Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Взаимовлияние почв и радиоактивности в экосистемах полесья и ополья юго-запада России

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Взаимовлияние почв и радиоактивности в экосистемах полесья и ополья юго-запада России"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ имени В.В. ДОКУЧАЕВА

Р Г Б ОД

2 4 ДПР 1г;

На правах рукописи

ПРОСЯННИКОВ Евгений Владимирович

ВЗАИМОВЛИЯНИЕ ПОЧВ И РАДИОАКТИВНОСТИ В ЭКОСИСТЕМАХ ПОЛЕСЬЯ И ОПОЛЬЯ ЮГО-ЗАПАДА РОССИИ

Специальность: 03.00.27 - почвоведение

Автореферат д иссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва-1995

Работа выполнена в докторантуре Почвенного института им. В.В. Докучаева, г. Москва

Научный консультант - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, член Нью-Йоркской академии наук Д.Н. ДУРМАНОВ

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наукБ.П. ГРАДУСОВ, доктор биологических наук, профессор, академик АЕН А.Н. ТЮРЮКАНОВ, доктор биологических наук, профессор Н.Ф. ГАНЖАРА

Ведущая "организация

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ ( сельскохозяйственный факультет )

Защита диссертации состоится мая 1995 г. в ш часов на

заседании Диссертационного совета Д.020.25.01 при Почвенном институте им. В.В. Докучаева по адресу: 109017, Москва, Пыжевский пер., д. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Почвенного института им. В.В. Докучаева.

Отзывы на автореферат диссертации в 2-х экземплярах, заверенных печатью, просим присылать по вышеуказанному адресу.

Автореферат разослан

4±.

апреля

1995 г.

Ученый секретарь . Диссертационного совета, кандидат бкологических наук

И.Н. Любимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Интенсивное антропогенное воздействие на педосферу "обуславливает системную неупорядоченность и нестабильность почв", их постоянно возрастающие отличия от природных аналогов (Шишов, Дурманов, Карманов, 1989). Решение проблемы экологически обоснованного использования почвенного покрова юго-запада России значительно усложнилось тем, что здесь большие площади с 1986 года загрязнены радионуклидами вследствие разрушения энергоблока Чернобыльской АЭС (ЧАЭС), которое по Международной шкале оценки тяжести событий на атомных электростанциях отнесено к глобальной аварии. Академик P.M. Алексахин (1991) среди проблем, требующих решения в зоне загрязнения, назвал изучение биогеохимии цезия и стронция, в натурных условиях различных естественных и агроэкосистем. Президиум Россельхозакадемии (16.12.91 г.) выделил в составе приоритетных направлений исследований по сельхозра-диологии анализ радиоэкологического состояния агросферы, изучение миграции основных радионуклидов и оценку биологического действия малых доз радиации на живые организмы. Поэтому исследование экосистем-ных аспектов взаимовлияния почв и радиоактивности актуально.

Цель исследования- изучить влияние почв естественных и различных агроэкосистем полесья и ополья на поведение радионуклидов, а также воздействие антропогенных факторов на живую фазу почв для характеристики условий жизнедеятельности человека, рационального природопользования и научного обоснования адаптивно-ландшафтных систем земледелия в регионе экологического бедствия. Задачи исследования:

- разработать стратегию и тактику агрорадйоэкологического мониторинга почв и приступить к его проведению;

- предложить классификацию воздействий на почвенный покров;

- установить особенности факторов почвообразования, строения, состава и свойств почв в естественных и агроэкосистемах полесья и ополья, загрязненных выбросами ЧАЭС; /

- всесторонне охарактеризовать радиоактивность почв различных экосистем юго-запада России;

- вскрыть биогеохимические закономерности поведения цезия-137, цезия-134, сгронция-90 в этих почвах,

- исследовать состояние почвенной биоты и особенности ее функционирования в экосистемах, загрязненных радионуклидами.

Научная новизна. Впервые в натурных условиях проведено комплексное глубокое изучение взаимовлияния почв и радиоактивности в различных экосистемах юго-запада России. На материалах многолетних наблюдений и

исследований сопряженно и полно рассмотрены строение, состав и свойства почв естественных и агроэкосистем полесья и ополья, загрязненных радионуклидами. Охарактеризована радиоактивность профилей этих почв и вскрыты биогеохимические закономерности поведения радионуклидов и других поллютантов. Показаны особенности формирования ланд- шафтных и педохимических барьеров. Изучено состояние биоты и некоторые особенности ее функционирования в почвах экосистем, загрязненных , выбросами ЧАЭС и дана им экологическая оценка.

Разработана стратегия и тактика комплексного агрорадиоэкологиче-ского мониторинга почв; создана сеть стационарных ключевых почвенных участков в наиболее пострадавшем регионе России, включающих площадки с задокументированными с 1938 года антропогенными воздействиями; проводится мониторинг.

Предложена классификация антропогенных воздействий на почвенный покров и дана характеристика особенностей факторов почвообразования в полесье и ополье.

Защищаемые положения:

- особенности почв в экосистемах юго-запада России и их влияние на поведение радионуклидов, пестицидов и галогенов;

- агрорадиоэкологические аспекты антропогенных воздействий на живую фазу поЧв, загрязнённых выбросами ЧАЭС.

Практическая значимость диссертации. В зоне экологического бедствия создана сеть стационарных участков мониторинга почвенного покрова. С 1983 года изучали особенности факторов почвообразования, строения, состава и свойств почв в агроэкосистемах различных типов и интенсивности, а также закономерности поведения основных радионуклидов, пестицидов и галогенов в этих почвах и комплексное влияние различных антропогенных воздействий на почвенные организмы. Исследования проводили по программе "Разработать научные основы формирования агроландшаф-тов и создать качественно новые зональные системы земледелия для основных природносельскохозяйсгвенных зон России" и заданию 01.4.4. "Разработать научные основы экологической оценки закономерности миг. рации и аккумуляции радионуклидов в почвах, подвергшихся радиоактивному загрязнению".

Материалы и результаты исследований, изложенные в диссертации, применимы" в полесьях и опольях Русской равнины. Они используются Брянским центром "Агрохимрадиология" при разработке программы мониторинга и его проведении на сельскохозяйственных угодьях Брянской области. Исследования легли в основу создания аграрно-экологической информационно-управляющей подсистемы для сопровождения программы работ по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС (Журавель, Просянни-

ков, Зенинидр., 1992; Просянников, Зенин, 1992) и разработки прогнозных моделей поведения радионуклидов в ландшафтах. По заданию 9.1.4 научно-технической программы Министерства охраны окружающей среды и природных ресуров Российской Федерации 'Экологическая безопасность России" результаты исследований использованы для разработки рекомендаций по оценке пределов воздействия, обеспечивающих экологическую безопасность агроэкосисгем с учетом зонально-региональных особенностей. Они также использованы при разработке проекта "Рекомендации по ведению сельского хозяйства на территориях Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению".

Материалы работы реализованы в четырех отчетах по договорам со Всероссийским научно-исследовательским институтом сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии (г. Обнинск) и Всероссийским институтом удобрений и агропочвоведения (г. Москва) за 1991, 1992 гг., в трех отчетах по договорам с Министерством-сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации за 1992-1994 гг., в отчете по договору с Брянским областным управлением сельского хозяйства за 1993 г.

Результаты исследований и научные выводы диссертации включены в лекционные курсы по почвоведению, сельхозрадиологии и агрохимии Брянской государственной сельскохозяйственной академии. Они применены в учебном пособии "Почвы, удобрения и их эффективное использование в земледелии Брянской области" (Просянников и др., 1989), опубликованы в лекции " Пути повышения эффективного плодородия почв Брянской области в условиях интенсивного земледелия" (Просянников, 1990), использованы в учебном пособии по экологии (находится в печати) согласно договору N 16 от 15.04.94 г. с Брянским областным комитетом по экологии и природопользованию.

Апробация работы. Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на VIII Всесоюзном съезде почвоведов (Новосибирск, 1989); II Форуме почвоведов России ("Почвенно-экологические проблемы оптимизации агроэкосисгем" - Пущино, 1993); II Международном симпозиуме "Малые дозы радиации и здоровье человека" (Брянск, 1992); Международных семинарах "Проблемы смягчения последствий Чернобыльской катастрофы" (Брянск, 1993) и "Агроэкологические аспекты использования калийных удобрений в земледелии региона, загрязненного выбросами Чернобыльской АЭС" (Брянск, 1993); Международной и Всесоюзных конференциях в городах Воронеже (1994 г.), Полтаве (1983 г.), Москве (1987 г.), Целинограде (1991 г.); Всесоюзном совещании участников Географической сети опытов с удобрениями (Горький, 1984); III научной конференции Российского общества почвоведов (Барнаул, 1992); Обнинском симпозиуме XV Менделеевского съезда по общей и прикладной химии (Обнинск, 1993); Радиобиологи-

ческом съезде (Киев, 1993); 3-ем научно-техническом совещании-конференции по основным результатам ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (Чернобыль, 1992); 4-ой научной конференции почвоведов Волго-Вятского экономического района (Горький, 1987); Экологической конференции по проблемам альтернативного земледелия в России (Москва, 1991); научно - производственных конференциях в Брянске (19821984 гг.; 1988-1990 гг.; 1994) и Сумах (1985 г.); совещании заведующих кафедрами агрохимии и почвоведения сельскохозяйственных вузов (С.- Петербург, 1993); Межвузовской научно-методической конференции (Ярославль, 1994, 1995).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 39 печатных работах, из общего их количества у соискателя 65,' в том числе 3 - отдельными изданиями, и отражены в 11 отчетах о научно-исследовательской работе общим объемом 712 машинописных страниц.

Обьем и структура диссертации. Диссертация состоит из 6 глав, 25 разделов, заключения, выводов и пракических рекомендаций. Она изложена на 464 машинописных страницах, включая 253 страницы текста, 107 таблиц, 75 рисунков, список отечественной и зарубежной литературы из 441 наименования на 34 страницах.

Объекты и методы исследований. Исследования проводили в Южнотаежной подзоне дерново-подзолистых почв (Брянское полесье) и в Лиственно-лесной зоне серых лесных почв (Стародубское ополье). Начиная с В.В. Докучаева уникальность этих ландшафтов привлекала внимание ученых различных специальностей (Адамович B.J1., Антыков А.Я., Бастраков Г.В., Вологжанина Т.В., Воробьев Г.Т., Добровольский Г.В., Жучкова В.К., Тюркжанов А.Н., и др.).

Методологической основой исследований являются концепция экологического мониторинга, разработанная В. А. Ковдой с соавторами, системный й катенный подходы ( Milne, 1936; Глазовская, 1964, 1969, 1972, 1973; Фридланд, 1972,1984; Joung, 1972; Романова, 1974; Демек, 1977; Системный анализ ..., 1978; Джеррард, 1984; Системный подход ..., 1985; Грин и др., 1988; Воронин и др., 1989; Урусевская, 1990), учение о почвообразовательных процессах (Сибирцев, 1900; Неуструев, 1916, 1928; Захаров, 1927; Роде, 1937, 1971; Герасимов, Глазовская, 1960; Дюшофур, 1970; Герасимов, 1973; Таргульян, 1975; Таргульян и др., 1989; Козловский, 1991; Элементарные почвообразовательные ..., 1992), сравнительно-генетический метод (Роде, 1971) и метод почвенных ключей (Почвоведение ..., 1988), научные положения геохимии ландшафта (Перельман, 1975) и сельскохозяйственной радиоэкологии (Клечковский, 1956; Гулякин, Юдинцева, 1962, 1973; Алексахин, 1963, 1982; Бак и др., 1963; Юдинцева, Гулякин, 1968; Поляков, 1970; Молчанова и др., 1972; Марей и др., 1974; Павлоцкая, 1974; Тюрюканова, 1974,

1982; Калишйна, 1975; Назарова, 1975; Алексахин и др., 1977, 1985, 1988; Белова.и др., 1978; Francis, 1978; Прохоров, 1981; Перепелятникова, 1985; Тихомиров,"1985; Тихомиров и др., 1987; Основы сельскохозяйственной ..., 1988; Харуэлл и др., 1988; Бобовникова и др., 1990; Москалев, 1991; Сельскохозяйственная радиоэкология ..., 1992; Алексахин, Санжарова, Фесенко, 1994; Санжарова, Фесенко, 19^4).

