Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И КАЧЕСТВА РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ В ЮЖНО - ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ.

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ И КАЧЕСТВА РАСТИТЕЛЬНОЙ ПРОДУКЦИИ В ЮЖНО - ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ."

-Ж09

На права* рукописи.

Пьяных Георгин Михайлович

Мониторинг плодородия почв н качества растительной продукции в южно - лесной зоне Западной Сибири.

Специальность - 06. 01. 04 - агрохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Томск - 2004

Работа выполнена - Государственном научном учреждении Сибирский научно-исследовательский институт торфа СО РАСХН.

- Федеральном государственном учреждении станция агрохимической службы «Томская.»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Э. В. Титова

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Скицнна Светлена Федоровна.

кандидат сельскохозвйств«нны1 наук Жицарова Светлана Выкторовна.

Ведущая организация: Томский сельскохозяйственный институт Новосибирского аграрного университета.

Защита диссертации состой гея

На заседании диссертационного совета Д 220. 002, 01 в Алтайском государственном аграрном университете (656099. г. Барнаул - 99, Красноармейский пр. 98.) С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Алтайского государственного аграрного университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью^ просьба высылать по указанному адресу учёному секретарю диссертационного совета, Е-таИ: гаякуЫ (а) аБпк, altaj.ru Автореферат разослан «

Ученый секретарь

диссертационного совета, доктор биологических нате

профессор В-Л. Рассыпное

Актуальность иро&кмы.

Решеиие вопросов оптимизации минерального питания растений и воспроизводства плодородия почв в современном земледелий все а большей степени выходит за рамки сугубо агрохимической проблемы, приобретает экологический смысл. Являясь высокоэффективным средством повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, удобрение в определенных усложняя может воздействовать на почву, и как фактор, снижающий качественные показатели безопасности. За последние, годы возросла комплексная антропогенная нагрузка на агробиоэкосистему. И в то же время, начиная с 1992 года, я России отмечается снижение применения средств химизации. Следовательно, в современных экономических условиях, появляются повые стратегические направления агрохимических исследований. Очень важно подвести итоги более чем 20 летней химизации сельского хозяйства, закрепить полученные знания с тем, чтобы в будущем, не повторить опыт негативного воздействия химических средств на биосферу, уметь протезировать качественные показатели выращиваемой продукции. В данной работе систематизирован материал накопленный в течение 30 лег на станции агрохимической службы «Томская», который позволяет проследить за динамикой изменения почветюго плодородия, техногенного зафязнения земель сельскохозяйственного назначения, дать их экологическую оценку. Исследования дают возможность выработать рекомендации по снижогню токсичности, безопасному производству сельскохозяйственной продукции, а также использовать данную информацию землепользователями, органами по сертификации для обоснования схемы исиытаиия продовольственного сырья. Изготовленные на территории Российской Федерации пищевые продукты по безопасности и пищевой ценности должны соответствовать санитарным правилам. Безопасность пищевых продуктов в микробиологическом и радиационном отношении, также rio содержанию химических загрязнителей определяется их соответствием гигиеническим нормативам, установленным санитарными правилами СанПин 2.3,2.1078-01 введенными в действие с 1 июля 2002 года на основании Федерального Закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» от 30 марта 1999 года № 52 ФЗ,

Цель исследований заключается в анализе имеющегося материала комплексного мониторинга плодородия почв, земель сельскохозяйственного назначения Томской области, садово-огородных участков пригородной зоны, качественных показателей продукции выращенной на этих почвах. Определения уровня местных источников загрязнения в антропогенном воздействии, с тем, чтобы дать прогаоз накопления токсикантов в период вегетации растений, предупредить товаропроизводителей о возможных негативных явлениях.

Задачи исследований. Достижение поставленной цели потребовало решение следующих задач:

^Определение характера изменения агрохимических свойств почв, степени загрязнения их токсикологическими и радиологическими веществами в годы активной химизации сельского хозяйства области и последующий период.

2.Дать эколого-токсикологическую оценку земель сельскохозяйственного назначения и территории, прилегающей к региональным и местным источникам загрязнения. Научная новизна.

Впервые обобщен материм за 30 лет исследований государственной агрохимической службой Томской области в системе мониторинга окружающей среды. Доказано, что кратковременный рост применения органических и 'минеральных удобрений, в период активной химизации сельского хозяйства (1970-1991 г.г,), не привели к существенному изменению агрохимических показателей, связанных с Изменения показателей плодородия носили неэначнте: со¡сращении применения удобрений, стали отвечать уровне связи с нарастанием техногенного загрязнения агроэкоси!

повышение плодородия почв. ьный характер которые при свойствеААШ1у MQSAioHíbi. В

I

интерес представляет определение уровня их содержания в продукции, пути снижения поступления, и в связи с этим необходимость разработки специальных мероприятий. Определён уровень региональных н местных источников загрязнения, показана необходимость систематического контроля, как почвы, так и сельскохозяйственных культур, особенно в частном секторе. Исследована опасность техногенных аварий, особенно на предприятиях атомной промышленности, н как следствие - возможность загрязнения территорий отдаленных от источника. Н* защиту выносятся:

1. Изменение показателей плодородия почв н качества выращиваемой продукция в период активной химизации сельскохозяйственного производства (1970-1991г.г.) на основе комплексного мониторинга, включая эколого-токсикологическое и радиологическое обследование.

