Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ"

/-ЗШ1

На правах рукописи

ПРОСЯННИКОВА ОЛЬГА ИВАНОВНА

АГРОХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

06.01,04 - «Агрохимия»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Кемерово 2004

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении центре агрохимической службы «Кемеровский» и Алтайском государственном аграрном университете

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Лидия Макаровна Бурлакова

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук.

Ольга Ивановна Антонова

кандидат сельскохозяйственных наук Валентина Петровна Старостенко

Ведущая организация - Кемеровский государственный

сельскохозяйственный институт

З-о

Зашита состоится «20» октября 2004 года в « i-Z » часог it? v дании диссертационного совета в Алтайском государствен ним ач ном университете.

Адрес: 656099, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 9fi. Факс:(3852)62-83-96 . ;■

E-mail: rassviai@atink.ru .. >*': '<'''

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек Ляшского государственного аграрного университета. ■*•-',' ' '* ~

Автореферат разослан «18» сентября 2004 года.' •'

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверен;': ^ ^■■.ч.т! ¡0 учреждения просим направить в АГАУ ученому секрог^р^ ^^ -'-Т^'* ционного совета. ■

Ученый секретарь —

диссертационного совета,

доктор биологических наук- С/ В.А. Рассыппов

Актуальность проблемы

Количественными показателями происходящих процессов в почвах могу г служить агрохимические свойстпа, характеризующие их питательный режим.

Почвенный покров Кемеровском области подвергается значительному антропогенному воздействию сельскохозяйственного и промышленного производства. Вследствие этого изменяется функция почв по формированию биомассы растений — плодородие

Количество в почве питательных веществ н условия, при которых онн становятся доступными растениям, имеют большое значение для сельскохозяйственного производства. Рассмотрение этого вопроса позволит выявить содержание к динамику биогенных элсмоггов в почвах с целью рационального использования их для формирования заданных уровней урожайности.

При акт ро но генном воздействии изменяется нормальный фон содержания химических вешсств и нх концентрация может превысить предельно допустимую, то есть происходит загрязнение почв. Такие почвы становятся источником загрязнения растениеводческой продукции. Для сельскохозяйственного производства Кемеровской области важно не только обеспечить растения подвижными питательными веществами, но и получить продукцию, соответствующую гигиеническим требованиям.

Цель исследования: Изучить проявление деградашюнных лропессоь в пахотных почвах, их направленность, скорость изменения агрохимических параметров в почвенных округах Кемеровской области за период с 1966 по 2002 гг., дать прогноз изменений и разработать мероприятия по предотвращению деградашюнных процессов.

Для достижения пели были поставлены и решены следующие задачи:

К Изучить динамику агрохимических показателей почвенного илолоролня по ретроспективным материалам агрохимического обследования и направленность де-гралационных процессов в пахотных почвах. Разработать прогноз изменений почвенного плодородия под влиянием антропогенной нагрузки.

2. Обобшют материалы локального мониторинга почв, оценить размеры техногенного загрязнения.

3. Определить влняпне содержания гумуса, подвижных форм питательных веществ и кислотности почвенного раствора (рНсол) на урожайность и качество зерна яровой пшеницы.

4. Разработать модель урожайности яровой пшеницы по почвенным факторам.

5. Разработать мероприятия по предотвращению и устранению деградации

почв.

Научная новизна. Впервые показано проявление деградашюнных процессов на пахотных почвах в почвенных округах Кемеровской области, их направленность, скорость изменения агрохимических параметров за период с 1966 по 2002 гг. Дана оценка содержания тяжелых металлов, радио ну кл идо в и токсикагггоБ в почве и прогноз их накопления. С использование* информацнонно-.Ш1 иче*-млх> анализа установлена связь между урожайностью зс| наяровоМ{А5«ЛнВД содержанием клейковины в зерне и содержанием в почве

»0 л __[

шсств. Получены наиболее. вероятные значения урожайности но каждому значению содержания элементов питания в почве.

Защищаемые и оложен и я.

1. В пахотных почвах Кемеровской области идут д с градационные пронесем (дегумификация, подкислсние, снижение обеспеченности почв подвижным фосфором и обменным калием) с различной скоростью.

2. Зависимость урожайности зерна яровой пшеницы от содержания в почве элементов питания позволяет создать адаптивную информационно-логическую прогностическую модель.

Практическая значимость работы. Выводы по работе могут быть использованы в хозяйствах для проведения мероприятий по предотвращению и устранению деградашюнных процессов • пахотных почв, при прогнозировании урожайности зерна яровой пшеницы.

Апробация работы, .

Основные положения работы докладывались и обсуждались на областных и районных агрономических совещаниях; в лекционных курсах слушателям Кемеровской школы переподготовки сельскохозяйственных кадров; на научно- практической конференции международной ассоциации агрохимиков и агрооколотое г. Москва в 1992г; на международном симпозиуме «Контроль п реабилитация окружающей среды» г. Томск в 1998г.; на международной научной конференции «Эволюция н деградация почвенного покрова» г. Ставрополь в 2002г.; на совещаниях директоров агрохимической службы России. По материалам диссертации опубликовано научных рабог.

Структура и обьем лиссертаини. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы. Содержание изложено на 162 страницах машинописного текста, включая 47 таблицы, 12 рисунков, 23 приложения. Библиографический список состоит из 204 наименований, из них 3 на иностранном языке. При оформлении диссертационной работы использованы возможности компьютерной трафики, текстового редактора Word, программа обработки электронных таблиц Exel.

Считаю своим долгом выразить благодарность заслуженному деятелю науки РФ, доктору сельскохозяйственных наук, профессору JI.M, Бурлаковой за чуткое руководство, советы и консультации, сотрудникам Федерального государственною учреждения uetrrpa агрохимической службы «Кемеровский» за помощь и поддержку в процессе выполнения рабог.

ГЛАВА I. Объекты и методы исследований

Объектами исследования послужили пахотные почвы Кемеровской области в границах почвенных округов. Предметом исследования были выбраны агрохимические параметры, изменение которых отражает динамику плодородия почв: содержание гумуса, кислотность (рН«,,), подвижный фосфор и обменный калий, выявление их влияния па урожайность и качество зерна яровой пшеницы. В предмет исследования также входиг изучение валовых и подвижных форм тяжелых металлов для выявления илошади загрязненных почв н выработки рекомендаций по их использованию в сельскохозяйственном'производстве. Материалом для исследования послужили аналитические результаты;комплекспого агрохимического обследования (за пе- -

рнодс 1965 по 2001 голы), локального мониторинга (за период с 1985 по 2003 годы) почв пахотных земель Кемеровской облает», результаты полевых опытов (I971-199S голы).

Весь объем работ по комплексному агрохимическому обследованию пахотных почв выполнен в соответствии с методическими указаниями по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий (1964, 1985, 1994). Ежегодно анализировали 10-12 тысяч почвенных образцов из пахотного горизонта, каждый составлен in 20-40 точечных проб с плошали 20 га пашни на содержание подвижного фосфора, обменного калия, определяли величину кислотности pHioj Анализ почвенных образцов на содержание гумуса проводили с 1978 гола, на содержание в почве ваювых и подвижных форм тяжелых металлов с 1994 года.

Локальный мониторинг пахотных почв Кемеровской области проводится на 25 ключевых участках (участках). Вес!» объем работ вы пат пен в соответствии с методическими указаниями по проведению локального мониторинга (1993,1995).

