Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Поведение стронция в лесостепных и степных ландшафтах Западной Сибири при мелиорации солонцовых почв фосфогипсом

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Поведение стронция в лесостепных и степных ландшафтах Западной Сибири при мелиорации солонцовых почв фосфогипсом"

I о

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ' СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ' ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ХИМИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

ОД

' .< и .

На правах рукописи

ДОВРОТВОРСКАЯ НАДЕЖНА ИВАНОВНА

ПОВЕДЕНИЕ СТРОНЦИЯ В ЛЕСОСТЕПНЫХ И СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТАХ ЭАПАДНСЙ СИБИРИ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ ' • ' ■ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ ФОС-ЮГИПСОМ.

(11.00.11. - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов) .

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учеж.. степени ■ кандидата химических наук

Краснообск - 1996

Работа выполнена в Сибирском НИИ земледелия i| химизации сельского хозяйства Сибирского.отделения Россельхозакадемии.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук профессор Семендяева Н.В.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Стоянов Е.С.

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Бурлакова JI.M.

Ведущее учреждение: Институт водно-экологических проблем

СО РАН г.Барнаул

Защита состоится "28" июня 1996 г. в 1400 ч. на заседании диссертационного совета при Алтайском государственном университете С656099, Барнаул, ул.Димитрова,66)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке -Алтайского государственного университета

Автореферат разослан "Л-^Р 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Кузиков С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Химическая мелиорация солонцовых почв фосфогкпсом - побочным продуктом переработки апатитов- широко применяется в земледельческом поясе Западной Сибири как способ, позволяющий широко вовлекать эти псчвы в сельскохозяйственное использование. Но наличие в фосфогипсе некоторых токсичных элементов: тяжелых металлов, шпзьяка, элементов группы лантана, и высокое содержание стронция (до 2%) выдвигают задачу охраны почв БараСинской низменности и Кулундинской равнины, которые являются оснозным объектом химической мелиорации в Западной Сибири, от загрязнения. Сочетание аккумулятивных ландшафтов с доминирующим здесь выпотшм водным режимом создает условия нэ только для со-ленагсопления и формирования солонцово-солончаковых биогеоценозов, но и для аккумуляции продуктов обмена химических реакций и элементов-примесей. Сведения о загрязнении почв' стабильным стронцием при мелиорации солонцов фосфогипсом имеют фрагментарный характер, весьма противоречии и практически нэ связаны с изучением миграции стронция в окружающей среде. Поэтому изучение поведения стронция в ландшафтах лесостепи и степи при мелиорации солонцов фосфогипсом представляется актуальным.

Дедь и задачи исследований. Степень опасности токсикантов для дальнейшего развития сельского хозяйства на мелиорируемых территориях определяется свойствами токсикантов и . способностью геосистем к самоочищению.

В связи с этим целью исследований явилось изучение экологического значения процессов миграции н аккумуляции стабильного стронция в ландшафтах юга Западной Сибири в связи с химической мелиорацией солонцовых почв.

Задачи исследований:

1. Определить содержание валовой и подвижных форм стронция в почвообразующих породах, почвах, грунтовых водах, растительности;

2. Изучить закономерности распределения стронция в основных компонентах ландшафтов Барзбы и северной Кулунды г зависимости от условий почвообразгвания;

3. Выяснить пути миграции стронция при мелиорации солонцовых комплексов фосфогипсом и масатабы загрязнения ландшафтов;

4. Выявить способы снижения поступления стронция в товарную

часть, сельскохозяйственной продукции. |

Научная новизна. 1. Использован ландшафтный подход в изучении фоновых параметров содержания и распределения стронция в ле-состепнок и степной зоне Западной Сибири;

2. определено влияние геохимических условий почвообразования на содержание и распределение стронция в геохимически сопряженных системах;

3. установлены' закономерности распределения стронция в поч-вообразующих породах, почвах, грунтовых водах и фитоценозах как компонентах лесосостепных и степных ландшафтов Западной Сибири.

4. изучено влияние антропогенного фактора (химической мелиорации) на содержание стронция в разных компонентах ландшафта.

Практическая значимость. 1. Результаты исследований могут быть применены в планировании мелиоративных мероприятий:на солонцовых комплексах и при формировании структуры использования лесостепных и степных ландшафтов в сельском хозяйстве;

2. жономерности распределения стабильного стронции в аккумулятивных ландшафтах Барабы и Кулунды могут быть использованы при прогнозировании поведения радиостронция, источником которого в этих районах является след радиоактивного загрязнения Семипалатинских ядерных испытаний. .•

Заздаемые положения: ' ;

1. Преимущественно аккумулятивный рельеф Кулундинско-Бара-бинской' структурно-геоморфологической области, слабая дрениро-ванность территории обусловливают накопление стронция в процессе миграции, поэтому его содержание в ландшафтах этих территорий выше кларкового.