2. По содержанию токсикологических элементов в почве и растениях, пронзрастаемых на землях сельскохозяйственного назначения, территория Томской области относится к 1-й и 2-й группе эколого-токсикологической оценки и пригодна для выращивания всех сельскохозяйственных культур, где нет необходимости применения специальных мероприятий. При проведении сертификации продукции возможен выборочный контроль на содержание нитратов, кадмия, свинца и выдача сертификата соответствия на всю продукцию.

3. Для контроля изменения агрохимических показателей плодородия почв, прогноза загрязнения: территории токсикантами, достаточно информации получаемой в рамках программы проведения локального мониторинга на релсрных участках. Практическая значимость к реализация работы. Полученные результаты мониторинга окружающей среды являются необходимой основой для разработки системы рационального применения средств химизации, при производстве растениеводческой продукции, что особенно важно для таежной зоны Западной Сибири, с ее слабой тарификационной способностью, коротким вегетационным периодом. В связи с ростом антропогенной нагрузки на почву и снижением объёмов внесения удобрений,' материалы исследований позволяют выявить недостатки в ранее приняты* методических рекомендациях и осуществить мониторинг земель на реперных участках, позволяющим проследить за динамикой изменения плодородия почв, прогнозировать содержание токсикантов в продукции с большей достоверностью, снизить затраты при сертификации.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались и обсуждались на областных и районных агрономических совещаниях, в лекционных курсах слушателям Томского института переподготовки сельскохозяйственных кадров, на международной научно-практической конференции ТГУ "Современные проблемы почвоведения в Сибири" г. Томск -2000г. Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 5 научных работах. Структура диссертации. Диссертация состоит из 6 глав, выводов и рекомендаций производству, библиографического списка использованной литературы и приложений; изложена на 153 страницах, содержит 57 таблиц, 8 рисунков и 2 приложений. Список литературы включает 110 наименований, в том числе 9 работ зарубежных авторов.

ГЛАВА 1. Биологическое земледелие, эколого-агрошмическое направление применительно к требованиям качества сельскохозяйственной продукции при её выращивании и сертификации.

Томская область - это регион с небольшой техногенной нагрузкой, но наиболее опасной. !>ю нефтехимическая промышленность и особенно, предприятия ядерного цикла, которые по характеру используемых технологий наносят наибольший вред природе. В современных

условиях эффективное решение природоохранных проблем видится в комплексе с экономикой, поскольку «рано или поздно первые вступят в противоречие с существующими методами хозяйствования». Даже если принять, что промышленные предприятия будут соблюдать все предложенные меры предосторожности, то развивающееся общество будет иметь прогрессирующее воздействие на природу. Следовательно, оптимальный путь -одновременное решение этих задач: с одной стороны - сведение к минимуму вредных последствий промышленности на природу, с другой - поиск и разработка технологий, обеспечивающих нормальное функционирование биосферы. Способы перевода вредных веществ в наименее подвижные и малотоксичные для растений формы, дают надежду По восстановлению плодородия почв. Однако, в реальных условиях широкий спектр почв разного гранулометрического состава, гумуеированности, кислотно-основных свойств, а также уровень окультурениости, значительно снижают оптимизм в скором решении данной проблемы. Последние годы, особенно в Европе, все чаше ставится вопрос о разработке иных технологий в растениеводстве и даже о переходе на новые альтернативные системы земледелия в сравнении с интенсивными, основанными на достижениях научно-технического прогресса, в мировом земледелии. Анализ же путей развития, мирового современного земледелия показывает, что систематическое повышение его продуктивности, возможно не вследствие альтернативного противопоставления достижениям аграрной науки, каких-то иных приемов ведения хозяйства, а дальнейшего совершенствования всех звеньев научной агрономии. В первую очередь рационального землеустройства с учетом агроланшафта; системы севооборота, обеспечивая улучшение агрохимических, агрофизических и биологических свойств почвы. На основе научного плодосмена; системы применения удобрений с целью создания оптимальных условий питания растений всеми макро - и микроб но генными элементами; комплексной экологически безопасной системы защиты растений от вредителей и болезней, дифференцированной системы обработки почвы в севообороте с учетом биологических требований культурных растений и почвенно-климатических условий. Все эти перечисленные системы являются обязательными звеньями любого направления земледелия, решающего единые задачи; воспроизводство плодородия почвы, повышения продуктивности и получение высокого качества продукции растениеводства, экономической рентабельности и низкой энергоемкости технологий, сохранения и улучшения природной среды (Минеев, 1996).Из всех средств, применяемых в качестве удобрений, химических мелиорантов и биологических стимуляторов роста растений, наибольшей критике сторонниками биологического земледелия подвергаются минеральные удобрения. Меньшее снижение продуктивности севооборотов при отказе от применения минеральных удобрений возможно на высоко плодородных почвах, которые длительное время получали достаточное количество питательных веществ. На бедных питательными элементами почвах при отрицательном их балансе в системе почва-растение, ограничение применения приводит к резкому падению продуктивности пашни. В этом отношении особую тревогу вызывает состояние современного земледелия в России. С 199) года применение средств химизации сократилось в 20 и более раз и по исследованиям Л.В, Постникова (1994) даже при невысоких урожаях сельскохозяйственных культур дефицит баланса питательных элементов на пашне составил более 80 кг\га. Удобрения - материальная основа количества и качества урожаев. Больше того, можно с уверенностью сказать, что минеральные удобрения в современном земледелии являются не только источниками питательных элементов для растений, но и выполняют положительные экологические функции.