Анализ физических и физико-химических с во Пет в почв выполнен аналитической лабораторией ФГУ ЦЛС «Кемеровский» по методикам перечня нормативных документов для станций и центров агрохнмспужбы 1968-2003тт. Механический состав определен по методу Н.Л Качинского (1973). Подвижные (доступные) соединения тяжелых металлов (ТМ) определены из ацетат но-буферной вытяжки рН 4,8 атомно-абсорбцнонним методом (Методические указания ЦИНЛО, 1993).

Патовые формы ТМ были получены химическим разложением почв смесью азотной кислоты и перекиси водорода, определялись ато\шо-абсорбцио*нн ы м методом (Методические указания ЦИНЛО, 1989).

Для определения остаточного количества хлорорганичсских пестицидов использовался метод газожидкостной хроматографии (Клисенко, Калинина и др., 1992). Количество клейковины зерна пшенииы определяли общепринятым методом (ГОСТ 13586.1-68).

Спектральным методом измерялась активность радионуклидов цезия-137 и стронция- 90 (Методические рекомендации НПО «ВНИИФТРИ», 1993).

Данные систематизированы по почвенным округам и времени проведения наблюдений. Их анализ и обобщение выполняли с использованием программного обеспечения банка данных, пакета обработки электронных таблиц Exccl. Картографический материал получен с помощью ГИС «Полис». Статистическая обработка данных проведена по Б.А.Доспехову (1979).

Прогноз разэ!ггия деградаиионных процессов до 2010 года разработан методом регрессионного анализа. При определении степени деградации почв использовали методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель (1995). Оценка размеров техногенного загрязнения почв Кемеровской области выполнена методом сравнения содержания в почве химических элементов с предельно допустимой концентрацией (ПДК).

Влияние почвенно-агрохимических факторов на урожайность и качество зерна яровой пшеницы оценено метолом информационно-логического анализа (Пузаченко, Карпачевскнй, Взнузлаев, 1970; Бурлакова, 1975). Степень'отличия фактического распределения данных от теоретического определялась по критерию хи-квадрат (Доспехов, 1979).

Проанализировано 700 данных полевых опытов к локального мониторинга за период 1968-2003 гг, С помошыо компьютерной программы, созданной в центре агрохимической службы «Кемеровский» Ю.А. Королевым.

ГЛАВА 2. По'те ино-гео графическая характеристика

и хозяйственная оценка почвенных округов Кемеровской области -

Тсрр1ггорня Кемеровской области расположена в юго-восточной части Западной Сибири, в Предалтайской провинции лесостепной зоны серых лесных почв, оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземов, центральной лесостепной и степной области (Агрохимическая характеристика почв СССР, 1976; Афанасьева, Василенко, Тсрешнна, Шеремет, 1979). В пределах равнинных территорий Кемеровской области С.С. Трофимовым (1975) выделены почвенные округа; Тонгул-Долгоунский подтаежный, Мзриинско-АчннекиЙ расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий, «островной» лесостепи и лесостепи Кузиеикой котловины, степное ядро Кузнецкой котловины. Пахотные почвы распространены во всех округах, за исключением первого.

Отличительные черты климата — жаркое н короткое лето, холодная и многоснежная зима; переходные периоды между временами года непродолжительны, Почвообразуюшие породы Кузнецкой котловины представлены карбонатными лессовидными суглинками >1 глинами (Трофимов, 1975). Южная окраина ЗападноСибирской низменности огличаегся разнообразием почвообразуюишх пород, однако большая часть их относится к группе лессовидных карбонатных суглинков.'

Структура почве иною покрова значительно отличается по округам. В расчлененной лесостепи: и лесостепи предгорий (округ 1) большая часть пашни -69,2% расположена на серых лесных почвах. В степном ядре Кузнецкой котловины (округ 2) 92,7% пашни расположено на черноземах. В структуре почвенного покрова лесостепи Кузнецкой котловины (округ 3) также преоблхтают черноземы. Преобладающими почвами на пашне «островной» лесостепи (округ 4) явлзюгея черноземы - 71,2°/а, значительная часть пашни расположена на серых лесных почвах - 22,5%.

Наиболее значительными антропогенными факторами в Кемеровской области, вызывающими развитие деградации почв, являются: земледелие, приводящее к агроистошению, физической деградации, ветровой и водной эрозии почв; техногенные выбросы добываю шей, перерабатывающей промышленности, теплоэнергетики, транспорта и т.д., приводящие к химическому загрязнению почв; разработка полезных ископаемых открытым и подземным способом, приводящая к нарушению земель.

ГЛАВА 3; Ретроспективный анализ результатов комплексного агрохимического обследования

Сравнение средневзвешенных значений содержания гумуса в почвах за два периода наблюдений свидетельствует о достоверном снижении гумуса в почвах округа 4 и о тенденции снижения этого показателя в других почвенных округах.

По уменьшению запасов гумуса на 11,4% во 2 периоде наблюдений по сравнению с 1. можно судщь о первой степени деградации в округе 4, в остальных округах по средневзвешенным значениям гумуса.степень деградации нулевая.

Трансформация плошали пашни (К) по градациям 1умуса происходит со скоростью 0,4-0,8?о в год за счет уменьшения Э почв с содержанием гумуса >8% к увеличения 5 с содержанием гумуса < 6,0 н <5,1-8,0%. Снижение содержания гумуса в нахот-ном горизонте почв связано с отчуждением органического всшества с урожаем культур и недостаточным поступлением ею с органическими удобрениями. Внесенные в периоде 1986 по 2001 год органические удобрен н я, не восполняют потери гумуса и.з почвы.

На основании динамики распределения Э пашни по трем группам содержания гумуса <6, 6-8, >8% получены уравнения регрессии и составлен прогноз трансформации пашни по этому показателю до 2010 года, по которому во всех почвенных округах при неизменности природных и хозяйственных условий может произойти увеличение 3 пахотных почв с содержанием гумуса <6,0%. Э пахотных почв с содержание гумуса >3% может уменьшиться во всех почвенных округах, кроме округа 2, где прогнозируется увеличение Б таких почв на 1,5%.

Кислые почвы занимают 57,9% Я пашни. По нашим исследованиям средневзвешенный показатель кислотности почв Кемеровской области колеблется по периодам наблюдений ог 5,2 в почвенном окру!<е 1 до 5,7 в округе 2.

Наблюдается дальнейшее подкиеление почв. Наиболее заметные изменения произошли в округе 1, Происходит уменьшение площади пашни с нейтральной и близкой к* нейтральной реакцией почвенного раствора и увеличение плошали кислых и слабокислых почв. Скорость уменьшения плошали почв с нейтральной н близкой к нейтральной реакцией в округах 1-3 выше, чем в других почвенных округах и составляла в 3 и 4 периодах наблюдений 6,5-13,7 тыс. га в год.

На основании изменения ллошадн по степени кислотности по годам получены уравнения регрессии и составлен прогноз изменения распределения площади пашни по трем группам степени кислотности к 2010.году, по которому во всех округах произойдет увеличение кислых почв в целом по области на 4,644. Тенденция подкисления почв связана с загрязнением атмосферы окислами и незначительными объемами известкования.

Средневзвешенное содержание обменного калия (К20) в пахотных почвах составляет 134 мг/кг почвы, что соответствует повышенному уровню обеспеченности.

Почвы округа 2 характеризуются более высоким содержанием К20, чем почвы других почвенных округов. В почвах округов происходит достоверное снижение средневзвешенного содержания К20 по сравнению с первым периодом. Плошадь почв с содержанием К-О <40 мг/кг изменилась незначительно. Сохранилась тенденция уменьшения таких почв в округе 1. Плошадь почв с содержанием К;0 40-80 мг/кг увеличивается в округе 3 со скоростью 0,3% в год и уменьшается в округе 1 со скоростью 0,5-0,63% в год. Дозы внесения калийных и органических удобрений были невысокие и не могли существенно повлиять на калийный режим почв.