2. Геохимические условия почвообразования Солонцов и солончаков способствуют закреплению стронция в почвах транзитно-акку-мулятивных и аккумулятивных ландшафтов Барабы и северной Кулунды. ' Соотношение Са:Бг здесь значительно ниже эталонного, что свидетельствует о генетически обусловленном, дисбалансе этих элементов. • '

3. Дисбаланс Са и 5г сильнее выражен в фитоценозах как в последнем звене рассматриваемой биогеохимической цепи: почвооб-разующие . породы - • грунтоьые воды - почвы - растения.. Это, обусловлено большей подвижностью стронция по сравнению с кальцием.'

4. Химическая мелиорация солонцовых почв фосфогипсом ведет к накоплен;!» стронция не только в мелиорируемых * почвах, - но и в

других компонентах и позициях ландшафта, вызывая устойчивое усиление дисбаланса кальция и стронция.

Апробация работы: результаты исследований докладывались на Совещании "Охрана природной среды от техногенных выбросов через атмосферу" в 1990 году (Москва, ВДНХ), научной конференции "Экологические проблемы химизации сельского хозяйства" в 1990 г.(г.Барнаул), на научной встрече "Дистанционные, наземные, полевые, интегральные и специфические методы изучения загрязненности почвенного покрова" в 1991 г.(Москва, Почвенный ин-т им. В.В.Докучаева), на семинаре по экологии почв в-1991 году (Новосибирск, ИПА).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и предложений производству, общим объемом 145 страниц, включая 11 рисунков, 35 таблиц. Список использованной литературы включает 117 наименований отечественных и зарубежных авторов.

~ ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Характеризуя^Ъбъект исследования, целесообразно отметить основные особенности геохимической обстановки, в которой происхо-. дит миграция стронция.

Исследуемые ландшафты- расположены в Кулундинско-Барабинской структурно-геоморфологической области, которая представляет собой обширную бессточную впадину, что обусловливает общую направленность миграционные процессов, характеризующуюся аккумуляцией водных мигрантов в ландшафтах этой территории.

Поставщиком стро..ция в почвы являются почвообразующие породы, сформированные покровными лессовидными суглинками и озер-но-аллювиальными отложениями четвертичного периода. В минералогическом составе почвообразующих пород присутствует значительное количество;первичных минералов группы амфиболов и пироксенов, характеризующихся высоким содержанием кальция и стронция (Виноградов А.П4' 1957).

Распределение минеральных веществ внутри этой огромной территории по^природныл зонам обусловлено различиями климатических условий: . ¡¡хштезеиза осадков и температурного режима. Нар"стание засурдшсср! пш япиаэнии с севера на юг обусловливает уменыле-нко способности зодчых мигрантов, • вследствие чего

■ -•.вы северной степи в целом характеризуются наибольшим их нападением по сравнению с лесостепью.

В местных ландшафтах перераспределение атмосферных осадков ив элювиальных позиций в аккумулятивные и близкое залегание грунтовых вод обусловило гидроморфизм почв подчиненных элементов рельефа. Геохимическая ситуация в них характеризуется пульсаци-онным водным режимом, иллювиированием почвенного профиля, накоплением легкорастворимых солей, появлением соды и варастанием щелочности почв (Базилевич Н.И.1965, Курочев В.М. 1988,1991). Эти факторы способствуют снижению подвижности стронция и его накоплению на сорбционном и карбонатном геохимических барьерах.

Таким образом, геохимическая обстановка, определяющая характер миграции стронция в почвенном профиле, складывается из факторов и условий четырех угодней: 1) регионального, общих для всей исследуемой территории южной части Западной Сибири;. 2) зонально-провинциального; 3) местного ландшафта; 4) внутрипрофиль-ного. Факторы первого уровня обусловливают общее накопление, стронция в ландшафтах Барабинско-Кулундинской аллювиальной равнины, остальные способствуют внутриландшафтному перераспределению элемента.

Мы рассматриваем распределение стронция в компонентах ландшафта под влиянием зонально-провинциальных геохимических условий и в вавг^имости от рельефа местного ландшафта.

В качестве элементарной структурной единицы ландшафта . ¿¡ля изучения фоновых параметров использовались катены: в северной лесостепи - катена "Чулым", в юашой лесостепи - "Чаны", в северной степи - "Баган". Распределение стронция в местном ландшафте изучалось по позициям: элювиальной (Эль), элювиально-транзитной (Т1), аккумулятивно-транзитной (Т2), транзитно-аккумулятивной (ТЗ), аккумулятивной (Ак) (по типологии Глазовской М.А.,1964). Изучались следующие компоненты ландшафта: почвообразующие породы» грунтовые воды, почвы, растительность. Основным объектом явились почвы: в элювиальных' позициях черноземы южные и обыкновенные и лугово-чернпвемные почвы,, в транзитных - солонцы с различной степенью проявления солонцового процесса от глубокостолбчатых до корковых, в транзитно-аккумулятивных - луговые сетонце-ватые осолоделые и луговые солонцы-солончаки, в аккумулятивных -лугово-болотные' солонцеватые. Образцы почв отбирались из каждого почвенного горизонта до грунтовых вод. Растительные образцы, ха-

»

растеризующие фитоценоз изучаемого элементарного ландшафта, отбирались с площадки 1 кв.м.

