Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Мониторинг агрогенных почв Западно-Приморской равнины

ВАК РФ 03.02.13, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Мониторинг агрогенных почв Западно-Приморской равнины"

005043706

На правах рукописи

7

¥

Мухина Наталья Валерьевна

МОНИТОРИНГ АГРОГЕННЫХ ПОЧВ ЗАПАДНО-ПРИМОРСКОЙ РАВНИНЫ

03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 7 М;« М 2012

Владивосток - 2012

005043706

Работа выполнена на кафедре землеустройства Института земледелия и природообустройства ФГБОУ ВПО «Приморская государственная сельскохозяйственная академия» Министерства сельского хозяйства Российской Федерации

Научный руководитель:

кандидат сельскохозяйственных наук, профессор Ознобихин Владимир Иванович

Научный консультант: Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Костенков Николай Максимович.

Слабко Юрий Иванович

доктор биологических наук, доцент, зав. отделом инновационных технологий ПримНИИСХ РАСХН.

Пшеничникова Нина Федоровна

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, старший научный сотрудник Тихоокеанского института географии ДВО РАН.

Ведущая организация: Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный Федеральный Университет» МОН РФ, г. Владивосток

Защита состоится «...29...»...мая...........2012......г. в ...1023часов в актовом зале института на заседании диссертационного совета К 005.003.01 при Биолого-почвенном институте ДВО РАН по адресу: 690022, г. Владивосток-22, проспект 100-летия Владивостока, 159.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с заверенными подписями просим направлять по адресу: 690022, г. Владивосток-22, проспект 100-летия Владивостока, 159, ученому секретарю диссертационного совета.

Факс:(4232)310-193

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке

ДВО РАН.

Автореферат разослан « 27 » апреля 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.б.н. Жарикова Е. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В общей системе природоохранных мероприятий вопрос об охране и рациональном использовании почв рассматривался широким кругом исследователей на биосферном, региональном и локальном уровнях. Широко распространенные деструктивные процессы наносят существенный ущерб почвенному покрову. Поэтому первостепенное значение приобретает отслеживание состояния (мониторинг) почвенного покрова и, в особенности, его наиболее ценной части - пахотных угодий.

Как государственная общероссийская проблема, необходимость мониторинга и общие элементы его пр( я была сформулирована в ряде публикаций Г.В. Добровольского [1997], Г.В. Добровольского с соавт. [ 1983; 1985; 1986; 1990; 2000], Г.В. Мотузовой [1988;2005], Г.В. Мотузовой с со-авт.[1990; 2007]. Это нашло отражение и в законодательной сфере России - в Земельном кодексе [2011], в ряде Постановлений Правительства [1992; 2004]. В настоящее время действует «Концепция развития государственного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения...на период до 2020г.», утверждённая распоряжением Правительства РФ № 1292-р от 30 июля 2010 г.[ Концепция..2010] В ней предусматривается переход на финансирование работ по организации и проведения мониторингу на муниципальный уровень. Однако, многие вопросы мониторинга почв не решены именно на этом уровне.

По итогам регионального совещания, проведённого в 1992г в БПИ ДВО АН СССР, рабочей группой для Приморья был разработан план по организации краевого мониторинга [Ознобихин, 1997]. Однако его реализация даже не была начата из-за имевших место известных исторических событий.

В советское время для проведения мониторинга за агрохимическими свойствами почв сельскохозяйственных угодий и, прежде всего, пашни была создана и осуществляла мониторинг сеть лабораторий государственной агро-химслужбы, которая обслуживала области и края. За время их деятельности было проведено не менее 7 пятилетних туров обследования. Для Приморского края результаты этих наблюдений опубликованы Э.П. Синельниковым и Ю.И. Слабко [2005]. В связи с очередными современными реформами хорошо оснащенные приборами и специалистами почвоведами-агрохимиками организации были переведены под юрисдикцию областных (краевых) ветеринарных станций с основным направлением деятельности - анализ качества кормов.. Поэтому проблемы мониторинга почв отодвинулись на второй план. Отсюда возникает необходимость в поиске путей решения этих вопросов. Повсеместно и широко распространенная деградация почв наносит огромный экономический ущерб, нарушает сложившееся экологическое равновесие. В связи с тем, что почва является важнейшей частью окружающей среды, отслеживание изменений почвенно-экологических условий является основой природоохранных мероприятий.

С 1 апреля 2009 введены в действие гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве». [ГН.2.1.7. 2041 -06]. Оценка степени опасности загрязнения почвы, согласно этому

нормативному документу, проводится с использованием утвержденных показателей для валовых форм (тяжелых металлов и мышьяка для разных типов почв), принятых как ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) [ГН.2.1.7. 2041 -06] и уровней подвижных форм [«Порядок определения..., 1993].

Санитарно-гигиеническая оценка почв пахотных угодий, позволят судить не только об их фактическом состоянии по набору определяемых показателей, но и определить степень опасности загрязнения почвы по комплексному показателю, а, следовательно, и степень её соответствия требованиям экологической безопасности. Поэтому, в связи с изменившимися экономическими и нормативными условиями, необходимо уточнить некоторые элементы мониторинга агрогенных почв.

Цель и задачи исследования. Разработать основные методические и методологические элементы мониторинга агрогенных почв Западно-Приморской равнины.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) охарактеризовать фоновое состояние почв пахотных угодий по физико-химическим показателям и агрохимическим свойствам;

2) на основе полученных корреляционных связей между показателями свойств почв определить возможность «восстановления пропущенных дат» и замещения определяемых показателей на расчетные;

3) проследить пространственную неоднородность характеристик состояния почв в пределах района, на экспериментальном полигоне и определить оптимальный объем и методику отбора образцов для характеристики разных территориальных единиц: контуров типов почв, и в целом муниципального образования;

4) разработать элементы совершенствования мониторинга агрогенных

почв;

5) провести почвенно-экологическую оценку агрогенных почв Западно - Приморской равнины.

Объекты и методы исследований. Объектом исследования являются почвы Михайловского муниципального района как наиболее типичного по составу почвенного покрова, а так же почвы территории экспериментального (опытного) полигона.

Названия почв приводятся согласно «Рабочей классификации почв Приморского края», утверждённой в 1964 году Приморским крайисполкомом.

Использованные методы анализа почв являются общепринятыми [Федеральный перечень...], прописи которых изложены в ГОСТах. Интерпретация результатов осуществлялась согласно «Методическим указаниям по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий» [1994]. Использовались методы сравнительного анализа полученных результатов (ГОСТ-26483-85; ГОСТ-26207-91), группировок, корреляционный, оптимизационный, картографический, геостатистический.

Для характеристики почв района были привлечены опубликованные данные [Ознобихин, Синельников,1985; Характеристика агрозёмов..., 2002; Синельников, Слабко, 2005; Голодная, Костенков и др., 2006; Росликова и др., 2010] и фондовые материалы.

При статистической обработке материалов и их интерпретации использованы публикации Е.А. Дмитриева [1972, 1999], И.В. Михеевой [1997, 2001, 2004].

Научная новизна работы: Впервые определены фоновые содержания (состояние) агрохимических показателей и физико-химических свойств почв пахотных угодий Западно-Приморской равнины. Проведена оценка химического загрязнения почв по значению показателю химического загрязнения (ПХЗ) и суммарному показателю загрязнения (Zc).

Впервые предложена новая организация мониторинга, основанная не на сплошной афохимическои съемке территории, а на периодических наблюдениях на реперных площадках. Площадки по территории подбираются на основе почвенио-экологического районирования с учетом варьирования свойств почв. Их границы фиксируются в пространстве закреплёнными на территории реперными знаками с точными координатами. В состав показателей мониторинга включаются как непосредственно аналитически определяемые, так и расчетные, т.е. определяемые на основе тесной взаимосвязи между свойствами.

