Экологическая оценка устойчивости аллювиальных почв к техногенному воздействию
Автор: Елизаров Н.А.
Журнал: Научный журнал молодых ученых @young-scientists-journal
Рубрика: Сельскохозяйственные науки
Статья в выпуске: 3 (20), 2020 года.
Бесплатный доступ
При оценке деградации почв и ландшафтов перспективно их рассматривать, как самоорганизующиеся и «живые» системы, состоящие из большого количества подсистем различной степени подчинённости, а именно рассматривать почву как исторически сложившееся биокосное тело, средство сельскохозяйственного производства, как избирательную полупроницаемую мембрану, защитную оболочку литосферы и как сорбент, в котором происходит трансформация потоков вещества и энергии из экологической системы. Таким образом, деградация почв, как средства сельскохозяйственного производства - это потеря плодородия почв и продуктивности земель, деградация почв, как исторически сложившегося тела - это уменьшение её надёжности, эластичности и долговечности. Негативные процессы проявляются в разной степени на землях сельскохозяйственного назначения, что требует необходимости оценивания уровней воздействия факторов, вызывающих деградацию, степень изменения почв и возможности их восстановления, разработки путей оптимизации и создания экологически устойчивой системы землепользования.
Аллювиальная, дерновая, карьерные, вскрышные, гранулометрический, микроагрегатный, зерновой, речная пойма, водная вытяжка
Короткий адрес: https://sciup.org/147230843
IDR: 147230843
Текст научной статьи Экологическая оценка устойчивости аллювиальных почв к техногенному воздействию
Введение. В условиях нарастающего антропогенного загрязнения почв и ландшафтов большое значение приобретает функция почв устойчивости их к загрязнению и способности к самоочищению. Почвенный покров играет существенную роль в водном балансе и формировании состава грунтовых, озёрных, речных и даже морских вод, так как выпадающие на поверхность почв атмосферные осадки, просачиваясь вглубь толщи почвы, вступают в химические реакции с минеральными и органическими компонентами почвы, с почвообитающими животными, микроорганизмами и корневыми системами растений. В результате этих реакций поступившая в почвы атмосферная влага формирует почвенный раствор и грунтовые воды, обогащаясь минеральными и органическими веществами [7,8,9,10,11].
Аллювиальные почвы формируются в поймах и дельтах рек в условиях затопления паводковыми водами и формирования свежих слоёв аллювия разного гранулометрического и химического состава. Почвенный покров пойм различается по составу и свойствам в зависимости не только от их географического положения, но и расположения различных частей поймы по отношению к руслу реки [1,2,5,6].
В связи с этим выделяют три группы аллювиальных почв: аллювиальные дерновые на супесчано-суглинистом аллювии в прирусловой части поймы и по гривам центральной поймы, аллювиально-луговые почвы формируются в центральных областях речных пойм на суглинистом и глинистом аллювии, аллювиальные луговоболотные и болотные почвы занимают пониженные, заболоченные притеррасные части речных пойм [3, 4].
Цель исследований: установить влияние антропогенных воздействий на состав и свойства аллювиальных дерновых почв земель сельскохозяйственного назначения.
При этом решению подлежат следующие задачи:
-
1. Оценить степень вреда, причинённого почвам сельскохозяйственных земель, в результате снятия и перекрытия плодородного слоя почвы.
-
2. Установить степень изменения показателей плодородия аллювиальных почв земель сельскохозяйственного назначения по величине pH водной вытяжки; содержанию органического вещества; степени обеспеченности доступными формами P 2 O 5 в связи с нарушением технологии проведения вскрышных карьерных работ по добыче строительного песка и рекультивации нарушенных земель.
-
3. Показать характер изменения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава аллювиальной дерновой почвы.
Объекты и методы исследования: исследования проводились на земельном участке сельскохозяйственного назначения с почвенными пробами аллювиальной дерновой почвы, отобранными на глубине 0-20 см.
Определение pH водной вытяжки выполняли по ГОСТ 26423-85-Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки.
Количество органического вещества измеряли по ГОСТ 26213-91-Почвы. Метод определения органического вещества.
Гранулометрический и микроагрегатный состав определяли по ГОСТ 125362014-Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава почвы.
Содержание подвижных соединений подвижного фосфора выполняли по 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 обсуждение. Аллювиальные дерновые почвы формируются в условиях глубокого уровня грунтовых вод под разнотравно-злаковой, разреженной растительностью. Обеспеченность аллювиальных почв влагой и элементами питания растений в результате регулярных паводковых вод и отложения аллювия создают благоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур, требовательных к плодородию, а также для выращивания кормовых сельскохозяйственных растений и использования этих почв в луговодстве и под пастбища.