Системы объектов исследований представлены на рис. 1-3. Они охватывают основные структуры почвенного покрова и экосистемы региона. Мониторинговые ключевые почвенные участки (КПУ) закладывали после тщательного изучения природно-антропогенных условий по архивным и литературным источникам, с учетом рекогносцировочного полевого поч-венно-радиологического обследования.

Каждый КПУ состоит из 1-3 опорных почвенных площадок (ОПП). Они в соответствии с Международной программой комплексного мониторинга имеют площадь по 25-30 м2, расположены в непосредственной близости на одном и том же элементе рельефа и различаются по степени агрогенного воздействия: 1) естественная экосистема, 2) обычная агроэкосистема, 3) интенсивная агроэкосистема.

В качестве моделей естественных экосистем использовали целинные или многолетние (30-60 лег) залежные площадки.

Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем как сменой сообществ организмов, так и воздействием на почву сельскохозяйственных машин, орудий, вовлечением в биологический круговорот веществ больших масс химических элементов и соединений, ранее не свойственных данной территории. В почвы агроэкосистем с агрохимикатами (минеральные удобрения, гербициды, пестициды) поступает больше поллютантов, накапливается больше их метаболитов.

Интенсивные агроэкосистемы на всех КПУ отличаются от обычных активным применением всех агрохимикатов, высокой технологической дисциплиной и большей урожайностью выращиваемых культур, то есть возросшим биологическим круговоротом веществ. В почвы интенсивных агроэкосистем с агрохимикатами попадает больше различных поллютантов, накапливается больше их метаболитов.

На каждой площадке КПУ измеряли мощность экспозиционной дозы гамма-излучения на поверхности почвы дозиметром СРП-68-01, закладывали полнопрофильный разрез и несколько прикопок. В них проводили подробный макро- и мезоморфологический анализ почв, отбирали микромонолиты для микроморфологического анализа и образцы с ненарушенным сложением в 6-кратной повторности для определения плотности почвы. Смешанные образцы почвы для лабораторных исследований отбирали в 3-4 местах со стенок разреза во всей толще верхнего и посредине осталь-

Рис. 1. Система 1 объектов исследований в полесье Южнотаежной подзоны дерново-подзолистых почв

Рис. 1. Окончание

ных генетических горизонтов. На КПУ, значительно загрязненных радионуклидами, отбор образцов из пахотного горизонта проводили послойно через 5 см, а из верхнего генетического горизонта почв естественных экоси-стем-через 1,5 см.

Рис. 2. Система 2 объектов исследований в полесье Южнотаежной подзоны дерново-подзолистых почв

В Почвенном институте им. В.В. Докучаева образцы анализировали по принятым методикам. В специализированных лабораториях Брянского СХИ определяли активность галогенов потенциометрически в почвенных пастах, остаточное количество фосфорорганических, хлорорганических и сим-триазиновых пестицидов хроматографически.

Программа изучения радиоактивности почв включала определение мощности экспозиционной дозы гамма-излучения радиометром СРП-68-01, радиоактивности по бета-излучению радиометром "Бета", мощности эквивалентной дозы гамма-излучения радиометром-дозиметром МКС-01Р1.

Во ВНИИ.СХРАЭ совместно с аспирантом В. Б. Осиповым под руководством к.х.н. C.B. Круглова в почвенных образцах определяли содержание Cs-137, Cs-134 и К-40 методом полупроводниковой гамма - спектрометрии. Количество Sr-90 устанавливали по стандартной радиохимической методике. Для определения содержания химических форм Cs-137 и

Sr-90 почвенные образцы подвергали последовательной обработке деиони-зированной-водой, 1 н водным раствором CH3COONH4, 1 н и 6 н растворами HCl. Соотношение почва : десорбент во всех почвенных образцах, кроме болотной верховой перегнойно-торфяной почвы Топиловского КПУ, было как 1 : 10. В последней - 1 : 40. В полученных вытяжках и в почве после всех обработок содержание Cs-137 определяли методом полупроводниковой гамма-спектрометрии. Далее вытяжки упаривали и определяли Sr-90 радиохимически.

Рис. 3. Система объектов исследований в катене (закрытой) ополья Лиственно-лесной зоны серых лесных почв

Учет беспозвоночных животных проводили в 5-кратной повторное™ по М.С. Гилярову (1975) в июне-июле 1990-1993 гг. Биомассу микробиоты определяли в свежих почвенных образцах регидратационным методом (Бабьева И.П., Зенова Г.М., 1989). Микробные почвенные сообщества и их функционирование изучали на кафедре биологии почв МГУ совместно с С. В. Левиным, Б. А. Бызовым и аспиранткой С.П. Просянниковой под руководством д.б.н. В. С. Гузева. Почвенные микроорганизмы изучали in situ методом инициированного микробного сообщества. Целлюлозолити-

ческую активность почв определяли методом целлофановых мембран. Для установления микробного токсикоза почв использовали метод критической дозы глюкозы, описанный Д.Г. Звягинцевым (1980), в модификации В. С. Гузева (1981).

Для анализа данных использовали методы многомерной статистики из - работ Е.А. Дмитриева (1972), Ю.Н. Благовещенского, Е.А. Дмитриева, В.П. Самсоновой (1985), В.А. Рожкова (1983, 1989), и компьютерные про-• граммы "STATGRAF", "Делограф", "Harvard Graphics".

Благодарности. Автор выражает глубокую признательность научному консультанту доктору сельскохозяйственных наук, профессору, члену Нью-Йоркской академии наук, Д.Н. Дурманову, коллегам из Почвенного института им. В.В. Докучаева, ВНИИСХРАЭ, МГУ, Брянского и Уманского СХИ, Брянского центра "Агрохимрадиология" и Инспектуры госкомиссии по сортоиспытанию сельхозкультур, товарищам по совместной работе -Е.П. Ващекину, В.А. Ермичеву, Г.Т. Воробьеву, B.C. Гузеву, C.B. Кругло-ву, JI.K. Комогорцевой, Н.И. Прищепу, С.П. Просянниковой, Н,Д. Бишу-тиной, А.Г. Зенину, C.B. Левину, B.C. Матыщаку, А.Б. Мудрову, В.Б. Осипову, С.И. Паседько, Е.М. Середовой, В.Д. Синему.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЧВООБРАЗОВАНИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ ЮГО-ЗАПАДА РОССИИ И МОНИТОРИНГ ПОЧВ Природные факторы почвообразования в полесье и ополье различны. В хозяйственной деятельности населения ведущее положение здесь издавна занимало земледелие. Сельскохозяйственное освоение ополья началось раньше и было более интенсивным, чем полесья вплоть до начала широкомасштабной химизации. С середины XX столетия изучаемые почвы стали испытывать значительно возросшее аграрное воздействие, имеющее экоси-стемный и геохимический аспекты (Тюрюканов и др., 1971).

В настоящее время почвенный покров региона подвергается все более возрастающему загрязнению веществами, переносимыми воздушными потоками. Особенно сильно он оказался загрязнен Cs-137 и Sr-90 после аварии на ЧАЭС. Для дезактивации почв был применен комплекс агрономических воздействий, который также повлиял на современное почвообразование. • ' .

СТРОЕНИЕ, СОСТАВ И СВОЙСТВА ПОЧВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ И АГРОЭКОСИСТЕМАХ ПОЛЕСЬЯ И ОПОЛЬЯ Исследования, результаты которых приведены в этой главе диссертации, являются продолжением нового научного направления в генетическом почвоведении, развиваемом в Почвенном институте им. В.В. Докучаева

Б.Ф. Апариным, Б.П. Градусовым, Д.Н. Дурмановым, Н.Г. Минашиной, И .А. Соколовым, В.Д. Тонконоговым, Т.В. Турсиной, Н.П. Чижиковой, Л .Л; Шишовым, А.О. Макеевым, в МГУ Г.В. Добровольским, Л.О. Кар-пачевским, Д.С. Орловым, Т.А. Соколовой, С.А. Шобой, в МСХА И.С. Кауричевым, В.И. Кирюшиным, Н.П. Пановым, Н.Ф. Ганжарой, В.И. Савичем, А.Д. Фокиным, в Институте географии РАН Ф.И. Козловским, В.А. Таргульяном, в ИПФС РАН О.В. Макеевым и другими учеными. Суть этого направления заключается в том, что современная эволюция почв и почвенного покрова обусловлены их палеолитогенезом, техно-генезом и агрогенезом.

Наши исследования показали, что морфологическое строение дерново-подзолистых почв полесья во многом определяется их литологией. Если почвообразующая порода представлена легкими флювиогляциальными отложениями, подстилаемыми на глубине около 1 м моренным суглинком (Новозыбковский, Колодезские 1-3 КПУ), то формируются почвы с недифференцированным профилем. Для них характерны преобладание бурой окраски с постепенным осветлением книзу, отсутствие явных признаков оподзоленности. В профиле почвы развивается оглеение, особенно на контакте пород. Специфические условия формирования осветлённого горизонта, обусловленные боковым оттоком влаги с растворенными веществами, приводят к тому, что в нем не накапливаются восстановительные продукты, а выносятся за пределы почвенного профиля. В результате этот горизонт по своим свойствам во многом напоминает подзолистый, хотя процессы, приводящие к их образованию иные, что отмечается в работах И.С. Кауричева, Д.С. Орлова (1982), Е.М. Самойловой (1983), Б.Ф. Апарина (1992). Поскольку продукты восстановительных реакций, протекающих на контакте пород, периодически выносятся с боковым током воды вниз по склону, он существенно отличается от глеевого горизонта болотных почв. Этой точки зрения предерживаются Б.Г. Розанов (1969), Ф.Р. Зайдельман (1991). Дерново-подзолистые почвы, образовавшиеся на легких флювио-гляциальных отложениях, подстилаемых рыхлыми песками (Клинцовский КПУ), отличаются отсутствием переувлажнения и оглеения.

Морфологическое строение естественных почв ополья обусловлено в первую очередь литологическими и геоморфологическими особенностями территории. Основные различия в морфологическом строении почв микроповышений (грив) и микропонижений (западин) вызваны наличием горизонта аккумуляции карбонатов у первых и второго гумусового горизонта у вторых (Стародубские КПУ 1,2). Вслед за А.Н. Тюрюкановым, Т.Л. Быстрицкой (1971), А.О. Макеевым, И.В. Дубровиной (1990) мы считаем, что эти почвы развиваются в ополье синхронно, их генезис взаимо-

обусловлен. Поэтому мониторинг почв ополья целесообразно проводить сопряжённо.

Агрогенез сглаживает естественные различия в строении почв полесья и ополья, оказывая влияние на морфологию только верхней части профиля. У почв агроэкосистем исчезает верхний генетический горизонт лесной подстилки или дернины. Взамен ему появляется Ап, образованный из двух-трех верхних природных горизонтов. Он заметно отличается от них по морфологическим признакам, особенно по содержанию и микроморфам гумусовой плазмы. Л.Л. Шишов и В.Д. Тонконогов (1992) предложили называть такие почвы агрозёмами.

Почвы полесья и ополья весьма различны по гранулометрическому составу. В естественных экосистемах не отмечено перемещения тонкодисперсных почвенных частиц в пониженные элементы рельефа. Интенсивное агрогенное воздействие вызывает это явление. Процесс вертикального эхпо-виирования илистых частиц наиболее активно проходит в естественных экосистемах полесья в начале трансэлювиального ландшафта (Колодезский КПУ 2) и в трансаккумулятивном ландшафте (Колодезский КПУ 4). В дерново-подзолистых почвах интенсивных агроэкосистем общие закономерности распределения фракций механических элементов, установленные для их естественных аналогов, сохраняются. В агрогенной почве транссуперак-вального ландшафта (Гривские КПУ 1,2) увеличивается содержание глины и ила. Интенсивное агрогенное воздействие способствует накоплению ила в верхней части профиля дерново-подзолистых почв, образовавшихся на двучлене. В серых лесных почвах естественных экосистем ополья (Стародубские КПУ 1,2) происходит перераспределение илистых частиц по профилю. При интенсивном агрогенном воздействии вынос ила из верхней части этих почв прекращается. Длительное использование серой лесной почвы со вторым гумусовым горизонтом в интенсивной агроэкосистеме значительно увеличивает фракцию глины, особенно в гумуссодержащих горизонтах.