На основании данных динамики распределения плошадей по содержанию обменного калия по юлам получены уравнения регрессии и прогноз распределения площади пашни по градация и К30, согласно которому во всех округах, кроме округа 1, к 2010 году может увелич1ггься плошадь с содержанием К;0 <40 и 40-80 мг/кг, а с содержанием > 80 мг/кг уменьшиться. Для объяснения увеличения

илотадн с высоким содержанием КгО обменного калия в округе 1 требуются дополнительные исследования. По изменению средневзвешенного содержание К20 в пахотных почвах между последним периодом и первым, выраженному в определена степень деградации почв. В округах I к 2 деградация почв нулевой степени, в округах 3 и 4 - деградация первой степени.

Средневзвешенное содержание подвижного фосфора (РгО}> в пахотных почвах соответствует повышенному уровню обеспеченности (t 15 мг/кг).

Почвы округа 2 лучше обеспечены PiO¡, чем почвы других почвенных округов. Наиболее низким содержанием P;Oj характеризуются почвы округа 4 (73 мг/кг). Средневзвешенное содержание PjOj достоверно увеличилось п целом по области на 41 мг/кг между 1 и 3 периодами наблюдений.

С 4 периода наблюдений произошло снижение применения удобрений, и наметилась тенденция снижения данного показателя. Деградации почв по отношению к 1 периоду по содержанию 1^0; не наблюдается.

На основании данных динамики площади по содержанию подвижного фосфора получены уравнения регрессии. По уравнениям регрессии пол учен прогноз до 2010 года, в округах, кроме округа 4, может увеличиться площадь с низким и средним содержанием Р;0$, плошадь почв с содержанием P-Os >100 мг/кг -уменьшиться. 0 округе 4 к 2010 году могут произойти небольшие изменения в динамике площади пахотных почв.

Определены плошали сельскохозяйственных угодий с различным уровнем содержания тяжелых металлов (ТМ) в пахотном слое. Загрязнение почв выше ГЦIX установлено по валовому содержанию евнниа на плошади 0,18 тыс.га, кадмия - 586,23 тыс.га, цинка - 3,24 тыс.га и марганца - 13,06 тыс.га. Подвижными формами ТМ загрязнены сельскохозяйственные угодья на плошади: свшшом — 3,76 тыс. га, пинком — 4,17 тыс. га, никелем - 4,21 тыс. га, хромом — 0,87 тыс. га и кадмием (>0,3 мг/кг) - 105,47гыс.га. Загрязнение почв свинцом, цинком, никелем, хромом носит локальный характер. Кадмиевое загрязнение характерно для большей части территории области.

Загрязнение почв сельскохозяйственных угодий ТМ, как в валовых, так и в подвижных формах связано с промышленными выбросами. Основная часть загрязненных земель имеет пока низкий (2-ой) уровень загрязнения (1-2 ПДК) и только небольшая часть почв сельскохозяйственных угодий загрязнена до среднего уровня подвижными формами цинка, свинца и кадмия. Загрязнение почв валовым кадмием низкого уровня на территории области встречается повсеместно. Продукция, получаемая с земель загрязненных ТМ, подлежит токсикологическому контролю.

ГЛАВА 4. Направленное гь и интенсивность изменения агрохимических параметров основных типов почв

При анализе дннамнки содержания гумуса на участках локального мониторинга с 1985 по 2002 годы отмечается достоверное снижение гумуса на 25 участке (АдЗ), на котором возделываютея овошн, картофель, кукуруза и зерновые. Удобрения вносились азотные в 1998,2000 и 2001 гг.

Тенденция увеличения гумуса к годичной динамике отмечается на участках 12 <Чв), 16 (Чо), 17 (Чо), 18 (Чв) и 22 (Чо), На 17 (Чо), 18 (Чв) и 22 (Чо) участках выращивают зерновые с однолетними травами и паром в севообороте с внесением фосфорных удобрений, на участке 16 зерновые с .многолетними травами. На участке 12 зерно пропащ ной севооборот без внесения удобрений.

Внесение минеральных, особенно в сочетании с органическими удобрениями, обеспечивает не только сохранение гумуса почвы, но и даже его увеличение. Возделывание многолетних и однолетних трав способствуют накоплению гумуса.

Тенденция снижения содержания гумуса происходит на участке 11 (С2) с зернопаровым севооборотом. Удобрения вносились азотные в 1995 г. и фосфорные в 1996 г.-25, 1999 г.-35 и 2002 г. -30 кг д.в ./га. На остальных участках содержание гумуса осталось без изменения. Снижение содержания гумуса на участках происходит СО скоростью 0,03-0,15% или 0,66-3,3 т/га, а увеличение 0,01-0,3% или 0,226,6 т/га в год.

Достоверное снижение кислотности произошло на участке 11 (С:) с зерно-паровым севооборотом, а на участках 21 (С}) с зернопаровым севооборотом и 24 (С:) с многолетними травами с небольшими дозами внесения удобрений увеличение. Были определены скорости, которые позволяют судить об интенсивности процесса подкисления. Средняя скорость увеличения кислотности варьирует от 0,01 до 0,27, а снижение от 0,02 до 0,06 единиц рН в год. Наибольшая скорость увеличения наблюдается па участке 12 (Чо). Изменения гидролитической кислотности не достоверны.

Содержание обменного калия (К;0) в почвах участков варьирует от повышенного до очень высокого. Почвы участков округа 2 более обеспечены калием, чем почвы участков других почвенных округов.

Наблюдается достоверное увеличение содержания К:0 в почве участка 20 (СЗ). Достоверное снижение К;0 отмечено на участках 7 (Лч), 8 (Чв) с зернопро-пашным и 9 (Чв) с зернопаровым севооборотами. На остальных участках содержание К;0 осталось без изменения.

Увеличение содержания обменного калия на участке 20 в округе I не объяснимо, т.к. органические и калийные удобрения не вносились и баланс калия отрицательный за все годы наблюдений. Этот вопрос требует дополтггельного исследования. Увеличение содержания К:0 происходит со средней скоростью 4,2, а уменьшение со средней скоростью 3,3 - 3,7 мг/кг в год.

Содержание подвижного фосфора (Р:05) в почвах участков варьирует от среднего до очень высокого. За период наблюдений с 1985 по 2003 отмечается достоверное увеличение на участках 20 (СЗ) и 5 (Чв) н достоверное снижение содержания Р2О на участке 7 (Л4). На остальных участках изменение содержания Р:0 не достоверно. На участке 5 возделывакзтея многолетние травы с внесением органических удобрений и фосфорных удобрений в 1999 г.в дозе 30 кг д.вУга.

На участке 20 возделывакзтея зерновые с чередованием однолетних трав, рапса и пара. На участке 7 возделывались зерновые, кукуруза с подсолнечником и картофель с внесением фосфорных удобрений в 1999 и 2000гг. в дозах 45 и 68 кг д.вУга соответственно. Внесенных фосфорных удобрений было недостаточно, чтобы возместить вынос фосфора возделываемыми культурами и предотвратить снижение Р205 почве. Увеличение содержания Р-05 происходггт со средней скоростью 0,7-12,3, а уменьшение со средней скоростью 1,2- 1,8 мг/кг в год.