2. Объекты, условия и методы исследований.

Томская область расположена в юго-восточной части Западно-Сибирской равнины. Юго-западные границы проходят по заболоченной, залесённой равнине, труднодоступной для экономических связей. Обшая площадь области 31,4 млн.га, из которых лесом занято 61,3 %, болотами 29,9 %, землями сельскохозяйственного назначения 5,1 %. Отличительной чертой

климата является продолжительная и морозная зима с коротким, но достаточно теплым летом. Средняя продолжительность безморозного периода составляет 85-115 дней. Сумма средне - суточных температур воздуха за период с температурой выше +10 от 1526 до 1780, а сумма эффективных температур (свыше +15) за вегетационный период не превышает 655' Область, относится к зоне достаточного увлажнения со среднегодовой суммой атмосферных осадков 429 - 506 мм.

Современный почвенный покров Томской области характеризуется большим разнообразием, однако господствуют подзолистые, подзолистые элювнально-глеевые почвы в сочетании с дерново-подюлистыми, болотными, болотно-подзолистыми: серые лесные в сочетании с серыми лесными глесвыми, оподзоленные и выщелоченные черноземы. На основании обширного материала по изучению почв Томской области (Кузнецов, Непряхин 1965; Тюменцев 1968; Добровольский и др. 1971,1981.) их краткой характеристики, исходя из экономическо-хозяйственной деятельности, на основании Зональной системы земледелия Томской области, выделены четыре природно-экономические зоны, Исследования комплексного мониторинга земель занимают период с 1967 по 2002 год. В основе проведённой работы лежат методические указания по проведению комплексного мониторинга земель сельскохозяйственного назначения. Эколого-токси ко логическая оценка проводилась по результатам анализов почвенных проб и растений на содержание остаточных количеств пестицидов, тяжелых металлов и радионуклидов. Радиологическая оценка проводилась путём замера гамма - фока на каждом элементарном участке, и в точках во время отбора почвенных образцов. В случае превышения допустимых уровней проводилось более детальное обследование. На полях, где доза внесения минеральных удобрений по каждому виду составляет не более 90 кг\га д.в„ объединённые пробы почв отбирались в течение всего вегетационного периода. На полях, где доза внесения минеральных удобрений по каждому виду составляет более 90 кг\га, почвенные пробы отбирались спустя 2-2,5 месяца после их внесения. Частота отбора почвенных проб устанавливается в зависимости от пестроты почвенного покрова н количества вносимых удобрений н составляет 3-5 га. Отбор объединенных проб осуществлялся способом маршрутных ходов, которые прокладывают по середине каждого элементарного участка вдоль его удлинённой стороны. Каждую объединённую пробу составляли из точечных проб, равномерно отбираемых по маршрутному ходу. На пахотных почвах точечные пробы отбирали на глубину пахотного слоя. На сенокосах и пастбищах - на глубину гумусового горизонта, но не глубже 10 см. Учитывая пестроту почвенного покрова, объединённую пробу на всех типах почв при отборе буром составляли из 20-40 точечных проб. В пробах почв, отобранных в ходе проведения комплексного агрохимического обследования, определяли содержание остаточных количеств пестицидов (ОКП) и тяжёлых металлов (ТМ). В почвенных пробах определялись подвижные формы ТМ или их валовое содержание. Степень загрязнения почв ТМ выявлялось путём сравнения с предельно допустимой концентрацией (ПДК), соответствующего элемента в почве или его местным фоновым содержанием. Мониторинг земель сельскохозяйственного назначения на реперных участках представляет, систему своевременного выявления изменений плодородия почвы, качества и количества сельскохозяйственной продукции. Реперные участки, располагаются в различных природно-сельскохозяйственных зонах, а так же на техногенно - загрязнённых территориях вблизи крупных промышленных предприятий, транспортных магистралей.

Глава 3. Основные пути техногенного загрязнение окружающей среды.

Одним из основных, приоритетных направлений эколого-агрохнмнческих исследований, принятых на 1 съезде международной Ассоциации агрохимиков и агроэкологов «Агрозпас» (1992г), является исследование баланса биогенных и токсичных элементов в системе почва-растение с учетом использования агрохимических средств и различных источников техногенного загрязнения. На примере воздействия мест хранения удобрений на окружающую среду исследуем данный источник загрязнения. В 1985-90-е годы ежегодно на

базу химизации поступало до 60 тыс.тонн минеральных удобрений и 16 тыс.тонн известковых материалов. Загрязнение пылевидными частицами известковых материалов, содержащих кадмий, превышает загрязнение от суперфосфата. Изучение проб почвы на территории склада и на расстоянии до 400м от базы химизации убедительно свидетельствует, что загрязнение почвы происходит не только кадмием, но и цинком, никелем, хромом (табл.1), Проведя ялализ химического состава воды пруда - накопителя, а также ручья вытекающего из него, речки Каменки и болота находящегося на расстоянии 500 м от пруда, (табл. 2), установили, что стоки с территории базы несут широкий спектр химических элементов, загрязняющих окружающую среду. На первом месте по загрязнению стоит азот в различных его формах, превышающий предельно допустимые уровни.

Таблица)

Влияние базы снабжения агропромхимии на содержание тяжблых металлов в почве, мг/кг.