Практическая значимость работы. Результаты работы переданы для использования в краевую санитарную службу в виде рекомендаций «Фоновые параметры пахотных земель почв Западно-Приморской равнины Приморского края». Они используются в практических работах и лекционном курсах «Экологические параметры Приморского края», «Экологическое нормирование и сертификация», «Проблемы загрязнения окружающей среды», «Экологические проблемы АПК» по специальности «Агроэкология» в Институте земледелия и природообустройства Приморской государственной сельскохозяйственной академии (ИЗиПО ПГСХА).

Защищаемые положения:

1) Характеристика агрогенных почв по агрохимическим показателям, физико-химическим свойствам позволяет определить их фоновое состояние, пространственную неоднородность в пределах муниципального района и установить необходимый объем выборки для проведения мониторинга почв.

2) На базе расчета корреляционных связей между показателями и свойствами почв возникает возможность восстановления пропущенных дат (расчета других показателей по имеющимися или легко определяемым).

3) Оценка химического загрязнения почв по значению ПХЗ (показатель химического загрязнения) и суммарному показателю загрязнения (Zc) позволяет прогнозировать степень загрязнения почв.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на следующих региональных, российских и международных конференциях: «Состояние и перспективы сельскохозяйственного производства Приморского края (Уссу-

рийск, 2003); «Приморские зори - 2003» (Владивосток, 2003); «Аграрная наука Дальневосточного федерального округа в новом тысячелетии» (Уссурийск, 2005); «Проблемы земельного законодательства, рационального землеустройства и природообустройства, ресурсного почвоведения в Дальневосточном Федеральном округе» (Уссурийск, 2006).

Личный вклад автора. Автору принадлежит выполнение полевых работ на Григорьевском полигоне, сбор и систематизация исходных фондовых материалов и формирование банка данных по Западно-Приморской равнине, статистическая обработка данных, интерпретация полученной информации, публикация основных результатов исследований.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, 2 из них в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, сииска литературы (291 источников, в том числе 23 иностранных), 30 приложений. Работа изложена на 161 странице, иллюстрирована 22 таблицами и 23 рисунками.

Благодарности. Автор выражает благодарность руководителю работы к.с.х.н., профессору В.И. Ознобихину, консультанту д.б.н., профессору Н.М. Костенкову за внимание к работе, ценные советы и практическую помощь. Автор благодарен профессору A.A. Федчуну, профессору - Э.П. Синельникову, а также сотрудникам кафедры агроэкологии и охраны труда ФГОУ ВПО Г1ГСХА, за под держку и содействие в выполнении работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Современные проблемы мониторинга и экологической оценки почв пахотных угодий и их рационального использования

(обзор литературы)

В главе обсуждается роль почвенных ресурсов в общих проблемах рационального природопользования, место мониторинга почв в общей системе наблюдений за окружающей природной средой; рассматриваются методы и варианты почвенного мониторинга, учет пространственной неоднородности свойств почв при мониторинге, показатели мониторинга и критерии их оценки, основные вопросы организации почвенного мониторинга.

Глава 2. Материалы и методы исследования

Михайловский муниципальный район относится по агропочвенному районированию к Приханкайскому агропочвенному району [Терентьев, 1973]. Территория района представляет собой разноуровенную равнину. Среди равнинных пространств возвышаются одиночные сопки-останцы или их гряды, сложенные коренными породами. От этих возвышенностей идет серия пятиуровневых террас. Район земледельческий, с большой площадью освоенных земель. В главе показано, что по составу почвенного покрова Михайловский район очень близок к составу почв сельскохозяйственной территории Приморского края.

Сбор фондовых материалов позволил сформировать банк данных свойств пахотного горизонта, в который было включено 435 образцов. Подбор и распределение образцов соответствует составу пахотных почв пашни, как Михайловского района, так и других районов Западно-Приморской равнины. В банк данных включались следующие показатели: обменная кислотность по рН солевой вытяжки, сумма обменных оснований, гидролитическая кислотность, степень насыщенности основаниями, гумус, легкогидролизуе-мый азот, подвижный фосфор, обменный калий и содержание валовых форм: цинка, никеля, меди, свинца, кобальта, кадмия, воднорастворимого бора; количество подвижных: цинка, марганца, меди и серы..

Экспериментальная площадка заложена на лугово-бурой почве.. Площадь исследуемого участка составляет 25000 м2 разбита на квадраты по 100 м2. В процессе исследований отбирались два вида проб: индивидуальные и смешанные. Всего было отобрано 125 индивидуальных проб и 10 смешанных. На химический анализ с территории экспериментального полигона было отобрано 170 образцов, по стандартным методикам определены следующие показатели: обменная кислотность, подвижный фосфор и обменный калий, содержание микроэлементов (РЬ, Со, 7м, Си, N1, С<1, Мп).

Полученные результаты были обработаны методом математической статистики по Е.А. Дмитриеву (1972 г) и И.В. Михеевой (2001). Оценка вариабельности свойств почв проводилась методом вариационной статистики. Для математической обработки результатов использовалась прикладная программа Ехе1.

Глава 3. Фоновое состояние почв пашни

Фоновое состояние почв пашни определяется как морфолого-генетическими особенностями основных а1рогенных типов почв, так и блоками их состояний: агрохимическим с подблоками: 1) физико-химических свойств, 2) гумусированности и содержания основных элементов

Таблица 1-Фоновые характеристики иашни

№ п/п Показатель Ед. измерения Величина Оценка *

Физико-химические

1 Обменная кислотность рН сол. 5,41 слабокислая

2 Сумма обменных оснований мэкв на 100 г 19,71 средняя

3 Гидролитическая кислотность мэкв на 100 г 4,47 средняя

4 Степень насыщен, основаниями % 36,19 средняя

Гумус и элементы питания

5 Содержание гумуса % 3,16 среднее

6 Легкогидролизуемый азот мг/кг 49, 89 повышенное

7 Подвижный фосфор мг/кг 59,49 высокое

8 Обменный калий мг/кг 87,97 оч. высокое

Валовые формы тяжелых металлов и микроэлементов

9 Кадмий мг/кг 0,45 высокое

10 Свинец мг/кг 29,72 повышенное

11 Цинк мг/кг 34,02 среднее

12 Никель мг/кг 19,67 среднее

13 Медь мг/кг 9,68 повышенное

14 Кобальт мг/кг 17,58 среднее

15 Сера мг/кг 9,81 низкое

Подвижные формы тяжелых металлов и микроэлементов

16 Цинк мг/кг 1,50 низкое повышенное среднее среднее

17 Медь мг/кг 5,79

18 Марганец мг/кг 87,58

19 Бор мг/кг 0,52

Примечание. *- по: [Методическим указаниям..., 1994]

питания, 3) микроэлементов, серы, 3) загрязнителей (биоцидов и тяжёлых металлов). Почвенно-гидрологический блок включает подблоки: 4) эрозионного состояния, 5) переувлажнения и переуплотнения почв.

Как отмечают Э.П. Синельников и Ю.И. Слабко [2005], агрогенез почв приводит к выравниванию их свойств и, прежде всего, мощности пахотного горизонта. Это определяется современной агротехникой выращивания культур и соответствующими ей техническими средствами обработки почв. Это подтверждено и нами по результатам рекогносцировочного обследования территории.

Современная система мониторинга методически наиболее полно отработана только для агрохимического блока. Гидрологический блок не реализуется. По агрохимическим данным фоновое состояние района имеет достаточно типичные показатели. Фоновое состояние пашни Западно-Приморской равнины (табл.1) по физико-химическим свойствам оценивается по обменной кислотности как слабокислая (рН 5,41), по сумме обменных оснований, гидролитической кислотности и степени насыщенности основаниями как среднее (соответственно -19,71; 4,47 мэкв на 100 г почвы; 36,19%).