Кроме сравнительно-географического метода использовались стационарный и лабораторный.

Поведение Бг при химической мелиорации изучалось в полевых условиях в мшфоделяночном опыте и на катене "Чулым". В микроде-ляночном опыте изучалась вертикальная миграция стронция в почвенном профиле коркового лугового солонца и поступление его в растения. Отсутствие бокового стока обеспечивалось условиями проведения опыта: каждая делянка площадью 1м.кв. обтягивалась полиэтиленовой пленкой до глубины 40 см. Фосфогипо и гипс вносились в расчетных , дозах на полное вытеснение натрия -33 и 30 ч/та. Внесение фосфогипса осуществлялось вручную, мелиорант перемешивался со слоем почвы 0-10 см. Почвенные образцы отбирались ежегодно после уборки урожая послойно через каждые 10 см.

Горизонтальная миграция стронция при внесении фосфогипса и степе;ш загрязнения ландшафта изучалась на катене "Чулым".' Опытный участок был заложен на комплексах средних, высоких и корковых солонцов в нижней части аккумулятивно-транзитной позиции ка-тены. Доза внесения фосфогипсЗа составила 25 т/га. Мелиорант вносился с исполызованием РУМ-8, последующая заделка проводилась дисковым орудием на глубину 10 см. Почвенные образцы и пробы грунтовых вод отбирались два раза в год: в мае перед посевом и в августе перед уборкой урожая. .

Способы снижения поступления стронция в растения изучались в вегетационных опытах. Повторность опытов 4-х, 5-кратная.

Анализ фоновых параметров: гранулометрический состав, легкорастворимые соли, обменные основания - проводился общепринятыми методами (Качинский Н.А..1958, Аринушкина Е.В. 1970), валовый стронций и кальций в сухих почвенных и растительных образцах определялись рентгено-флюоресцентным методом, обменный стронций спектрофотометрически в ацетатно-аммонийной вытяжке по методике ЦИНАО, Химический и минералогический состав фосфогипса атомно- абсорбционным и рентгено-структурным методом.

Статистическая обработка результатов исследований проводилась методами корреляционного и регрессионного анализа программного п$кета "Зпес1еког" е секторе математического модыирования СибНШЗ|км под.руководством Южакова А.И. и Сорокина О.Д.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТРОНЦИЯ Ч КАЛЬЦИЯ В БИОГЕОЦЕНОЗАХ КАТЕН .

Анализ катек показал, что основные различия между ними се заны со строением рельефа и глубиной залегания грунтовых вод. катеке "Чулым" грунтовые воды•залегают на глубине около 3 и все почвы здесь гидроморфные или полугидроыорфны'е . В кате "Чаны" элювиальная позиция располагается на гриве, где грунтов воды залегают на глубине низке 6 м. Здесь формируются почвы че доземного ряда. Катена "Баган" характеризуется слабым уклон поверхности и близко залегающими грунтовыми водами, как.и кате "Чулым", но более засушливые климатические условия и облегчен* механический состав почв обусловливает доминирование, здесь сте ных процессов почвообразования;

Валовый Са и Бг в почвообразующих породах и почвенном профш

Содержание кальция и стронция в почвообразующих порода* почвах 'рассматривалось в зависимости от влияния зонально-прову циальных геохимических условий (фактор А) и от расположения пс на элементах рельефа местного ландшафта (фактор В) (табл.!)

Валовое содержание стронция в почвообразующих породах име тенденцию к нарастанию от северной лесостепи к северной степи 306 до 340 мг/кг, но достоверных зонально-провшщиальных раз! чий в содержании стронция в почвообразующих породах нет.; Откос тельный вклад признаков в. многомерное, варьирование сввдетельс вует о том, что различия в содержании Са и Бг в почвообразуюп породах больше связаны с фактором рельефа местного ландша^ (%х2 12.17 и 14.14), чем с географическим фактором (соотвён твенно 1.66 иб.002). Слабость зональных различий в содержа!

' Са и Бг в почвообразующих породах объясняется однотипностью кз. матических и геоморфологических условий формирования четвери • ных отложений.

