Экологическое состояние пахотных почв Адыгеи по активности радионуклидов 137Cs и 90Sr, содержанию тяжелых металлов и последействию удобрений Схашок, Фатима Юсуфовна

Введение к работе

Актуальность. В настоящее время большое внимание уделяется экологической чистоте сельскохозяйственной продукции, которая непосредственно связана с экологическим состоянием пахотных почв. Загрязняющие вещества, поступающие в наземные экосистемы, включаются в биогеохимические циклы миграции и аккумулируются в почве. Из почвы они частично поглощаются корнями и поступают в различные части растений, которые представляют пищевую и кормовую ценность. В последние десятилетия возрастает загрязнение природной

среды искусственными радионуклидами Cs и Sr вследствие глобального распределения продуктов испытания ядерного оружия, плановых и аварийных выбросов радиоактивных веществ предприятиями атомной промышленности, АЭС, радиохимическими заводами; а также естественными радионуклидами, которые попадают в почву с фосфорными и калийными удобрениями. Однако относительный вклад от применения удобрений в дополнительную дозу облучения живых организмов очень мал (менее 0,01 % суммарного естественного радиоактивного фона) и не создает опасности повышения общего радиоактивного фона пахотного слоя (Алексахин, 1991, 2006; Минеев, 1999; Прицеп и др., 1997). Но удобрения способны задерживать поступление искусственных радионуклидов и тяжелых металлов из почвы в корневую систему и в надземную массу растений. Минеральные удобрения оказывают максимальное положительное действие в ряду агрохимических фонов на дерново-подзолистой почве: минеральный>органо- минеральный > органический (Лебедева, Соловьева, 2008). Калий и кальций ингибируют поступления ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr в культуры агроэкосистем. Но с другой стороны, повышенные концентрации азота в почве могут приводить к отравлению людей и животных, попадать в грунтовые воды и вызывать эвтрофикацию водоемов. Внесение в почву азотных удобрений способствует уменьшению озонового слоя, активизируя ряд процессов: микробиологическая активность - денитрификация - диоксид азота. Содержание фосфора в почве также влияет на денитрификацию (Большая Энциклопедия Нефти Газа Егорова, Никитишен, 1993; Никитишен и др., 1997). Таким образом, оценка действия удобрений на урожай сельскохозяйственных культур важна не только с точки зрения их рационального применения, но и защиты окружающей среды. Эффекту последействия удобрений в черноземной зоне уделялось гораздо меньше внимания, в отличие от дерново- подзолистых почв (Егоров, 2007, 2008 и др.). Поэтому исследование остаточного действия удобрений, как возможного регулятора их баланса в почве, представляется актуальным в условиях глобального загрязнения почв. Мониторинг загрязняющих веществ в почве и внесения удобрений актуальны для земледельческих регионов, к которым относится Республика Адыгея.

Цель работы - оценить экологическое состояние пахотных почв Адыгеи по

активности радионуклидов Cs и Sr, содержанию тяжелых металлов и по остаточному действию минеральных удобрений.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Определить удельную активность Cs и Sr, как показателя техногенного загрязнения пахотных почв Адыгеи и растений.

1. Рассчитать коэффициенты накопления радионуклидов в озимой пшенице и влияние на эти процессы типа почвы: лугово-черноземные и черноземы выщелоченные.

2. Оценить степень загрязнения пахотных почв тяжелыми металлами.

3. Провести анализ динамики урожайности сельскохозяйственных культур (зерновые, свекла, масличные) и внесения минеральных удобрений за период с 1971 по 2010 гг. с целью выявления периода последействия удобрений.

4. Оценить период последействия минеральных удобрений для пахотных почв в условиях максимального и минимального их внесения.

Научная новизна работы. Предложено использовать многолетнюю

137^ 90_с

динамику удельной активности радионуклидов Cs и Sr в почвах и содержания тяжелых металлов для оценки техногенного загрязнения черноземов выщелоченных и лугово-черноземных почв Адыгеи, а также для составления прогнозных моделей.

Предложено учитывать остаточное действие минеральных удобрений в хозяйственной деятельности Адыгеи как дополнительного фактора снижения загрязнения окружающей среды. Выделено 4 этапа в земледельческой деятельности каждого административного района: 1971-1985 гг. - наращивание объёмов вносимых удобрений со 100 до 150 кг/га пашни; 1985-1990 гг. - увеличение доз до 200 кг/га и выше; 1991-1995 гг. - снижение вносимых доз удобрений с 200 кг/га до 10 кг/га и 1995-2010 гг. - повышение доз до 50 кг/га д.в.

Установлено, что последействие минеральных удобрений зависит от их дозы и типа почв. На лугово-чернозёмах и чернозёмах выщелоченных влияние высоких доз (30-40 кг/га д.в.) проявляется в течение 5-6 лет, низких (10 кг/га д.в.) - 1-2 года.

