Введение к работе
Актуальность исследований
Обеспечение продовольственной безопасности России возможно при условии производства достаточного количества качественной и безопасной сельскохозяйственной продукции. Особый вклад в решение этой задачи в Волго-Вятском регионе вносит зона темно-серых лесных и черноземных почв, которые характеризуются благоприятными свойствами и способны обеспечивать высокую продуктивность культур. На их долю в Нижегородской области приходится более 25 % от общей площади пахотных земель. Однако в последние годы свойства данных почв претерпевают значительные изменения, в том числе негативной направленности, связанные с антропогенной деятельностью. Прежде всего, это обусловлено низким уровнем химизации, вследствие которого резко нарушены биогехимические циклы биогенных элементов в агроэкосистемах. Высокая степень их разомкнутости предопределяет ухудшение питательного режима почв. Проявляются процессы дегумификации и деградации физико-химических свойств. Кроме этого, увеличение техногенных потоков загрязняющих веществ приводит к ухудшению санитарно-гигиенической обстановки и исключает возможность получения безопасной продукции.
Данные тенденции проявляются практически повсеместно, однако степень их выраженности и интенсивности существенно варьирует в зависимости от природных характеристик территории, а также уровня антропогенной нагрузки. В таких условиях актуальной является оценка направленности и глубины изменений, происходящих в свойствах пахотных темно-серых лесных и черноземных почв, в региональном аспекте. При этом данная оценка будет более значимой, если интегрирует в себе, помимо анализа почвенных свойств и их динамики, изучение антропогенных потоков вещества в агроэкосистеме, связь их с урожайностью, качеством и безопасностью растительной продукции. Решению этих вопросов и была посвящена данная работа.
Цель и задачи исследований
Целью исследований являлась оценка состояния компонентов агроэкосистемы – почвы, гидрологической составляющей и фитоценоза – и анализ динамики показателей во времени в зоне распространения темно-серых лесных и черноземных почв Волго-Вятского региона.
В программу исследований входило решение следующих задач:
изучение агрохимических свойств и экологического состояния (по содержанию тяжелых металлов и радионуклидов) темно-серых лесных почв, выщелоченных и оподзоленных черноземов;
установление направленности и глубины изменения основных почвенных характеристик как в краткосрочном (за последние 7 лет), так и в долговременном (сравнение с показателями конца 70-х гг. прошлого века) интервале;
определение региональных фоновых концентраций тяжелых металлов для темно-серых лесных и черноземных почв Нижегородской области;
анализ химического состава атмосферных осадков (дождя, снега) и грунтовых вод;
оценка продуктивности сельскохозяйственных культур, качества и безопасности растительной продукции и их связи с уровнем применения минеральных удобрений.
Научная новизна
В условиях Нижегородской области впервые произведена комплексная оценка агрохимического и агроэкологического состояния темно-серых лесных и черноземных почв, а также выявлена динамика их основных свойств во времени. Дана характеристика атмосферных осадков как источника поступления кислотных агентов и загрязняющих веществ в агроэкосистему. Установлена взаимосвязь между уровнем химизации и продуктивностью сельскохозяйственных культур. Показано, что растительная продукция, полученная на темно-серых лесных и черноземных почвах с благоприятной санитарно-гигиенической обстановкой (концентрация металлов не превышает ПДК), в ряде случаев не соответствует критериям безопасности по содержанию свинца, кадмия и цинка. Предложен региональный фон по содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах.
Защищаемые положения
физико-химические свойства темно-серых лесных и черноземных почв Нижегородской области ухудшаются во времени: снижается величина рНKCl и емкость поглощения;
уровень обеспеченности почв подвижными формами биогенных макро- и микроэлементов стабилен, содержание гумуса имеет тенденцию к снижению;
атмосферные осадки, выпадающие над исследуемой территорией, содержат повышенное количество нитратного азота и тяжелых металлов, очень высокое – сульфат-ионов;
содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почвах не превышает ОДК (ПДК), что, однако, не обеспечивает получение экологически чистой продукции (концентрация свинца и кадмия в зерновых и кормовых культурах выше допустимых норм);
средняя урожайность сельскохозяйственных культур на темно-серых и черноземных почвах зависит от уровня химизации и на фоне применения низких доз минеральных удобрений составляет 16-26 ц зерновых единиц с 1 га при неудовлетворительном качестве продукции. Внесение средних доз (150 кг действующего вещества на 1 га в сумме по NРК) позволяет существенно увеличить продуктивность культур (до 55 ц зерн. ед./га) и улучшить показатели качества.
Практическая значимость
Результаты исследования являются основой для разработки системы оптимизации использования пахотных темно-серых лесных и черноземных почв, а также программы контроля за безопасностью растительной продукции, полученной в данной зоне. Предложенные значения регионального фона по содержанию тяжелых металлов найдут широкое применение при оценке воздействия антропогенной деятельности на свойства почв, как уже осуществленной, так и планируемой (на этапе экологического проектирова-ния).
Отдельные положения работы используются в учебных курсах Нижегородской ГСХА в процессе преподавания дисциплин «Агрохимия», «Сельскохозяйственная экология», «Оценка воздействия на окружающую среду», «Мониторинг и методы контроля состояния окружающей среды».
Апробация работы
Основные положения диссертации были доложены на ежегодных конференциях аспирантов и научно-педагогических работников Нижегородской ГСХА (2006-2009) и Международной научно-практической конференции «Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства» (Рязань, 2009). Общее количество опубликованных работ представлено 5 наименованиями (в т.ч. 3 работы в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ) объемом в 1,5 усл. печ. листа.
Структура и объем диссертации