Распределение Бг по рельефу характеризуется достоверным I коплением в аккумулятивно-транзитных и транзитно-аккумулятив* позициях ландшафта, причем, как видно из динамики величин Са:£ миграция' стронция в этом направлении происходила более актив! чем кальция. - "■■.;'.'•

Вероятность несмещенного взаимодействия факторов АВ, рав* 0.4901, не доказывает, что' существуют закономерные' разлив

аспределений Са и Sr по позициям катен для изучаемых географи-еских зон. Вероятно, что сходство распределений в катенах между ремя изучаемыми почвенно-климатическими зонами не является слу-айным.

Так как кларк стронция в почве составляет 350 мг/кг (Виног-адов А.П.,1957), а пороговой концентрацией, при которой наблю-аится дисфункции биосистем, считается 600 мг/кг почвы (Коваль-кий В.В.,1970), то содержание Sr в почвах Барабы и Кулунды надо читать довольно высоким (табл.1).

Распределение Са и Sr в верхних горизонтах почвенного профи-я имеет принципиальные отличия от такового в лочвообразугащих ородах. Ясно прослеживается влияние зонально-провинциальных собенностей геохимической обстановки' на распределение Sr верхах горизонтов почвенного профиля. Весьма велико также значение • естоположения почв в позициях ландшафта. Вклад этих признаков в . ногомерное варьирование по факторам составляет 86.41 и 66.38%.

В почвенном профиле Sr накапливается в аккумулятивно-тран-итной и трансаккумулятивной позициях, причем по мере продвиже-ия на юг аккумуляции наблюдаются, в более низких позициях. Это вязано с обйим снижением^гидроморфизма территории.

Соотношение Ca:Sr снижается как по зонально-провинциальному рйзнаку, так и по рельефу, достигая минимума в аккумулятивных эзициях (см.табл.1). Величины Ca:Sr в почвах в 2-4 раза ниже, гм в почвообразующих породах. Это объясняется более высокой ин-гнсивнрстыо биологического й физико-химического переноса стронет по сравнению с кальцием в процессе прчвообразования.

Содержание обменного Sr колеблется от 18 до 93 '/кг, что составляет 10-24% от валового. Распределение обменно--j Sr по почвенно-климатическим зонам, и по позициям катен харак-гризуе^ся снижением как абсолютного, так и относительного со-фжания этого элемента с повышением остепненности территории.

В почтенном профиле стронций распределяется в соответствии с «продлением илистой фракции гранулометрического состава: мак- 0 шалыпр количества обменного стронция содержатзя в шшювиал£->м гор^Ьонте почв аккумулятивно-транзитных позиций. Соотношение i:Sr обменных формах изменяется в широких пределах в зависи-гсти оппозиций катены: от 200 в элювиально-транзитных до 30 в >ансаккумулятивных. ¡

- до - •.

Таблица 1

Сбд11ржание Са и Бг в почвообразующих породах и почвах (иг/кг)

---,-:—г—-,--г—«——-1

Факторы | в почвообразующих | в почвах (0 - 40 см)

I породах |

| Са £г Са:Бг | Са Бг Са:5г

-------—г , Фактор А

сев. лесостепь 48800 306 159 20000 460 44 |

южн. лесостепь '52000 321 163 21700 418 52 |

сев. степь 35500 340 105 . 18700 571 28 |

Хх2 . 1.66 ■ 5.00 6.92 ^ 86.41 |

X2 - 59.69;* р-1.0000 |

Фактор В

Эль 33400 232 144 18200 373 49 |

элюв.'- транзитная 41500 224 185 21800 401 54 |

аккум.-транзитная 57600 359 161 21800 545 40 |

тра:з. -аккумулятив. 46000 374 123 26400 531 50 . |

аккумулятивная 17500 233 75. 10300 342 30 |

Хх2 12.17 14.14 7.31 • 1 66.38 |

X2 «62.25; Р-1.0000 |

Несмещенное взаимо-

действие АВ

7хг 57.59 7.21 " ' 0,41'. ." 34.79' |

х2 • «.15.20; р-0.4901 . |

Хх*

существенность множественных - различий относительный вклад в многомерное', варьирование

Водорастворимый 5г, извлекаемый водной вытяжкой, колеблется от 0."15 мг/кг в катене "Батан" до 0.80 мг/кг в катене "Чулым" и составляет 0.1т-6.4Х от валового. Значимо различается содержание водорастворимого Бг мезду гтепной.и лесостепными катенами. Различия по позициям несущественны, но тем не мё-

нее соотношения СагЗг. довольно высокие, закономерно снижаются от 170 в элювиальных позициях до 50 в аккумулятивных.

Бг и Са в грунтовых водах. Содержание Бг в грунтовых водах отличается высокой степенью .варьирования и колеблется от 0.2 от/л в катенах "Чулым" и "Чаны" до 3.4 мг/л в катене "Баган". Достоверные различия имеются между степной, и лесостепными кать-нами. То есть, влияние, зональных различий в геохимических условиях почвообразования на общую минерализацию грунтовых вод сказывается и на содержании Бг. Соотношение Са:Бг снижается от 155 в южной лесостепи (катена "Чаны") до 15 в северной степи (катена "Баган"). Различия в содержании Са и Иг в грунтовых водах по позициям катен недостоверны.

