Статья: Оценка степени деградации почв на земельных участках сельскохозяйственного назначения в результате антропогенного воздействия

ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ДЕГРАДАЦИИ ПОЧВ НА ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ В РЕЗУЛЬТАТЕ АНТРОПОГЕННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Н.П. Чекаев, Ю.В. Блинохватова, А.Ю. Кузнецов, Т.А. Власова, Н.В. Корягина

Аннотация

Актуальность и цели. Сильно возросшее влияние человека на биосферу за последние десятилетия значительно ускорило негативные трансформации земель сельскохозяйственного назначения. Серьезные экологические последствия нанесли последние организационно-экономические преобразования сельского хозяйства. Антропогенные изменения почвенных свойств охватывают практически все показатели качества почв, начиная от запасов доступных форм питательных элементов до морфогенетического строения почвенного профиля, гидрологического и геохимического режимов. К актуальным вопросам агроэкологической оценки земель и оптимизации землепользований следует отнести исследование качественных и количественных закономерностей антропогенных нарушений почв и анализ обусловленных антропогенными нарушениями почв последовательных изменений основных почвенных режимов и процессов - с оценкой глубины и скорости воздействия нарушений почв на их морфогенетический профиль, степени обратимости и необратимости антропогенных трансформаций.

Материалы и методы. Приведены результаты исследований свойств антропогенно нарушенных почв в результате проведенных в 2011 г. в Кузнецком районе Пензенской области технических работ на нефтепроводе «Дружба-2».

Выводы. Анализ почвенных проб на нарушенных участках выявил в них снижение содержания гумуса, щелочно-гидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия. Такие изменения произошли из-за перемешивания верхнего плодородного гумусового горизонта с нижележащими глинисто-карбонатными слоями. На участках с нарушенным почвенным профилем при проведении рекультивационных работ была нарушена технология укладки снятых почвенных горизонтов, что подтверждается проведенным обследованием и агрохимическим анализом отобранных почвенных проб с этих участков. Расчеты сроков восстановления антропогенно нарушенной почвы по запасам гумуса показывают, что гипотетическое время, необходимое для восстановления нарушенных почв в слое 0-50 см на исследуемых земельных участках, составляет от 35 до 65 лет.

Ключевые слова: деградация почв, гумус, фосфор, калий, кислотность.

Abstract

N.P. Chekaev, Yu. V. Blinokhvatova, A. Yu. Kuznetsov, T. A. Vlasova, N. V. Koryagina

ESTIMATION OF THE DEGRADATION OF SOILS IN AGRICULTURAL AREAS AS A RESULT OF ANTROPOGENIC IMPACT

Background. The greatly increased human influence on the biosphere over the past decades has significantly accelerated the negative transformations of agricultural land. Serious environmental consequences caused the last organizational and economic transformation of agriculture. Anthropogenic changes in soil properties encompass almost all indicators of soil quality, ranging from stocks of accessory forms of nutrients to the morphogenetic structure of the soil profile, hydrological and geochemical regimes. The topical issues of agroecological land assessment and land use optimization include the study of the qualitative and quantitative patterns of anthropogenic soil disturbances and the analysis of successive changes in the basic soil regimes and processes caused by anthropogenic soil disturbances, with an assessment of the depth and speed of disturbances of the soil on their morphogenetic profile, the degree of reversibility and irreversibility of anthropogenic transformations.

Materials and methods. The article presents the results of studies of the properties of anthropogenically disturbed soils as a result of technical works at the Kuznetsky district of the Penza region conducted in 2011 at the Druzhba-2 oil pipeline.

Conclusions. Analysis of soil samples in disturbed areas revealed a decrease in the content of humus, alkaline hydrolysable nitrogen, mobile phosphorus and exchangeable potassium. Such changes occurred due to mixing of the upper fertile humus horizon with the underlying clay-carbonate layers. In areas with a disturbed soil profile, during reclamation work, the laying technology of removed soil horizons was disturbed, as evidenced by the survey and agrochemical analysis of soil samples from these sites. Calculations of the terms for the restoration of anthropo-genically disturbed soil in terms of humus reserves show that the hypothetical time required for the restoration of disturbed soils in the 0-50 cm layer in the studied land plots ranges from 35 to 65 years.

Keywords: soil degradation, humus, phosphorus, potassium, acidity.