Минералогический состав тонкодисперсной части твёрдой фазы почв оказывает значительное влияние на сорбционные свойства. Это неоднократно отмечали Н.И. Горбунов, Б.П. Градусов, Т.А. Соколова, Н.П. Чи-жикова и другие ученые. Илистое вещество изучаемых почв полесья и ополья имеет следующий состав: гидрослюда, хлорит, смешаннослойные слюда - смектитовые и слюда - вермикулитовые образования, каолинит. В качестве сопутствующих минералов присутствуют полевые шпаты и кварц. В естественных экосистемах минералогический состав илистого вещества однотипен. В дерново-подзолистой почве на двучлене основные различия состава ила по профилю сопряжены с каолинитовым и хлоритовым компонентами. Илистое вещество дерново-подзолистых почв на мощных флю-

виогляциальных отложениях в различных экосистемах близко по соотношению слоистых силикатов. В илистой фракции верхних горизонтов повышено содержание смектитового компонента. Образцы, верхних горизонтов серых лесных почв ополья имеют максимальные и средние показатели содержания кварца и текстурной неупорядоченности частиц наряду со средним значением показателей содержания гидрослюд и хлорита. Отмечены две тенденции - увеличение смектитового компонента в горизонтах В и нарастание различий в содержании всех компонентов в илистом веществе верхних горизонтов по сравнению с материнскими породами.

В агроэкосистемах минералогический состав илистого вещества почв изменился. В дерново-подзолистой почве на двучлене и в серых лесных почвах ополья кроме увеличения количества гидрослюды прослеживается зависимость увеличения содержания кварца, а также разупорядочения слоистых силикатов. Серая лесная почва интенсивной агроэкосистемы отличается от естественного аналога большим количеством смектитового компонента, а серая лесная почва со вторым гумусовым горизонтом содержит его меньше. Существенные изменения минералогического состава и характера укладки частшГзафиксированы -'для горизонтов Ап всех почв. В них содержание смектитового компонента выше, чем в иллювиальной части почвенного профиля и материнской породе.

Минералогический состав, а в последнее время и особенности антропогенеза почв обусловливают их валовой химический состав. Он в почвах полесья и ополья неодинаков. Больше всего БЮг в дерново-подзолистых почвах полесья, особенно в материнской и подстилающей породах. В этих почвах невелико количество алюмосиликатов. В серых лесных почвах ополья их количество заметно увеличивается. В дерново-подзолистых почвах естественных экосистем происходит накопление БЮг и вынос АЬОз и ИегОз в иллювиальную часть почвенного профиля. Наиболее интенсивно это проходит в почвах полесья на мощных флювиогляциальных отложениях. При длительном использовании в интенсивной агроэкосисгеме дерново-подзолистой почвы на двучлене в верхней части ее профиля снижается валовое количество АЬОз, БегОз, ТЮг, ЫагО, МпО, БОз, С1, увеличивается -8102, СаО (химический аналог радиостронция), Р2О5 (хотя с глубиной значительно снижается), остается без изменений К2О (химический аналог, радиоцезия).

В этих же условиях в дерново - подзолистой почве на флювиоглядиаль-ном песке не происходит существенных изменений в валовом содержании 8102, АЬОз, РегОз, ТЮг, ШгО, МпО, 80з, С1, Р2О5 в верхней части профиля. Содержание СаО, МёО имеет тенденцию к увеличению как в пахотном, так и в подпахотном горизонтах, а К2О - только в подпахотном. Серая лесная почва естественной экосистемы ополья на гриве отличается от почвы в со-

седней западине большим содержанием по профилю MgO и меньшим -Р2О5. В природных условиях в верхней части профиля серой лесной почвы . со вторым гумусовым горизонтом, по сравнению с серой лесной почвой, выше валовое содержание NaîO, CaO, SO3 и ниже - К2О. В агроэкосистемах в серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом зафиксированы - изменения в валовом содержании 9 химических элементов, а в серой лесной почве - 4. У почвы гривы, при использовании в интенсивной агроэкосисте-ме, увеличивается в верхней части профиля валовое содержание РегОз, NaîO, MnO, P2OJ, а у почвы соседней западины - АЬОз, ИегОз, ТЮ2, CaO, MgO, Р2О5, К2О. В ней валовое количество S1O2 уменьшается по всему профилю,-а NaîO резко уменьшается только в пахотном горизонте, накапливаясь на глубине около 100 см.

Дерново-подзолистые почвы естественных экосистем закономерно не различаются по плотности и общей пористости. Высокая плотность подзолистого горизонта в почвах полесья (1,5-1,7 г/см3 ) может служить одним из критериев в оценке поведения в нем поллютантов. В агроэкосистемах плотность дерново-подзолистых почв увеличивается, а общая пористость снижается. Эти негативные процессы усиливаются пропорционально степени агрогенного воздействия. В естественных экосистемах ополья плот, ность серых лесных почв ниже, чем дерново-подзолистых почв полесья. Серые лесные почвы, расположенные в блюдцах, отличаются от серых лесных почв, лежащих на соседних гривах, значительно меньшей плотностью в средней части профиля,где находится второй гумусовый горизонт, и более высокой плотностью нижней части профиля и материнской породы. Общая пористость серых лесных почв в целом выше, чем дерново-подзолистых. В серой лесной почве естественной экосистемы на гриве этот показатель с глубиной снижается. В серых лесных почвах западин отмечается значительное увеличение общей пористости во втором гумусовом горизонте. Длительное использование серых лесных почв ополья в полевых агроэкосистемах, насыщенных пропашными культурами, увеличивает их плотность и снижает общую пористость в верхней части профиля по сравнению с естественными аналогами. Это явление усиливается по мере нарастания интенсивности агрогенеза.

Роль гумуса в формировании свойств почв полесья и ополья убедительно показана в работах И.В. Тюрина, М.М. Кононовой, В.В. Пономаревой, Т.А. Плотниковой, А.Н. Тюрюханова и T.JI. Быстрицкой, Т.В. Вологжа-ниной, И.В. Дубровиной. Уровнем гумусированности почвы в значительной мере определяется степень использования растениями минеральных удобрений (Шенявский, 1973; Кулаковская, 1974; Александрова, 1977; Про-сянников и др., 1987). А на почвах, загрязненных радионуклидами, от нее зависит и агроэкологическая функция минеральных удобрений - способ-

ность блокировать поступление в растения радиоцезия и радиостронция. Роль почвенного органического вещества в усвоении растениями радионуклидов была вскрыта еще первыми исследованиями в области агрохимии радиоактивных веществ, проведенными И.В. Гулякиным и Е.В. Юдинцевой (1962, 1973). По их данным, увеличение гумусированности почвы, особенно легкой по гранулометрическому составу, снижает интенсивность поступления радионуклидов в растения. Этот вывод подтвержден другими исследователями (Пристер и др., 1988). Влияние гумуса на поведение радионуклидов в системе почва-растение объясняют не только повышением емкости катионного обмена, качественными изменениями в ППК, снижением почвенной кислотности, но также образованием комплексных (хелаты) и простых геггерополярных солей (Александрова, 1980). Первые представляют собой соль органического вещества с поливалентным металлом, например, стронцием, в которой он закреплен по всем валентностям и пространственно находится внутри молекулы, так что его возможность вступления в реакции ионного обмена снижается. Поэтому хелаты подвижны и на легких почвах выщелачиваются (Поляков и др., 1971). Радионуклиды, вошедшие в состав таких комплексных соединений, не могут усваиваться корнями. При высоких значениях рН хелаты металлов способны поступать и передвигаться в растениях (Пристер и др., 1988).

Образование простых гетерополярных солей происходит при взаимодействии гумусовых кислот с ионами щелочных и некоторых щелочноземельных металлов. Из этих соединений ионы металла легко диссоциируют и обмениваются с другими катионами почвенного раствора. Фульваты образуют с одновалентными катионами подвижные соединения, что существенно влияет на доступность радиоцезия растениям - повышает ее по сравнению с почвами, в которых преобладают гуминовые кислоты (Пристер и др., 1988).

Гумусированность дерново-подзолистых почв полесья невысока и увеличивается в верхнем генетическом горизонте вниз по катене. В интенсивных агроэкосистемах запасы гумуса в Ап возрастают по сравнению с горизонтом А1 естественных почв, хотя его содержание в них чаще всего ниже. Дерново-подзолистая почва на двучлене богаче гумусом, чем ее аналог на мощном флювиогляциальном песке. В естественных экосистемах ополья количество гумуса возрастает от почвы гривы к почве западины. Одной из отличительных характеристик серых лесных почв западин является высокое содержание гумуса и особенно во втором гумусовом горизонте. Использование серых лесных почв в интенсивной полевой агроэкосистеме снижает содержание гумуса, но его запасы почти не изменяются из-за увеличения плотности. В этих условиях происходит перемещение гумусовых веществ с грив в западины.

Нами показано (Просянников, Воробьев, 1987), что недостаточная гуму-сированность является одной из основных причин невысокой эффективности минеральных удобрений в Брянской области. Установлено, что их окупаемость снижается при увеличении ежегодного дефицита гумуса в почве (коэффициент корреляции = - 0,67 ± 0,16).

Дерново-подзолистые почвы полесья характеризуются гуматно-фульватным составом гумуса, а серые лесные почвы ополья - фульватно-, гуматным, переходящим в гуматный во втором гумусовом горизонте. Длительное интенсивное воздействие на дерново-подзолистые почвы в овощной и полевой агроэкосистемах на фоне снижения содержания гумуса улучшает его групповой состав. В агрогенной серой лесной почве отношение Сге : СфК несколько сужается, что указывает на снижение количества гуминовых кислот и увеличение - фульвокислот. В пахотном горизонте серой лесной почвы со вторым гумусовым горизонтом этот показатель увеличивается, а в подпахотном й в верхней части второго гумусового - значительно уменьшается. Подвижные и агрессивные фракции в дерново-подзолистых почвах естественных экосистем полесья составляют 70-80 % от суммы гумусовых кислот. В серых лесных почвах ополья их доля снижается до 39-54 %, а во втором гумусовом горизонте - до 40-46 %. Длительное ин-! тенсивное агрогенное воздействие на дерново-подзолисгые почвы снижает относительное содержание этих фракций. В почве на мощном флювиогля-циальном песке это происходит значительно активнее. В серой лесной поч-. ве длительной интенсивной агроэкосистемы несколько увеличивается количество подвижных и агрессивных фракций гумуса, а в серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом - заметно снижается в верхней части профиля, увеличиваясь в нижней.

В условиях естественных экосистем серые лесные почвы характеризуются самым широким отношением (14-16); в дерново-подзолистых почвах оно сужается (11-12). При интенсивном агрогенном использовании последних прослеживается зависимость к расширению рассматриваемого показателя в пахотном горизонте. В серых лесных почвах наблюдается обратная закономерность.

По величине ёмкости катионного обмена (ЕКО) изучаемые почвы естественных экосистем располагаются в убывающий ряд: болотная низинная перегнойно-торфяная, серая лесная со вторым гумусовым горизонтом, серая лесная,' дерново-подзолистые почвы. Болотная низинная перегнойно-торфяная более чем в 7 раз по этому показателю превосходит серую лесную почву со вторым гумусовым горизонтом, в то время как ЕКО последней только в 2 раза выше, чем в дерново-подзолисгых почвах. Использование болотной низинной перегнойно-торфяной почвы в пастбищно-сенокосной агроэкосистеме не приводит к существенному изменению этой величины.

В дерново-подзолистых почвах полесья при длительном регулярном внесении высоких норм минеральных удобрений этот показатель снижается, а при. систематическом применении органических удобрений в прифермской агроэкосистеме подобного уменьшения не отмечено.

В серых лесных почвах ополья ЕКО снижается в агроэкосистемах по сравнению с естественными аналогами. Причем в обычной агроэкосистеме это происходит сильнее, чем в интенсивной. В серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом имеет место некоторое увеличение данного показателя по мере интенсификации агроэкосистем. За несколько последних десятилетий ЕКО в дерново-подзолистых почвах полесья, испытывающих мощное агрогенное воздействие, возросла относительно первоначальных значений. Интенсификация агрогенного воздействия усиливает этот процесс. В серых лесных почвах ополья изменения ЕКО в динамике по годам незначительны и незакономерны.