За период наблюдений достоверных изменений содержания обменного калышя (Са) в почвах участков не произошло. Скорость изменения Са различается по участкам от -»0,62 до -0,25 мг-эка'на 100г почвы. Определенной закономерности по типам почв не наблюдается.

Среднее содержание обменного магния (Ме) в почвах ключевых участков от повышенного до очень высокого. Достоверное снижение его отмечается на участках 24 (С;) и 25 (Лд3), на остальных участках изменения не достоверны. Средняя скорость изменения содержания Ме различается по участкам от ■»0,08 до -0,2 мг-эквЛООг н он вы. Изменение агрохимических показателей зависит от возделываемых культур и внесения органических и минеральных удобрений.

По результатам наблюдений в почвах участков определены направленность, скорость изменения содержания подвижных форм ТМ и прогноз возможного загрязнения почв.

Содержание свинна в почвах не превышало ПДК. Его концентрация достоверно увеличилась в почвах отдельных участков, подверженных влиянию промышленности и автотранспорта. Скорость увеличения в округе 1 составляет 0,0720,2, в округе 2- 0,04 и в округе 3- 0,06-0,1б2мг/кг в год. На остальных участках прослеживается тенденция увеличения содержания подвижного евнниа в почвах. Возможно локальное загрязнение почв подвижным свинцом на отдельных участках округа 1 через 25-70 лет, округа 3 через 30-80 лет. Основная часть сельскохозяйственных угодий области в ближайшее время не будет загрязнена подвижным свинцом свыше ПДК.

Содержание подвижного кадмия в почвах участков округа 1 за период наблюдений изменилась от 0,02 до 0,24 мг/кг. Наблюдается тенденция увеличения кадмия в почвах округа. И только на участках 20 н 23 произошло достоверное увеличение его концентрации со скоростью 0,016-0,036 мг/кг в год. Возможно повышение его концентрации на отдельных участках через 8-20 лет - восточная часть (наиболее близко расположена к КЛТЭКу).

В почвах округа 2 содержание подвижного кадмия на отдельных участках изменялось от 0,07 до 0,48 мг/кг. Наблюдается тенденция к увеличению концентрации кадмия. На участке 19 , характеризующем юго-западную часть Кузнецкой котловины, произошло достоверное увеличение концентрации кадмия со скоростью 0,048 мг/кг в год. Основная часть пахотных земель округа 2 не будет загрязнена подвижным кадмием до уровня о,3 мг/кг. Возможно локальное загрязнение почв Гурьеве ко го района подвижным кадмием до уровня 0,3 мг/кг. В округе З'за период наблюдений содержание подвижного кадмия в почвах изменялось значительно. На отдельных участках оно достигало 0,4 мг/кг. Достоверное увеличение наблюдается в почвах участков 1,2, 8 и 13, находящихся в зоне влияния городов Кемерово и Топки. На остальных участках, кроме 16, наметилась тенденция увеличения. Скорость достоверного увеличения содержания кадмия довольно высокая- 0,02-0,032 мг/кг в год. Повышение концентрации подвижного кадмия до уровня 0,3 мг/кг возможно через 10-15 лет в почвах округа на отдельных участках. По нашим наблюдениям содержание подвижного кадмия в почвах области в большей степени связано с переносом на большие расстояния соединений кадмия, образующихся при переработке и сжигании каменного угля в Кузбассе и бурого угля в КАТЭК,

Содержание подвижного цинка в почвах отличается как по участкам, так по годам наблюдений. За период наблюдений превышения принятого ПДК для почв по содержанию подвижного цинка в пахотном слое участков не наблюдалось. В почвах округа 1 прослеживается тенденция к уменьшению содержания цинка. Достоверное снижение определено на участках 11,20,24. Только на участках 7,25 находящихся в зоне влияния городов Кемерово и Новокузнецка сохраняется тенденция к увеличению подвижного цинка в почве. Увеличение составляет 2-3% к уровню ПДК. В этом округе загрязнение почв до уровня ПДК подвижным цинком в ближайшем будущем не произойдет.

Почвы округа 2 в юго-западной части (Беловекий район) подвержены влиянию Ведовского цинкового завода. На згой территории встречаются почвы загрязненные цинком свыше ПДК, см. главу 3. Эту часть территории характеризует участок 14, где наблюдается достоверное увеличение содержания подвижного цинка со скоростью 0,32 мг/кг в год. Загрязнение почв до уровня ПДК возможно через 63-65 лет. На основной плошали (участки 15 и 19) содержание подвижного цинка в почвах осталось иа прежнем уровне. В настоящее время имеется тенденция к увеличению содержания подвижного цинка в почвах округа, но дальнейшее загрязнение их свыше ПДК не ожидается.

В округе 3 па участках наблюдается тенденция увеличения содержания подвижного цинка в почвах со скоростью 0,05-0,14 мг/кг в год. На участке 16, подверженном воздействию цинкового завода, за период наблюдений отмечено достоверное снижение его концентрации в почве па 1,9 мг/кг по сравнению с 1998 годом. Это составляет чуть больше 8% к уровню ПДК. Таким образом, в округе 3 загрязнение почв подвижным шшком в ближайшее время не ожидается.

В округе 1 содержание подвижного ннкелн в почвах участков за период наблюдений не превышало установленного ПДК (4 мг/кг). В первый гол наблюдений (1998г) значительных отличий в содержании никеля по участкам не наблюдалось. Содержание никеля составляло 11- 12% от ПДК. Содержание подвижного никеля в почвах изменялось от незначительного уменьшения до увеличения Солее чем в три раза по отдельным участкам. Его содержание на всех учзстках, кроме 11,24, достоверно увеличилось. В среднем по округу увеличение составляет 18,8% от ПДК. На большинстве участков увеличение содержания подвижного никеля от 0,59 мг/кг до 1,36 мг/кг (14,8-34% от ПДК) и только на участках 11 и 24, удаленных от промышленных центров, содержание никеля практически не изменилось. При средней скорости увеличения содержания никеля 0,15 мг/кг в год возможно загрязнение почв округа свыше уровня ПДК через 30 лет.

В округе 2 содержание подвижного никеля в почвах участков по сравнению с 1998 годом увеличилось достоверно в среднем на 1,21 мг/кг (0,98-1,35). Скорость увеличения содержания никеля примерно одинакова по участкам (0,2-0,27мг/кг в год). При таком изменении содержания никеля возможно загрязнение почв до уровня ПДК через 15 - 20 лег. В округе 3 содержание подвижного никеля в почвах ключевых участков за период наблюдений в основном не превышхчо установленный ПДК (4 мг/кг). Увеличение содержания никеля в почвах по участкам высокое -0,19- 0,32 мг/кг в год. Если скорость увеличения сохранится, то возможно загрязнение почв подвижным никелем до уровня ПДК через 16-20, а на отдельных участках через 6-8 лет.

За период наблюдений 199Я-2003гг содержание подвижного хрома » почках участков не превышало ПДК (б мг/кг почвы). Общая тенденция уменьшения содержания подвижного хрома в почвах прослеживается на всех участках. Достоверное уменьшение отмечено на участках 3,8,9,10. Годовая скорость изменений в среднем составляет 0,076 мг/кг в год или 1,3% в год ог ПДК. По результатам наблюдений на участках существенных изменений в содержании подвижного хрома в почвах не произошло. Наметилась незначительная тенденция уменьшения его содержания в почвах области.