По содержанию гумуса и элементов питания фоновые показатели имеют следующие величины: содержание гумуса -3,16 % (среднее), легкогидро-лизуемого азота - 49,89 мг/кг (повышенное), подвижного фосфора - 59,49 мг/кг (высокое), обменного калия - 87,97 мг/кг (среднее). Фоновое содержание валовых форм тяжелых металлов и микроэлементов оценивается следующим образом: высокое - для кадмия (0,45 мг/кг), повышенное — для свинца (29,72 мг/кг) и меди (9,68 мг/кг), среднее — для цинка (34,02 мг/кг), никеля (19,67 мг/кг) и кобальта (17,58 мг/кг), низкое - для серы (9,81 мг/кг). Подвижные их формы имеют: повышенное - для меди (5,79 мг/кг), среднее для марганца (87,58 мг/кг) и бора (0,52 мг/кг), низкое - для цинка (1,50 мг/кг).

Таблица 2- Фоновое состояние физико-химических свойств пахотного горизонта почв

Почва рНс ъ Гк Voch., %

Бурые лесные глееватые 4,97 15,70 3,15 7,34

Бурые лесные тяж.суглинистые 5,01 16,89 4,07 11,27

Бурые лесные ср.суглинистые 5,18 20,82 3,97 34,25

Буро-подзолистые глееватые 5,16 17,38 3,76 36,94

Буро-подзолистые тяж.суглин. 5,47 18,57 7,45 25,34

Буро-подзолистые ср.суглин. 5,48 18,31 3,20 35,36

Лугово-бурые глееватые 5,47 18,41 2,54 28,91

Лугово-бурые оподзоленные т.е. 5,36 20,54 3,29 35,21

Лугово-глеевые тяж.еуглинистые 5,54 20,72 3,25 36,78

Остаточно-пойменные ср.суглин. 5,95 24,40 3,08 36,62

Остаточно-пойменные лег.сугл. 5,64 26,99 3,09 24,54

Примечание. Фоновые показатели: рНс. - обменная кислотность, ¡Г- сумма обменных оснований, мэкв на 100 г почвы, Гк - гидролитическая кислотность, мэкв на 100 г почвы, Уосн. - степень насыщенности основаниями, %.

По величине обменной кислотности (табл. 2), почвы относятся к средне- и слабокислым (5,1-5,5 и 5,6-6,0 ед. рНс, соответственно). Среднее значение гидролитической кислотности превышает среднекраевое более чем в два раза на буро-подзолистых тяжелосуглинистых почвах (7,45 мэкв/100 г), на остальных типах почв - близко к среднекраевому значению. По гидролитической кислотности, почвы преимущественно - кислые (4,5-5,9 мг.окв/ЮОг). Сумма обменных оснований изменяется по типам почв от 15,70 до 26,99 МЭКВ./100 г. что соответствует повышенному и высокому уровню обеспеченности. На остаточно-пойменных легкосуглинистых почвах очень высокий уровень обеспеченности (более 25 мэкв./ЮО г). Максимальная степень насыщенности основаниями на лугово-глеевых тяжелосуглинистых почвах 51,69%.

Пахотные угодья имеют очень низкий уровень обеспеченности по лег-когидролизуемому азоту (менее 70 мг/кг). При этом, лучше обеспечены луго-во-глеевые среднесуглинистые и бурые лесные среднесуглинистые почвы (60 мг/кг) и (59,5 мг/кг) соответственно (табл. 3).

Около 50 % почв имеют средний уровень обеспеченности гумусом (3 -4 %). Очень высокий уровень обеспеченности подвижным фосфором выявлен только на остаточно-пойменных среднесуглинистых почвах (167.5 мг/кг), что вероятно связано с внесением минеральных удобрений. Остальные типы почв имеют высокую обеспеченность подвижным фосфором (51-100 мг/кг). Высокое и повышенное содержание обменного калия прослеживается только на остаточно-пойменных среднесуглинистых (172,8 мг/кг) и лугово-глеевых тяжелосуглинистых почвах (115,4 мг/кг). В остальных почвах содержание элемента низкое или среднее.

Таблица 3 - Фоновое содержание гумуса и элементов питания

Почва Гумус, % №г Р2О5 к2о

Бурые лесные глееватые 2,60 40,5 87,7 58,0

Бурые лесные тяж.суглинистые 2,94 52,4 41,1 58,7

Бурые лесные ср.суглинистые 3,65 59,5 32,2 88,3

Буро-подзолистые глееватые 2,68 48,9 24,4 57,3

Буро-подзолистые тяж.суглин. 2,83 44,8 63,3 81,6

Буро-подзолистые ср.суглин. 3,15 51,5 69,3 82,4

Лугово-бурые глееватые 2,84 44,5 70,0 63,4

Лугово-бурые оподзоленные т.е. 3,23 50,0 54,2 92,9

Лугово-глеевые тяж.суглинистые 3,94 60,0 62,0 115,4

Остаточно-пойменные ср.суглин. 4,00 57,0 167,5 172,8

Остаточно-пойменные лег.сугл. 3,50 49,1 85,8 72,3

Валовые формы микроэлементов и тяжелых металлов закреплены в кристаллических решетках и не имеют возможности растворяться и накапливаться в органических материалах или живых формах материи. Валовая форма металла способна отражать только общефоновый уровень загрязненности среды (Клышевская, 2010).

В агрогенных почвах Михайловского района (табл. 4) содержание валовых форм цинка изменяется от 31,1 мг/кг на лугово-бурых тяжелосуглинистых до 53,3 мг/кг на остаточно-пойменных почвах, что ниже кларка (70 мг/кг) и ниже ПДК (100 мг/кг). Количество никеля от 16,4 мг/кг на буро-подзолистых среднесуглинистых до 30,8 мг/кг на остаточно-пойменных среднесуглини-стых почвах, что несколько ниже кларка (46 мг/кг) и ниже ПДК (40 мг/кг) (табл. 4).

Таблица 4 - Фоновое содержание валовых форм ТМ, микроэлементов _и серы в пахотном горизонте почв, мг/кг__

Почва са РЬ Ъп N1 Си Со в

Бурые лесные глееватые 0,52 34,5 35,2 18,8 8,0 22,3 7,40

Бурые лесные тяж.суглинистые 0,43 32,6 37,5 18,4 9,3 17,4 7,19

Бурые лесные ср.суглинистые 0,41 26,9 35,6 19,2 11,1 15,3 7,14

Буро-подзолистые глееватые 0,54 34,6 35,6 26,2 9,3 25,8 16,27

Буро-подзолистые тяж.суглин. 0,50 34,3 34,4 21,0 9,1 20,2 10,61

Буро-подзолистые сред.суглин. 0,44 29,6 32,0 16,4 7Д 17,8 8,58

Лугово-бурые глееватые 0,52 32,6 31,1 19,5 8,9 20,2 7,62

Лугово-бурые оподзол. т.е. 0,42 27,5 31,4 17,9 9,9 15,2 9,75

Лугово-глеевые тяж.сугл 0,41 24,9 51,8 21,2 12,9 15,6 10,12

Остаточно-пойменные ср.сугл.. 0,38 19,2 53,3 30,8 10,8 18,2 9,02

Оетаточно-пойменные лег.сугл. 0,45 24,6 35,2 29,7 12,2 20,1 8,59

Содержание валовой меди находится в пределах от 7,1 мг/кг на буро-подзолистых среднесуглинистых до 12,9 мг/кг на лугово-глеевых тяжелосуглинистых почвах, что ниже кларка (20 мг/кг) и ниже ПДК (66 мг/кг). Среднее содержание валовых форм свинца изменяется от 19,2 мг/кг на остаточно-пойменных среднесуглинистых до 34,6 мг/кг на буро-подзолистых глееватых почвах, что в максимальном значении выше кларка (32 мг/кг), но значительно ниже ПДК (65 мг/кг). Количество валового кобальта - от 15,2 мг/кг на лугово-бурых тяжелосуглинистых до 25,8 мг/кг на буро-подзолистых глееватых почвах, что в максимальном значении выше кларка (22 мг/кг), но ниже ПДК (70 мг/кг). Валовый кадмий - от 0,38 мг/кг на остаточно-пойменных среднесуглинистых до 0,54 мг/кг на буро-подзолистых глееватых почвах, что ниже кларка (0,6 мг/кг) и ниже ПДК (1 мг/кг). Среднее количество воднораствори-мого бора находится в пределах от 0,34 мг/кг на бурых лесных глееватых почвах до 0,65 мг/кг на лугово-глеевых тяжелосуглинистых почвах (близко к среднекраевому значению, 0.1 - 0.93 мг/кг), что значительно ниже кларка (106 мг/кг) и ПДК (300 мг/кг).