Место огйюра Элемент

гп Си са РЬ | N1 Сг

Территория 39 3,2 0.8 21,0 21.0 43,5

100м от склада 24 5.7 0.38 17.5 17,5 21.0

200м от склада 22,5 4.7 0.28 12.0 12,0 15,0

400м от склада 18,0 5,2 0,2 10,3 1 ю,з 12

Главные причины загрязнения природной среды удобрениями - это несовершенство технологии транспортировки, хранения, смешивания удобрений. Отрицательным фактором при транспортировке удобрений является перевалочная система завод-поле. Особенно последний этап складирование удобрений на краю поля. В 80-е годы в хозяйствах области такой способ временного хранения был широко распространен. В результате часть пашни была выведена из хозяйственного оборота. В настоящее время идет процесс естественной рекультивации таких площадок. В конце 80- годов имелась подобная площадка временного хранения удобрений в ОПХ им. «Сидоренко». За 10 лет ее площадь 0,3 га. полностью заросла многолетними злаковыми травами, за исключением центра. В центре площадки, осенью 2000 года, был заложен разрез глубиной 1м. Отобраны пробы через 20 см. В таблице 3 представлены данные содержания агрохимических показателей по горизонтам.

Таблица 2

Химический анализ воды с базы химизации, мг/л_

Объект Показатели

N114 N0^ И03 РО„ сь РН

Пруд-накопитель 462,8 9.64 541,2 50 978,5 387,8 8.1

Ручей из пруда при впадении в р.Каменку 0,34 0,43 68,2 10.0 171.95 86,4 7,0

Р.Камеика, выше впадения ручья 0,16 0,65 43.3 1,0 114.5 65,3 7,0

Болото за прудом-накопителем 469,6 60,1 304.5 1,8 12920 1152 8,0

Атмосферные осадки пос.Богашево 0,26 0 1,76 1,7 4,19 113.3 7,3

П Д К хозяйственно-бытовых вод (мг/л) 2,0 3,3 45.0 1,0 350.0 500.0 О

Таблица 3

Агрохимическая характеристика светло-серой почвы на плошадке временного хранения _ ■_удобрений._'

Горизонт Агрохимические показатели, мг/кг.

Р;01 к^о N03 РН

0-20 1000 440 1120 4.5

20-40 912 380 724 4.7

40-60 336 580 1050 5,2

60-80 290 940 1150 5,4

80-100 336 960 1550 5,3

Потери удобрений при хранении в результате вымывания бывают значительным и, и научно подтверждается, что наиболее подвижен азот в его нитратной форме (Минеев, Дебрецени, Мазур 1993). Достаточной подвижностью обладает и калий, наименьшей из макроэлементов - фосфор. Исходя из того, что ПДК, для нитратного азота 130 мг/кг, а для фосфора 200 мгпо Р2О5 (суперфосфату) можно отметить, что загрязнение почвы иа таких площадках значительно превышает допустимый уровень и даже по истечении 10 лег Территория далека от полной рекультивации.

Глава 4. Динамика изменения агрохимических показателей по турам обследования.

Оптимальной формой организации контроля, за состоянием почв земель сельскохозяйственного назначения, является комплексный агрохимический мониторинг. Роль его преследует цель сохранения н рационального использования природных ресурсов -это оценка (прогноз) социально-экономических условий проживания человека (Муронка, 1995)

Чернозем выщелочный

Темно-серая лесная Серм лесная светло-серая

лесная

Рис.1 Изменение содержания гумуса по турам обследования.

В настоящее время, когда в связи с известными экономическими условиями, резко снизилось применение средств химизации, уменьшились выбросы промышленного производства, важно подвести итоги изменения состояния почвенного покрова, его агрохимических показателей, миграции, накопления и трансформации токсичных химических веществ в системе почва ~ растение. В период с 1970 по 1992 год в Томской области, равно как в России в целом, наблюдался резкий подъём внесения органических и минеральных удобрений. Анализируя материалы агрохимического обследования в годы активной химизации, представленные в рисунках на примере территорий с различным уровнем применения средств химизации, а это районы с развитым сельским хозяйством, прослеживаются одни и те же закономерности подтверждающие выводы ученых. Содержание гумуса на выщелоченном чернозёме за двадцать с лишнем лет уменьшилось на 0,86 % (с 6,06% до 5,2%), на темно-серой лесной -1,0%, на серой - 0,2 %, на 0,5% светлосерой почве (рис. 1). Уменьшение содержания органического вещества в почве происходит из-за снижения применения органических удобрений, нарушения агротехники возделывания культур, отсутствия научно обоснованных севооборотов. В результате минерализация преобладает над поступлением. Анализируя процессы, происходящие с кислотностью почв, (рнс.2) можно уверенно заявить, что этот показатель более стабилен. Большой интерес представляют в Томском районе хозяйства, относящиеся к объединению Томскплодо-овощпром, где примепеиие удобрений составило 221кг/га в среднем за 12 лет, в том числе N - 77 . Р - 56ч К - 88. Находясь на одних н тех же типах почвы, но при условии значительно большего применения органических удобрений и в частности торфа, материалов содержащих известь, такой стабильный показатель, как кислотность почв на 0,5 рН ниже, чем в остальных хозяйствах, с эернопропашными севооборотами (рисЗ).

