Экологическая оценка состояния серых лесных почв земель сельскохозяйственного назначения при различных агрогенных воздействиях

Введение. В условиях современного развития человеческого общества геохимические кризисы в ландшафтах и в целом их геохимическая обстановка определяется не только совокупностью природных процессов, характеризующих трансформацию (мобилизацию и иммобилизацию) веществ, их миграцию и аккумуляцию, но и в значительной степени разнообразными воздействиями, связанными с деятельностью человека [1, 2, 3].

Назовем только некоторые показатели масштабов техногенного воздействия на геохимию ландшафтов:

• 1.    С 60-х годов ХХ столетия геохимическая деятельность человека не уступает по мощности природным процессам;

• 2.    Несмотря на то, что часть элементов выносится с суши в моря и океаны, поверхность суши ежегодно обогащается на миллионы и сотни тысяч тонн P, Ti, Cu, Mn, Zn, Pb, Ba, Cr, Li, U, As, Co, V, Mo и на десятки тонн Hg, Zr, Rb.

• 3.    Следствием использования атомной энергии является рассеяние искусственных радионуклидов в биосфере, в том числе в сфере агропромышленного производства, и ускорения темпов передвижения естественных радионуклидов с последующим включением их в цепи миграции в системе «радиоактивные выпадения – почва – сельскохозяйственные растения – сельскохозяйственные животные».

«Совокупность геохимических и геофизических процессов, связанных с деятельностью человека (антропогенной деятельностью) составляет понятие техногенез».

Исследования по оценке антропогенного воздействия на почвенный покров земель сельскохозяйственного назначения в основном осуществляются только с целью агрохимической и санитарно-гигиенической характеристики территорий, что накладывает свой отпечаток на формирование программы исследований. В большинстве случаев в программу включают контроль основных токсикантов и интерпретацию полученных данных на базе использования ПДК и фоновых значений. В результате таких наблюдений почва рассматривается исключительно как субстрат без учета выполняемых ею экологических функций. В итоге участки земель, в наибольшей степени, трансформированные техногенным воздействием, остаются практически неизученными [4, 5, 6].

В связи с этим цель и задачи нашего исследования были обусловлены острой необходимостью проведения более глубокого анализа состояния почв по следующим направлениям: 1) изучение базовых почвенных характеристик в условиях интенсивной антропогенной нагрузки; 2) оценка специфики и степени воздействия различных видов хозяйственной деятельности человека на деградационные изменения почвенного покрова земель сельскохозяйственного назначения.

Цель исследований: установить влияние антропогенных воздействий на подтипы серых лесных почв сельскохозяйственных земель.

При этом решению подлежат следующие задачи:

• 1.    Оценить степень вреда, причинённого почвам сельскохозяйственных земель, в результате снятия и выемки почвенных горизонтов на глубину прокладки трубопровода.

• 2.    Установить степень изменения показателей плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения по величине pH; содержанию органического вещества; степени обеспеченности доступными формами K 2 O и P 2 O 5 в связи с нарушением технологии проведения вскрышных работ и рекультивации нарушенных земель.

• 3.    Показать характер изменения гранулометрического состава почвы под действием необратимых антропогенных воздействий.

Условия, материалы и методы.

Исследования проводились на земельном участке сельскохозяйственного назначения с почвенными пробами подтипов серых лесных почв: светло-серая лесная, серая лесная и темно-серая лесная почва, отобранными на глубине 0-20 см.

Определение pH солевой вытяжки выполняли по ГОСТ 26483-85-Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение её рН по методу ЦИНАО. Гранулометрический и микроагрегатный состав определяли по ГОСТ 12536-2014-Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического и микроагрегатного состава почвы.

Содержание подвижных соединений обменного калия и подвижного фосфора выполняли по ГОСТ 26210-01- Почвы. Определения обменного калия по методу Масловой. ГОСТ Р 54650-2011-Почвы. Определение подвижных соединений фосфора по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО.

Отбор почвенных образцов осуществляли согласно ГОСТ 17.4.3.01-2017 «Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб». Для отбора проб почвы использовали лопату копательную остроконечную «ГОСТ 19596-87».

Результаты и обсуждения.

Нами были проведены исследования по антропогенному изменению серых лесных почв сельскохозяйственных земель, нарушенных проведением вскрышных работ по замене и прокладке трубопровода на территории Верховского района Орловской области, Галичинское с/п.

На основании результатов исследования показателей, характеризующих уровень плодородия почвы можно сделать вывод об изменении агрохимических свойств почвы исследуемых земельных участков и, как результат, снижении уровня плодородия серой лесной почвы (табл. 1).