По кислотности изучаемые почвы естественных экосистем располагаются в убывающий ряд: дерново-подзолистая на глубоких флювиогляци-альных отложениях, серая лесная со вторым гумусовым горизонтом, дерново-подзолистые на флювиогляциальном песке, подстилаемом мореной, серая лесная, болотная низинная перегнойно-торфяная. Сельскохозяйственное использование изучаемых почв чаще всего снижает их кислотность, но интенсификация агроэкосистем способствует подкислению дер-ново-подзолисгых и серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом, хотя среда остается менее кислой, чем в естественных аналогах. В серых лесных почвах ополья на гривах и низинных перегнойно-торфяных почвах кислотность не зависит от особенностей сельскохозяйственного использования.

Все изучаемые почвы в естественном состоянии ненасыщены основаниями. Самая низкая степень насыщенности основаниями в верхней части профиля дерново-глубокоподзолистой супесчаной почвы на мощных флю-виогляциальных отложениях. Это обусловлено высокой степенью их выноса, особенно из элювиальных горизонтов. Использование дерново-подзолистых почв полесья в агроэкосистемах увеличивает этот показатель по сравнению с естественными аналогами и первоначальными значениями, но они по-прежнему остаются ненасыщенными основаниями. Применение высоких норм минеральных удобрений при интенсификации агроэкосистем снижает степень насыщенности дерново-подзолистых почв полесья основаниями и степень накопления их в профиле. Регулярное внесение органических удобрений в овощной агроэкосистеме увеличивает рассматриваемые показатели. Это согласуется с данными, полученными Т.Н. Кулаковской с сотрудниками.

Накопление обменных оснований в дерново-подзолистых почвах на двучлене с мореной снизу происходит интенсивнее, чем в дерново-глубокоподзолистых почвах на мощных флювиогляциальных отложениях. В низинных перегнойно-торфяных почвах полесья существенных изменений в степени насыщенности основаниями при использовании в пастбищ- но-сенокосной агроэкосисгеме не происходит. Отмечено увеличение их выноса из верхней части почвенного профиля.

В естественных экосистемах ополья степень насыщенности основаниями почв, лежащих на сопряженных элементах рельефа, неодинакова. Она выше в серой лесной почве гривы, хотя степень накопления обменных оснований, особенно во втором гумусовом горизонте, преобладает в серой лесной почве западины. Агрогенез способствует росту этого показателя, особенно в почвах со вторым гумусовым горизонтом. Увеличение норм минеральных удобрений на серой лесной почве гривы не оказывает существенного влияния на степень насыщенности основаниями, хотя прослеживается тенденция к увеличению их выноса из профиля. В почвах западин это проявляется сильнее. По степени насыщенности основаниями почва интенсивной агро-экосистемы значительно превосходит естественную.

В почвах естественных Экосистем полесья и ополья в составе обменных ( оснований преобладает Са2+(85-93 %). Серые лесные почвы содержат его больше, чем* дерново-подзолистые. Отношение Са2+: Мя2+ в почвах грив ополья мало отличается от подобных отношений в дерново-подзолистых почвах полесья. В серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом оно значительно расширяется. Использование изучаемых почв в агрозкоси-сгемах расширяет отношение Са2+: М£2+.

Д.С. Орлов (1967), В.И. Савич (1986) указывают, что обобщённой характеристикой участия ионов в почвообразовании и питании растений является их активность в почве, являющаяся функцией концентрации и состава раствора, вида ионов и воздействия поверхностных сил на состояние почвенного раствора. В дерново-подзолистых почвах естественных экосистем полесья активность ионов кальция ниже (0,22 мг-экв/л), чем в серых лесных почвах ополья (2,11 мг-экв/л), а известковый потенциал выше (соответственно 4.7 и 2,8). В дерново-подзолистой почве на флювиогляциальном песке, подстилаемом мореной, и длительно используемой в интенсивной овощной агроэкосисгеме активность ионов кальция возросла почти в 20 раз, а • известковый потенциал снизился примерно вдвое. В дерново-глубокоподзолистой супесчаной почве на мощных флювиогляциальных отложениях интенсификация полевой агроэкосистемы приводит к снижению в 9 раз активности ионов кальция и в 1,5 раза известкового потенциала по сравнению с обычной полевой агроэкосистемой. В обычных условиях использования, но в ополье они в почве на гриве возрастают почти в 2 ра-

за. Интенсификация агроэкосистемы значительно снижает активность ионов кальция в этой почве. Аналогичное воздействие на серую лесную почву со вторым гумусовым горизонтом существенно увеличивает активность ионов кальция и это на 82 % обусловлено воздействием факторов интенсификации. Известковый потенциал в интенсивной агроэкосистеме снижается по сравнению с обычной, но остается выше, чем в почве естественной.

Азот и фосфор во многом определяют миграцию других элементов и радионуклидов в экосистеме (В.А. Ковда, 1974 ; А.Д. Покаржевский, 1993) Из всех изучаемых естественных почв самыми низкими общим содержанием (0,1 %) и запасами (1,9 т/га) азота в верхнем горизонте отличается дерново-глубокоподзолистая почва на флювиогляциальных отложениях, а самыми высокими (соответственно 0,2 % и 5,9 т/га) - серая лесная со вторым гумусовым горизонтом. Использование дерново-подзолисгых и серой лесной почв в интенсивных агроэкосистемах снижает в них содержание и запасы общего азота. В серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом эти показатели несколько возрастают за счет привноса в западины мелких фракций механических элементов, обогащенных азотом. Самые низкие содержание и запасы азота легкогидролизуемых соединений отмечены в естественных дерново-глубокоподзолисгой супесчаной почве на флювиогляциальных. отложениях (10 мг на 100 г почвы, 0,2 т/га) и серой лесной почве на 1риве, а самые высокие - в серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом (13 мг на 100 г почвы, 0,4 т/га). Длительное использование изучаемых почв в интенсивных агроэкосистемах уменьшает содержание в них этой формы азота. Запасы его в дерново-подзолистой почве при длительном регулярном внесении органических удобрений в интенсивной овощной агроэкосистеме несколько увеличиваются. В серой лесной почве ополья на гриве интенсификация агроэкосистемы за счет применения минеральных удобрений не влияет на рассматриваемый показатель. В серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом в западине он несколько снижается.

По мнению И.В. Тюрина, М.М. Кононовой и других ученых, процесс трансформации азота в почве хорошо характеризует относительное содержание азота легкогидролизуемых соединений в процентах от общего. В почвах ополья этот показатель составлял (7,3 - 7,5 %), а в дерново-подзолистых почвах интенсивной овощной агроэкосистемы полесья он увеличивался до 13,9 %.

В условиях естественных экосистем самую низкую активность нитратных ионов наблюдали в почвах ополья (0,05-0,08 мг-экв/л). В дерново-подзолистых почвах полесья этот показатель значительно выше (0,2 мг-экв/л). Длительное использование последних в интенсивной овощной агроэкосистеме увеличивает активность нитратов в 60 раз. Аналогичный процесс происходит в серой лесной почве со вторым гумусовым горизонтом,

более полувека используемой в интенсивной полевой агроэкосистеме. Уве-:• личение этого показателя, но менее интенсивное происходит и в остальных изучаемых почвах агроэкосисгем.

Содержание, запасы и процент лепсорастворимых фосфатов от валового количества фосфора растут в рассматриваемых агроэкосцстемах и по мере их интенсификации за счет применения удобрений.

Валовое количество калия в изучаемых почвах велико (1,6 - 2,6 %), что обусловлено значительным его содержанием в минералах. В естественных экосистемах содержание доступного калия в верхнем почвенном горизонте варьирует незначительно. В минеральных почвах полесья этот показатель возрастает как в естественных, так и в агроэкосисгемах вниз по катене. Почвы транссупераквального ландшафта отличаются низким природным содержанием доступного калия.

Состав сим-триазинов, хлорорганических и фосфорорганических пестицидов был более разнообразен в почвах полесья, чем ополья. Их остатки содержались не только в почвах агроэкосисгем, но и в сопредельных с ними естественных аналогах. Даже в почвах интенсивны;: агроэкосисгем их количество не превышало ПДК.

В естественных почвах полесья и ополья химическая активность ионов ! галогенов различна. Длительное интенсивное агрогенное воздействие существенно увеличивает в них активность фтора и иода. В отношении фтора этот процесс идет интенсивнее в дерново-подзолистой почве, а в отношении йода - в серой лесной почве. Целесообразно продолжить это направление исследований для установления градаций активностей галогенов в почвах.

РАДИОАКТИВНОСТЬ ПОЧВ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОВЕДЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В ЭКОСИСТЕМАХ ПОЛЕСЬЯ И ОПОЛЬЯ

Естественная радиоактивность, измеренная по бета-излучению', дерново-подзолистой почвы на двучленных отложениях (Новозыбковский КПУ) до аварии на ЧАЭС была невелика и практически одинакова во всех генетических горизонтах (около 0,4 Бк/пробу). В 1990 году она возросла по всему профилю, но особенно значительно в гумусово-элториальном горизонте (в 5 раз). Длительное интенсивное агрогенное воздействие на дерново-подзолистые почвы полесья до аварии на ЧАЭС практически не изменяло их радиоактивность по бета-излучению относительно аналогичных почв в естественных экосистемах. В дерново-глубокоподзолисгой почве на мощ-." ных флювиогляциальных отложениях наблюдали увеличение этого показателя в иллювиальном горизонте, а в дерново-подзолистой почве на двучленных отложениях с мореной снизу - в почвообразующей породе. В 1990 году рассматриваемая величина возросла по сравнению с доаварийной по всему профилю названных почв. Закономерность распределения по профи-

лю обоих типов почв радиоактивности, измеренной по бета-излучению, осталась без изменений, так как обусловлена свойствами генетических горизонтов.

Радионуклиды, излучающие бета-частицы, перераспределяются в про-фюлх минеральных почв полесья по элювиально-иллювиальному типу. По снижению интенсивности этого процесса рассматриваемые почвы располагаются в следующий рад: естественная почва, почва интенсивной и почва - обычной агроэкосистем. В изучаемых почвах есть два педогеохимических барьера, на которых происходит накопление радионуклидов, излучающих бета-частицы. В естественной почве это лесная подстилка и иллювиальный горизонт, а в агрогенных - пахотный и иллювиальный горизонты.

Пахотные горизонты серых лесных почв агроэкосистем ополья (Стародубские КПУ) до радиоактивного загрязнения имели радиоактивность, измеренную по бета-излучению, около 0,7 Бк/пробу. Через 5 лет пос-.ле выпадения радиоактивных осадков в почвах грив этот показатель не из-..менилря, а в западинах стал выше в условиях обычной агроэкосистемы (0,9 Бк/пробу), что обусловлено различиями в их использовании.

В почвах полесья основные радионуклиды по валовому содержанию располагаются в следующий убывающий ряд: Сэ-Ш, Ся-134, К-40 и 8г-90. В верхней части (0-30 см) профиля почв открытой катены происходит увеличение общего содержания радиоцезия в пониженных элементах рельефа. Это, вероятно, является следствием его перемещения с потоками почвенной влаги. В болотных низинных перегнойно-торфяных почвах транссуперак-вального ландшафта их количество возрастает по сравнению с дерново-подзолистыми почвами элювиального ландшафта почти в 3 - 5 раз. В естественных почвах этот процесс происходит активнее, чем в агрогенных аналогах.

В минеральных почвах естественных экосистем полесья валовое содержание радиоцезия плавно снижается вниз по профилю до глубины 15-20 см. В почвах агроэкосистем оно распределено по всему пахотному горизонту и весьма неравномерно. Здесь возникли слои, различающиеся в несколько раз по количеству радионуклидов. При переходе к иллювиальному горизонту содержание радиоцезия возрастает, но остается намного ниже, чем в верхней части почвенного профиля. В органогенных почвах естественной экосистемы низинного болота больше радиоцезия проникает на значительную глубину - 70-90 см, хотя через 6 лет после аварии на ЧАЭС 89 % Сб-137 все же находилось в верхнем 5-сантиметровом слое. Естественная почва верхового болота, подвергшаяся такому же радиоактивному загрязнению, отливается самым высоким валовым содержанием радионуклидов и активным проникновением их вниз по профилю.