Взаимосвязь между фоновыми показателями, изученная на основе метода корреляционных плеяд, показала, что наиболее тесная взаимосвязь су-

ществует внутри блока физико-химических свойств и этих свойств с такими показателями, как содержание гумуса и элементы питания. Она близка к функциональной зависимости (Рис. 1).

Рис.1 Корреляции между фоновыми свойствами почв

Их связь с валовыми формами микроэлементов выражены слабее, а для таких элементов как никель и цинк недостоверна. Из подвижных форм микроэлементов наиболее тесно связаны с физико-химическими свойствами марганец и медь.

Полученные данные отражают сложившиеся современные представления об основных геохимических закономерностях формирования свойств почв и их макро - и микроэлементного состава [Голов В.И., 1971]. На основе этого нами рекомендуется для части показателей мониторинга использовать расчетные показатели. К таковым относится определение по рНс0л. гидролитической кислотности, суммы обменных оснований и степени насыщенности, подвижного фосфора. По содержанию гумуса - рассчитывать легкогидроли-зуемый азот, валовые медь, кобальт и подвижную медь.

Глава 4. Вариабельность фоновых показателей на разных территориальных уровнях

Вариабельность фоновых показателей зависит от многих факторов и, прежде всего, от имевшей место общей и локальной геохимической обстановки в процессе формирования почв (табл. 5), особенностей последующего хозяйственного освоения и современного использования территории. _Таблица 5 - Варьирование свойств почв, Увар,%

Почва

Физико-химические свойства

Элементы питания

рНс У Гк V Гс Клг Рп Коб

Бурые лесные глееватые 7,0 15,2 18,7 22,2 16,5 12,2 87,6 19,3

Бурые лесные тяж.сугл. 9,1 16,7 33,4 40,1 18,7 22,3 76,2 25,2

Бурые лесные ср.сугл 11,4 21,4 57,7 89,3 22,7 30,6 130,5 99,7

Буро-подзолистые глееватые 14,6 26,9 52,4 87,3 36,9 23,1 94,3 35,9

Буро-подзолистые тяж.сугл 15,5 43,5 28,9 94,4 38,9 27,8 140,1 78,7

Буро-подзолистые ср.сугл. 14,3 37,7 58,1 74,0 37,4 20,5 116,5 83,9

Лугово-бурые глееватые 7,9 14,1 45,3 57,4 20,1 11,6 107,2 23,4

Те же, оподзол. т.суг. 14,9 32,2 67,5 79,8 26,3 37,7 169,6 74,1

Лугово-глеевые тяж.сугл. И.9 50,9 57,2 71,2 64,5 33,7 141,3 110,7

Остаточно-пойменные с.сугл 11,6 17,2 96,7 62,6 50,3 30,2 46,0 51,2

Остаточно-пойменные 6,1 22,1 54,4 55,6 17,1 19,8 30,6 31,6

Реперный участок 7,0 15,2 18,7 22,2 16,5 12,2 87,6 19,3

Продолжение табл.5.

Почва Микроэлементы валовые формы Подвижные формы микроэлементов

са РЬ гп N1 Си Со э 7ж Мп Си В

Бурые лесные гл.. 9,2 11,3 8.8 11,6 15,3 18,1 38,9 37,4 15,7 24,9 37,9

Бурые лесные т.е. 21,8 17,4 13,4 15,3 25,2 20,3 43,3 47,2 26,3 44,3 42,9

Бурые лесные с.с. 26,9 21,3 24,5 23,3 12,7 27,1 78,4 94,0 42,5 18,2 54,9

Буро-подзол. гл. 12,5 15,9 14,8 32,9 20,8 35,3 33,9 57,9 19,4 33,9 29,8

Буро-подзол. т.е. 22,0 22,6 26,5 48,7 32,9 28,6 8,1 98,6 40,2 40,2 54,7

Буро-подзол. с. с. 21,0 17,0 19,3 23,7 27,2 20,6 49,5 54,4 26,2 48,2 42,7

Лугово-бурые гл. 12,9 11,1 11,7 10,5 11,1 11,7 39,4 59,9 14,9 16,4 48,7

Те же, опод. т.е. 33,3 30,9 53,4 57,6 28,8 38,1 69,9 99,7 45^ 35,6 43,6

Лугово-глеевые т.е. 24,4 27,2 50,1 23,3 21,1 36,6 60,7 82,3 35,2 19,4 44,6

Остаточно-пойм. с.с. 6,3 5,6 7,5 15,1 22,2 5,9 83,6 17,6 27,3 31,1 27,2

Те же, лег. сугл. 31,5 7,2 9,2 8,7 6,4 5,9 61,7 24,3 9,5 8,2 27,0

Очень низкое и низкое варьирование выявлено для суммы обменных оснований, гумуса и легкопидролизуемого азота, всех валовых и большей части подвижных форм микроэлементов. Среднее, повышенное и высокое варьирование отмечено для подвижного фосфора, обменного калия, подвижного цинка. По мере снижения варьирования, элементы питания располагаются в следующем порядке: подвижный фосфор > обменный калий >, гумус > легкогидролизуемый азот.

Очень низкое и низкое варьирование наблюдается для всех микроэлементов находящихся в валовой форме, за исключением среднего варьирования валовой серы. По мере снижения варьирования, валовые формы микроэлементов и воднорастворимый бор располагаются в следующем порядке: никель > воднорастворимый бор > цинк > кобальт > кадмий > медь > свинец.

Подвижные формы марганца, меди и воднорастворимого бора показывают очень низкое и низкое варьирование. Повышенное варьирование выявлено только для подвижного цинка. По мере снижения варьирования подвижные формы микроэлементов и серы располагаются в следующем порядке: цинк > сера > медь > марганец.

При анализе индивидуальных образцов (табл. 6) очень низкое и низкое варьирование выявлено по всем показателям, за исключением подвижного фосфора (повышенное варьирование). При анализе смешанных образцов варьирование подвижного фосфора снижается до среднего уровня, по остальным показателям значительных изменений не выявлено. При анализе смешенных из смешанных образцов варьирование по всем показателям -низкое и очень низкое. По мере снижения варьирования изученные показатели образуют следующий ряд: обменная кислотность, подвижная медь, валовый свинец, валовый никель, валовый кобальт, валовый кадмий, подвижный цинк, обменный калий, подвижный фосфор. Для снижения варьирования при определении величины обменной кислотности, подвижного фосфора и обменного калия, целесообразно проводить анализ смешанных из смешанных почвенных образцов. При определении валовых форм свинца, кобальта, кад-

мия, никеля и подвижных форм цинка и меди достаточно проводить анализ только смешанных почвенных образцов.