Распределение Са и Бг в фитоценозах катен. При общей тенденции увеличения содержания стронция в растениях ввдз по катене' поступление этого элемента в значительной мере определяется растениями., формирующими фитоценоз элементарного ландшафта. Здесь необходимо различать химический состав зе-й массы лугово-степных, луговых и болотных фитоценозов. От-

тельной особенностью химического состава зеленой массы растений луговой степи является высокое содержание Са (Титлянова А.А.1874). Хотя в научаемых катенах верхние позиции распаханы и естественный фитоценоз заменен на монодоминантный агроценоз, значения■концентраций Са в зеленой массе растений наиболее высокие,, а стронция - наиболее низкие (табл.2). При движении вниз по' • катене меняется геохимическая обстановка в почвах и, как следствие, происходит смейа-луговогстепного растительного сообщества на луговое и луговое солончаковое, в химическом составе которых уменьшается доля Са и Зг при значительном накоплении галогенов.

Фитоцеяош трансаккумулятийных позиций могут быть весьма ; контрастными по видовому составу в зависимости от почв, "на которых они сформированы: на. луговых осолоделых эф разнотравные ассоциации с присутствием, бобовых, которые.характеризуются значительным накоплением Са и Бг; на солонцах -солончаках преобладают, галофиты, приспособление к высокому содержанию растворимых солей в почвенном растворе. Они накапливают значительные количества стронция при низкой поглощении кальция. .'

Различия з интенсивности поглощения Са и Бг растениями в геохимически сопряженных ландшафтах отчетливо проявляются в быст-»

Таблица 2 Содержание са и Бг в растительности катены "Чаны", мг/кг

Позиция катены, 1 ■ ........1 | Растительная | Зеленая масса 1

тип почвы | ассоциация Ь

Са Зг Са:3г |

Эль, Чосн ' | пашня,ячмень | 2460 26.8 . 91.8 |

Т1, СН3 лс | типчаково- | 3220 54.1 59.5 |

| полыньая|

Т2, СН1 лс | алаково- | 3100 43.4 71.4 |

| ковыльная!

Т2, СНо Л | бескильницевая) 1680 27.3 61.5 |

ТЗ, лснсд | влакова-бобов.| 4090 -" 173.9 21.1 |

| с галофитами|

ТЗ, СНСК л | галофитная | 2580 101.8 25.3 |

| разнотравно- |

| злаковая|

АК, Л-6С5?СК | злаково-осо- ) 1770 45.3 39.1 |

| новая болотно-1

| солончаковых |

| лугов | ',1............ -..... ....... 1. ...... ... J

ром снижении показателя Са:Бг от элювиальных позиций к аккумулятивным. Минимальные значения соотношения наблюдаются в фитоцено-зах трансаккумулятивных позиций.

Соотношение СагЭг в ландшафтах Барабы и северной Кулунды.

Известно, что соотношение валовых Са и Бг в черноземах типичных Курской области, где достоверно доказана невозможность развития стронциевых эндемий, равно 200, с другой стороны/ в эндемических районах Амурской области оно равно 3.5 (Ковальский В.В..Андрианова Г.А.,1970). Исходя из этого, значения-Са:Бг в почвах Барабы и Кулунды можно считать довольно низкими.

В ландшафтах Барабы и Кулунды значение Са:Бг снижается в каждом последующем звене биогеохимической цепи (табл.3), что определяется опережающим темпом миграции стронция по сравнению с, кальцием. Но соотношения обменных и водорастворимых форм значи-

тельно выше валовых и приближаются к значениям этого показателя в почЁообразующих породах. ППК как бы препятствует накопления стронция в верхних горизонтах почвенного профиля. .: Исключением являются почвы транзитно-аккумулятивных позиций: луговые осолоделые, луговые солонцы и солонцы-солончаки.

Таблизп 3

Динамика Са:!3г в компонентах ландшафтов

■ 1 т ■; ■ Пози- 1 . Са:Бг в разных компонентах ■-V" .----1......'"I 1 1 1 1

1 1 1.1

катены|почвооб.{грунт. | почвах (0-20 см) |растен.|среднее |

|породах |водах | Н(вегет.|по пози-|

I I 1 валов. обменн. водорас'т | органы) | цияк |

1 1 I 1 1 ' 1 формы . формы 1 - 1 1 • 1 I

ЭЛЬ . 136.2 150.0 47.5 161.7* 154.0 ) 1 ••.91.7-1123.5 |

Т1 129.1 . 51.4- 40.5 134.5 134.3 . 65.6 | 92.6 1

72 119.7 7а. 9 36.3 97.3 130.7 45.6 | 34.8 |

13 118.8 ' 86.0 47.4 42.4 86.7 . 25.5 | 37.8 |

Ак : 73.0 100.0 . 31.6 101.2 125.0 : .43.5 ) 79.1 |

НСР- 21.8!