Валовое количество Бг-90 распределяется по профилю почв естественных экосистем полесья менее закономерно, но более активно, чем радиоцезия. Агродезактивация загрязненных низинных болот приводит к перераспределению Се-137 и Бг-90 ниже по профилю в слое 20-30 см. Агрогенное воздействие и его интенсификация способствуют снижению валового со-■ держания радйоцезия и Бг-90 в 0-30- сантиметровом слое почв подавляющего большинства ландшафтов полесья по сравнению с соответствующей по мощности'верхйей частью профиля их естественных аналогов. Закономерных изменений в распределении К-40 по профилю дерново-подзолистых почв'различных экосистем полесья установить не удалось.

В ополье по сравнению с 1983 г. содержание радиоцезия в гумусовом горизонте естественных почв западин возросло примерно в 9 раз, а в агроэкосистемах - в среднем в 3 (на гривах) - 7 (в западинах) раз. Среди всех генетических горизонтов естественных серых лесных почв самая высокая концентрация радиоцезия в подстилке и гумусовом горизонте. В пахотном горизонте почвы западин содержат радиоцезия в 6-7 раз больше, чем серые лесные почвы соседних грив. Аналогичное явление происходит с К-40, но менее выраженно. Вызвано это тем, что в почвах микрокатен ополья, длительно испытывающих агрогенное воздействие, происходят процессы поверхностной эрозии почвы и перемещения ее почвообрабатывающими орудиями с грив в сопредельные западины, приводящие к перераспределению радионуклидов в ландшафте. Такой закономерности не отмечено в поведении Бг-ЭО, так как его содержание в почвах ополья мало отличается от доа-варийного.

В пахотных горизонтах серых лесных и дерново-подзолистых почв содержится меньше радиоцезия и 8г-90, чем в аналогичном по мощности верхнем слое почв естественных экосистем. Без проведения специальных I экспериментов трудно объяснить это явление, оно нуждается в дальнейшем изучении.

Среди многообразия форм состояния радионуклидов в почвах с точки зрения прогнозирования их распространения и поведения выделяют водорастворимую, обменную, необменную и прочносвязанную необменную формы (Павлоцкая, 1974; Молчанова и др., 1983; Круглов и др., 1990). В водную вытяжку переходят катионы радионуклидов, десорбирующиеся из почвы по механизму ионного обмена, а также растворимые комплексные .соединения' радионуклидов с компонентами почвы (в нейтральной или анионной форме); В ацетатную вытяжку переходят радионуклиды, сорбированные в почве по механизму ионного обмена. В кислотные вытяжки переходят радионуклиды, находящиеся в почве в необменном состоянии, т. е. те формы, которые не переходят в воду в природной среде в обычных условиях. Прочносвязанная необменная форма в свою очередь включает ра-

дионуклиды, входящие в состав топливных частиц, необратимо сорбированные кристаллической решеткой минералов, связанные с нерастворимым органическим веществом почвы (Коноплев и др., 1988; Бобовникова и др. 1990).

В.М. Клечковский (1956) отмечал, что в отличие от процессов, рассматриваемых классическим учением о поглотительной способности почв, поглощение почвами радионуклидов протекает специфически - в условиях предельно низких концентраций сорбируемых веществ. Он доказал, что каждая отдельная, произвольно взятая часть ионов или молекул растворенного и подвергающегося сорбции вещества, присутствующего в почве в микроколичествах, в процессе поглощения не конкурирует за места на поверхности адсорбента - почвенного поглощающего комплекса - с любой другой частью таких же ионов и молекул. Им было предложено рассматривать процесс поглощения почвой отдельных ионов или молекул одного из микрокомпонентов как акт, не зависящий от присутствия в системе других микрокомпонентов или ионов и молекул того же самого компонента. При взаимодействии ионов радионуклидов с почвами соблюдаются все основные закономерности обмена, а наблюдаемые различия носят количественный характер. Однако именно эти различия играют решающую роль в поведении радионуклидов в почвах и включении их в биологические цепи в природных условиях (Пристер и др., 1988).

Sr-90 достаточно полно (98 %) десорбируется из почвы растворами нейтральных солей, что указывает на обменный характер сорбции. Cs-137 десорбируется хуже, что обусловлено более сложной природой связи его с почвой (Гулякин, Юдинцева, 1973). С течением времени обменно-поглощенные радионуклиды могут превращаться в слаборастворимые соединения - фосфаты и карбонаты стронция и прочие, вследствие чего их миграционная способность снижается.

P.M. Алексахин с соавторами (1992) указывают, что формы Cs-137 в зависимости от свойств почв существенно различаются. Содержание обменной формы этого радионуклида "практически на почвах всех типов больше" кислоторастворимой (необменной) формы. Основной механизм поглощения твердой фазой почв Sr-90 - ионный обмен. Этот процесс сильно зависит от присутствия макроконцентраций катионов в растворе. Ю.А. Кокотов с соавторами (1961), Ф.И. Павлоцкая (1974), Б.С. Пристер с соавторами (1988), P.M. Алексахин с соавторами (1992) указывают, что существуют следующие ряды уменьшения влияния конкурирующих ионов на сорбцию стронция-90 твердой фазой почв: А13+ > Fe3+ > Ва2+ > Са2+ и Sr2+ = Са2+ > Mg2+ > К+ > NH4+ > Na+. При увеличении в почве концентрации анионов РО43-, SO42- и СОз2- сорбция Sr-90 возрастает в первую очередь

. за счет соосаждения с труднорастворимыми соединениями Са, Mg, Ре. Глинистыми минералами может быть сорбировано до 99% Бг-ЭО.

Мы установили, что в основных почвах естественных экосистем полесья, загрязненного выбросами ЧАЭС, преобладают прочносвязанные формы радиоцезия. Доля его водорастворимых соединений самая малая, а

- обменных и необменных - занимает промежуточное положение. Самое большое содержание прочносвязанных форм радиоцезия характерно для

' естественных почв транссупераквального и трансаккумулятивного ландшафтов. В дерново-подзолисгых почвах элювиальных и трансэлювиальных ландшафтов* оно ниже за счет увеличения доли необменных и обменных соединений изотопов цезия. При этом содержание водорастворимых соединений практически не изменяется.

По генетическим горизонтам природных дерново-подзолисгых почв

- полесья химические формы радиоцезия распределяются неодинаково. Максимум прочносвязанных и необменных форм Се-137 отмечен в иллювиальном горизонте названных почв на двучленах. Этот педохимический барьер настолько активно связывает Сб-Ш, что подвижные формы последнего здесь отсутствуют. В дерново-подзолисгых почвах на мощных флювиогля-циальных отложениях основным педохимическим барьером при вертикальной миграции радиоцезия является лесная подстилка и верхняя часть гумусово-элювиального горизонта. Для самого верхнего горизонта лесной подстилки характерно увеличение содержания прочносвязанных соединений этих изотопов, что обусловлено, вероятно, влиянием почвенных органических веществ. В гумусово-элювиальном горизонте доля прочносвязан-ного радиоцезия снижается, а водорастворимого и обменного - возрастает. Причем увеличение доли последнего происходит в основном за счет труднообменных соединений. По слоям верхних генетических горизонтов почв формы радиоцезия распределяются незакономерно.

В слоях верхней части профиля естественной болотной верховой пере-гнойно-торфяной почвы содержание химических форм радиоцезия очень варьирует. Закономерности этого явления установить не удалось. Возможно оно обусловлено неприспособленностью методов десорбции форм радионуклидов для органогенных почв.

Закономерности ландшафтного распределения химических форм радионуклидов, установленные для почв естественных экосистем полесья, присущи и'для почв агроэкосистем. В дерново-подзолистых почвах полесья, длительно используемых в полевых и овощных агроэкосистемах, подвижность Сэ-137 возрастает. Об этом свидетельствует не только увеличение содержания его подвижных соединений в верхней части почвенного профиля, но и появление в нижележащих горизонтах, где их раньше не было. В дерново-подзолисгых почвах кормового севооборота и в болотной

низинной перегнойно-торфяной почве луговой агроэкосистемы подобное явление не отмечено.

В почвах естественных экосистем ополья тоже преобладают прочносвя-занные формы радиоцезия. Доля его водорастворимых соединений самая низкая, а обменных и необменных - занимает срединное положение. В природных серых лесных почвах межзападинных грив прочносвязанных и легкообменных форм радиоцезия больше, чем в естественных почвах сопредельных западин. В последних резко возрастает доля труднообменных соединений этих изотопов, а водорастворимых - практически не изменяется. По генетическим горизонтам природных почв ополья химические формы радиоцезия распределяются неодинаково. Максимум его прочносвязанных форм отмечен в самом верхнем генетическом горизонте. Этот педохимиче-ский барьер активно связывает Сб-137, что снижает содержание его обменных соединений. Количество водорастворимых форм в этом горизонте изменяется незначительно. В серых лесных почвах грив ополья вторым педо-геохимическим барьером при нисходящем перемещении Се-137 является иллювиальный, а в почвах западин - второй гумусовый горизонт.

В серых лесных почвах грив ополья, длительно используемых в полевых агроэкосистемах, уменьшается доля прочносвязанных форм Сз-137 и возрастает - необменных. Количество остальных форм почти не изменяется. В аналогичных условиях в серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом в западинах значительно увеличивается доля прочносвязанных форм этого радионуклида и уменьшается - труднообменных и необменных. Интенсификация агроэкосистемы способствует этому процессу и создает условия для снижения водорастворимых соединений цезия-137.

Закономерности распределения форм Бг-90 в естественных почвах полесья значительно отличаются от установленных для Сз-137. В минеральных почвах в основном преобладает обменная форма Бг-90 и возрастает доля водорастворимой. В верхних слоях органогенных болотных почв доминируют необменные соединения этого радионуклида. Закономерного распределения форм Бг-90 в почвах естественных экосистем сопряженных ландшафтов полесья не установлено. В верхней части дерново-подзолистых почв, длительно используемых в агроэкосистемах, наблюдается тенденция к увеличению подвижности 8г-90.

В серых лесных почвах естественных экосистем ополья Бг-90 преобладает в легко- и труднообменной формах. Доля его водорастворимых соединений самая низкая, а необменных - занимает промежуточное положение. В природных серых лесных почвах межзападинных грив легкообменных и водорастворимых форм радиоцезия больше, чем в естественных почвах сопредельных западин. В последних возрастает доля необменных и труднообменных соединений этого радионуклида. По генетическим горизонтам

природных почв ополья химические формы Бг-90 распределяются неодина, ково. Максимум его обменных и необменных форм отмечен в иллювиальном горизонте серых лесных почв. Количество водорастворимых форм здесь изменяется незначительно. В серых лесных почвах западин педогео-химическим барьером при перемещении Бг-90 является второй гумусовый

- горизонт.

В серых лесных почвах грив, длительно используемых в полевых агро-экосистемах, значительно увеличивается доля необменных форм 8г-90 и уменьшается - всех остальных. В аналогичных условиях в серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом в западинах значительно увеличивается доля труднообменных, необменных и водорастворимых форм этого радионуклида и уменьшается - легкообменных. Интенсификация агро-экосистемы меняет направленность этого процесса - уменьшается количество труднообменных, необменных и водорастворимых соединений Бг-90 и

- увеличивается - легкообменных. В^агрогенных серых лесных почвах западин имеется два педохимических барьера, удерживающих Бг-90. Это второй гумусовый горизонт и особенно его нижняя часть, а также пахотный горизонт.

В свете современных представлений о радиоактивности ее вредонос-> ность проявляется в лучевом поражении ионизирующего излучения, образующегося в'результате распада радиоактивных ядер и способного ионизировать среду. Разные виды излучений оказывают неодинаковое воздействие на живые организмы.

Результат воздействия ионизирующих излучений на облучаемые объекты - физико-химические или биологические изменения в этих объектах. Радиационный эффект зависит от величин, которые называются дозиметрическими. Наиболее важными среди них являются мощность эквивалентной и экспозиционной доз излучения.

Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения дерново-подзолистых почв на глубоких флювиогляциальных отложениях в 1983 году была выше, чем их аналогов на двучлене с мореной снизу. Распределение величин этого показателя по профилю почв полесья носило до аварии на ЧАЭС четко выраженный элювиально-иллювиальный характер. После выпадения радиоактивных осадков мощность эквивалентной дозы гамма-излучения почв полесья возросла во много раз. В дерново-подзолистых почвах на двучлене с мореной снизу, для которых характерна невысокая интенсивность нисходящего тока почвенного раствора, еще не заметно перемещения радиоактивных веществ по элювиально-иллювиальному типу. В то же время в дер-ново-подзолисгых почвах на флювиогляциальных отложениях оно уже происходит.

. . 28

Интенсификация полевой агроэкосисгемы до аварии на ЧАЭС не изменяла мощность эквивалентной дозы гамма-излучения дерново-подзолистых почв. В 1990 году в пахотном горизонте почвы интенсивной агроэкосисгемы этот показатель существенно увеличился. Ниже по профилю различия незначимые.

До аварии на ЧАЭС мощность эквивалентной дозы гамма-излучения верхних генетических горизонтов серых лесных почв ополья была выше, чем дерново-подзолистых почв полесья. Распределение по профилю серых лесных почв грив значений этого показателя носило элювиально-иллювиальный характер, однако в серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом западин это не отмечено. В 1990 году мощность эквивалентной дозы гамма-излучения профилей почв ополья была в несколько раз выше доаварийных значений. В верхней части профилей серых лесных почв грив этот показатель больше, чем у почв сопредельных западин.

Длительное агрогенное воздействие на почвы ополья способствует снижению мощности эквивалентной дозы гамма-излучения в верхней части их профиля после выпадения чернобыльских осадков. Интенсификация агроэкосистем существенно усиливает этот процесс. В обычной полевой агро-экосистеме рельеф ополья не оказывает влияния на мощность эквивалентной дозы гамма-излучения в пахотном горизонте почв. В интенсивной агроэкосистеме его воздействие на рассматриваемый показатель существенно. До аварии на ЧАЭС мощность эквивалентной дозы гамма-излучения была существенно выше в пахотном горизонте почвы западины. После нее эта величина значительно выше в почве гривы. Но можно высказать предположение, что со временем произойдет перераспределение радионуклидов между элементами рельефа и рассматриваемая величина возрастет в почвах западин, как это было до аварии.

Мощности экспозиционных доз гамма-излучения с поверхности почв полесья и ополья до аварии на ЧАЭС были близки между собой и не превышали 9 мкР/ч. После радиоактивного загрязнения они возросли в полесье в десятки и сотни, а в ополье - в несколько раз. В динамике по годам мощности экспозиционных доз гамма-излучения с поверхности почв снижаются. Наиболее активно это происходило в первые 4 года после аварии, что обусловлено активностью коропсоживущих радионуклидов. По мере их распада рассматриваемый показатель снижался, но затухала и скорость его снижения. Через 7 лет после аварии на ЧАЭС он все же превышал доа-варийные значения почв полесья в 12-23 раза, а почв ополья - в 3- 4 раза. Почвы агроэкосистем отличаются более низкими величинами мощности экспозиционных доз гамма-излучения, чем их естественные аналоги. При значительном уровне радиоактивного загрязнения заметно положительное

> влияние интенсификации полевой агроэкосистемы на снижение этой дозиметрической величины.

СОСТОЯНИЕ БИОТЫ В ПОЧВАХ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ВЫБРОСАМИ ЧАЭС Почвенная биота не только наиболее активная часть педосферы, но и ' очень чувствительный, отзывчивый индикатор ее состояния. Почвенные ; животные, составляющие 90-95 % по биомассе и числу видов от населения наземных экосистем, наряду с микрофлорой, выполняют важную многофункциональную роль в почве (Криволуцкий, 1975).

"Учитывая повсеместное загрязнение почв полесья и ополья радионуклидами, не представляется возможным в натурных условиях выделить действие отдельных антропогенных воздействий. Совместное влияние радио. активного загрязнения и агрогенной нагрузки в основном снижает численность почвенных беспозвоночных (рис. 4).

В связи с развитием исследований по Международной биологической программе возник интерес к определению микробной биомассы в почвах разных зон. Благодаря малым размерам микроорганизмы имеют большую относительную поверхность контакта со средой обитания. Высокие скорости их размножения и роста дают возможность в короткий срок проследить (' за действием любого экологического фактора в течение десятков и даже сотен поколений. На экосистемном уровне реакция микроорганизмов на изменения факторов окружающей среды выражается в трансформации количественного и качественного состава сообщества. При этом одни виды исчезают, другие появляются, т.е. меняется состав доминантов и содоминан-тов (Никитина, 1991). - Биомасса микробиоты в почвах полесья меньше, чем в почвах ополья. Дерново-подзолистая почва на двучлене отличается более низкими значениями этого показателя, чем аналогичная почва на флювиогляциальных отложениях. Это, вероятно, происходит потому, что первая почва сильнее загрязнена радионуклидами и пестицидами, так как по генетическим особенностям и свойствам она превосходит вторую. Агрогенное воздействие и его интенсификация снижают биомассу микробиоты в дерново-подзолистых почвах. Более интенсивно это происходит в почвах на флювиогляциальных отложениях. Причина данного явления, по-видимому, заключается в низкой экологической устойчивости этих почв.

В естественной экосистеме западины ополья серая лесная почва со вторым гумусовым горизонтом характеризуется большей биомассой микробиоты, чем сопряженная с ней почва гривы. Агрогенное воздействие сглаживает природные различия по данному показателю между ними. Биомасса микробиоты интенсивнее снижается в экосистемах с серыми лесными почвами западин. Вслед за А.Н. Тюрюкановым и Т.Л. Быстрицкой (1971)

Количество экз./кв.м

150 -

100 -

50 -

Дождевые Взрослые Личинки Дождевые Взрослые Личинки черви членистоногие черви членистоногие 1 2 3 123 123 1 2 3 1 2 3 123

НЩ минимум Шт

1 — естественная экосистема

2 - обычная агросистема

3 - интенсивная агросистема

среднее

максимум

А - дерново-подзолистые почвы; Б - серые лесные почвы

Рис. 4. Антропогенное воздействие на численность беспозвоночных в почвах полесья и ополья (1990-93 гг.)

мы считаем, что это является следствием их меньшей экологической устойчивости.

Исследования комплекса почвенных микроорганизмов in situ при мо-дификационном антропогенном воздействии (Д.Г. Звягинцев, B.C. Гузев и др., 1986), проведенные по оригинальным методикам, разработанным на - кафедре биологии почв МГУ в 80-х годах, убедительно подтвердили целесообразность их использования для эколого-микробиологической экспертизы состояния почвенного покрова. С помощью этих методов нами в составе инициированных микробных сообществ (ИМС) изучаемых почв обнаружено 23 вида микроорганизмов: 20 видов грибов и 3 вида бактерий. Доминирующие организмы распределялись по различным образцам почв следующим образом: актиномицегы обнаружены в 21 образце, преобладали в 1; бациллы имелись в 10 образцах, доминировали в 2.

В дерново-подзолистых почвах число видов микроорганизмов в ИМС снизилось по сравнению с 1983 г. В интенсивной агроэкосистеме это явление менее выражено. В серых лесных почвах ополья, которые значительно меньше загрязнены, снижение численности видов микроорганизмов не отмечено. Наблюдали увеличение этого показателя в почвах агроэкосистем по сравнению с доаварийным периодом. < В ряду ИМС дерново-подзолистых почв, различающихся интенсивностью аэрогенной нагрузки, наблюдали снижение общего числа видов с 6 до 3 и смену доминантов. Относительно быстрорастущие микроорганизмы рода Oidiodendron сменялись более медленнорастущими микромицетами родов Chaetomium и Humicola, что свидетельствует о некотором ухудшении микробного сообщества.

Изменение качественного состава ИМС серых лесных почв грив ополья при переходе от естественной экосистемы к агроэкосистеме характеризуется увеличением степени доминирования микромицета Chaetomium sp. и бактерий рода Bacillus. В серых лесных почвах со вторым гумусовым горизонтом в западинах наблюдали обеднение состава микробного населения с 6 до 4 видов.

Анализ результатов полярной ординации ИМС дерново-подзолистых почв на флювиогляциальных отложениях, отобранных до аварии на ЧАЭС, обнаруживает мало значимые различия между почвами обычной и интенсивной полевых агроэкосистем. После загрязнения их радионуклида. ми влияние' агрогенной нагрузки проявляется значительно сильнее, причем особенно велики различия между почвой естественной экосистемы и интенсивной агросисгемы. Обнаружены существенные различия между естественными и агрогенными серыми лесными почвами, отобранными'как до, так и после аварии на ЧАЭС. В радиоактивной почве агрогенная нагрузка

действует на микробное сообщество почти в 3 раза сильнее, чем в незагрязненной.

Не установлено закономерных изменений в целлюлозолитической активности изучаемых почв как до, так и после аварии на ЧАЭС.

Потенциальная фитотоксичность дерново-подзолистой почвы на двучлене до радиоактивного загрязнения при усилении агрогенеза не изменялась. После загрязнения этой почвы фитотоксичность значительно увеличилась. Она не подверглась существенным изменениям в дерново-подзолистой почве на флювиогляциальных отложениях при усилении агро-генной нагрузки.

В серых лесных почвах агроэкосистем ополья, незагрязненных радионуклидами, потенциальная фитотоксичность резко возрастает по сравнению с естественными аналогами. Достоверную разницу между почвами обычной и интенсивной агроэкосистем, используя данный показатель, обнаружить не удалось как до, так и после выпадения радиоактивных осадков. На фоне радиоактивного загрязнения усиление агрогенной нагрузки приводит к достоверному увеличению потенциальной фитотоксичности в верхних горизонтах серых лесных почв со вторым гумусовым горизонтом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современный период ознаменовался мощным вторжением антропогенного фактора в жизнь природы. Это явление не обошло и почвенный покров, которому принадлежит особое место не только в агросфере, но и в целом на планете. Исследования ученых разных стран убедительно показали, что в результате агротехногенного воздействия почвы и почвенный покров могут изменяться как в позитивном, так и в негативном направлениях. Это обусловлено не только особенностями их антропогенеза, но и сочетанием компонентов почвенного покрова и их взаимовлиянием.

На юго-западе России почвы испытывают сильное, широкомасштабное, разноплановое воздействие человека: со средины XX столетия они подвергаются значительно возросшему агрогенному влиянию, а в последние два десятилетия оказались значительно загрязнены веществами, техногенного происхождения, переносимыми воздушными потоками. Вследствие глобальной аварии на Чернобыльской АЭС особенно сильно загрязнена дол-гоживущими радионуклидами Сб-137 и Бг-90 Брянская область, являющаяся типичной для региона.

Почвенный покров области характеризуется большим разнообразием и пестротой. Принадлежность территории к двум почвенным зонам и четырем провинциям определила только наиболее общие закономерности распределения почв, среди которых преобладают дерново-подзолистые и се-

рые лесные. Вместе с тем геолого-геоморфологические особенности этой ■ территории обусловливают чрезвычайно сложную дифференциацию почвенного покрова (В.В. Докучаев, 1952; А.Я. Антыков, 1958; Н.С. Миллер, 1963; А.Н. Тюрюканов, Т.Л. Быстрицкая, 1971; Г.Т. Воробьев, 1975, 1993). Практически предельная степень его сельскохозяйственного использования - и многообразные виды агротехногенных воздействий еще больше усиливают эту пестроту (Е.В. Просянников, Н.И. Прищеп, Г.Т. Воробьев, 1989, Г.Т. Воробьев и др., 1994). Все это значительно усложняет экологически безопасное использование почвенного покрова. В тех местах, где преобладают отрицательные воздействия агротехногенного характера, происходит демонтаж естественного почвенного покрова, усиливается его неоднородность, сложность, может возникнуть контрастность, а сами почвы ухудшаются вплоть до проявления в них изменений необратимого характера (вторичное захисление, переуплотнение, эрозия, преобразование минералогического состава, перестройка сообществ почвенной биоты и пр.). Для каждой почвенной провинции, ландшафта и экосистемы существуют свои экологические проблемы. Их необходимо учитывать при рациональном почвоиспользовании.