Чернозе выщелочны

Темно-серая Серая

" Светио-сарая лесная лесная

/ VII VI

лесная

Рис.2, Изменение кислотности по турам обследования.

в

Совхозы

Томскплодооеощпром ПР04*0 хозяйства

Рис.3. Изменения кислотности почв по совхозам

Рис.4. Изменения средневзвешенного содержания подвижных форм фосфора по турам обследования.

Рис.5.Изменение содержания обменного калия в почвах по турам обследования.

Применение фосфоритной муки сказалось на содержании подвижного фосфора в почве. За эти годы он увеличивался на всех типах почв (рис.4). На светло-серых лесных почвах Томского и Кривошеи некого районах на 21 мг/кг. На более плодородных, темно-серых оподзоленных почвах Шегарского и Кожевниковского районах на 20 мг/кг. Изменения по турам происходили в пределах градации подвижного фосфора, определяемого методом Кирсанова.

Процесс изменения обменного калия в почвах области стабилен (рис.5).

Глава 5. Токсикологическое обследование почв и сельскохозяйственной продукции.

Для правильной оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами, с одной стороны, необходимо иметь точку отсчета (фоновое содержание), а с другой - знать их ПДК в почве. По некоторым металлам ао сих лор не имеется достаточно надежных данных об их фоновом содержании. Практически для серых оподзоленных, дерново-подзолистых почв Томской области, утвержденных фоновых показателей нет. Проблеме загрязнения агролаишафтов тяжелыми металлами (ТМ) уделяется большое внимание, однако до сих пор нет единого подхода к оценке уровня загрязнения почв. Агрохимическая служба для опенки загрязнения использует разработанную ЦИНАО группировку почв на 5 групп (Кузнецов, 1997), В данном случае оценка степени загрязнения почв, включает определение валового содержания ТМ в пахотном слое и сопоставление с утверждёнными значениями ориентировочно-допустимымых концентраций (ОДК). Однако многие исследователи отмечают, что отечественные ОДК ТМ в почве разработаны слабо и их использование не дает полного представления О загрязнения почв (Алексеев 1987, Ильин 1994). Сравнивая результаты обследования, приходим к выводу, что валовое содержание тяжелых металлов в почвах области значительно меньше ОДК (табл.4).

Таблица 4

Валовое содержание тяжёлых металлов в почвах Томской области, мг/кг.

Тип почвы Элементы

Си га са Рв N1 Сг

Серая-лесная оподзоленная 15Д 47,0 0,28 16,5 34,2 14,3

Светло-серая лесная, оподзоленная 13Д 40,0 0,28 21,3 21,3 20,8

Тёмно-серая лесная оподзоленная 8,5 35,0 0,3 23,4 38,0 21,3

Тёмно-серая лесная слабо оподзоленная 10,4 38,7 0,2 20,0 42,6 22,4

Серая лесная оподзоленная 10,0 38,0 0,3 23,5 54,3 16,8

Серая лесная оподзоленная 10,4 42,0 0,25 9,8 40,4 12,8

Светло-серая лесная оподзоленная 13,8 37,0 0,3 13,4 48,0 9,0

Серая лесная оподзоленная 8,3 42,0 0,26 26,7 38,0 17.7

В среднем по области 10,4 42,9 0,28 21,4 38,4 22,4

ОДК с рН менее - 5,5 66 100 1,0 65 40 50

Содержание в материнской породе (горизонт С) 4,6 20 0,19 18 15 0

Кларк 20 50 0,5 10 0 0

В соответствии с группировкой почв, предложенной ЦИНАО, все обследованные почвы Томской области по содержанию тяжелых металлов относятся к 1 и 2 группам. Многие исследователи степень загрязнения почв оценивают по состоянию растений. Критерием в данном случае служит предельно допустимое количество металла в растениеводческой продукции (Черных, Ладонин, 1995). При установлении ПДК, необходимо использовать не валовое количество тяжелых металлов, а содержание их подвижных соединений. (Староверова, Вашенко, 2000) В связи с этим, разработанная шкала экологического нормирования ТМ для почв со слабо кислой и кислой реакцией, на кафедре агрохимии МГУ имени Ломоносова на серых оподзоленных почвах подходит более. В 1994 году вышла методика токсикологической оценки почв и продукции, где предложено извлечение подвижных форм ацетатно-аммоннйным буферным раствором с рН-4,8, Как отмечает П.М.Аврамснко (1998) между валовым содержанием свинца, цинка, кадмия в почве И их подвижными формами обнаруживается достаточно тесная связь. Сравнивая различные методы определения тяжёлых металлов, выводы получаются одни и те же, а именно: загрязнение почв сельскохозяйственных угодий имеют очень низкий уровень. В связи, с чем не нуждаются в проведении специальных мероприятий. Как отмечает Е.И.Волошин (1998)

II

закрепление солей тяжелых металлов во многом определяется количеством органического вещества в гумусовом горизонте и гранулометрическим составом почв. Исследование основных типов почв Томской области полностью подтверждают эти выводы. В исследованиях азотного режима почв области, проведённые в различные годы учёными Т.П.Слав миной (1957), Э.В.Тнтовой (1977), В.К.Каличкиным (1991), определено, что почвы обладают низкой нитрифнкационной способностью. По данным наших исследований под посевами яровой пшеницы текущая минерализация почвенного азота после бобовых составляет 60-80кг/га, пропашных б0-70кг/га, после зерновых 20-ЗОкг/га. Данные показатели характерны для зерново-пропашных севооборотов. В хозяйствах пригородного овощеводства, несмотря на сокращение применения средств химизации всё еще запасы нитратного азота высокие, по сравнению с зерно-пропашным севооборотом совхоза Мазаловскнй (табл.5), однако н здесь происходит его снижение,

Таблица 5

Результаты осенний диагностики запасов нитратного азота в хозяйствах Томского района,

мг\кг.