Введение

Техногенное воздействие на почвенный покров, агроландшафт и биосферу в целом сильно изменил условия для их устойчивого функционирования. За последнее столетие произошла масштабная деградации земель, наблюдается ухудшение их экологического состояния и функциональных особенностей. В отдельных случаях происходит антропогенное опустынивание или резкое сужение почвенной агроландшафтной базы, необходимой для устойчивого развития сельскохозяйственных регионов [1-3].

Техногенные изменения почв очень часто приводят к частичному ограничению их функционального качества и агроэкологического состояния. Такие проблемы, как правило, привлекают меньше внимания административных и законодательных органов власти, однако они несут не меньшую опасность для общества, чем случаи регионального и локального опустынивания. Важно подчеркнуть, что подобные проблемные ситуации, как правило, еще могут поддаваться рациональному регулированию и разрешению [4-6].

В «Методических рекомендациях по выявлению деградированных и загрязненных земель», утвержденных Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации 15 февраля 1995 г., среди других типов выделяют технологическую деградацию почвы. Под ней понимают ухудшение свойств почв в результате избыточных технологических нагрузок при всех видах землепользования, разрушающих почвенный покров, ухудшающих его физическое состояние и агрономические характеристики почв, приводящих к потере природно-хозяйственной значимости земель [7, 8]. Одним из видов технологической деградации почв является нарушение земель, представляющее собой механическое разрушение почвенного покрова. Прежде всего, такое разрушение покрова обусловлено открытыми разработками полезных ископаемых и торфа, строительными и геологоразведочными работами. К нарушенным землям относятся все земли со снятым или перекрытым гумусовым горизонтом и непригодные для использования без предварительного восстановления плодородия, т.е. земли, утратившие свою первоначальную ценность [9-11].

На время проведения работ на нефтепроводах временно отчуждаются земельные участки, использующиеся и по сельскохозяйственному назначению. В дальнейшем на таких участках проводится техническая и биологическая рекультивация с целью возврата природно-хозяйственной ценности земель для ведения сельскохозяйственного производства. Как правило, при проведении технических работ по рекультивации данных участков часто происходит нарушение технологии, что приводит к снижению качества земель и плодородия почв. В результате на таких участках в течение нескольких десятков лет наблюдается снижение как продуктивности растительной продукции, так и ее качества [9, 12].

Материалы и методы

Для проведения оценки степени деградации почв на земельных участках в результате проведения технических работ на нефтепроводе «Дружба-2» в 2011 г. были обследованы земельные участки:

- 58:14:0030701:361, расположенный по адресу: Пензенская область Кузнецкий район, Яснополянский сельский совет. Почва земельного участка представлена черноземом выщелоченным тяжелосуглинистым средне- гумусным;

- 58:14:0030701:365, расположенный по адресу: Пензенская область, Кузнецкий район, Яснополянский сельский совет, участок 1. Почва земельного участка представлена лугово-черноземной почвой среднесуглинистой среднегумусной;

- 58:14:0030701:372, расположенный по адресу: Пензенская область, Кузнецкий район, Яснополянский сельский совет. Почва земельного участка представлена лугово-черноземной почвой среднесуглинистой среднегумусной;

- 58:14:0030704:120, расположенный по адресу Пензенская область, Кузнецкий район, Анненковский сельский совет, земельный участок 6. Почва земельного участка представлена лугово-черноземной почвой среднесуглинистой среднегумусной;

- 58:14:0030401:175, с местоположением согласно кадастровому паспорту: примерно в 4,9 км по направлению на юго-восток от ориентира жилой дом расположенного за пределами участка. Адрес ориентира: Пензенская область, Кузнецкий район, с. Махалино, ул. Почтовая, д. 14. Почва земельного участка представлена черноземом выщелоченным тяжелосуглинистым сред- негумусным;

- 58:14:0030401:176, с местоположением примерно в 3,18 км по направлению на юго-восток от ориентира, жилой дом, расположенного за пределами участка. Адрес ориентира: Пензенская область, Кузнецкий район, с. Махалино, ул. Куйбышевская, д. 1. Почва земельного участка представлена черноземом выщелоченным тяжелосуглинистым среднегумусным.

На таких участках по направлению нефтепровода «Дружба-2» в 2018 г. были отобраны почвенные образцы в четырех точках на каждом из них с глубины 0-30 и 30-50 см. Параллельно с этим образцы были отобраны и на участках с ненарушенными почвами. Всего было отобрано 96 образцов (по 48 на антропогенно нарушенных земельных участках и на ненарушенных участках).