За годы, прошедшие после аварии на ЧАЭС, высказано много мнений о , поведении радионуклидов во времени и пространстве, но не все они базировались на натурных исследованиях, часть из них делалась по аналогии с другими авариями. Однако не может быть шаблонного подхода к прогно-. зированию поведения поллютантов в ландшафте, необходим мониторинг на различных уровнях организации почвенного покрова с учетом особенностей загрязнения. Для разработки научных основ борьбы с радиоактивными загрязнениями необходимо знание механизмов миграции радионуклидов и определяющих ее факторов в конкретных, природно-антропогенных условиях. И.А. Соколов считает, что при значительном изменении последних скорость прохождений почвенных процессов может ускоряться вплоть до вспышкоподобной.

С учетом вышеизложенного и основываясь на научных достижениях В.В. Докучаева, P.M. Алексахина, М.А. Глазовской, Г.В. Добровольского, В.М. Клечковского, В.И. Кирюшина, В.А. Ковды, Ф.И. Козловского,

A.И. Перельмана, A.A. Роде, В.А. Таргульяна, А.Н. Тюрюканова,

B,М. Фридланда, Е.В. Юдинцевой и других ученых, впервые для юго-западного региона России разработана стратегия и тактика комплексного

' агрорадиоэкологического мониторинга почвенного покрова, создана сеть стационарных ключевых почвенных участков, включающих площадки с задокументированным с 1938 года антропогенным воздействием, проводится мониторинг. Предложена классификация антропогенных воздействий на почвенный покров и дана характеристика особенностей факторов почво-

образования. Собрана информация о содержании основных полшотантов в почвах и распределении их в сопряженных ландшафтах, элементах почвенного покрова и экосистемах. Впервые в натурных условиях проведено комплексное сопряженное глубокое изучение взаимовлияния почв и радиоактивности в различных экосистемах полесья и ополья. На материалах многолетних наблюдений и исследований изучены строение, состав и свойства почв, подвергшихся загрязнению. Охарактеризована их радиоактивность и вскрьггы биогеохимические особенности поведения радионуклидов и других поллютантов в связи с экосистемами, свойствами почв и почвенного покрова. Впервые с применением новейших методов микробиологических исследований изучено состояние биоты и некоторые особенности ее функционирования в почвах экосистем, загрязненных выбросами ЧАЭС и дана им экологическая оценка.

Интенсификация агроэкосистем на фоне различного радиоактивного загрязнения весьма разнопланово влияет на почвы, сложные природные системы. Наряду с некоторыми положительными экологическими эффектами текущего периода и ближайшей перспективы, например, увеличение запасов биогенных элементов, имеют место отрицательные экологические эффекты (переуплотнение, вторичное закисление, изменение состава почвенных микробных сообществ и некоторых особенностей их функционирования, изменение численности почвенных беспозвоночных и пр.).

Современная радиоэкология все больше уделяет внимания изменениям в природных сообществах, взаимоотношениям различных видов и судьбе отдельных организмов в экосистемах, при воздействии на них различных радиоактивных и нерадиоактивных факторов. Под их влиянием в силу неодинаковой резистентности различных видов и групп организмов происходят заметные сдвиги в структуре сообществ. Вслед за Н.В. Тимофеевым-Ресовским и другими учеными, высказывающими мнение, что в различные периоды развития Земли изменения радиоактивности в определенных районах могли оказывать существенное влияние на развитие и ход эволюции организмов, мы предполагаем, что современное агротехногенное воздействие на почвенный покров и особенно загрязнение его радиоактивными веществами, может изменить естественную эволюцию живой фазы почв и, как следствие, направить в другое русло прохождение эволюционных процессов не только отдельных почв и почвенного покрова, но и других сфер планеты.

Результаты исследований, научные выводы и предложения диссертации легли в основу создания аграрно-экологической информационно-управляющей подсистемы для сопровождения программы работ по ликвидации последствий чернобыльской аварии и разработке прогнозных моделей поведения радионуклидов в ландшафтах. Они использованы для разра-

ботки рекомендаций по оценке пределов воздействия, обеспечивающих экологическую безопасность агроэкосистем с учетом зонально-региональных особенностей, а также проекта рекомендаций по ведению сельского хозяйства на территориях Российской Федерации, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Их применяют в учебных курсах по почво-' ведению, сельхозрадиологии и агрохимии в Брянской государственной сельскохозяйственной академии.

Вышеизложенное позволяет заключить, что проведение подобных радиоэкологические исследования представляют исключительный интерес как для оценки изменения природных условий при загрязнении местности радионуклидами, так и для решения многих общих вопросов радиобиологии, почвоведения и эволюции жизни. Почвенные ресурсы следует использовать более дифференцированно относительно местных условий. Для этого перспективным является многоуровневый подход - зонально-провинциально-ландшафтно-экосистемный, при котором одновременно учитываются разнопорядковые особенности земельных ресурсов. Необходимо разработать классификацию современных почв - сложных природно-антропогенных образований - на основе их способности обеспечивать вы-сакую продуктивность и экологическую безопасность экосистем, а также I' составить экологическую карту почвенного покрова региона.

В перспективе исследования взаимовлияния почв и радиоактивности должны найти дальнейшее развитие и особенно в супер- и транссуперак-вальных пойменных ландшафтах.

ВЫВОДЫ

1. Радиоактивными выбросами Чернобыльской аварии в России наиболее значительно загрязнены контрастные ланДшафты полесий и ополий с дерново-подзолистыми, болотными и серыми лесными почвами. Изучаемая территория издавна испытывает мощное агрогенное воздействие, что обусловило различия между пахотными и естественными почвами. Особенно сильно повлияла на них интенсификация земледелия в последние десятилетия. Аварийные выпадения были небывалыми по радионуклидному составу, плотности и масштабам загрязнения. Экологические последствия случившегося определяются не только особенностями радиоактивного загрязнения, но также генетическими и эволюционными отличиями отдельных

• почвенных таксонов в различных естественных и агроэкосисгемах.

2. Морфологическое строение, физические и физико-химические свойства почв определяют перемещение радионуклидов с растворами. При интенсификации агрогенного воздействия увеличивается плотность и снижается общая пористость минеральных почв, затрудняющие миграцию ра-

диоактивных веществ по профилю. В интенсивных агроэкосистемах происходит перемещение физической глины и ила в нижние части катен, а также развиваются тенденции к их накоплению в верхней части профиля почв ополья и перемещению ила вниз по профилю дерново-подзолистых почв на фгаовиогляциальных отложениях и накоплению в горизонте В. У их аналогов на двучлене с мореной снизу это не установлено.

3. Поведение радионуклидов определяется минералогическим составом почв и его изменением при агрогенезе. В иле дерново-подзолистых почв интенсивных агроэкосистем, установлена тенденция к увеличению содержания гидрослюды и уменьшению - смектитового компонента, а в. илистом веществе почв ополья - наоборот. Это позволяет впервые прогнозировать снижение в агроэкосистемах поглотительной способности минеральных почв полесья и увеличение ее в почвах ополья. В иле пахотных горизонтов названных почв содержание смектитового компонента выше, чем в их иллювиальных горизонтах, а значит горизотны Ап потенциально более способны к аккумуляции радионуклидов.

4. В верхней части профиля серых лесных почв потенциальный резерв таких экологически важных химических элементов, как калий, кальций, фосфор выше, чем в дерново-подзолистых. Установлено, что в минеральных почвах агроэкосистем полесья увеличивается валовое содержание СаО и остается без изменений - КгО и Р2О5. В почвах грив ополья увеличивается - Р2О5, а в почвах западин - К2О, СаО и Р2О5. Эти особенности валового химического состава агрогенных почв следует учитывать при разработке систем удобрения на загрязненных почвах.

5. Выявлены значительные природные различия в запасах и содержании гумуса у изучаемых почв. Влияния агрогенеза на эти показатели не установлено. В пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв полесья и серой лесной почвы западин ополья Спс: СфК несколько расширяется, наблюдается тенденция к снижению относительного содержания подвижных и агрессивных фракций гумусовых кислот. Есть основание прогнозировать снижение подвижности радионуклидов за счет уменьшения образования их комплексных солей в горизонтах Ап этих почв.

6. При усилении агрогенного воздействия, в поглощающем комплексе минеральных почв полесья и ополья увеличивается доля Н+, А13+ и снижается - Са2+, М§2+. При систематическом применении органических удобрений этого не происходит. Установлено, что количество обменного калия ■ биохимического аналога радиоцезия - возрастает в минеральных почвах пониженных элементов рельефа экосистем полесья. Органогенные почвы этличаются низким его содержанием. Агрогенез способствует увеличению шпасов и относительного содержания обменного калия от валового, а

также, в основном, увеличивает активность ионов N03" и содержание лег корастворимых фосфатов.

7. Через 4 года после загрязнения аварийными выбросами ЧАЭС, выяв лена следующая специфика миграции радионуклидов. В дерново подзолистых почвах на флювиогляциальных отложениях доминирует вер

- тикально нисходящий тип перемещения. У их аналогов на двучлене с море ной снизу превалирует передвижение поллютантов вниз по рельефу с по верхносгным и особенно внутрипочвенным стоком. Органогенные почвь; отличаются от сопредельных минеральных почв более сильным радиоактивным загрязнением. Для них характерно интенсивное проникновение радионуклидов вниз по профилю и выраженная способность к их вторичной аккумуляции.

8. В агрогенно измененных почвах радиоактивность верхней части профиля снижается за счет "разбавления" концентрации радионуклидов в пахотных горизонтах и увеличения их подвижности. Это установлено данными дозиметрических и радиометрических замеров, а также гамма-спектрометрией цезия и радиохимией стронция. В агроэкосистемах ополья наблюдали усиление вторичного перераспределения радиоактивных ве-

. ществ между компонентами почвенного покрова, г 9. В минеральных почвах полесья радионуклиды, излучающие бета-частицы, распределяются по элювиально-иллювиальному типу. По снижению интенсивности этого процесса они располагаются в следующий ряд: естественная почва, почва интенсивной и почва обычной агроэкосистем. В дерново-подзолистых почвах на двучлене имеются два биогеохимических барьера на пути нисходящей миграции радиоцезия - лесная подстилка или пахотный горизонт и иллювиальный горизонт, а на флювиогляциальных отложениях - лесная подстилка или пахотный горизонт и гумусово-элювиальный горизонт. Бг-90 по профилю полесских почв распределяется без четких закономерностей.

10. Показано, что в серых лесных почвах первым биохимическим барьером для мигрирующих радионуклидов является гумусово-элювиальный горизонт или пахотный горизонт; вторым в почвах грив ополья служив ил-лювиальньш, а в почвах западин - верхняя часть второго гумусового горизонта.

11. Впервые установлено, что биомасса микробиоты через 4 года после радиоактиЬного загрязнения была на 20 - 70 % ниже в дерново' подзолистых почвах интенсивных агроэкосистем, чем под естественной

растительностью..Максимальные различия типичны для почв на флювиогляциальных отложениях. В серых лесных почвах, которые значительно меньше загрязнены, снижение биомассы микробиоты в интенсивной агроэкосистеме составило 30 - 46 %.

12. В составе инициированных микробных сообществ исследованных ючв обнаружено 23 вида микроорганизмов: 20 - грибов и 3 - бактерий. $ дерново-подзолистых почвах полесья число видов микроорганизмов сни-илось по сравнению с 1983 г. В интенсивной агроэкосистеме это явление 1енее выражено. В серых лесных почвах ополья отмечено некоторое увеличив числа видов по сравнению с доаварийным периодом.

13. Впервые установлено, что совместное влияние интенсивного агроге-[еза и радиоактивного загрязнения ухудшает качественный состав иниции-юванных микробных сообществ дерново-подзолистых и серых лесных ючв и увеличивает их потенциальную фитотоксичность.

14. Макро- и мезобиота почв является индикатором антропогенных оздействий на почвенный покров. Агрогенез на фоне радиоактивного за-рязнения снижает общее количество беспозвоночных в минеральных почах полесья и ополья по сравнению с естественными экосистемами. В ин-енсивных агроэкосистемах эти розличия несколько сглаживаются.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ НАУЧНЫМ, ПРОЕКТНЫМ И ПРИРОДООХРАННЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ

Материалы и результаты исследований диссертации применимы в по-есьях и опольях Русской равнины. Они легли в основу создания аграрно-кологической информационно-управляющей подсистемы для сопровож-ения программы работ по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС и ис-ользованы для разработки рекомендаций по оценке пределов воздействия, беспечивающих экологическую безопасность агроэкосистем с учетом зо-ально-региональных особенностей.