Таблица 1 – Физико-химические свойства серых лесных почв, нарушенных трубопроводом

№ проб	рН сол	Гумус, %	Р 2 О 5	К 2 О	Гранулометрический состав
			мг/кг	мг/кг
Нарушенная почва	5,79	1,86	170,7	126,0	Суглинок тяжелый
Нарушенная почва	6,44	1,03	18,0	71,0	Глина легкая
Нарушенная почва	7,06	1,55	110,2	84,0	Глина легкая
Контроль: ненарушенная почва	5,0	3,6	238,0	310,0	Суглинок средний

В почвах нарушенного земельного участка доказано значительное уменьшение степени гумусированности почвы с 3,6 % в контроле до 1.03-1.86% в пробах почвы, нарушенной выемкой и прокладкой трубопровода. Также установлено снижение содержания подвижных форм фосфора с 238 мг/кг до 18.0 -110.2 мг/кг, а количество обменного калия уменьшилось с 310.0 мг/кг в контроле до 71.0 до 126.0 мг/кг. Показано изменение реакции среды почвы со среднекислой pH 5.0 до нейтральной среды pH 5.79-7.06

При этом, на земельном участке с серыми лесными почвами доказано изменение гранулометрического состава со среднесуглинистого в контроле до тяжелосуглинистого в нарушенных территориях земель, что является результатом нанесения на плодородный слой почвы глубоких подстилающих слоев, как правило, глинистого или тяжелосуглинистого состава, и перемешивания их с плодородным гумусовым слоем почвы. Изменение гранулометрического состава в значительной степени оказывает влияние на снижение водопроницаемости, увеличение удельного сопротивления почвы при механической обработке, ухудшение водно-воздушного и теплового режима почвы, на возникновение опасности застоя поверхностных вод и переувлажнения.

Исследованиями установлено снижение содержания органических веществ (гумуса) в темно-серых лесных почвах анализируемых земель (табл. 2) с 5,76% до 3,93%, что обусловило утрату или потерю 31,8% гумуса от исходного содержания. Такое значительное снижение гумуса обусловливает ухудшение агрономически значимых свойств почвы, как ухудшение агрегатированности и водопрочности агрегатов, увеличение плотности, снижение ёмкости поглощения и буферности почвы, ухудшение питательного режима и, прежде всего, азотного режима почвы.

Таблица 2 – Изменение состава и свойств темно-серых лесных почв, нарушенных трубопроводом (Верховский район)

№ пробы почвы	рН сол	Гумус, %	Р 2 О 5	К 2 О	Гранулометрический состав
			мг/кг	мг/кг
Нарушенная почва	6,02	3,93	276,7	114,0	Суглинок тяжелый
Контроль   (ненарушенная почва)	5,13	5,76	47,1	94,0	Суглинок средний

Установлено значительное увеличение количества подвижных форм фосфора с 47,1 мг/кг до 276,7 мг/кг, или на 229,6 мг/кг, то есть в 5,87 раз. Такое резкое увеличение подвижного фосфора может быть связано с наличием в подстилающих горизонтах почвы соединений железа и карбонатов, что является результатом нанесения и перемешивания плодородного слоя почвы с почвообразующими породами и материалами, неиспользующимися при прокладке нефтепровода.

Для светло-серых лесных почв исследуемого земельного участка (табл. 3), нарушенного земельными работами по изъятию трубы трубопровода, доказано ухудшение гумусового состояния почвы со снижением количества гумуса с 3,85% в контрольной ненарушенной почве до 2,48-3,35% в почвах, нарушенных выемкой и прокладкой трубопровода, степень уменьшение количества органических веществ достигала 35,6%, 22,86% и 12,98% в сравнении с ненарушенной почвой, что обусловило отнесение таких почв к категории слабогумусированных.

Таблица 3 – Изменение состава и свойств светло-серых лесных почв, нарушенных трубопроводом (Верховский район)

№ пробы почвы	рН сол	Гумус, %	Р 2 О 5	К 2 О	Гранулометрический состав
			мг/кг	мг/кг
Нарушенная почва	7,02	2,48	160,8	90,0	Суглинок тяжелый
Нарушенная почва	5,45	2,97	46,6	139,0	Суглинок средний
Нарушенная почва	5,64	3,35	78,8	103,0	Суглинок средний
Контроль (ненарушенная почва)	4,93	3,85	62,0	124,0	Суглинок средний

Как видно из данных таблицы 3, создание высокой неоднородности почвенного покрова исследуемых земель сельскохозяйственного назначения обусловило неоднородность не только по содержанию органических веществ, но и по величине pH, по содержанию обменного калия и подвижного фосфора, а также гранулометрическому составу. Так, изменения реакции среды достигали пределов от среднекислых (рН 4,93) до слабокислых (рН – 5,45) и нейтральных рН (5,64-7,02). Колебания в степени обеспеченности питательными элементами достигали пределов от низкой обеспеченности до среднего и высокого уровня обеспеченности (146,6 и 160,8 мг/кг) по подвижному фосфору и средней обеспеченности по обменному калию.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что установленная неоднородность почвенного покрова исследуемых участков земель сельскохозяйственного назначения по показателям, характеризующим уровень плодородия почвы, является следствием нарушения требований ГОСТа проведения вскрышных земляных работ и выполнения рекультивационных работ при демонтаже трубопровода ООО «Магма». Это является доказательством ухудшения основных показателей, уровеней плодородия почвы, и причиненного ей вреда.

Выводы.