Место отбора Год

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Совхоз Томь 15,7 16,0 18,7 21,8 10.5 10,8 9,2 10,1 8,6

Совхоз Степановскнй 1М 40,0 22,3 28,0 18,3 13,6 11,0 6,4 6,0

Совхоз Батуринекий 18,4 24 22,3 28,0 183 13,6 11,4 9,0 13,0

Совхоз Кисловский 8,0 22,2 23,0 36,0 38,0 17,6 0 9,7 10,3

Совхоз Победа 11,7 7,9 13,7 19,0 12,0 юд 0 0 0

Совхоз МазаловскиЙ 3,6 3,9 зд 3,7 3,5 3,6 0 0 0

Для сравнительной характеристики проведанное обследование мичуринских участков показало, что содержание нитратного азота в почве значительно отличается от земель сельскохозяйственного назначения, в связи е применением их владельцами большего количества средств химизации (табл.6),

Таблица 6

Сравнительная характеристика мичуринских участков по содержанию нитратного азота, %

Количество участков <5 5,1-10 11-15 16-20 21-30 31-40 41-130 пдк

79 20 29 9 5 10 3 3 0

% 25,1 36,7 1и 6,3 12.6 4 4 0

Таблица 7

Среднее содержание тяжёлых металлов в продукции мичуринских участков и _товаропроизводителей Томского района._

Продукция Тяжелые металлы, подвижные кислоторастворимые формы, мг/кг

Цинк Медь Кадмий Свинец

Картофель мичуринских участков 4,2 2,1 0,022 0,081

Картофель хозяйств 1,1 1,18 0,016 0,03

Свекла мичуринских участков 5,16 3,14 0,015 0,24

Свекла хозяйств 1,6 2,8 0,014 0,12

_Продолжение таблицы 7

Морковь мичуринских участков 2,39 1.98 0,02 0,096

Морковь хозяйств 1,6 1,56 0,014 0,12

В 1996-97 годах обследована продукция, выращенная на 41 мичуринском участке. Анализ свидетельствует, что контроль, эа агроэкологической ситуацией на территории частного сектора, должен не только присутствовать, но и усиливаться. Вероятность загрязнения свеклы солями тяжелых металлов достаточно высокая - 20 % образцов по мели, 9 % - по цинку, 14 %- по кадмию превышают ПДК, Картофель загрязнен кадмием на уровне ПДК. Доля же загрязнения более 0,5 ПДК увеличивается до 63 % по меди у свеклы, 33 % у моркови. Если сравнить уровень загрязнения тяжелыми металлами овощной продукции, выращиваемой в частном секторе (табл.7) и у крупных товаропроизводителей, то можно отметить, что уровень загрязнения у последних несколько ниже.

Глава 6. Характер изменений плодородия почв и качества продукции на реперпых участках.

До 1993 года в нашей стране не бьио единой системы контроля а!-роэкологической ситуации на территориях используемых в земледелии, который позволил бы всесторонне и глубоко оценить, как положительное, так и негативное антропогенное воздействие непосредственно на агроэкосистему. Системой регулярных наблюдений состояния плодородия почв, в пространстве и во времени стал мониторинг на рсперных участках. Изменения агрохимических свойств почв сельскохозяйственных угодий в настоящее время имеют сложный, неоднозначный, во многом противоречивый характер. Анализ данных полученных при исследовании агрохимических показателей на реперных участках расположенных на различных типах почвы, позволяет с 1994 года более точно проследить характер их изменения. На примере реперного участка № 4, расположенного в Томском районе на т£мно-серой лесной почве (рис 6), можно отметить, что на протяжении длительного периода, изменения кислотности, гумуса, обменного калия, не происходит. Данный период исследования приходится на время, когда в сельскохозяйственном производстве, применение средств химизации сведено до минимума. Движение величины агрохимических показателей в почве объясняется различием агроклиматических условий периода взятия проб, погрешностью измерений, различием в выносе питательных веществ культурами. Вместе с тем следует отметить изменение содержания подвижного фосфора, переход величины из очень высокого, по градации принятой для метода Кирсанова, в высокое. Следует отметить, что 282 мг/кг на тСмно - серой лесной почве, результат внесения фосфоритной муки в период активной химизации сельскохозяйственного производства. Снижение подвижного фосфора в последние годы подтверждает вывод о прекращения последействия удобрений. Находясь в зоне влияния самого крупного в мире объекта ялерно-техналогического цикла Сибирского химического комбината, представляется, важным систематическое наблюдение за загрязнением окружающей среды радионуклидами и поиски путей снижения их накопления. Ведущими факторами, от которых зависит величина поступления радионуклидов из почвы в растения, являются физико-химические свойства почвы н биологические особенности растений. Уровень загрязнения культур выращиваемых па различных типах почвы, может отличаться в 10-20 раз для стронция-90 и 100 и более для цезня-137 (Гулякин, Юдинцева 1993). В порядке снижения поступления стронция-90 в растения, почвы располагаются следующим образом: дерново-подзолистые, серые лесные, каштановые, черноземы. Для цезня-137 их можно расположить в такой последовательности: дерново-подзолистые, серые лесные, лугово-карбонатные, черноземы, аллювиально-карбонатные (Горина, 1973). Однако в пределах одного и того же типа почвы, гранулометрический состав, кислотность, емкость поглощения, гумус н ряд других агрохимических показателей значительно влияют на закрепление радионуклидов в почве и поступление их в растение. В свою очередь растения в зависимости от биологических особенностей накапливают различное количество радионуклидов. Накопление