По результатам наблюдений на участках содержание подвижной меди в почвах пссх округов области небольшое. За период наблюдений увеличение в содержании подвижной меди в почвах незначительное, от 1,3% до 5,6% ог величины ПДК принятой для меди. Значительных различий по округам области в содержании подвижной меди в почвах участков не наблюдается. Содержание подвижной меди в почвах находится на низком уровне не превышающем 0,06 ПДК.

,, Участки 14 и 16 по содержанию подвижного цинка относятся ко второй группе, а почвы всех остальных участков но содержанию подвижных форм тяжелых металлов относятся к первой группе эколого-токсикологи ческой оценки.

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на участках не превышает норм <20 мкр/ч) и варьирование по голам наблюдений незначительно. Для оценки и контроля радиационного загрязнения продукции растениеводства определены средние коэффициенты накопления по видам культур. Наибольшее накопление радионуклидов происходит многолетних и однолетние травах (0,64-0,44). Коэффициенты накопления меньше п пропашных н зерновых культурах (0,180,27).

В почве определялось содержание остаточных количеств пестицидов (ОКП) наиболее устойчивых и токсичных препаратов ДДТ, ГХЦГ, метафос, симтриазнн, 2.4 Д, сумпшшнн. Данные препараты в почве не обнаружены, кроме ГХЦГ. Содержание ГХЦГ в почве составило от 0,0001 мг/кг (участок 3) до 0,01 мг/кг (уч. 9), что значительно ниже ПДК. Присутствие данного препарата в почве говорит о дл!ггельном периоде его распада.

Почвы участков по* плотности загрязнения территории стронцпем-90 и цс-зием-137 на 1 кв. км и по содержанию ОКП относятся к первой группе эколого-тоенкодогической оценки с плотностью, загрязнения строшшем-90 менее 0,1 Ки/км 2 н цсзием-137 менее 1,0 Ku/км 2. На территориях, входящих в эту группу, можно производить любую растениеводческую продукцию.

Глава 5. Продуктивность и качество зерна пшеницы в зависимости ог агрохимических свойств почвы

Информационно - логический анализ результатов полевых опытов 196S — 2003 гг. показал аналогичные связи между урожайностью зерна яровой пшеницы с содержанием в почве нитратного азота, подвижного фосфора, обменного калия н кислотности (рНда) в округах 1, 2, 3 и отличающиеся в округе 4.

В результате расчетов предложены две модели урожайности, основные характеристики которых представлены в таблице 1.

Таблица 1

Характеристики свази афохимнческнх параметров с урожайностью яровой пшеницы

Название почвенного округа Название фактора Число значений Т, бнт К

Расчлененная лесостепь и лесостепь предгорий, степное ядро Кузнецкой котловины, лесостепь Кузнецкой котловины Нитратный азот 482 0,1895 0,0817

Подвижный фосфор 642 0,0700 0,0302

Обменный калий 643 0.1537 0,0662

Кислотность рНго, 646 0,1860 0,0806

«Островная» лесостепь Подвижный фосфор 59 0.7912 0.3998

Обменный калий 59 0.6902 0.3455

Кислотность 1 59 0.6178 0.3107

Модель для расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий, степного ядра Кузнецкой котловины и лесостепи Кузнецкой котловины характеризуется большим числом значений, сравнительно невысокими значениями количества информации, передаваемых от параметров к явлению и коэффициентов эффективности передачи информации. Наблюдается прямая связь нитратного азота, подвижного фосфора и кислотности рН^, с урожайностью яровой пшеницы (рис. 1).

Урожайность и/га ранг

Урожайность ц/га ранг

Ранг 12 3 4 5

мг/м- <7.0 7,1-11,0 12.1-18.0 18,1-30,0 >30 Л а) нитратный азот

1 2 3 4 5 <7071-100 101-130 131-165 б) подвижный фосфор

Урожайность ц/га ранг >33.9 7 Î9.2-33.9 6 2M-2S.1 5

19.6-24.3 4 14,8-19,S 3 10,0-14,7 2 <9,9 1

Ранг

Урожайность ц/га

12 3 4

wr.Vr <100 101-120 121-145 146-170

в)обменный калий

12 3 4 5

£4.9 5,0-5,3 5,4-5,5 5,6-6.0

г) кислотность рН0

>16}

Рис. 1, Специфичные состояния урожайности яровой пшеницы и почвенных окрутах I, 2, 3 в зависимости от ночвенно-агрохимических факторов

Очень низкое содержание азота и почве не позволяет получшь урожайность зерна яровой пшеницы выше 14,5 u/га. С увеличением содержания азота повышается урожайность. Наибольшая урожайность достигается 33 ц/ra и выше при содержании азота более 30 мгУкг. При снижении кислотности увеличивается урожайность, максимальная урожайность достигается при рН — 6,0. С увеличением содержания подвижного фосфора урожайность увеличивается, достигая максимального уровня - 38,7 ц/га. Распределение специфичных состояний урожайности в зависимости ог содержания обменного калия носит параболический характер с четко выраженным оптимумом при рИ >5,8-6,0.

Модель для «островной» лесостепи характеризуется более высокой информативностью при меньшем в сравнении с первой моделью количестве исходных данных: Все рассматриваемые факторы.(подвижный фосфор, обменный калий и кислотность (рНаи) связаны с урожайностью прямой зависимостью (рис. 2). Максимальная урожайность достигается при содержании подвижного фосфора >135 и обменного калия >320 нг/кг при кислопюсти 5,8-6,0. Зависимость от нитратного азота не получена в связи с недостаточным числом исходных данных.

Урожайность

ц/га ранг

>23,9 7

21,7-23,9 6

19,4-21,6 5

17,1-19.3 4

14,7-17,0 3

12,5-14,7 2

> 12,4 I

"7

7

¿5

S

XZ1

z

z_u

Ранг 1.2 34 МГ/(Г S32 32-90 91-13J >135 а) подвижный фосфор

.Урожайность ц/га

>13.9 21,7-33,9

19.4-21,6 17,1-19,3

. 14,7+17.0

12.5-14,7

ранг 7 6 5 4 3 2 1

Ранг

Ml/t-T

Z

7*

z:

12 3 4 <130 131-150 151-320 >з:о б) обменный калий

Урожайность и/га

>23.9 21,7-23,9 19,4-21,6 17,1-193 ; 14,7-17,0 'lî.J-14,7 ¿12,4 '

1 2 <5.4 5,5-5,7 в) КИСЛОТНОСТЬ pH„j

Рис. 2. Специфичные состояния урожайности яровой тненши в почвенном округе 4 ог почвенно-агрохичическнэс факторов

По величине коэффициента эффективности канала связи (К) эти зависимости можно "расположить в следующий ряд: для округов 1,2,3 - N/N0^ рН О КгО> Р2О5, т.е. урожайность яровой пшеницы в большей степени определяется содержа-

нием азота нитратов {N/N0^, затем кислотностью (рНс.), обменным калием (К1О) и подвижным фосфором (Рг05); для округа 4 - Р>0},> КаО> рН с.

Установленное влияние факторов плодородия на урожайность зерновых культур позволило нам построить информационно-логическую прогностическую модель урожайности, в которой рассматриваемые факторы плодородия построены в порядке их влияния на урожайность. Применение этой модели позволит повысить эффективность использования пахотных угодий. С помошью разработанных моделей можно прогнозировать урожайность возделываемой в хозяйствах области яровой пшеницы.