Трансформация ландшафтов в процессе хозяйственной деятельности человека, усиленная валянием промышленности и городов, оказывает существенные воздействия на сложившиеся природные потоки вещества и энергии. При том наряду с позитивными изменениями всё сильнее проявляются негативные последствия техногенеза, которые нередко превосходят экологически-допустимые пределы и способность экосистемы к саморегулированию, что обусловливает их разрушение.
Нашими исследованиями установлено влияние карьерных вскрышных работ по добыче песка на состав и свойства аллювиальных почв прирусловой поймы (табл. 1). Так, в результате анализа почвенных проб, характеризующих уровень плодородия почвенного покрова территории земель, нарушенных вскрышными работами по добыче строительного песка на территории прирусловой поймы, то есть вблизи русла реки, и их сравнение с показателями состава и свойств аллювиальных почв, ненарушенных земельными работами по добыче полезных ископаемых открытым способом (контроль), был установлен и доказан факт уничтожения профильной целостности почвы, нарушения почвенного покрова на всей площади земельного участка 86 330 м2 и, как следствие, уничтожение плодородного слоя аллювиальной почвы. Так, в пробах почвы, взятых с нарушенной территории, доказано полное отсутствие органического вещества, количество которого составило 0,28-0,33%, что в 27,5 раз ниже контрольного количества органического вещества в ненарушенной аллювиальной почве – 9,06%, а степень снижения достигала 8,73-8,78%, или 97% от количества органического вещества в исходной ненарушенной почве. Восстановить такие высокие темпы утраты органического вещества практически невозможно, учитывая разновозрастный характер протекания почвообразовательного процесса в поймах рек, и потребует не только высоких, но долговременных затрат материальнотехнических средств.
Таблица 1 – Показатели изменения плодородия аллювиальной почвы земельного участка сельскохозяйственного назначения, нарушенных добычей песка карьерным способом
л 03 О с о С Z |
S о го Q. О н о го Z S ю £ |
pH H 2 O |
g g X о X ф Е ? Ф о “ |
P 2 O 5, мг/кг |
Гранулометрический (зерновой) состав, % |
|||||||
S S о |
S S °? о |
S S см т |
S S см |
S S о |
S S м о Ц) о |
S S о см о |
S S о V |
|||||
1 |
0-20 |
9,35±0,05 |
0,33±0,07 |
10,50±3,67 |
0 |
0 |
0,07 |
3,80 |
19,29 |
29,11 |
43,97 |
3,77 |
2 |
0-20 |
9,42±0,05 |
0,28±0,06 |
23,70±8,30 |
0 |
0 |
0,26 |
6,65 |
19,15 |
32,70 |
39,04 |
2,20 |
3 (К) |
0-20 |
6,70±0,05 |
9,06±1,81 |
471,97±94,39 |
0 |
0 |
0 |
3,01 |
15,71 |
38,94 |
29,55 |
12,80 |
Выявлен характер изменения реакции среды аллювиальных дерновых почв при проведении вскрышных земельных работ, так доказано увеличение щёлочности почвенной среды pH водной вытяжки с pH н 2 o 6,60 до pH н 2 o 9,35-9,42, что характеризует сильнощелочную реакцию среды.
Установленные высокие уровни утраты количества питательного элемента подвижного фосфора, достигающие 95-98% от контрольного содержания подвижного фосфора в ненарушенной аллювиальной почве 471,97 мг/кг, уровень содержания подвижного фосфора в атнропогенно-изменённых почвах составил 10,5-23,7 мг/кг и оценивается как «очень низкое» количество фосфора. Восстановление утраченных уровней содержания подвижного фосфора потребует не только значительных материально-денежных, но и высоких временных затрат.
Доказаны изменения в гранулометрическом (зерновом) составе аллювиальной почвы, нарушенной вскрышными карьерными работами, обусловленные достоверным снижением частиц почвы размером менее 0,1 мм с 12,8% в ненарушенной контрольной пробе почвы до 2,2-3,77% в разрушенной аллювиальной почве, что является причиной значительного снижения удерживающей или поглотительной способности почвы, определяющей её плодородную силу и экологическую устойчивость к неблагоприятным факторам среды.
При этом следует отметить, что для аллювиальных почв характерна высокая природоохранная (особенно водоохранная) роль естественных почв и биоценозов речных долин. Именно это обстоятельство требует особого внимания и ответственности при вовлечении аллювиальных почв в какие-либо виды производств.
Выводы:
-
1. На земельном участке сельскохозяйственного назначения установлено изменение основных показателей почвенного плодородия аллювиальных почв и доказан факт уничтожения (порчи) плодородного слоя почвы в результате антропогенных воздействий.
