Экологические основы формирования продуктивных и устойчивых агросистем на Кольском Севере (18.10.2010)

Автор: Вихман Михаил Иванович

6-07 0-12 20,5 11,7 21,7 9,8 5,7 0,4

12-20 31,8 8,0 16,5 8,0 0,6 0,7

Просматривается четкая закономерность уменьшения содержания калия в нижележащих слоях этих почв. По классификации Кирсанова почвы имеют низкое содержание подвижного калия (за исключением одного образца со 113 мг-экв/100г) и относятся к 1-й и 2-й группам по обеспеченности им. Сравнивая данные содержания фосфора и калия в городских почвах с аналогичными в естественных, можно сделать вывод, что почвы в городе более обогащены этими элементами.

Колебания в содержании подвижной серы в образцах составляют от 8,6 до 28,8 мг/кг почвы и их значения близки в каждом из исследованных слоев. Такие показатели обусловлены, вероятно, техногенным загрязнением и при дальнейшем увеличении содержания подвижной серы могут привести к угнетению городской растительности.

Недостаток микроэлементов в почве значительно снижает вегетативную массу растений и её качество, вызывает серьезные физиологические расстройства и нередко приводит к гибели растений уже в раннем возрасте. Наличие в почве подвижных форм микроэлементов является также важным показателем плодородия почв. Медь в урбанозёмах г.Апатиты накапливается в значительных количествах, в среднем около 14 мг/кг, что превышает оптимальные значения для растений на минеральных почвах (5 мг/кг). Содержание цинка, как правило, ниже оптимального показателя (10 мг/кг) почвы, а бора близко к нему (1 мг/кг). Таким образом, урбанозёмы г.Апатиты имеют невысокое содержание основных питательных элементов и большинства микроэлементов. Для озеленительных целей эти почвы нуждаются в проведении ряда стандартных агротехнических мероприятий, в частности, известкования, внесения органических и минеральных удобрений.

Таблица 13

Содержание тяжелых металлов в почвах г.Апатиты

Образец Глубина,

см Cu Zn Mn Ni Cd Pb

мг/кг почвы

1-07 0-27 27,6 38,6 35,2 23,9 0,04 7,8

27-47 33,4 22,4 45,5 26,6 0,04 7,5

2-07 0-9 33,7 65,3 50,4 18,6 0,1 27,0

9-15 34,1 48,9 46,8 26,1 0,1 33,4

3-07 0-9 19,6 52,4 23,5 23,8 0,1 8,3

9-30 33,4 70,5 43,3 29,4 0,1 13,7

4-07 0-10 25,7 56,4 46,2 16,5 0,2 15,6

10-18 53,0 32,6 31,2 26,2 0,1 9,7

5-07 0-9 29,1 56,4 23,3 23,0 0,1 12,0

9-20 31,6 44,9 30,7 21,0 0,1 10,2

6-07 0-12 34,1 54,8 63,8 13,4 0,2 8,9

12-20 31,3 44,8 67,6 12,0 0,1 6,6

ПДК 33 55 1500 20 0,5 32

Необходимость изучения накопления тяжелых металлов в урбанозёмах связана с их негативной ролью в современных процессах загрязнения окружающей среды. Источники поступления ТМ в почву делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозионные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, влияние автотранспорта, сельского хозяйства и т.д.). Данные, представленные в таблице 13 свидетельствуют о том, что содержание некоторых тяжелых металлов в урбаноземах г.Апатиты превышает значения ПДК.

Медь в основном накапливается в нижних горизонтах почв (60% от общего количества) и прослеживаются колебания содержания Cu по отдельным точкам отбора от 19,6 до 53 мг/кг почвы. В большинстве образцов установлено повышенное наличие меди, которое превышает значение ПДК, за исключением образца 5-07. По содержанию цинка наблюдаются различия по исследованным слоям, и прослеживается тенденция его накопления ближе к поверхности почвы. В четырех образцах (2-07, 3-07, 4-07, 5-07) из шести установлено превышение значения ПДК. Содержание марганца в образцах колеблется от 23,3 до 67,6 мг/кг почвы, и его величины близки как в верхнем (в среднем 40 мг/кг), так и в нижнем (44 мг/кг) горизонтах. Значения содержания марганца в почвах не превышают ПДК. Никель у поверхности аккумулируется в меньшей степени и его содержание в среднем составляет 22 мг/кг почвы. В основном все почвенные образцы по присутствию никеля выше ПДК и отличаются повышенным его количеством, кроме образца 6-07, где содержание этого элемента относительно низкое. Отмечается снижение содержания свинца в нижележащих горизонтах, за исключением образца 3-07, где свинец накапливается в нижнем слое. Содержание этого элемента в большинстве образцов не превышает ПДК, за исключением образца 2-07. Установлено незначительное содержание кадмия для всех образцов при отсутствии существенных различий по слоям, не превышающее установленных значений ПДК.

Следовательно, можно сделать вывод, что почвы г. Апатиты имеют неблагоприятные показатели по содержанию таких элементов как медь, цинк, никель, которые находятся в почве в количествах, превышающих установленные значения ПДК. Свинец, кадмий и марганец содержатся в меньших количествах и практически не превышают ПДК. Согласно результатам проведённых исследований, почвы г.Апатиты нуждаются в очищении от ряда тяжелых металлов, что требует проведения определенных работ по санации почвенного покрова.