Прогностические модели имеют следующий вид: Для округов 1,2,3: У1АЗ ='< N7NO.sE рН с.Н (К20 И Р203>) Для округа 4: У4= Р;03 Ш (К;ОЭ рНс.), где У - ранги урожайности зерна яровой пшеницы; №N0)— по нитратному азоту; рН с - по кислотности; К;0 — 1ю обмен* ному калию; Р^О)- по подвижному фосфору. Для решения этих моделей используется логическая функция нелинейного произведения (Е). Эти модели решаются с использованием специфичных (наиболее вероятных) значений состояния урожайности зерновых культур по каждое рассмотренному фактору - аргумету. Специфичные состояния урожайности зерна яровой пшеницы приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2

Специфичные состояния урожайности зерна яровой пшеницы для расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий, степного ядра

Состояние фактора Ранг фактора Урожайность. Ц/га Ранг урожайности

Содержание нитратною азота, мг/кг почвы: <7.0 7.1 -12.0 12.1-18.0 18.1-30.0 >30.0 1 2 3 4 5 <9,9 14,8-19,6 10.0- 19,6 29.1-33,9 >33.9 1 3 2-3 6 7

Содержание подинжною фосфора, мг/кг почвы: <70 71-100 10! - 130 131-165 > 165 1 2 3 4 5 10.0- 14.7 14.3-24.3 19.6-24.3 24.4-29.1 >29.1 2 3-4 4 5 6-7

Содержание обменного калия, мг/кг почвы: <100 101-120 121-145 146-170 > 170 1 2 3 4 5 10.0- 14.7 24.4 - 29.1 24.4-29.1 >33.9 <9.9 2 5 5 7 1

Кислотность (рН): < 4.9 5.0-5.3 5.4-5.5 5.6-6.0 >6.0 1 2 3 4 5 19,6—24.3 19.6-24.3 24.4-29.1 24.4-29.1 >33.9 4 4 5 5 7

Таблица 3

Специфичные состояния урожайности зерна яровой пшеницы для «островной» лесостепи

Состояние фактора Ранг фактора Урожайность. u/ra Раигуро; жайности.

Содержание подвижного фосфора, ,чг/кг

почвы

<32 1 < 12,4 I

33 - 90 91 - 135 2 3 12,5 -14,7 17,1-21,6 2 4-5

>135 4 >21,6 6-7

Содержание обменного калия, мг/кг почвы <130 I < 12,4 1

131 - 150 1 12,5-17,0 2-3

151-320 3 17,1-19,3 4

>320 4 >19.3 5-7

Кислотность (рН) . '< 5.4 1 < 12,4 1

■ - ■ 5.5-5.7 2 12,5-14,7 2

5.8-6.0 3 21,7-23,9 6

>6.0 . 4 21,7-23,9 б

Точность прогнозирования модели по почвенно-агрохимнческим факторам обеспечивает безошибочный прогноз для округов 1,2,3 в 28,1%, ошибка не выше 1 ранга - 47,0%, более чем на 1 ранг— 24,9%; безошибочный прогноз для округа 4 в 52%, ошибка не выше I ранга - 34,0%, более чем на 1 ранг- 14,0%. .. Клейковина - важный показатель мукомольные качеств зерна. В работе проанализировано содержание клейковины (А) в зерне в зависимости от содержания подвижного фосфора, обменного калия, гумуса и кислотности рН™ Расчет показал примерное равенство коэффициентов эффективности передачи информации, что означает почти равную степень влияния каждого почвенно-агрохимического фактора на содержание клейковины (табл. 4).

Таблица 4

. Характеристики связи агрохимических параметров с содержанием клейковины

в зерне яровой пшеницы

Название фактора Число значений Т. бит К

Подвижный фоо|юр. мг/кг 245 0.0S95 0,0585

Обменный калий, мг/кг 245 0,0917 0,0416

Гумус, % 245 0,0481 0,0587

Кислотность. рН^п 245 0,0297 0,0426

Специфичные состояния подвижного фосфора и гумуса показали прямую зависимость содержания клейковины от этих факторов^ С увеличением содержания гумуса и подвижного фосфора в почве содержание клейковины в зерне увеличивается (рис. 3).

клейковина сол с ржание

ранг >30 4 36-30 3 21-25 2 <20 1 _

Ранг 12 3 4

мг/ы- <20 50-100 101-150 151-200 а) подвижный фосфор

клейковина содержание ранг

>30 4

клейковина содержание

ранг >?о 4 26-30 з 21-25 2 <20 I Ранг

1 2 3 4 5

мг/и £90 91-120 121-150 151-183 >130 б) подвижный калий

12 3 4 <6,0 »1-8,0 8,1-10,0 >10,0 в) гумус

1 2

<5.0 5,1-5,5 Г) КИСЛОТНОСТЬ рН(в1

Рис. 3. Зависимость содержания клейковины в зерне яровой пшсшщы от содержания в почве подвижного фосфора, обменного калия, гумуса и степени кислотности рН-^,

Для кислотности почв существует оптимальное значение (5,6-6,0), при котором содержание клейковины максимально. Распределение специфичных состояний содержания клейковины в зависимости от кислотности носит параболический характер с оптимумом при рН 5,6-6,0. Отклонение кислотности в ту или иную сторону уменьшает содержание клейковины зерне. По величине коэффициента эффективности какала связи (К) эти зависимости можно располож1Ггь в следующий ряд: - Р:05>Г > К^О > рНс., т.е. содержание клейковины зерна яровой пшеницы в большей степени определяется содержанием подвижного фосфора (Р^ОО и гумусом (Г), а затем обменным калием (К20) и кислотностью (рНс.).

По влиянию факторов плодородия на содержание клейковины зерна яровой пшеницы построена ннформацнонно-логическая прогностическая модель, в кото* рой рассматриваемые факторы плодородия выстроены в порядке их влияния на содержание клейковины. Использование этой модели позволит производить более рациональное размещение посевов яровой пшеницы на пахотных угодьях. С помощью разработанной модели можно прогнозировать содержание клей Козины зерна яровой пшеницы возделываемой в хозяйствах области.

Прогностическая модель имеет следующий вид: А - Р:0) Н Г,Е(К-0 0 рНс.), где А - ранги содержание клейковины зерна яровой пшеницы; Р205- по подвижному фосфору Г - но гумусу; К:0 - по обменному калию рНс - по кислотности. Для решения этих моделей используется логическая функция нелинейного произведения (0). Эта модель решается с использованием специфичных (наиболее вероятных) значений состояния содержания клейковины в зерне яровой пшениаы по каждому рассмотренному фактору — аргументу. Специфичные состояния содержания клейковины в зерне яровой пшеницы приведены в таблице 5.

Таблица 5

Специфичные состояния содержания клейковины в зерне яровой пшеницы

Состояние фактора. Ранг фактора Содержание клейковины, % Ранг содержания клейковины

Содержание rjMjca, It: <6.0 1 <20 1

6.1-8,0 г <20 1

3.1-10.0 3 26-30 3

>10.0 4 >30 4

Содержание подвижного фосфора, Mt/кг почвы

<50 1 <20 1

51 —100 2 <20 1

101-150 3 21-30 2-3

151-200 4 >30 4

>200 5 >30 4

Содержание обменного калия, мг/кг тики:

<90 I >30 4

91-120 2 <20 1

121 -150 3 <20 1

151 - ISO 4 >30 4

> 180 5 26-30 3

КНСЛ01Н0С7Ъ (рН) <5.0 5.1 -5.5 5.6-6.0 >6.0 1 2 3 4 <20 21-25 26-30 <20 1 2 3 1-2

Результаты расчета по приведенной <{юрчуле дают возможность прогнози-ровагтъ содержание клейковины по значениям почвешю-агрохнмическнх параметров. Для этого по значениям агрохимических параметров определяются ранги специфичных (наиболее вероятных) значений содержания клейковины, которые подставляются в приведенную выше логическую формулу. Ранг результата (А) определяет диапазон наиболее вероятного значения содержания клейковины для заданных условий.