-
2. Доказаны темпы снижения содержания органического вещества в слое почвы 0-20 см в результате вскрышных карьерных работ с 9,06% гумуса в контрольной ненарушенной почве до 0,28-0,33% органического вещества в нарушенных почвах. При этом, степень снижения гумуса в антропогенно-изменённых почвах достигали 8,738,78%, или 97% от количества органического вещества в исходной ненарушенной почве. Количество утраченного запаса гумуса из пахотного 0-20 см слоя аллювиальной дерновой почвы составило 263,4 т с 1 га.
-
3. Установлена степень снижения количества доступного фосфора в почвах, нарушенных работами по добыче строительного песка. Так, в почвах нарушенных земель количество подвижных форм фосфора снижалось в среднем в 28 раз в сравнении со средним уровнем его содержания в слое 0-20 см – 17,1 мг/кг и
- количеством подвижного фосфора 471,97 мг/кг в контрольных пробах почв ненарушенных земель
-
4. Исследованиями доказано значительное изменение гранулометрического (зернового) состава почв нарушенных земель, подтверждаемое резким уменьшением количества фракций почвенных агрегатов менее 0,1 мм с 12,8% в ненарушенной контрольной пробе почвы до 2,2-3,77% в разрушенной карьерными работами аллювиальной почве, то есть количество агрегатов размером менее 0,1 мм снижалось в 4 раза. Количество частиц-агрегатов размером от 0,5 мм до 0,25 мм возросло почти в 1,4 раза, в среднем до 41,5% в сравнении с количеством частиц указанного размера в фоновой контрольной почве – 29,55%.
-
5. Величина pH изменялась в пределах 9,35-9,42 ед. в слое почвы 0-20 см антропогенно-изменённой почвы в сравнении со значениями pH водной вытяжки контрольных проб почвы, в которых величина pH водной вытяжки составила 6,70 ед.
-
6. Доказано уничтожение плодородного слоя аллювиальной почвы и нарушение почвенного покрова при проведении добычи полезных ископаемых открытым карьерным способом, и, как следствие, ухудшение их природоохранной и водоохранной роли, как для естественных почв, так и для почв речных долин.
Список литературы Экологическая оценка устойчивости аллювиальных почв к техногенному воздействию
- Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Экология почв. Учение об экологических функциях почв: Учебник. М.: Изд-во Моск. ун-та; Наука, 2015. 364 с.
- Елизаров Н.А. Влияние антропогенных воздействий на изменение показателей плодородия аллювиальных почв / Елизаров Н.А. // Орел.: Научный журнал молодых ученых. № 2(19), Июнь 2020. С. 38-42.
- Экогеохимия ландшафтов: Учебное пособие / И.С. Кауричев, Л.П. Степанова, В.И. Савич, Е.В. Яковлева, Е.А. Коренькова. Орел.: Орел ГАУ, 2014. 312 с.
- Кирюшин В.И. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий // Кирюшин В.И., Иванов А.Л. // Москва ФГНУ «Росинформагротех», 2009. С. 103-104.
- Савич В.И. Физико-химические основы плодородия почв. М.: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2013. 431 с.
- Савич В.И., Никиточкин Д.Н., Гукалов В.Н. Оптимизация свойств почв в период интенсивного ведения сельскохозяйственного производства и загрязнения среды. М.: ВНИИА, 2014. 470 с.
- Состояние плодородия антропогенно-измененных серо-лесных почв и его эколого-экономическая оценка / Л.П. Степанова, Е.В. Яковлева, Е.А. Коренькова, А.В. Писарева // Вестник РУДН серия Экология и безопасность жизнедеятельности. 2015. № 3. С. 105-114.
- Организация и особенности проектирования экологически безопасных агроландшафтов: Учебное пособие / Под ред. Л.П. Степановой. 2-е изд., доп. СПб.: Издательство «Лань», 2017. 268 с.
- Степанова Л.П., Яковлева Е.В., Писарева А.В. Экологическая оценка влияния антропогенного воздействия на физико-химические свойства урбанозѐмов, дерново-подзолистой почвы парковой зоны (г. Москва) и серой лесной почвы (шлаковый отвал п. Думчино) // Агробизнес и экология. 2015. Т. 2. № 2. С. 244-246.
- Экологическая оценка структуры микробиологического комплекса техногенно-трансформированных земель / Л.П. Степанова, Е.В. Яковлева, А.В. Писарева, В.А. Раскатова // Агрохимический вестник. № 3. 2016. С. 20-25.
- Степанова Л.П., Яковлева Е.В., Писарева А.В. Геохимическая характеристика антропогенно-преобразованных ландшафтов // Агрохимия. 2016. № 10. С. 96-103.