среднее .

по ком-

понентам

ландшафта 115.4 93.3 40/3 107.4 126.1 54.41НСР -23.91 1 1

Причиной резкого снижения соотнозения Са;аг является сво-, еобразная биогеохимичеокая обстановка а этих почвах, которая характеризуется в основном фульвокйслотным составом органической части ППК. Зтот^ фактор играет важную роль в преимущественном поглощении стронция почвенным.поглощающим комплексом, а не кальция (Павлоцкая Ф.И.И др.1959, Усьяров О.Г. И др.1986).

• В растениях вновь наблюдается значительное снижение значений Са:Эг. Здесь происходит активное биологическое поглощение, кор. невая система' имеет преимущества перед ППК с его сеойствсм пассивной сорбции (Юдинцева Е.В.,ГулякинИ-.В.1968).

По рекомендации Войнар А.И.(1960) нормальным соотношением Са:Бг в растениях, при котором качество кормов соответствует гигиеническим требованиям, надо считать 8р. Соотношение Са:Бг в

естественных луговых фиюценозах Барабы и Кудувды вше этого уровня, что означает наличие дисбаланса этих элементов при использовании лугов в сельскохозяйственном производстве.

В целом наиболее низкие значения Са.-Бг наблюдаются в т'ран-8и«ю-аккумулятивных позициях ландшафтов.

ПОВЕДЕНИЕ СТРОНЦИЯ В ЛАНДШАФТАХ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ ФОСФ^ИПСОМ

Изучение вертикальной миграции стронция при внесении фосфо-гияса проводилось в условиях ми'фоделяночного опыта, начатого в 1982 году, и продолжалось в течение 8 лет.

Внесение гипса, содержащего в среднем 0.35% стронция, практически не сказалось на содержании и распределении его в почвенном профиле. В 1988 году содержание стронция на мелиорированном ■ и контрольном вариантах колеблется в пределах НСРо.95. " •

При внесении фосфогипса зайас валового стронция в слое 0-100 см увеличился в 1.6 раза по сравнению с контролем (табл.4). В

Таблица 4

Динамика запаса валового Бг в корковом солонце при мелиорации (слой 0-100 см),г/м2

"" '■■ .......Г" Годы 1 1082 , Варианты | i 1983 1984 1985 г ........1 1988 IHCP0.95I 1 ' 1 ■ i i

• 1 Контроль . |341.6 Гипс 30 т/га' 1409.2 фосфогипс ЭО т/га|б34.6 i 312.2 384.1 635.7 378.8 422.5 489.1 428.2 387.3 424.8 1 1 392.7| - | 416.0| 70.03 | 494.61 72.63 | i , , i

последующие три года произошло его снижение до уровня* контроля за счет перераспределения в нижележащие горизонты. Дальнейшее слежение га динамикой запаса валового стронция показало, что при формировании Ьыпотного водного режима, происходит обратный подъем солей, в том числе и Sr. и их испарительная концентрация в почвенном профиле. В 1988 году, то есть через 7 лет после проведения мелиорации наблюдается достоверное превышение эапяса валового стронция в почвенном профиле над контролем в 1.3 раза.

Соотношение Ca:Sr в почве от исходного значения 27,4 снижа-

ется в первый год после мелиорации до 11.7, ватем постепенно возрастает к к седьмому году стабилизируется на уровне 20.3.

Содержание обменного стронция к седьмому году мелиорации в слое 0-10 см превышает контрольное в 3.3 раза, в слое 10-30 см в 1.9 раза. Как следствие этой ситуации происходит более интенсивное поступление и накопление стронция в растениях при мелиорации солонцов. После мелиорации в течение 8 лет наблюдения продолжается накопление стронция растениями, превышающее контрольное в 2-3 раза в соломе и 1.5 -2.0 раза в аерне. Причем затухания этого процесса не наблюдается, а скорее наоборот: "»отношение Са:Бг имеет тенденцию к снижению.

Изучение горизонтальной миграции стронция при внесении фос-фогипса проводилось на катене "Чулым". Площадь опытного участка 1.2 га.

Запас обменного стронция в профиле коркового солонца возрастает при внесении фосфогипса на 21%. и практически сохраняется на этом уровне в течение 2-х лет исследования (табл.5).

Так как водопроницаемость корковых солонцов очень низка и инфильтрация талых и дождевых вод весьма незначительна, то основная часть их скатывается в отрицательные формы рельефа, унося с собой некоторое количество стронция в виде водорастворимых солей и в составе взвешенных частиц фосфогипса. В почвах, трансаккумулятивной • позиции запас стронция в мае 1988 года .вырос на 27%, в аккумулятивной -на 22%. ПоЕшенное 'содержание стронция в почвах трансаккумулятивной позиции связано не только с поверхностным стоком с мелиорируемого массива, но и с грунтовыми водами, отжимаемыми от болота.