радионуклидов в урожае определенной продукции зависит от их содержания в почве. Исследованиями установлено, что зависимость здесь прямо-пропорциональная.

^ в

□ Степень кислотности,рН ■ Содержание гумуса, %.

1994 1999 2000 2002 2003

□Содержание обменного калия QСодержание подвижного фосфора

Рис.6 Изменение агрохимических показателей на реперном участке № 4,

Следовательно, величина коэффициента накопления (КИ) для одних и тех же растений в одних и тех же почвенных условиях, есть величина постоянная, не зависящая от количества в почве радионуклидов. При разработке структуры посевных площадей можно рассчитать (прогнозировать) ожидаемое содержание стронция-90 и цезия-137 в будущем урожае каждого поля. Накопленную информацию можно яспоЛьзояагь при сертификации продукции. Осуществлять выборочный контроль с наиболее загрязненных участков, тем самым, уменьшая объем испытаний и финансовые затраты. Регулярное измерение мощности экспозиционной дозы на уровне 1м над поверхностью почвы, позволили установить колебание в пределах 9-15 мкр/час, в среднем 12,4мкр/час по области. Минимальное значение мощности экспозиционной дозы характерно для реперного участка расположенного в Зырянском районе №7 здесь- 9мкр/час, максимальное 15 мкр/час Томский район репер №3 и Бакчарский район №19. Все известные радиоактивные элементы делятся на две группы: естественные и искусственные (техногенные).

Так* изотоп К-40 обуславливаем 40-45 % существующей экспозиционной мощности гамма-излучения в природе. На долю тория-232 и продуктов его распада приходится около 35 %, а на уран и его продукты распада 20-25 % (Рнхванов,1994). Содержание ЕРН (естественных радионуклидов) в почвах Томской области находится в пределах: К- 40 - 458 +144 Б к/кг; тория-232 - 27 ± 7; радия-226 - 18 +4. В связи с этим плотность загрязнения (ПЗ) ки/км2 по К-40 составила 3,5 при минимальном уровне на пойменной дсрново-среднеподзодистой почве 3,1 ки/км1 Максимальное содержание на светло-серой лесной дерново-подзолистой 3,9ки/кмг, По торию-232 113 в среднем равна ОДки/км1 при минимальном (0,18) на пойменной дериово-среднеподзолистой почве и мак.(0,29) на темно-серых лесных. Радий-226 дает ПЗ мин,(0,11) на светло-серых дерново-подзолистых, мак.(0,15) на светло-серых подзолистых. Радиоизотопы искусственных нуклидов обладают разными видами радиоактивности. Среди них преобладают бета излучатели (строиций-90), (цезий-137) и альфа излучатели (плутоний-239).Согласно СанПина 2.3.2.1078-01 нормированию в продукции подлежат цезнй н стронций, поэтому они изучаются и контролируются в почвах. Средняя величина плотности загрязнения по состоянию на 2000год составила: по цезию -137 - 0,04ки/кмг, стронцию-90 - 0.017ки/кмг. Анализируя данные, по районам области и временном протяжении видно, что максимальное загрязнение приходится на 1994год (рис. 7).Вероятное объяснение в аварии (апрель 1993г.) на СХК с выбросом в атмосферу коротаоживущих изотопов дающих гамма излучение, таких как; рутений-103, рутений-! Об, ниобий-95, цирконий-95. Присутствовало незначительное количество и цезия-137. Общая суммарная активность перечисленных изотопов достигла в некоторых местах 8-13ки/км!. Мощность дозы гамма излучения 80мкр/час. В последующие годы в результате полураспада, активность техногенного загрязнения снизилась. Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что даже небольшая авария с выбросом 530-590ки приводит к загрязнению значительной территории отстоящей от СХК на 200-300км. В зону воздействия попадают Бакчарский и Кривошеинскнй районы. Радиационная обстановка на сельскохозяйственных угодьях субъектов РФ по данным радиологического обследования на 01,01.2001 г. характеризуются следующими средними показателями: мощность экспозиционной дозы гамма-излучения составляет 11,2 mkPW, содержание стронция -90 -5,2 Бк\кг, цезия-137 - 13,8 Бк\кг, что соответствует плотности загрязнения по Стронцию-90 -0,04 киЛкм1 и цезию-137 - 0,11 ки\км3. Исследованиями установлено, что накопление радионуклидов в урожае сельскохозяйственных культур зависит от тина почвы, и варьирует в широких пределах, яо практически не превышает нормативные величины (СанПин-2,3.2.1078-01. и НРБ-96), установленные Госкомсанэпнднадзором России (рис. 8). Нормативом установлена величина для картофеля и овощей: цезий-137 - 120, Б к/кг, стронцию-90 - 40 Бк/кг. Таким образом, продукция выращиваемая на сельскохозяйственных угодьях области, отвечает требованиям СанПина 2,3.2.1078-01 н необходимости проведения

—^ШетарскиЙ район ■ *~Бакчарский район

^^Кривошеинский район

Рис.7. Содержание радионуклидов в почае релеркых участков по районам области, (СиЛш.км.