Таблица 6 - Состояние и вариабельность свойств почв на экспериментальной

площадке__

Показатель Вариант Статистические показатели

Мтіп Мтах Мер. ±а ±т У,% - 1 факт | табл.

Физико-химические показатели

рН 1 5,1 5,9 5,56 0,184 0,017 3,3 0 2,58

2 5,3 5,8 5,56 0,147 0,029 2,6 1,32 2,83

3 4,6 5,8 5,52 0,114 0,025 2Д 1,04 2,86

Элементы питания

Рг05 1 5,2 233,0 39,23 43,673 3,906 111,3 0,58 2,58

2 9,4 101,4 35,82 22,040 4,408 61,53 1,39 2,83

3 3,3 61,30 31,88 15,939 3,564 49,9 0,69 2,86

к2о 1 66,3 390,0 112,21 40,337 3,608 35,9 0,09 2,58

2 90,1 173,8 112,65 17,739 3,548 15,8 1,85 2,83

3 88,5 124,2 104,42 9,771 2,1851 9,4 1,98 2,86

Валовые формы мик роэлементов и ТМ

са 1 0,02 0,21 0,12 0,031 0,003 26,1 0 2,58

2 0,07 0,18 0,12 0,033 0,006 26,9 1,49 2,83

3 0,06 1,17 0,11 0,029 0,006 25,7 1,18 2,86

РЬ 1 5,9 10,50 7,96 0,779 0,069 9,8 1,23 2,58

2 6,8 8,60 7,82 0,454 0,091 5,8 0,14 2,83

3 7,0 8,90 7,94 0,586 0,131 7,38 0,75 2,86

Примечание: 1-индивидуалькые образцы; 2 - смешанные образцы;3- смешанные го смешанных; г факт-достоверность различия средних (расчетная); I табл.-достоиерность различия средних по критерию Стью-дента.

Глава 5. Элементы совершенствования мониторинга почв

Государственный мониторинг земель осуществляется Федеральным агентством кадастра объектов недвижимости, на которое возложено регулирование всей деятельности в сфере государственного мониторинга земель (Постановление Правительства Российской Федерации от 28 ноября 2002 г. № 846, пункт 5), во взаимодействии с Минприроды России, Минсельхозом России, другими федеральными органами исполнительной власти субъектов Российской федерации и местного самоуправления. В настоящее время финансирование системы мониторинга почв возложено на муниципальные образования, что неизбежно приводит к снижению объемов и качества работ. Мониторинг состояния почв проводится «Уссурийским филиалом межобластной ветеринарной лаборатории», но такие работы носят не регулярный характер, территория района полностью не охватывается, периодичность туров нередко нарушается. Система отчетности не автоматизирована, информация землепользователям предоставляется по требованию и зачастую остаётся не востребованной. Отбор проб на остаточные количества пестицидов проводиться выборочно, что связано с малыми объёмами использования препаратов (Синельников, Слабко, 2005).

При совершенствовании мониторинга почв замена сплошной съемки наблюдениями на реперных участках дает следующие преимущества: снижение затрат на производство работ, повышение достоверности результатов за счет точности фиксации точки отбора, получение полной информации об экологическом состоянии почв, получение уточненной агрономической характеристики мощности пахотного горизонта и удобство в использовании картограмм при проектировании и использовании агроланд-шафтных систем земледелия).

По нашему мнению, сплошные почвенные обследования сельскохозяйственных территорий целесообразно заменять реперными. Это позволит снизить затраты на проведение мониторинга и повысить оперативность выполнения полевых работ. Проведение точечных обследований должно проводиться на основе почвенно-экологического районирования и с учетом пространственной неоднородности почв, что позволит получить репрезантатив-ные данные.

Почвенно-экологическое районирование является неотъемлемой частью мониторинга почв. Нами разработаны элементы почвенно-экологического районирования, позволяющие наглядно отобразить реальное экологическое состояние почв. Так в пределах границ различных землепользователей предлагается выделить контуры: пахотных почв, ценных и особо ценных земель, почвенных разностей, мелиоративных систем, зон деграда-ционных воздействий и естестественных угодий. При составлении картограмм используется стандартная картографическая основа и данные кадастровых палат, планы внутрихозяйственного землеустройства и т.д.

Почвенный покров отличается высокой неоднородностью пространственного распределения почвенно-агрохимических и агроэкологических характеристик. Вариабельность свойств почв зависит от территориального уровня оценки и от характера определяемого показателя. Наибольшая изменчивость свойств характерна для края, меньшая - для составной части реперного участка.

Общее число таких участков в пределах района определяется исходя из максимальной изменчивости (вариабельности) свойств почв. Наиболее изменчивы данные по подвижному фосфору, наименее - по рН солевой вытяжки. В определении по известной формуле необходимого числа повторностей индивидуальных образцов для уровня значимости 0,90. Так, для Михайловского муниципального района Приморского края число реперных участков равняется 121.

В ненарушенном состоянии почва способна к саморегуляции процессов и самоочищению. Однако эти процессы возможны только до определенных концентраций (ПДК). Превышение их сопровождается изменениями в почвенной среде, в жизни микроорганизмов и фауны. Концентрация тяжелых металлов в почвенном растворе является наиболее важной экологической характеристикой почвы, поскольку определяет, миграцию тяжелых металлов по профилю и поглощение их растениями. Оценка степени загрязнения почв тяжелыми металлами проводится путем сравнения их содержания в почвен-

ных образцах с ПДК, ОДК и с фоновыми значениями [Матвеенко, Дербенце-ва, 2008]. Для оценки санитарно-гигиенического состояния почв пахотных угодий Михайловского района нами использовался показатель химического загрязнения почвы (Г1ХЗ),

По значению ПХЗ, бурые лесные среднесуглинистые, лугово-бурые тяжелосуглинистые, лугово-глеевые тяжелосуглинистые и остаточно-пойменные почвы относятся к средней степени опасности химического загрязнения по содержанию подвижной меди (от 2 до 5); остальные типы почв - к слабой степени опасности по всем изученным элементам. При использовании значений ПДК по Голову В.И. (2004) все почвы имеют слабую степень опасности химического загрязнения по всем показателям.

Оценка уровня химического загрязнения почв, как индикаторов неблагоприятного воздействия на здоровье населения, проводится по показателям, разработанным при сопряженных геохимических и геогигиенических исследованиях окружающей среды. Такими показателями являются: коэффициент концентрации химического вещества (Кс), который определяется отношением его реального содержания в почве к фоновой концентрации и суммарный показатель загрязнения (Хс), который равен сумме коэффициентов концентраций химических элементов. Суммарный показатель загрязнения пахотных почв на территории Западно-Приморской равнины менее 16, что соответствует допустимой категории загрязнения почв

Таблица 7 - Зависимость и коэффициенты корреляции для рекомендуемых для мониторинга расчетных показателей____

Базовый Рекомендуемые для расчёта показа- Зависимость Коэффициент

показатель* тели корреляции

рНс. Сумма обменных оснований -X Прямая 0,51

Гидролитическая кислотность Обратная -0,76

Степень насыщенности основан. Прямая 0,73

Подвижный фосфор Прямая

Гумус Легкогидролизуемый азот Прямая 0,61

Валовой кобальт Обратная -0,44

Подвижная медь Прямая 0,45

I Калий обменный Прямая 0,24

Подвижная медь Прямая 0,34

Сера Прямая 0,18

Валовой цинк Валовой никель Прямая 0,58

Валовой кобальт Прямая 0,41

Валовой кадмий Валовой свинец Прямая 0,51

Валовой кобальт Прямая 0,40

Валовой никель Прямая 0,36

Валовой цинк Прямая 0,30

Валовой свинец Валовой кобальт Прямая 0,60

Валовой кадмий Прямая 0,51

Примечание. * - основной, аналитически определяемый показатель

При проведении мониторинга почв могут использоваться не только непосредственно аналитические показатели, но и показатели, определяемые по эмпирическим формулам. Нами рекомендованы следующие расчетные показатели: по аналитическому рНс. - сумма обменных оснований, гидролитическая кислотность, степень насыщенности основаниями, подвижный фосфор; по аналитическому гумусу - легкогидролизуемый азот, валовой кобальт, подвижная медь; по сумме обменных оснований - калий обменный, подвижная медь, сера; по валовому цинку - валовые никель и кобальт; по валовому кадмию - валовые свинец, кобальт, никель, цинк; по валовому свинцу - валовой кобальт и кадмий (табл.7). Между валовыми и подвижными формами одного и того же элемента, по логике, должна быть достоверная прямая связь. Наши данные подтверждают такую зависимость только у цинка и меди. Однако, для других элементов проверить это не представлялось возможным.