Точность прогнозирования модели по почвенно-агрохнмическим факторам обеспечивает безошибочный прогноз в 38,2%, ошибка не выше 1 ранга 51,8%, более чем на 1 ранг - 10,0%.

Кр1ггсрий хи-квадрат показывает сходимость выборки фактических и прогнозных рангов урожайности зерна яровой пшеницы и содержания клейковины.

ВЫВОДЫ

1. В пределах равнинных территорий Кемеровской области С.С. Трофимовым (1975) выделены почвенные округа: Тон гул-Дол гоу некий подтаежный, '

Мариинско-Ачинский расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий «островной» лесостепи и лесостепи Кузнецкой котловины, степное ядро Кузнецкой котловины.

19 Ы

Из обшей площади нашии б растленной лесостепи к лесостепи предгорий находятся 39,9, в степном ядре Кузнецкой котловнньг-18,4, в лесостепи Кузнецкой котловины-31,5, в «островной» лесостепи-10,2%.

2. В структуре почвенного покрова пашни расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий серые лесные почвы занимают 69,2?о, из иих темно-серые 36,9, серые и светло-серые лесные почвы-32,3. Черноземы занимают 24,6% в т.ч. опод-золепные - 13,0 и выщелоченные • 11,2.

В структуре почвенного покрова пашни степного ядра Кузнецкой котловины черноземы выщелоченные составляют 57,2, черноземы обыкновенные —8,0, черноземы осолоделые 17,9 , черноземы солонцеватые -8,6, лугово-чер но земные и черно земно-луговые почвы- 5,7%.

В структуре почвенного покрова лесостепи Кузнецкой котловины черноземы выщелоченные составляют 67,4 , черноземы оползоленные -21,7 , черноземы обыкновенные - 1,6, лугово-черноземные и черноземно-луголые почвы- 4,0, серые лесные почвы -4,7%.

В структуре почвенного покрова пашни «островной» лесостепи черноземы выщелоченные составляют 61,9, черноземы оподзоленные 6,9, черноземы обыкновенные 2,4, чернозем но-луговые и лугово-черноземиые-6,3, темно-серые-12,2, серые и светло-ссрые лесные почвы-10,3%.

3. Средневзвешенное содержание гумуса в почвах Кемеровской области составляет 7,9%. Наиболее высоким содержанием гумуса характеризуются в почвы стенного ядра и лесостепи Кузнецкой котловины. Установлено достоверное снижение содержания гумуса в пахотном горизонте почв «островной» лесостепи на 11,4%, где отмечается первая степень деградации, и тенденция снижения его в почвах других округов. По уравнениям регрессии прогнозируется на 2010 год увеличение плошалей почв с содержанием гумуса <6,0% во всех почвенных округах на 5,5-8,1% и уменьшение площадей пашни с содержанием гумуса > 8% на 1,6-1,7%.

4. Средневзвешенный показатель кислотности (рНсол.) колеблется по данным последнего периода наблюдений (1994- 2001 гг.) по почвенным округам от 5,2 в расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий до 5,7 в степном ядре Кузнецкой котловины. Кислые почвы занимают 57,9% площади пашни. За период наблюдений по почвенным округам произошло увеличение кислотности на 6,6 в степном ядре и на £,8% в расчлененной лесостепи н лесостепи предгорий. Степень деградации во всех почвенных округах нулевая.

5. На основании уравнений регрессии динамики плошадей пахотных почв с разной степенью кислотности по почвенным округам области составлен прогноз изменения плошадей с рН <5,0; 5,1-5,5 и >5,5 до 2010 года. По прогнозу плошали почв с рН <5,0; увеличатся во всех округах, в среднем по области на 4,6%. Ппо-шади почв с рН >5,5 уменьшатся на 5%. Плошади почв с рН 5,1-5.5 уменьшатся только в расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий на 10% за ост дальнейшего их подкисления.

6. Средневзвешенное содержание обменного калия в пахотных почвах области соответствует повышенному уровню обеспеченности. Повышенное, высокое и очень'высокое содержание обменного калия имеют почвы в степном ядре Кузнецкой котловины 99,2 % пашни, в «островной» лесостепи 95,2 %, в лесостепи

Кузнецкой когловины 93,5%^ и расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий на 82,8 % пашни. ,

7. В пахотных почвах всех почвенных округов области отмечается достоверное снижение средневзвешенного содержания обменного калия за период с 1966 по 2001гг. Наибольшее снижение средневзвешенного обменного калия произошло в лесостепи Кузнецкой котловины н «островной» лесостепи на 17 и 18,744, что соответствует первой степени деградации. Наименьшее снижение средневзвешенного обменного калия в расчлененной лесостепи н степном ядре Кузнецкой котловины на 8,7 и 3,8° О соответственно, где отмечена нулевая степень деградации.

При неизменности условий и хозяйственной деятельности на 2010 год прогнозируется уменьшение площади почв с содержанием обменного калия >80 мг/кг на 0,9% и увеличение илошади почв с содержанием < 40мг/кг во всех округах на 0,9%.

8. Средневзвешенное содержание подвижного фосфора на пашне области соответствует повышенному уровню обеспеченности. Наиболее высокое содержание подвижного фосфора имеют пахотные почвы степного ядра и лесостепи Кузнецкой котловины- 150-120 мг/кг почвы, что соответствует высокой обеспеченности. Самое низкое средневзвешенное содержание подвижного фосфора в почвах отмечено в «островной» лссостспи - 73 мг/кг почвы, 'гго соответствует среднему уровню обеспеченности.

9. С 1966 по 1985 годы в период наибольшего применения удобрений в области средневзвешенное содержание подвижного фосфора достоверно увеличилось с 95 до 136 мг/кг почвы как в целом по области, так и по почвенным округам. С четвертого периода наблюдений происходит снижение средневзвешенного содержания подвижного фосфора во всех почвенных округах области. Но средневзвешенное содержание подвижного'фосфора в почве в пятом периоде наблюдений (1994-2001гг.) выше, чем в первом периоде. Деградация почв по содержанию подвижного фосфора не наблюдается. .. ".

10. В период с 1966 по 1985 годы отмечается увеличение площади пашни с высоким и повышенным содержанием подвижного фосфора на 26,5 % в связи с увеличением внесения в почву фосфорных удобрений во всех почвенных округах. Затем- с 1986 года происходит уменьшение площади с высоким и повышенным содержанием подвижного фосфора в почвах на 10,6 % площади в связи со снижением внесения в почву фосфорных удобрений. '

На основании данных'динамики площади по содержанию подвижного фосфора получены уравнения регрессии. По прогнозу к 2010 году в почвенных округах, кроме «островной» лесостепи, увеличиваются площади почв с содержа-, нием <50 и 50-100 мг/кг подвижного фосфора. Площадь почв с содержанием фосфора > 100 мг/кг уменьшается на 16,5-20,6%. В «островной» лесостепи к 2010 году произойдут небольшие*изменения в динамике площадей с разным содержа-, нием подвижного фосфора.