Все полученные данные по 20-ти показателям (результаты агрохимического исследования образцов, исследование их на наличие питательных веществ, микроэлементов и ТМ) были статистически обработаны. Для определения достоверности различий между слоями использовали t-критерий Стьюдента для зависимых выборок. Результаты расчетов показали, что по значительному числу показателей отсутствуют достоверные различия по слоям. Это показывает, что оба слоя достаточно однородны и хорошо перемешаны. Четкое различие между ними установлено только по следующим показателям: потери при прокаливании (ППП), содержание Ni, Сd и Zn (рис. 5).

Рис. 5. Статистически достоверные различия между слоями почвы

Анализ данных по морфологии урбанозёмов г. Кировска, их физико-химической характеристике и содержанию основных питательных веществ показал, что эти почвы близки к урбанозёмам г. Апатиты по многим показателям, но есть и различия. Так, для почв г. Кировска установлено более низкое содержание обменного кальция и совсем незначительное содержание обменного магния, или даже его отсутствие. Содержание подвижного фосфора в верхних слоях составляет в среднем, 44 мг/кг почвы, а в нижнем – 33 мг/кг почвы. По калию эти почвы относятся к малообеспеченным. Четких закономерностей в содержании микроэлементов по слоям не выявлено.

Урбанозёмы г. Мурманска относятся к слабокислым. Показатель гидролитической кислотности колеблется от 2,9 до 27,6 мг-экв/100г почвы. С емкостью катионного обмена связана устойчивость почв к антропогенным воздействиям. Сумма поглощенных оснований варьирует в исследованных образцах от 6,5 до 39,7 мг-экв/100г почвы. При сравнении этих данных с полученными в естественных условиях можно сделать вывод, что исследованные городские почвы менее кислые, более насыщены основаниями (для подзолистых почв она колеблется от 16 до 36% в органогенном и от 2 до 18% в минеральных горизонтах), и характеризуются в среднем более высоким показателем емкости обмена. Обменных кальция и магния в городских почвах больше, чем в естественных. В почвах г. Мурманска кальция в среднем содержится 17,2 мг-экв/100 г почвы, а в естественных подзолах в органогенном горизонте 11,8, и в нижележащих слоях 0,81 мг-экв/100г. По содержанию фосфора заметны различия по исследованным слоям, преобладает тенденция его накопления ближе к поверхности почвы. По содержанию фосфора большая часть этих почв относится к мало- (<25 мг/100 г) и среднеобеспеченным (25-50 мг/100 г). Отмечена четкая закономерность уменьшения содержания калия в нижележащих слоях. По классификации Кирсанова почвы г. Мурманска имеют мало подвижного калия, и относятся к 1-й и 2-й группам по обеспеченности. Проводилось определение содержания в почвах г. Мурманска следующих тяжелых металлов: меди, цинка, марганца, никеля, кадмия и свинца. Большая часть меди, цинка и марганца, поступивших на поверхность почвы, закрепляется в верхнем горизонте. Для других элементов такая тенденция не установлена. В целом, урбанозёмы г. Мурманска имеют повышенное содержание таких элементов как медь, цинк, никель, которые находятся в почве в количествах, превышающих установленные значения ПДК.

Радиоактивность почв обусловлена содержанием в них радионуклидов и подразделяется на естественную и искусственную. В окружающую среду радионуклиды поступают при работе АЭС и из других источников радиации, а на сельскохозяйственных землях их содержание может увеличиваться при внесении мелиорантов и различных минеральных удобрений, содержащих радиоактивные вещества в сырье, из которого они производятся. Радиационное загрязнение, как правило, не влияет на уровень плодородия, но приводит к накоплению радионуклидов в продукции растениеводства. Однако с увеличением уровня плодородия почвы концентрация радионуклидов в урожае снижается за счет увеличения биомассы культурных растений. Экологические последствия радиоционного загрязнения почв заключаются в следующем. Включаясь в биологический круговорот, радионуклиды через растительную и животную пищу попадают в организм человека, и, накапливаясь в нём, вызывают радиоактивное облучение. Радионуклиды, подобно многим загрязняющим веществам, постепенно аккумулируются в пищевых цепях. В экологическом отношении наибольшую опасность представляют 90Sr и 137Cs. Это обусловлено длительным периодом их полураспада, высокой энергией излучения и способностью легко включаться в биологический круговорот, в цепи питания (Куликов, 1990).

Результаты дозиметрического контроля проб почвы представлены в таблице 14.

Таблица 14

Результаты дозиметрического контроля проб почвы г. Апатиты

Шифр пробы Показания прибора, мкР/ч Среднее значение, мкР/ч Погреш-ность, ± мкР/ч Погреш-ность, % отн.

30 Ау 11; 14; 18; 17; 16. 15 2,2 14,7

30 Ву 17; 15; 11; 14; 15. 14 1,6 11,4

30 ВС 16; 18; 16; 13; 14. 15 1,6 10,7

31 Ау 13; 14; 12; 13; 15. 13 0,8 6,2

31 ВС 20; 13; 16; 17; 17; 17 1,6 9,4


загрузка...