Агрохимический анализ почвенных проб проводился по следующим методикам:

- органическое вещество по методу Тюрина в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91);

- подвижные формы фосфора и калия по методу Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-91);

- рН;ол. потенциометрическим методом (ГОСТ 26483-85);

- щелочногидролизуемый азот по Корнфилду в модификации ЦИНАО.

При оценке степени деградации почв используются изменения (кратность) значений показателей по отношению к исходному или принимаемому за контроль состоянию почвы. За норму при определении степени ее деградации можно использовать однотипную условно ненарушенную почву или данные предшествующих агрохимических обследований [8, 9, 13].

Для проведения степени деградации почв на антропогенно нарушенных участках были использованы показатели и критерии химической деградации, которые представлены в табл. 1.

Таблица 1 Показатели и критерии химической деградации почв

Результаты и обсуждение

Поверхность почвы на антропогенно нарушенных участках представлена неравномерно перемешенными почвенными горизонтами. Собственно гумусовый горизонт нарушен из-за перемешивания с нижележащими глинисто-карбонатными горизонтами.

Агрохимический анализ почвенных проб показывает, что на антропогенно нарушенных участках наблюдается увеличение рН почвы от 10,6 % на участках с кадастровыми номерами 58:14:0030701:361 и 58:14:0030701:365 и до 27,4 % с кадастровым номером 58:14:0030401:175 по сравнению с образцами почв с ненарушенных участков. Такие изменения связаны с тем, что в результате проведения технических работ на нефтепроводе «Дружба-2» была нарушена технология укладки почвенных горизонтов, и на поверхности почвы оказался глинисто-карбонатный слой, содержащий карбонатные отложения, которые повышают уровень рН.

Анализ содержания щелочногидролизуемого азота в отобранных образцах показывает, что в среднем в слоях 0-30 и 30-50 см произошло снижение данного показателя от 19,6 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030701:361 до 64,0 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030701:372.

Определение содержания подвижного фосфора показывает, что на нарушенных участках произошло снижение содержания фосфора в среднем от 11,4 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030704:120 до 80,8 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030701:372.

Анализ содержания обменного калия показывает, что на нарушенных участках произошло снижение содержания калия в среднем от 18,5-26,8 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030701:365 до 43,9-50,0 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030701:372, по сравнению с прилегающими ненарушенными участками.

Определение содержания гумуса показывает, что на участках с нарушенным профилем почвы произошло снижение гумуса от 36,5 % на участке с кадастровым номером 58:14:0030701:365 до 47,7 % в слое 0-30 см и 54,4 % в слое 30-50 см на участке с кадастровым номером 58:14:0030401:176 по сравнению с почвенными пробами с ненарушенных участков. Такие изменения связаны с тем, что на нарушенных участках верхний плодородный гумусовый горизонт был перемешен с нижними глинисто-карбонатными горизонтами.

Таким образом, как показал анализ отобранных почвенных проб, на нарушенных участках наблюдается снижение гумуса, щелочно-гидролизуемого азота, подвижного фосфора и обменного калия. Такие изменения связаны с нарушением почвенного профиля при проведении рекультивационных работ в результате несоблюдения технологии укладки снятых почвенных горизонтов, что подтверждается проведенным обследованием и агрохимическим анализом отобранных почвенных проб с этих участков.

Результаты проведенной оценки степени деградации антропогенно нарушенной почвы в результате проведения работ на нефтепроводе «Дружба-2» представлены в табл. 2.

По результатам агрохимических анализов почвенных проб, отобранных с земельных участков с нарушенным и ненарушенным почвенным профилем, и проведенной оценки степени деградации антропогенно нарушенной почвы можно сделать следующие выводы.

Антропогенно нарушенные почвы обследованных земельных участков по содержанию щелочногидролизуемого азота характеризуются как слабодеградированные на земельных участках с кадастровыми номерами 58:14:0030701:361 в слое 0-30 и 30-50 см, 58:14:0030701:365 в слое 0-30 см, 58:14:0030401:175 в слое 30-50 см и 58:14:0030401:176 в слое 30-50 см и сильнодеградированные на участках с кадастровыми номерами 58:14:0030701:372 в слое 0-30 и 30-50 см, 58:14:0030704:120 в слое 0-30 см.

Таблица 2 Оценка степени деградации почв