Изучение динамики .суммарного запаса обменного стронция в почвах исследуемых трех позиций во времени показало, что эа 2 года исследований он остается практически на постоянном уровне, а относительная бессрочность катены не способствует его снижению. Исходя из этого, можно предполагать, что повышенный уровень содержания стронция будет сохраняться неопределенно долгое время.

Увеличение концентрации стронция в почвах является одним из основных факторов увеличения его поступления в растения. Эффект вагряфения растительности проявляется сильнее не на собственно мелюЙФУешх массивах, а на сопредельных территориях, расиоло-женнахГ ниже по рельефу-в транзитно-аккумулятивных и аккумулятивных позициях и загрязняемых только за счет бокового г верхност-11 "> 1

ного и внутрипочвенного стока. Содержание стронция в растени

Таблица 5

Динамика запаса обменного стронция в почвах )сатекы в процессе мелиорации (слой 0-100 см)

Позиция, почва,

Sr обм., г/м2

биогеоценоз • 1987 г. | 1983 г. 1989 Г.

июнь, до мелиор. I май i август май август

Т2, СН0, 79.7 1 | 96.4 94.6 93.6 94.4

мелиорир.пашня.

ТЗ, Лсн . 51.6 | 65.6 75.8 79.5 81.3

луг раанотр-зл. 1

Ак, Л-6С,1СД 34.4 | 41.9 42.6 35.1 44.0

луг гл.-осоковый 1 i

Всего в системе 165.7 . 1 1203.9 213.0 208.2 219.7

из трех позиций 1 НСР 0.95 - 11.05

по сравнению с контролем возрастает в зависимости от позиции к; тенг в 2-5 раз, а соотношение Са:Бг падает примерно в 2 раз; Как правило, в сельскохозяйственной практике эти луга актив] используются под выпас и-сенокосы, следовательно в рационе кру! ного рогатого скота и овец усиливается уже имеющийся дисбала! элементов Са и Бг..

ИЗУЧЕНИЕ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОСТУПЛЕНИЯ СТРОНЦИЯ В РАСТЕНИЯ ПРИ МЕЛИОРАЦИИ СОЛОНЦОВ

В литературе известны исследования, направленные на снижен! поступления стронция в растения. Основными мерами здесь считаю; ся снижение содержания Бг в почве, внесение минеральных и орг; нических удобрений. Эффективность этих мероприятий различна Г?5ных почвенных условиях (Ширшова, 1968; Шайму: аметова, Сокол* ва, Васчиаева» '.¡>;32; Юд?-р;ева, Гулякин, 1968; НагсЬКаггег, 193!

Изучение влияния воорастающих доз стронция от 0 до 7о0 мг/1 почвы на поступление его в растения показало, что содержаш

1Того элемента в зерне линейно возрастает от 13 мг/кг до 300, в ¡оломе - от 45 до 1750 мг/кг сухого вещества, а соотношение !а:Бг в зерне снижается от 63 до 4.6, ,в соломе от 23 до - 3.5. [ричем минимальные значения соотношения Са:Бг достигайтся уже [ри дозе вносимого стронция 450 мг/кг почвы. Линейный характер юзрастания концентраций означает, что действие механизмов защиты от избыточного поступления стронция в растения не проявляется I изучаемых пределах или таковые отсутствуют. Этот вывод вполне югласуется с фактом биогенного накопления стронция в верхних •оризонтах почв в процессе почвообразования.

Результаты вегетационного опыта по' изучению влиянк« мине-»альных и органических удобрений на поступление Бг в растения >вса показали, ч^о внесение всех видов удобрений не способствует ¡нижению содержания стронция в растениях. Более того, наблюдает-:я некоторое увеличение поступления 5г и Са в солому и зерно, »отношение Са:Бгчтри этом существенно не меняется. Слабое про-[вление влияния удобрений, как минеральных, так и органических, 1а регулирование поступления Бг в растения на солонцовых почвах южно объяснить большой-емкостью обмена этих почв, высоким со-[ержанием гумуса,, то есть свойствами, обеспечивающими высокую ¡уферность'этих пйчви поэтому слабую отзывчивость на проводимые юроприятия.

ВЫВОДЫ

1. Содержание стронция з почвах Барабинской и • Кулундийской [изменности высоко и колеблется в верхних горизонтах от 342 до >71 мг/кг. Соотношение Са:3г в среднем составляет 26-52 и свиде-'ельству л о наличии/дисбаланса между этими элементами в изучении почвах ландшафтов Барабы и северной Кулунды.