Работа реализована в четырех отчетах по договорам со Всероссийским аучно-исследовательским институтом сельскохозяйственной радиологии и гроэкологии и Всероссийским институтом удобрений и агропочвоведения, трех научных отчетах по договорам с Министерством сельского хо-шства и продовольствия Российской Федерации, в отчете по договору с рянским областным управлением сельского хозяйства.

Результаты исследований и научные выводы диссертации включены в екционные курсы по почвоведению, сельхозрадиологии и агрохимии рянской государственной сельскохозяйственной академии. Они примене-ы в учебном пособии "Почвы, удобрения и их эффективное использование земледелии Брянской области", опубликованы в лекции " Пути повыше-ия эффективного плодородия почв Брянской области в условиях интен-1вного земледелия", использованы в учебном пособии по экологии, кото-эе находится в печати.

Установленные закономерности взаимовлияния почв и радиоактив носги в различных экосистемах полесий и ополий Брянской области реко : мендуем использовать как основу для дальнейшего изучения почвенных геохимических и радиоэкологических процессов при проведении монито ринга агросферы, загрязнённой радионуклидами. А также - для разработка - прогнозных моделей поведения поллютантов в ландшафтах, пределов из воздействия на живые организмы и информационно-управляющих систе!« для сопровождения работ по ликвидации последствий чернобыльской ка тастрофы.

В дальнейших исследованиях необходимо изучить взаимодействие искусственных радиоактивных веществ с живой фазой и тонкодисперсной ор-гано-минеральной частью почв, используемых в агросфере, а также - проводить мониторинг различных экосистем пойм и других транссуперакваль-ных ландшафтов.

. СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Просянников Е.В. Устройство для отделения образцов почвы от рас* титеяьных остатков// "Почвоведение", - 1979, - №11.- С. 162-164.

2. Просянников Е.В., Пешков A.B. Проблема борьбы с просадкой почв на сельскохозяйственных землях Брянской области // Основные пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства Нечернозёмной зоны РСФСР: (Тез. докл. научн.- произв. конф.) - Брянск, 1982,-С. 62-64.

3. Просянников Е.В., Моисеенко М.С. О способах улучшения физико -химических свойств песчаных почв Брянской области // Пути ускорения научно-технического прогресса в сельском хозяйстве Брянской области: (Тез. докл. научн. - произв. конф.).- Брянск, 1983,- С. 86-87.

4. Просянников Е.В., Просянникова С.П., Осипов В.Б. Активность ионов в почве - реальная характеристика ее состояния. Там же. С. 87-88.

5. Просянников Е.Е., Воробьёв Г.Т. Борьба с дегумификацией почв -один из путей, повышения окупаемости минеральных удобрений// Задачи агрохимической науки по повышению окупаемости удобрений по зонам страны: (Тезисы докл. Всесоюзного совещания участников Географической

• сети опытов с удобрениями). - Ч. I. - Горький, 1984.- С. 82-83.

6. Просянников Е.В. Влияние окультуривания темно-серых лесных почв Сгародубского ополья на их агрохимические свойства и урожайность сельскохозяйственных культур //Пути повышения эффективности производства и качества сельскохозяйственной продукции: (Тез. докл. науч.- производ. конф.). - Сумы, 1985. С.48-50.

18. Журавель А.И., Просянников Е.В., Зенин А.Г., Вишняков В.А. Кон цепция создания аграрно-экологической информационно-управляюще1 подсистемы для сопровождения программы работ по ликвидации послед ствий аварии на Чернобыльской АЭС в России II Докл. 3-го Всес. науч. техн. совещ. по итогам ликвидации последствий аварии на Чернобыльем»

- АЭС: T.I. Радиационный мониторинг. Миграция радионуклидов в природ ных средах. Зеленый мыс, 1992. С. 78 - 87.

19. Просянников Е.В., Зенин А.Г. Автоматизированная аграрно -эколо гическая информационная подсистема для обеспечения работ по ликвида ции последствий аварии на Чернобыльской АЭСШрименение математиче ских методов и ЭВМ в почвоведении, агрохимии и земледелии: (Тезись докл. III научн. конф. Российского общества почвоведов).-Барнаул, 1992.

• С. 48.

20. Просянников Е.В., Гузев B.C., Просянникова С.П. Влияние выбро сов Чернобыльской АЭС на фоне различной агрогенной нагрузки на биот) почв Брянской области II Межд. еймп. "Проблемы смягчения последствий Чернобыльской катастрофы". Ч. 2. Россия - Брянск, 1993. С. 364-367.

21. Круглов C.B., Осипов В.Б., Просянников Е.В., Кошелев И.А. Влия-: ние различного агрогенного воздействия на формы цезия-137 и стронция-

90 в почвах Брянской области И Межд. симп. "Проблемы смягчения последствий Чернобыльской катастрофы". Ч. 2. Россия - Брянск, 1993. С. 373376.

22. Осипов В.Б., Просянников Е.В., Круглов C.B. Особенности миграции Cs-137 и Sr-90 в почвах болотных экосистем Брянского полесья // Радиоэкологические проблемы в ядерной энергетике и при конверсии производства: ( Рефераты докл. XV Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Обнинский симпозиум). - Обнинск, 1993. - С. 256.

23. Гузев B.C., Левин C.B., Просянникова С.П., Просянников Е.В. Влияние чернобыльских выбросов на микробиоту почв агроэкосистем Брянской области И Радиобиол. съезд. Киев. Тез. докл., ч. I. Пущино, 1993. С. 285-286.

24. Осипов В.Б., Круглов C.B., Просянников Е.В. Особенности поведения цезия-137 и сгронция-90 в торфяных почвах низинных и верховых бо-лот//Радиобиол. съезд. Киев. Тез. докл., ч. II. Пущино, 1993. С. 748-749.

25. Круглов C.B., Осипов В.Б., Просянников Е.В. Химические формы • Cs-137 й Sf-90 в почвах Брянского полесья и Стародубского ополья // Радиобиол. съезд. Киев. Тез. докл., ч.Ш. Пущино,1993. С. 838-839.

26. Просянников Е.В., Просянникова С.П. Влияние агрогенного воздействия на фоне высоких доз радиации на биоту почв Брянского по-лесья//Радиобиол. съезд. Киев. Тез. докл., ч.Ш. Пущино,1993. С. 839-840.

7. Просянников E.B. Некоторые особенности эволюции почв Брянской |бласти в условиях интенсификации земледелия //Пути ускорения научно-ехнического прогресса АПК: (Тез. докл. научно - произв. конф.).- Брянск, 987.- С.32-34.

8. Просянников Е.В., Воробьёв Г.Т. Повышение окупаемости мине-1альных удобрений в хозяйствах области//Информ. листок / Брян. ЦНТИ, 6183-87,4 с.

9. Просянников Е.В., Просянникова С.П. Влияние химизации земледе-ия на активность галогенов в почвах Брянской области // Тез. докл. Всес. ауч. конф. М., 1987. С. 174-176.

10. Просянников Е.В., Меньков А.Ф. Влияние антропогенного почво-бразовательного процесса на некоторые агрохимические свойства дерно-о-подзолистых почв и урожайность в западной природно-экономической оне Брянской обласги//Ускорение научно-технического прогресса в АПК »рянской области: (Тез. докл. науч. -практ. конф.).- Брянск, 1988,- С. 73-75.

11. Просянников Е.В. Осипов В.Б. Некоторые особенности антропоген-:ого почвообразования в юго-западной части Нечерноземья РСФСР // Тез. ,окл. VIII Всес. съезда почвоведов, кн. 2. Новосибирск, 1989. С. 189. __

12. Просянников Е.В. Эволюция некоторых параметров плодородия \ :очв юго-запада Нечерноземной зоны РСФСР в условиях интенсивного Í емледелия II Тез. докл. VIII Всес. съезда почвоведов, кн. 3. Новосибирск,

989. С. 38. I

13. Просянников Е.В. Основные результаты изучения эволюции почв брянской области в условиях интенсификации земледелиям/Повышение эф->ективности производства, хранения и переработки продукции в системе ЛК Брянской области.ЧЛ.-Брянск. 1989.- С.159-164.

14. Просянников Е.В., Прищеп Н.И., Воробьёв Г.Т. Почвы, удобрения и

х эффективное использование в земледелии Брянской области // Учебное s особие. Брянский СХИ. Белгород, 1989.135 с.

15. Фабижевский Б.С., Просянников Е.В., Прищеп Н.И. Нитраты в кружающей среде. Тула: Приокс. книжн. изд-во, 1990.64 с.

16. Просянников Е.В. Пути повышения эффективного плодородия почв рянской области в условиях интенсивного земледелия // Лекция. Брянский !ХИ. Брянск, 1990. 15 с.

17. Просянников Е.В., Синий В.Д., Смирнов B.C., Прищеп Н.И. Осо-енности интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных ультур в условиях радиоактивного загрязнения //Научные основы интен-авных технологий возделывания сельскохозяйственных культур в юго-шадной части Нечерноземной зоны РСФСР: Сб. науч.тр. / Белгородский ХИ.- Белгород, 1991.- С. 8-15.

'27. Прищеп Н.И., Просянников Е.В., Синий В.Д., Паседько С.И. Ра-диоктивносп. минеральных удобрений и их влияние на загрязнение почв Брянской области//Бюл. Центра общ. информ. по атомной энергии. М.: ЦНИИатоминформ,. 1993, N 8. С. 41-43.

2£. Просянников Е.В. Концепция и принципы организации мониторин- d га агроэкосферы, загрязненной радионуклидами // Научные основы работ по реабилитации территории Брянской области: Сб. статей / ЦНИИато-минформ: Москва, 1993. С. 14-20.

' 29. Просянникова С.П., Просянников Е.В. Влияние радиоактивного загрязнения и интенсивного земледелия на биоту почв Брянской облас-ти//Научные основы работ по реабилитации территории Брянской области: Сб. статей/ЦНИИатоминформ: Москва, 1993. С.24-31.

30. Круглов C.B., Просянников Е.В., Осипов В.Б. Содержание радиоцезия и сгронция-90 в естественных и агрогенных почвах Брянской области до и после аварии на ЧАЭС//Научные основы работ по реабилитации территории Брянской области: Сб. статей /ЦНИИатоминформ: Москва, 1993. С. 64-70.

31. Бастраков Г.В., Чучин Д.И., Просянников Е.В. О радиоактивном загрязнении и свойствах почв в различных геоморфологических условиях и экосистемах Стародубского ополья //Научные основы работ по реабилитации территории Брянской области: Сб. статей /ЦНИИатоминформ: Москва, 1993. С. 71-75.

32. Рыжиков В.А., Просянников Е.В. Теоретические основы исследования потоков веществ и энергии в транссупераквальном ландшафте/УТезисы докладов Межвузовской научно-методической конференции.- Ярославль, 1994. - С. 66.

33. Просянников Е.В., Осипов В.Б., Круглов C.B. Радиоэкологические основы адаптивно-ландшафтного земледелия в регионе, загрязнённом выбросами Чернобыльской АЭС//Там же. С. 168.

34. Просянникова С.П., Гузев B.C., Просянников Е.В. Экологические ограничения агрогенного воздействия на почвы, загрязненые цезием-137//Там же. С. 169,

35. Просянников Е.В. Проблемы охраны и воспроизводства плодородия почв полесий и ополий, загрязненных выбросами Чернобыльской АЭС// Современные проблемы охраны и воспроизводства почвенного пло-дородия:экология, экономика, право: (Тезисы докл. науч. семинара)/ СОПС АН Украины.-Киев, 1994.- С. 215-216.

36. Круглов C.B., Осипов В.Б., Просянников Е.В. Распределение и формы нахождения радионуклидов и стабильных изотопов Cs и Sr в торфяных почвах // Радиоэкология торфяных почв : Мат. Международной конф.-С.-Петербург, 1994.- С. 95-97.