоро-. вье населения (мат. межд. науч.-практич. конф.); Смоленск, 1999 - С. 109. ,

7. Дементьев H.A. Эколого-экономические основы современного земледелия // Ресурсосбережение и экологическая безопасность (Тез. докл. П-й Бсерос. науч.-практ. конф.); Смоленск, 1999. -С. 69-71.

8. Дементьев H.A. Агроэкономические основы истории развития льноводства Смоленщины // Проблемы возделывания и переработки льна (Материалы межд. науч.-практ..конф., посвященной 80-летию

. образования БССР); Смоленск, 1999. - С. 3-6.

9. Дементьев H.A., Гордеев A.M. Об эколого-экономических ме роприятиях, обеспечивающих производство высококачественной продукции земледелия в Нечерноземной зоне // Проблемы сельскохозяй ственного производства в изменяющихся экономических и экологических условиях (мат. межд. науч.-практ. конф.). Часть 2. Агрономия. Раздел П. - Смоленск, 1999. - С. 253-256.

Объем 2 п. л

Заказ 131

Тираж 100

Типография Издательства МСХА 127550, Москва, Тимирязевская ул ,44