Защищаемые положения:

4. 1. Удельная активность Cs и Sr в черноземах выщелоченных и лугово- черноземных почвах Адыгеи составляет 5-15 и 15-20 Бк/кг соответственно. Достоверного влияния типа почвы на поглощение ¹³⁷Cs и ⁹⁰Sr озимой пшеницей не обнаружено. Озимая пшеница характеризуется низкими коэффициентами

   поглощения радионуклидов: Cs - 0,13 (зерно) и 0,30 (солома), Sr - 0,20 (зерно) и 0,44 (солома).

   4. 2. Пахотные почвы Адыгеи не загрязнены тяжелыми металлами, что делает их ценными для сельскохозяйственного производства. Однако это не отменяет необходимости мониторинговых наблюдений за состоянием почв, поскольку отмечено повышение содержания в них тяжелых металлов и их подвижных форм. Гранулометрический состав черноземов выщелоченных влияет на аккумуляцию тяжелых металлов.

         1. На основе агрохимических показателей пахотных почв дана балльная оценка их качества для каждого района Адыгеи. Районы располагаются в порядке улучшения агрохимических свойств почв следующим образом: Теучежский (балл 1,5) = Майкопский (1,5) < Гиагинский (1,8) < Тахтамукайский (1,9) < Кошехабльский (2,1) < Красногвардейский (2,4) < Шовгеновский (2,5).

         2. Период последействия высоких доз удобрений (30-40 кг/га), когда в последующие годы наблюдается рост урожайности зерновых культур при снижении количества внесенных удобрений, составляет 5-6 лет, низких (<10 кг/га) - 1-2 года.

         Практическая значимость работы.

         4. 2. 2. 1. Предложен новый подход к оценке хозяйственной деятельности административного района на основе многолетней динамики объёмов применения удобрений и урожайности сельскохозяйственных культур. Он дает возможность установить эффективность использования минеральных удобрений и период их последействия в каждом районе.

                  2. Материалы исследований могут быть использованы специалистами в области экологии, агрохимии и почвоведения при:

                  планировании и проведении мероприятий по комплексному экологическому

                  мониторингу состояния окружающей среды;

                  2. планировании севооборотов и доз вносимых удобрений;

                  3. разработке мероприятий по ограничению землепользования по

                  экологическим условиям;

                  4. оценке качества пахотных почв административного района.

                     1. Предложенная концепция оценки последействия удобрений позволяет оптимизировать дозы их применения с целью предотвращения снижения урожайности сельскохозяйственных культур и предохранения почв от их избыточного количества.

                     Апробация работы. Результаты исследований докладывались на региональной научно-практической конференции «Экономические, социальные и экологические пути развития Южного региона» (г. Белореченск, 2011); III международной научно-практической конференции «Наука, образование и инновации для АПК: состояние и перспективы» (ФГБОУ ВПО «МГТУ» Республика Адыгея, Майкоп, 2011); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2012» (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва, 2012); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Стратегическое направление устойчивого развития социально-экономической и экологической политики Южного региона» (г. Белореченск, 2013).

                     Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

                     Личный вклад автора. Совместно с руководителем выбрана тема исследований и разработана программа их проведения. Лично автором проведен отбор и анализ почвенных образцов, статистических данных по сельскохозяйственной деятельности в Адыгее; выполнен анализ полученных данных и интерпретация результатов, написана и оформлена диссертационная работа.

                     Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Содержит 164 страницы текста, 38 рисунка, 30 таблиц. Список использованных источников включает 123 наименования, в том числе 2 на иностранных языках.

                     Похожие диссертации на Экологическое состояние пахотных почв Адыгеи по активности радионуклидов 137Cs и 90Sr, содержанию тяжелых металлов и последействию удобрений

                     

                     Экологическое состояние почв и леса низкогорной части Адыгеи : на примере Майкопского лесничестваМельник, Анна Александровна

                     

                     Эколого-микробиологическое состояние почв в агроценозах Красноярской лесостепи Боер Ирина Владимировна

                     

                     Оценка экологического состояния почвы городских рекреационных территорий на основании показателей биологической активности ( на примере г. Владимира)Забелина Ольга Николаевна

                     

                     Эколого-биохимическая оценка состояния почв агроценозов лесостепного Заволжья при различных технологиях обработкиМилюткина Галина Владимировна

                     Оценка экологического состояния почв и воздушной среды г. БлаговещенскаШумилова, Людмила Павловна

                     

                     Оценка радиационного состояния почв и растительности в зоне влияния теплоэлектростанцииМатвеенко Тамара Ивановна

                     Экологическое состояние почв города Сибай в зоне влияния предприятий горнорудной промышленности : Южный УралЗулкарнаев, Айрат Булатович

                     

                     Оценка экологического состояния почв урбанизированных территорий, загрязненных нефтепродуктами и тяжелыми металлами : на примере г. ВладимираФеоктистова, Ирина Дмитриевна

                     

                     Эколого-токсикологическое состояние почв и сельскохозяйственной продукции юга Тюменской областиСудакова Ирина Константиновна

                     

                     Влияние несанкционированных свалок бытовых отходов на экологическое состояние почв : на примере территории г. УльяновскаИванова, Юлия Сергеевна