2. Более ^высокая интенсивность миграции стронция в биосфере :о сравнению с интенсивностью миграции кальция проявляется в-□степенном снижении соотношения Са:Зг в геохкмичес~и сопряжен-ой.системе пбчв от элювиальных позиций к аккумулятивным; в био-еохимических цепях элементарных ландшафтов - от почвообразующга ород к фитоценозом. • ■

3. Геохимические условия почвообразования в трансаккумуля-ивных ландшафтах Барсябы л Кулунды (преобладание нисходяще-всс-одящих водных потоков, иллювиирование почвенного профиля, ще-

лочная реакция почвенного раствора) способствуют накоплению .стронция в почвах. Дисбаланс кальция и стронция достигает максимума в луговых корко:ых солонцах, солонцах-солончаках и в собственно луговых солонцеватых почвах, окаймляющих «епрессии. Максимальный дисбаланс кальция и стронция характерен не только для почв, но и для фитоценозов этих ландшафтов.

4. При мелиорации солонцовых' массивов фосфогипсом дисбаланс Са и Зг увеличивается.' Содержание, валового Бг в верхнем горизонте почвенного профиля после мелиорации фосфогипсом в дозе 25 т/га повышается в 4 раза, затем в течение 3 лет снижается до величин, превышающих исходное в 1.3-1.5 раза, и продолжает оставаться на этом уровне неопределенно долгое время, являясь поставщиком подвижного Бг для ППК и корневых систем растений.

5. Соотношение обменных форм Са: Бг в слое'0-10 см мелиорированного варианта через 7 лет после мелиорации ниже контрольного в 2.4 раза, соотношение Са:Бг в растениях мелиорированного варианта ниже контрольного в 1.7 раза как в вегетативных органах, так и в генеративных.

6. Боковой сток стронция, внесенного с фосфогипсом, вниз по рельефу приводит к загрязнению биогеоценозов подчиненных элементов рельефа. Максимум загрязнения наблюдается в биогеоценозах транзитно-аккумулятивной и аккумулятивной позиции ландшафта. Соотношение Са:Бг в фитоценозах этих позиций снижается в 1.8-2.2 раза.

Рекомендации по использованию результатов исследований

Аккумулятивные геосистемы Барабы и Кулунды не являются экологически устойчивыми к антропогенному давлению. Внесение химических мелиорантов, содержащих вредные примеси, неизбежна ведет к накоплению их в почвах и растениях и снижению качества биологической и сельскохозяйственной продукции.

Исходя из этого положения, можно сделать следующие рекомендации сельскохозяйственному производству:

1. отказаться от использования фосфогипса для мелиорации пашни в нижних позициях ландшафтов с комплексами высоких и корковых солонцов.

2. в связи с тем, что без проведения химической мелиорации продуктивность пахотных угодий на солонцовых почвах в нижних позициях ландшафта низка, более рационально выведе-ие этих площадей из пашни и использование их под кормоьые угодья.

Основные положения исследований опубликованы в работах; 1. Добротворская Н.И., Яеронкина Л. А. Вертикальная миграция

Тез.докл.YIII Всесоюзного съезда почвоведов 14-18 авгусз 1989 Г. -Новосибирск, 1989.- Т.5.- С.128.

2. Семендяева Н.В., Добротворская Н.И. Содержание стабильного стронция в профиле солонцов и его вынос сельскохозяйственными культурами//Окультуривание почв солонцовых комплексов Западной Сибири: НТВ/ СибНИИЗХим.- Новосибирск. 1989.- N4.- С. 35-40.

3. Добротворская Н.И., Семендяева Н.В. Динамика стронция в почвенном профиле солонцов при мелиорации их фосф^гипом //Солонцы Сибири, их свойства, мелиорация и сельскохозяйственное использование: Сб.тр/ СибНИИЗХим.- Новосибирск. 1990.- С.129-135.

4. Семендяева Н.В., Добротворская Н.И. Экологические аспекты химической мелиорации солонцов Западно-Сибирской .низменности. Тез. докладов ■ к конференции "Экологические проблемы сельского хозяйства".- Барнаул,1990.- С.35-37.

5. Шестаков Е.И., Добротворская Н.И.,•Красавина Е.С. Применение метода изотопных индикаторов в исследовании загрязнения почв стронцием при мелиорации солонцовых почв фосфогипсом. 3-я Всесоюзная конференция по сельскохозяйственной радиологии.: Тез.'докл. Обнинск, 2-7 июля 1990. - Обнинск, 1990. -Т. 3. -С.63-64.

6. Семендяева Н.В., Добротворская Н.И. Экологические требования при .мелиорации солонцов//Земледелие.-М.,1991.-N11.-С.68-70.

7. Добротворская Н.И. Стронций в системе почва-растение в солонцовых комплексах Барабинской низменности // Комплексная мелиорация солонцов и охрана окружающей среды: НТБ/СибНИИЗхим. -Новосибирск,1991.- N1.- С.46-48.

стронция фосфогипсг в профиле солонцов при мелиорации.