мероприятий по снижению уровня накопления радионуклидов нет.

И Содержание Се-137

□ Содержание 8г-90

1995 : 1996

Капуста

1997 1998 1999

картофель пшеница капуста пшеница картофель пшеница

Рис,8. Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции релерного участка № 6

Выводы;

1. Увеличение объема применения органических и минеральных удобрений в период активной химизации сельского хозяйства (1970-1991 г.г.) не привели к изменению агрохимических показателей повлекших повышение плодородия почв сельскохозяйственного назначения. Различия по турам обследования иоенлн не значительный характер, и в последующие годы при резком сокращении уровня применения удобрений, наметилась тенденция снижашя до показателей, отвечающих определенному типу почв.

2. Тенденция сокращения средневзвешенного показателя гумуса (по Тюрину), за годы активной химизации не преодолена, более того в последний период она увеличилась.

3. Темпы роста промышленного производства в этот период увеличили антропогенную нагрузку на земли сельскохозяйственного назначения.

4. По содержанию токсикологических элементов в почве и растениях выращиваемых ка сельскохозяйственных угодьях, территория Томской области относится к 1 - 2 группе эколого-токсикологической оценки и пригодна для выращивания всех сельскохозяйственных культур, где нет необходимости проведения специальных мероприятий по снижению под вижностн токсикантов, в том числе радионуклидов.

5. Прн проведения сертификации продукции, возможно применение выборочного контроля по определению содержания нитратов, кадмия, свинца и выдача сертификатов соответствия на вею продукцию.

6. На территории прилегающей к региональным и местным источникам загрязнения, на садово-огородных участках, нет гарантии получения продукции, отвечающей нормативам безопасности - СанПнн 2,3.2.1078-01. Вся производимая продукция требует обязательной сертификации, в первую очередь, расположенная вдоль автомобильных дорог федерального и регионального значения иа расстоянии 200 и более метров.'

7. Для контроля изменения агрохимических показателей плодородия почв, прогноза загрязнения территории токсикантами, достаточно информации получаемой в рамках программы проведения локального мониторинга нареперных участках.

Рекомендации производству.

В связи с тем, что не удалось остановить падение содержания органического вещества в почве, ускоренное уменьшение гумуса в последнее десятилетие, отсутствие действенных мер по сохранению и воспроизводству плодородия. Мероприятия по сохранению его в системах земледелия следует осуществлять на основе оптимального сочетания агротехнических, мелиоративных и агрохимических приёмов (структура посевов, севооборот, способы обработки почвы, сортовой состав культур, сроки посева, нормы высева, устранение лимитирующих факторов как кислотность, эрозионные процессы и т.д.). Этим создается фон для эффективного применения оргашческнх и минеральных удобрений, биологического азота и других средств. Установлено, что на почвах достаточно обеспеченных питательными веществами, содержание радионуклидов, солей тяжелых металлов в растениях в 2-3 раза ниже, чем на фоне низкого плодородия. Встаёт вопрос размещения культур в севообороте по требовательности к условиям питания. Основа управления развитием растений, это эффективное использование имеющихся питательных веществ, атмосферных осадков. Достигается это при создании в корнеобитаемом слое оптимальных агрофизических свойств, внедрение ресурсосберегающих, современных технологий. В определённой мере проблему гумуса можно решать за счёт сокращения сроков использования многолетних, трав на одном поле, запахивания соломы. Необходимо отметить, что применение минеральных удобрений остаётся эффективным приёмом сохранения плодородия почв. Вместе с тем, внесение их должно быть экономически обоснованно, в первую очередь с учётом содержания всех элементов питания.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

I Пьяных Г.М., Гладышей В.П. Агроэко логический мониторинг, как средство прогнозирования качества сельскохозяйственной продукции в целях сертификации. !1 Материалы 2 областной научно-практической конференции « Качество - во имя лучшей жизни» - Томск, 1997. С.102-ЮЗ.

2. Пьяных Г.М. Контроль почв садово-огородных участков.//Агрохимический вестник, 1998, № 3 С.ЗО.

3. Пьяных Г.М,, Лсвковская Л.В. Динамика изменения плодородия почв Кривошенцското района Томской области. //Материалы Международной научной конференции, посвящённой 70-летию образования кафедры почвоведения Томского государственного университета. » Современные проблемы почвоведения в Сибири» - Томск, 2000 С. 401*404,

4. Пьяных Г.М., Уткин-Севосгьянов Д.С. Применение средств химизации на посадках картофеля в условиях Томской области.// Материалы первой региональной научно-практической конференции «Картофель в Сибири». Томск-2001. С,45-47.

5 Пьяных Г.М. Местные источники загрязнения окружающей среды. // Сборник трудов региональной научно-практической конференции, посвящённой 10-летню Томского сельскохозяйственного института НГАУ.С. 206-209,

Отпечатано в ООО "Томский ЦНТИ" Заказ № 2358 ТиражЮОэкз. 634021, г. Томск, пр. Фрунзе, 115/3

"150 18