"'11. Значительные илошади почв пашни области загрязнены тяжелыми металлами, как по валовому содержанию, так и в подвижных формах. Свыше ПДК загрязнение почв валовым свинцом определено на площади 0,18 тыс. га, валовым цинком - 3,24 тыс. га,'валовым марганцем- 18,06 тыс. га и валовым кадмием -

цинком - 3,24 тыс. га, валовым марганцем- 18,06 тыс. га и валовым кадмием -б 16,29 тыс. га. Подвижными формами тяжелых металлов свыше ПДК загрязнено: свинцом - 3,67, цинком - 4,14, никелем - 4,21, хромом - 0,87 и марганцем - 8,77 тыс.га. Почвы с содержанием подвижного кадмия более 0,3 мг/кг занимают 105,47 тыс. га.

Уровень загрязнения тяжелыми металлами в основном низки Л. До среднего уровня загрязнены валовым кадмием 30,45, подвижным свинцом на плошали 0,1 и подвижным пинком на плошадн 2,31 тыс.га. Земель, подлежащих консервации по уровню загрязнения тяжелыми металлами, не выявлено.

12. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах участков локального мошпорннга не превышает ПДК и зависит в основном от источников загрязнения. Наблюдается общая тенденция увеличения содержания подвижного кадмия в почвах всех почвенных округов.

13. Содержание радионуклидов и почвах участков не выходят за пределы допустимых уровней. Сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в Кемеровской области на различных типах почв, содержат практически одинаковое количество строи ция-90 - менее 6,68 Б к/к г при ПДК равном 50 - 40 для различных культур. Количество цезня-137 варьирует в пределах 7,5 - 7,93 Бк/кг при ПДК 80-320.

14. Средний коэффициент биолотческого накопления по стронцию и цезию составляет: по зерновым 0,27 и 0,37, по пропашным - 0,18 и 0,37, по многолетним травам — 0,64 и 0,85 соответственно.

15. Варьирование параметров почвенного плодородия оказывает влияние на варьирование урожайности зерна яровой пшеницы. Урожайность зерна яровой пшеницы во всех почвенных округах, кроме «островной» лесостепи, более тесно связана с содержанием в почве нитратного азота, кислотности, обменного калия и подвижного фосфора. В «островной» лесостепи урожайность зерна яровой пшеницы более тесно связана в первую очередь с содержанием фосфора, обменного калия и обменной кислотности.

16. Получены модели урожайности зерна яровой пшеницы по ночвенно-агрохимическим факторам для расчлененной лесостепи и лесостепи предгорий, степного ядра и лесостепи Кузнецкой котловины (У( ^з) и «островной» лесостепи (Ул):

N/N0,0 рН с.Ш (К-О 0 Р:05,)

У4= Рг05 0 (К3ОВ рНс.), где У1-.3; УА - рант урожайности зерна яровой пшенины: N/N0), рНс, К ¡О, РгО$ - ранги по урожайности яровой пшеницы соответственно по нитратному азоту, обменной кнслотностп, обменному калию, по подвижному фосфору.

Точность прогнозирования модели по почвеино-агрохимическим факторам обеспечивает безошибочный прогноз для округов 1,2,3 в 28,1%, ошибка не выше 1 ранга - 47,0%, более чем на 1 ранг - 24,9%; безошибочный прогноз для округа 4 в 52%, ошибка не выше 1 ранга - 34,0%, более чем на 1 ранг - 14,0%.

17. Варьирование почвенно-агрохимических параметров плодородия оказывает влияние на содержание клейковины в зерне яровой пшеницы. Установлена прямая, связь содержания клейковины в зерне яровой пшеницы с содержанием в почве подвижного фосфора и гумуса: зависимость от кислотности рН4М почвы имеет оптимум при значениях 5.б<рН<6.0. Отклонение кислотности в ту или

иную сторону уменьшает накопление клейковины в зерне. Зависимость содержания клейковины в зерне яровой пшеницы с содержанием обменного калия криволинейная. . - ■ .

Получена прогностическая информационно-логическая модель содержания клейковины в зерне яровой пшеницы (Л), которая имеет следующий вид: Л = Р205 В Г,В(К:0 Ш рНс.), ..

где Л - ранги содержание клейковины зерна яровой пшеницы; Г, К-О, рНс -ранги по подвижному фосфору, по гумусу, по обменному калию, по обменной кислотности. Точность прогнозирования модели по и оч вен но-агрохимическим факторам обеспечивает безошибочный прогноз содержания клейковины в зерне яровой пшеницы в 38,2%, ошибка не выше 1 ранга 51,8*!о, более чем на 1 ранг - 10,0%

ПРЕДЛОЖЕНИИ ПРОИЗВОДСТВУ И АГРОХИМИЧЕСКОЙ СЛУЖБЕ

1. В условиях Кемеровской области пахотные почвы водораздельных равнинных территории можно использовать для возделывания всех сельскохозяйственных культур.

2. Для воспроизводства плодородия почвы необходимо органические удобрения вносить по балансу органического вещества в севооборотах.

3. Внесение минеральных удобрений необходимо сопровождать определением обеспеченности почв азотом, фосфором, калием.

4. На пахотных почвах склоновых земель для прекращения деградации почв необходимо осуществлять простейшие противоэро знойные мероприятия (плоскорезная обработка, рядковый посев поперек склона, мульчирование соломой, регулирование снеготаяния, а также создание лесозащитных полос).

5. При выращивании растений на загрязненных почвах основными приемами по устранению фитогоксичности тяжелых металлов должны быть известкование, применение фосфорных удобрений, глубокая обработка почв, подбор культур устойчивых к загрязнению.

6. Необходимо продолжить работы по агрохимическому мониторингу земель и агрохимическому обследованию пахотных почв области с целью возможного выделения средне - и скльнодеградированых почв под ограниченное использование и консервацию.

7. В дальней работе центра агрохимической службы «Кемеровский» провести агрохимическое обследование по внедрению метода оптимизации минерального питания сельскохозяйственных культур.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Просянннкова О.И., Анохин B.C. Роль цеолита в повышении эффективности азотных удобрений (целесообразность использования цеолита в качестве азотного удобрения). //Агрохимический вестник,- 1998. №2.- С.20.

2. Просянниковз О.И., Анохин B.C. Агрохимический мониторинг Кемеровской области, С.79-80, // Международный - симпозиум "Контроль и реабилитация

окружающей среды" 17-19 июня 1998, Тезисы докладов, издательство СО РАН, Томск, 1998 .

3. Ефременко А.В., Просянникова О.И. Динамика агрохимических показателей пахотных земель. //Агрохимический вестник.' 1999. Кг4,- С.7-9.

4. Просянникова О.И., Анохин B.C. Тяжелые металлы в почве и урожае. //Агрохимический вестник,- 1999.№4.- C.I5-I7.

5. Просянникова О.И., Анохин B.C. Особенности распределения агрохимических показателей в почвах Кемеровской области. // Материалы 2 международной научной конференции, том первый. - Ставрополь. 2002.- С.321-323.

6. Медведев С.А., Просянникова О.И., Лапсин В.М. Агрохимический мониторинг в Кузбассе. И Материалы 2 международной научной конференции, том первый. - Ставрополь. 2002.- С.140-143.

7. Просянникова О.И., Калинина Т.А., Анохин B.C. Нормирование выноса и коэффициентов использования культурными растениями минеральных веществ в Кемеровской области. // Агрохимический вестник.- 2003. №3,- C.I4-16.

8. Просянникова О.И., Анохин B.C. Фосфор в почвах Кемеровской области. //Агрохимический вестник.- 2004. Jfel.- СЛ4-16.

_ЛР .Yg 020648 от 16 декабря 1997 г.

Подписано в печать 16,09,2004 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,5. Уч.-изд. л. 1, Тираж 100 экз. Заказ Jfc 24.

Издательство АГЛУ 656099, г, Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

»16438