Глава 6. Почвенно-экологическая оценка почв

Почвенно-экологическая оценка имеет два самостоятельных направления - оценку степени благоприятности основных свойств почв под отдельные культуры или группу культур (как часть общеэкологической оценки территории под конкретные агрокультуры) и общую оценку по распределению показателей свойств, т.е. оценка почв данной территории по самим свойствам, вне связи с пригодностью почв. Обе они включает три этапа оценки -подбор критериев оценки, группировку почв по почвенно-экологическим показателям и, собственно, оценку этих групп. Нами разработана шкала оценочных параметров пахотного горизонта почв Западно-Приморской равнины (табл. 8).

Применительно ко второму направлению в качестве критериев выбраны основные фоновые показатели физико-химических свойств почв. Они по значимости располагаются в следующий ряд - содержание гумуса, рН солевой вытяжки и др. показатели. Группы по свойствам определялись нами по рядам распределения статистическим методом, при котором число выделяемых классов оценки было равно 6 (как традиционно принято при оценке почв) - очень низкое, низкое, среднее, повышенное, высокое и очень высокое). Классовый интервал устанавливался исходя из максимального и минимального значения параметра. Полученные интервалы сравнивались со средними величинами свойств почв и определялась их обеспеченность, т.е. они относились к конкретному классу - группе «степени обеспеченности». По 19-и показателям разработаны шкала оценочных параметров. По этой шкале 11 почвенных разностей сгруппированы и оценены по «степени обеспеченности» тем или иным параметром.

По физико-химическим свойствам агрогенные почвы Западно-Приморской равнины достаточно разнообразны.

Таблица 8 - Шкалы оценочных параметров пахотного горизонта почв Западно_Приморской равнины__

№ Показатели Группы содержания

Оч. Низ- Сред- Повы- Высо- Оч.

п/п низкое кое нее шенное кое высокое

Физико-химические свойства

1 Обменная кислотность, рНс <4,0 4,1-4,5 4,6-5,0 5,1-5,5 5,6-6,0 >6,1

2 Сумма обменных оснований <7 8-15 16-23 24-31 32-37 >38

3 Гидролитическая кислотность <2 2-3 4-5 6-7 8-9 > 10

4 Степень насыщенности <15 16-30 31-45 46-60 61-75 >76

Содержание гумуса и элементов питания

5 Гумуса <1,5 1,5-3,0 3,14,5 4,6-6,1 6,2-7,7 >7,8

б Лепсогидролизуемого азота <15 16-30 3145 46-60 61-74 >75

7 Подвижного фосфора <10 11-25 26-37 38-50 51-100 >101

8 Обменного калия <40 41-80 81-110 111-140 141-190 >191

Валовые формы ТМ и микроэлементов

9 Кадмий <1,6 1,7-3,2 3,3-4,8 4,9-6,4 6,5-7,6 >7,7

10 Свинец <8 9-16 17-24 25-32 33-40 >41

11 Цинк <12 13-24 25-36 37-48 49-60 >61

12 Никель <8 9-16 17-24 25-32 33-40 >41

13 Медь <4 5-6 7-8 9-10 11-12 >13

14 Кобальт <8 9-17 18-26 27- 34 35-42 >43

15 Сера <8 9-16 17-24 25- 32 33-40 >41

Подвижные формы ТМ, микроэлементов

16 Цинк <2,3 2,4-4,6 4,7-6,9 7,0-9,2 9,3- 11,5 >11,6

17 Медь <1,9 2,0-3,8 3,9-5,7 5,8-7,6 7,7-9,5 >9,6

18 Марганец <35 36-70 71- 105 106-140 141-175 >176

19 Бор <0,8 0,9-1,6 1,7-2,4 2,5-3,2 3,3-4,0 >4,1

По обменной кислотности (рНс0Л.) почвы делятся на три группы: 1) близкие к нейтральным (рН 5,6 - 6,0), к которой относятся остаточно пойменные легко- и среднесуглинистые почвы, 3) среднекислые (рН 4,6 - 5,0), включающую бурые лесные глееватые, 2) слабокислые (5,1 - 5,5), в которую входят все остальные почвы (бурые лесные средне- и тяжелосуглинистые, буро-подзолистые глееватые, типичные средне- и тяжелосуглинистые, луго-во-бурые глееватые, оподзоленные тяжелосуглинистые, луговые глеевые тяжелосуглинистые. Аналогичные группы почв получены для каждого из 11 изученных показателей. В целом, особенности фоновых характеристик физико-химических свойств отражают устоявшиеся представления о генетической специфике основных почв Приморского края.

Выводы

1. Михайловский район для Западно-Приморской равнины является типичным как по составу почв пахотных угодий и по направлению их использования. В составе немелиорированных пахотных угодий преобладают буро-подзолистые -32,5% и лугово-бурые глееватые и оподзоленные почвы -50%. В составе осушенной пашни - луговые глеевые типичные- 18%, оподзоленные и оподзоленно-глеевые -49%.

2. Фоновое состояние почв пашни определяется как морфолого-генетическими строением агрогенных типов почв, так и блоками их состояний: агрохимическим с подблоками: физико-химических свойств, гумусиро-ванности и содержания основных элементов питания, микроэлементов, серы, загрязнителей (биоцидов и тяжёлых металлов). Морфолого-генетические особенности агрогенных типов почв заключаются в выравненное™ мощности пахотного горизонта и опускании осветленного подпахотного горизонта с сохранением его исходной, «целинной» мощности. Это явление характерно для буро-подзолистых, лугово-бурых оподзоленных и луговых глеевых опод-золенных почв. Мощность пахотного горизонта выровнена технологическими приемами основной обработки почв - вспашкой. Поэтому если в естественном состоянии почвы по мощности гумусированных горизонтов достаточно ясно различаются, то в процессе агрогенеза их мощность везде одинакова и колеблется в пределах 20±2 см.

3. Взаимосвязь между фоновыми показателями, изученная на основе метода корреляционных плеяд, показала, что наиболее тесная взаимосвязь существует внутри блока физико-химических свойств и этих свойств с такими показателями, как содержание гумуса и элементы питания. Она близка к функциональной зависимости. Связи с валовыми формами микроэлементов выражены слабее, а для таких элементов как никель и цинк недостоверны. Из подвижных форм микроэлементов наиболее тесно связаны с физико-химическими свойствами марганец и медь. Полученные данные отражают сложившиеся представления об основных закономерностях формирования свойств почв и их макро - и микроэлементного состава. На основе этого рекомендуется для части показателей мониторинга использовать расчетные показатели. К таковым относится определение по рПсол гидролитической кислотности, суммы обменных оснований и степени насыщенности, подвижного фосфора. По содержанию гумуса - рассчитывать легкогидролизуемый азот, валовые формы меди, кобальта и подвижную медь.

4. Вариабельность фоновых показателей на разных территориальных уровнях зависит от многих факторов и, прежде всего, от имевшей место общей и локальной геохимической обстановки в процессе формирования почв, особенностей последующего хозяйственного освоения и современного использования территории. Если судить по коэффициенту вариации по типам почв, то очень низкое варьирование характерно для рНс0Л. Очень низкое и низкое варьирование выявлено для суммы обменных оснований, гумуса и легкогидролизуемо-го азота, всех валовых и большей части подвижных форм микроэлементов. Среднее, повышенное и высокое варьирование отмечено для подвижного фосфора, обменного калия, подвижного цинка. Варьирование свойств почв зависит как от величины участка и от физического осреднения образца при его отборе. Нами рекомендуются мониторинговые элементарные площадки размером 10x10 м и отбор образцов тростевым буром из 36 «уколов».

5. Совершенствование мониторинга агрогенных почв включает следующие элементы: замену сплошного мониторинга на локальный, преиму-

щественно, точечный (реперный), который позволяет в наибольшей степени отразить разнообразие факторов и видов деградации почв; введение подробного почвенно-экологического районирования для целей мониторинга, как первого, обязательного этапа планирования мониторинговых наблюдений, оно должно основываться на разделении территории муниципального района на типологически однородные участки на основе учета факторов, влияющих на плодородие почв (к таковым относятся: преобладающие разновидности почв по территории, наличие и зоны влияния деградационных факторов и их сочетаний, зоны проявления различных негативных процессов, границы не мелиорируемой пашни, осушаемой, орошаемой); пространственная неоднородность свойств почв должна учитывается при планировании как характера наблюдений, так и перечня наблюдаемых параметров. Этот перечень должен включать не только агрохимические, но и отсутствующие при наблюдениях гидрофизические свойства, эрозионные показатели; к показателям мониторинга почв относятся как прямые, определяемые аналитически, так и расчетные, определяемые по эмпирическим формулам по результатам, получаемым в процессе мониторинга.

6. Почвенно-экологическая оценка имеет два самостоятельных направления - оценку степени благоприятности основных свойств почв под отдельные культуры или группу культур (как часть общеэкологической оценки территории под конкретные агрокультуры) и общую оценку по распределению показателей свойств, т.е. оценка почв данной территории по свойствам. Обе они включает три этапа оценки - подбор критериев оценки, группировку почв по почвенно-экологическим показателям и, собственно, оценку этих групп. Применительно ко второму направлению в качестве критериев выбраны основные фоновые показатели физико-химических свойств почв (содержание гумуса, рН солевой вытяжки и др.). По 19-и показателям разработана шкала оценочных параметров. По этой шкале 11 почвенных разностей сгруппированы и оценены по «степени обеспеченности».

7. По показателю химического загрязнения (ПХЗ), бурые лесные сред-несуглинистые, лугово-бурые тяжелосуглинистые, лугово-глеевые тяжелосуглинистые и остаточно-пойменные почвы относятся к средней степени опасности химического загрязнения по содержанию подвижной меди (от 2 до 5); остальные типы почв - к слабой степени опасности по всем изученным элементам. Суммарный показатель загрязнения (2с) пахотных почв менее 16, что соответствует допустимой категории загрязнения почв. При проведении оценки с использованием ПДК предложенных В.И. Головым (2004), все изученные почвы относятся к слабой степени опасности загрязнения.

Список работ опубликованных по теме диссертации

Статьи опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах:

1. Мухина Н.В. Корреляционная зависимость между основными показателями свойств почв при проведении почвенно-экологического мониторинга // Вест. КрасГАУ, 2008. - № 6. - С. 18-24.

2. Мухина H.B. Почвенно-экологическнй мониторинг земель сельскохозяйственного назначения (на примере Уссурийского городского округа и Михайловского муниципального района Приморского края) // Вест. Алтайского гос. аграрн. ун-та. - 2008г. - № 3. - С. 18-22.

Работы, опубликованные в других периодических изданиях:

1. Мухина Н.В. Теоретическое обоснование почвенного мониторинга -как возможности решения проблемы сохранения почв и почвенного покрова // Состояние и перспективы сельскохозяйственного производства Приморского края: материалы научно-практической конференции молодых ученых. -Уссурийск: ПГСХА, 2003. - С. 129-137.

2. Мухина Н.В. Система комплексного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения в регионах Российской Федерации // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока: материалы межвузовской научно - практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов - Уссурийск: ПГСХА, 2005. - С. 100-107.

3. Мухина Н.В. Возможность реализации единой государственной системы мониторинга почв в Приморском крае // Молодые ученые - агропромышленному комплексу Дальнего Востока: материалы межвузовской научно - практической конференции аспирантов, молодых ученых и специалистов, 01-02 ноября 2005г. / МСХ РФ, Примор. ГСХА. - Уссурийск: ПГСХА, 2005,-Вып. 5.-С. 108-111.

Работы, опубликованные в материалах всероссийских, международных и региональных конференций:

1. Мухина Н.В. Система мониторинга земель сельскохозяйственного назначения Приморского края / Н.В. Мухина// Международные научные чтения « Приморские зори — 2003 ». — Владивосток: Изд - во ТАНЕБ, 2003. — С. 59-61.

2. Мухина Н.В. Современное состояние почвенно-экологического мониторинга земель сельскохозяйственного назначения // Известия международной академии аграрного образования. - СПб.: МААО, 2007. - С. 46-47.

3. Мухина Н.В. Современное состояние мониторинга почв и некоторые элементы его совершенствования // Проблемы земельного законодательства, рационального землеустройства и природообустройства, ресурсного почвоведения в Дальневосточном Федеральном округе: тр. дальневосточного отделения Докучаевского общества почвоведов РАН. — Владивосток: ДВО ДОП РАН, 2008. - С.206-209.

4. Мухина Н.В. Санитарно-гигиеническая оценка почв пахотных угодий Михайловского района // Современные почвенные классификации и проблемы их региональной адаптации: Материалы всероссийской научной конференции. - Владивосток: ДВГУ, 2010. - С. 210-213.

На правах рукописи

Мухина Наталья Валерьевна

МОНИТОРИНГ АГРОГЕННЫХ ПОЧВ ЗАПАДНО-ПРИМОРСКОЙ РАВНИНЫ

03.02.13 - почвоведение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Лицензия № 020572 от 16.09.1997 г.

Подписано в печать 26.04.2012 г. Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать КВООИАРН ТИ 1510. Уч.- изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ № 98

Отпечатано участком оперативной полиграфии ФГ'БОУ ВПО ПГСХА 692508. г. Уссурийск, ул. Раздольная, 85.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мухина, Наталья Валерьевна

Ведение.

Глава 1. Современные проблемы почвенно-экологического мониторинга почв пахотных угодий и их рационального использования (обзор литературы).

Глава 2. Объекты и методы исследования.

2.1. Михайловский район как типичный объект исследований.

2.2. Общие методы исследований.

2.3. Исследование территориальной вариабельности почв.

Глава 3. Фоновое состояние почв пашни.

3.1. Морфолого-генетические особенности основных типов почв.

3.2. Физико-химические свойства и макроэлементы.

3.3. Микроэлементы, сера и тяжелые металлы.

3.4. Взаимосвязь между фоновыми показателями.

Глава 4. Вариабельность фоновых показателей на разных территориальных уровнях.

4.1. Типы почв в пределах муниципального района.

4.2. Элементарные площадки.

Глава 5.Элементы совершенствования мониторинга почв.

5.1. Преимущества точечного (реперного) мониторинга.

5.2. Почвенно-экологическое районирование.

5.3. Учет пространственной неоднородности свойств.

5.4. Перечень показателей мониторинга почв.

5.5. Организация мониторинга почв.

Глава 6. Почвенно-экологическая оценка почв.

6.1. Критерии оценки.

6.2. Оценка и группировки почв по почвенно-экологическим показателям.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Мониторинг агрогенных почв Западно-Приморской равнины"

В общей системе природоохранных мероприятий вопрос об охране и рациональном использовании почв рассматривался широким кругом исследователей на биосферном, региональном и локальном уровнях. Широко распространенные деструктивные процессы наносят существенный ущерб почвенному покрову. Поэтому первостепенное значение приобретает отслеживание состояния (мониторинг) почвенного покрова и, в особенности, его наиболее ценной части - пахотных угодий.

Как государственная общероссийская проблема, необходимость мониторинга и общие элементы его проведения была сформулирована в ряде публикаций Г.В. Добровольского [1997], Г.В. Добровольского с соавт. [1983; 1985; 1990; 2000], Г.В. Мотузовой [1988,2005], Г.В. Мотузовой с соавт.[1990; 2007]. Это нашло отражение и в законодательной сфере России - в Земельном кодексе [2011], в ряде Постановлений Правительства [1992; 2004]. В настоящее время действует «Концепция развития государственного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения.на период до 2020г.», утверждённая распоряжением Правительства РФ № 1292-р от 30 июля 2010 г.[ Концепция., 2010] В ней предусматривается переход на финансирование работ по организации и проведения мониторингу на муниципальный уровень. Однако, многие вопросы мониторинга почв не решены именно на этом уровне.

По итогам регионального совещания, проведённого в 1992г в БПИ ДВО АН СССР, рабочей группой для Приморья был разработан план по организации краевого мониторинга [Ознобихин, 1997]. Однако его реализация даже не была начата из-за имевших место известных исторических событий.

В советское время для проведения мониторинга за агрохимическими свойствами почв сельскохозяйственных угодий и, прежде всего, пашни была создана и осуществляла мониторинг сеть лабораторий государственной агрохимслужбы, которая обслуживала области и края. За время их деятельности было проведено не менее 7 пятилетних туров обследования. Для Приморского края результаты этих наблюдений опубликованы Э.П. Синельниковым и Ю.И. Слабко [2005]. В связи с очередными современными реформами хорошо оснащенные приборами и специалистами почвоведами-агрохимиками организации были переведены под юрисдикцию областных (краевых) ветеринарных станций с основным направлением деятельности -анализ качества кормов. Поэтому проблемы мониторинга почв отодвинулись на второй план. Отсюда возникает необходимость в поиске путей решения этих вопросов. Повсеместно и широко распространенная деградация почв наносит огромный экономический ущерб, нарушает сложившееся экологическое равновесие. В связи с тем, что почва является важнейшей частью окружающей среды, отслеживание изменений почвенно-экологических условий является основой природоохранных мероприятий.

Отставание развития особой охраны почв обусловлено рядом причин, и прежде всего преобладанием утилитарной трактовки почвы в основном как объекта только сельскохозяйственного процесса, главное назначение которого - получение урожая за счет обеспечения растений почвенными питательными веществами. Но, начиная с 70-х годов, такое понимание почвы не могло уже считаться удовлетворительным в связи с выходом публикаций по биогеоценотическим и биосферным функциям почв. Почва является средой обитания и фактором эволюции и служит своеобразным сорбционным барьером, защищающим от загрязнения не только атмосферу, но и водную оболочку планеты [Добровольский, Никитин, 1986].

С 1 апреля 2009 введены в действие гигиенические нормативы «Предельно допустимые концентрации химических веществ в почве». [ГН.2.1.7. 2041 -06]. Оценка степени опасности загрязнения почвы, согласно этому нормативному документу, проводится с использованием утвержденных показателей для валовых форм (тяжелых металлов и мышьяка для разных типов почв), принятых как ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) [ГН.2.1.7. 2041 -06] и уровней подвижных форм [«Порядок определения., 1993].

Санитарно-гигиеническая оценка почв пахотных угодий, позволят судить не только об их фактическом состоянии по набору определяемых показателей, но и определить степень опасности загрязнения почвы по комплексному показателю, а, следовательно, и степень её соответствия требованиям экологической безопасности. Поэтому, в связи с изменившимися экономическими и нормативными условиями, необходимо уточнить некоторые элементы мониторинга агрогенных почв.

Цель работы: Разработать основные методические и методологические элементы мониторинга агрогенных почв Западно-Приморской равнины.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1) охарактеризовать фоновое состояние почв пахотных угодий по физико-химическим показателям и агрохимическим свойствам;

2) на основе полученных корреляционных связей между показателями свойств почв определить возможность «восстановления пропущенных дат» и замещения определяемых показателей на расчетные;

3) проследить пространственную неоднородность характеристик состояния почв в пределах района, на экспериментальном полигоне и определить оптимальный объем и методику отбора образцов для характеристики разных территориальных единиц: контуров типов почв, и в целом муниципального образования;

4) разработать элементы совершенствования мониторинга агрогенных почв;

5) провести почвенно-экологическую оценку агрогенных почв Западно - Приморской равнины.

Научная новизна работы: Впервые определены фоновые содержания (состояние) агрохимических показателей и физико-химических свойств почв пахотных угодий Западно-Приморской равнины. Проведена оценка химического загрязнения почв по значению показателю химического загрязнения (ПХЗ) и суммарному показателю загрязнения ^с).

Впервые предложена новая организация мониторинга, основанная не на сплошной агрохимической съемке территории, а на периодических наблюдениях на реперных площадках. Площадки по территории подбираются на основе почвенно-экологического районирования с учетом варьирования свойств почв. Их границы фиксируются в пространстве закреплёнными на территории реперными знаками с точными координатами. В состав показателей мониторинга включаются как непосредственно аналитически определяемые, так и расчетные, т.е. определяемые на основе тесной взаимосвязи между свойствами.

Практическая значимость работы. Результаты работы переданы для использования в краевую санитарную службу в виде рекомендаций «Фоновые параметры пахотных земель почв Западно-Приморской равнины Приморского края». Они используются в практических работах и лекционном курсах «Экологические параметры Приморского края», «Экологическое нормирование и сертификация», «Проблемы загрязнения окружающей среды», «Экологические проблемы АПК» по специальности «Агроэкология» в Институте Земледелия и Природообустройства Приморской государственной сельскохозяйственной академии (ИЗиПО ПГСХА).

Защищаемые положения:

1) Характеристика агрогенных почв по агрохимическим показателям, физико-химическим свойствам позволяет определить их фоновое состояние, пространственную неоднородность в пределах муниципального района и установить необходимый объем выборки для проведения мониторинга почв.

2) На базе расчета корреляционных связей между показателями и свойствами почв возникает возможность восстановления пропущенных дат (расчета других показателей по имеющимися или легко определяемым).

3) Оценка химического загрязнения почв по значению ПХЗ (показатель химического загрязнения) и суммарному показателю загрязнения (Zc) позволяет прогнозировать степень загрязнения почв.

Апробация работы. Результаты работы были доложены на следующих региональных, российских и международных конференциях: «Состояние и перспективы сельскохозяйственного производства Приморского края (Уссурийск, 2003); «Приморские зори - 2003» (Владивосток, 2003); «Аграрная наука Дальневосточного федерального округа в новом тысячелетии» (Уссурийск, 2005); «Проблемы земельного законодательства, рационального землеустройства и природообустройства, ресурсного почвоведения в Дальневосточном Федеральном округе» (Уссурийск, 2006).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, 2 из них в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы (291 источник, в том числе 23 иностранных), 30 приложений. Работа изложена на 161 странице, иллюстрирована 22 таблицами и 23 рисунками.