Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

АГРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ В ПРЕДЕЛАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПОВОЛЖЬЯ

Ларионов М.В. 1
1 Балашовский институт (филиал) Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского
В статье представлены результаты многолетних агрохимических исследований почвенного покрова урбанизированных территорий Поволжья (гг. Балашов, Саратов, Сердобск, Кузнецк, Камышин, Волжский, Инза, Димитровград) методом пробных площадей. Почвы поволжских городов значительно трансформированы в результате воздействия техногенных факторов. Это проявляется в изменении агрохимических свойств почв. Почвы в городах района исследований обладают слабощелочной, щелочной и близкой к нейтральной реакциями среды, более низкими по сравнению с контролем величинами гидролитической кислотности, содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия. Повышается экологическая опасность увеличения подвижности тяжелых металлов и их проникновение в грунтовые воды и сопредельные среды. С усилением техногенного давления на городские почвы повышаются показатели обменной кислотности, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями.
агрохимические показатели
городские почвы
техногенная трансформация
1. Алексеенко В. А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. - М.: Недра, 1990. - 142 с.
2. Глазовская М. А. Геохимические основы и методики исследования природных ландшафтов. - М.: МГУ, 1964. - 230 с.
3. Мазинг В. В. Экосистема города, ее особенности и возможности оптимизации // Экологические аспекты городских экосистем. - Минск, 1984. - С. 181-191.
4. Мотузова Г. В., Безуглова О. С. Экологический мониторинг почв. - М.: Академический Проект; Гаудеамус, 2007. - 237 с.
5. Русин Г. Г. Физико-химические методы анализа в агрохимии. - М.: Агропромиздат, 1990. - 303 с.
6. Федорец Н. Г., Медведева М. В. Методика исследования почв урбанизированных территорий. - Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. - 84 с.
7. Hinesly T. D., Alexander D. E., Redborg K. E., Liegler E. L. Differential accumulations of Cd and Zn by Corn Hybrids Grown on Soil Amended with Sewage Sludge // Agronomy Journal. - 1982. - V. 74. - P. 469-474.
Введение

Урболандшафт является целостной системой, для которой характерно специфическое взаимодействие всех природных и антропогенных компонентов окружающей среды, где почва является базовой компонентой, обеспечивая продуктивность системы и ее биоразнообразие [1-3]. Данная система формируются в результате деградации, уничтожения или замещения природных систем [3, 4].

Особенности антропогенной трансформации почв проявляются в долговременном изменении их агрохимических показателей [4, 5].

Цель исследований, выполненных в 2006-2011 гг., состояла в агрохимическом анализе почвенного покрова урбанизированных территорий Поволжья (Балашов, Саратов, Сердобск, Кузнецк, Камышин, Волжский, Инза, Димитровград).

Материалы и методы исследования

Использован удобный способ исследования почв методом прикопок глубиной до 20-40 см [2, 4, 6]. Пробные площади (в каждом городе по 10 шт.) закладывались в соответствии с общепринятыми методиками биохимических исследований почв [1, 2, 6, 7]. Размер каждой пробной площади составил 2500 м2 (50×50 м2). Агрохимический анализ почвенных проб проведен по стандартным методикам [1, 4, 5, 6].

Результаты исследования и их обсуждение

В контрольном участке заложены пробные площади (ПП №№ 1-4) в относительно не нарушенных пойменных (ПП №№ 1, 3) и степных экосистемах (ПП №№  2, 4).

Агрохимический анализ почв в контроле выявил следующие результаты, показанные в табл. 1.

Таблица 1  Агрохимические показатели естественных ненарушенных почв в контроле (2006-2011 гг.)

Показатель

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

М±mM

рН

5,22

5,40

5,43

5,34

5,48

5,66

5,4±0,13

Н, мг·экв /

100 г почвы

0,67

0,65

0,83

0,85

0,76

0,86

0,77±0,03

S, мг·экв /

100 г почвы

46,1

44,0

42,4

43,2

38,5

33,6

41,3±1,2

V, %

61,5

63,4

68,5

61,7

64,3

61,6

63,5±2,4

Сорг, %

9,2

11,3

9,7

9,2

8,9

8,8

9,5±0,35

Р2О5,.мг /

100 г почвы

14,3

17,1

15,0

16,5

15,7

16,4

15,8±0,44

К2О, мг /

100 г почвы

19,3

19,5

17,7

22,8

21,0

20,7

20,2±0,46

Результаты агрохимических исследований почвенного покрова г. Балашова (Саратовская область) представлены в табл. 2.

Таблица 2 Агрохимические показатели естественных ненарушенных и антропогенно преобразованных почв в г. Балашове (2006-2011 гг.)

Показатель

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

М±mM

рН

7,09

7,34

7,15

7,36

7,44

7,57

7,3±0,21

Н, мг·экв /

100 г почвы

2,55

2,13

2,90

1,75

2,03

1,62

2,2±0,093

S, мг·экв /

100 г почвы

35,8

39,5

44,3

47,8

49,2

48,5

44,2±1,3

V, %

72,4

78,3

79,2

75,8

83,6

85,2

79,1±1,6

Сорг, %

5,06

4,43

2,25

2,19

2,27

1,26

2,9±0,04

Р2О5,.мг /

100 г почвы

9,71

8,63

7,21

6,67

2,64

2,45

6,2±0,12

К2О, мг /

100 г почвы

11,5

9,42

6,73

7,05

4,18

3,97

7,1±0,24

В почвах г. Балашова наблюдается следующее: растет показатель pH, среднее арифметическое значение которого составляет 7,3±0,21. Происходит постепенное обеднение городских почв, выражающееся в снижении таких показателей: гидролитической кислотности (с 2,13 в 2007 г. до 1,62 мг·экв/100 г почвы в 2011 г.), количества обменного фосфора (с 9,71 в 2006 г. до 2,45 мг/100 г почвы в 2011 г.) и калия (с 11,5 в 2006 г. до 3,97 мг/100 г почвы). Содержание гумуса в городских почвах падает (с 5,06 % в 2007 г. до 1,26 % в 2011 г.). Почвы г. Балашова являются малогумусными: среднее арифметическое значение Cорг составляет 2,9±0,04 %.

Агрохимический анализ почвенного покрова г. Саратова приведен в табл. 3.

Таблица 3  Агрохимические показатели почв в г. Саратове (2006-2011 гг.)

Показатель

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

М±mM

рН

7,18

7,59

8,62

8,45

8,31

8,65

8,1±0,16

Н, мг·экв /

100 г почвы

7,74

6,19

5,28

4,36

3,26

3,24

4,9±0,08

S, мг·экв /

100 г почвы

18,6

27,7

22,6

32,1

25,8

38,3

27,5±0,82

V, %

50,7

53,6

59,3

77,2

67,4

73,6

80,2±2,6

Сорг, %

2,36

2,55

0,62

0,46

0,92

0,54

1,2±0,041

Р2О5,.мг /

100 г почвы

6,23

3,96

2,42

0,91

2,83

0,45

2,8±0,13

К2О, мг /

100 г почвы

9,17

9,24

4,47

2,38

0,65

1,04

4,5±0,21

Почвы г. Саратова сильно изменены под действием техногенного пресса. Установлен значительный рост показателя pH (с 7,09 в 2006 г. до 7,57 в 2011 г.), средневзвешенная его величина (7,2±0,98) характеризуется как слабощелочная. Гидролитическая кислотность ежегодно снижается, достигая минимума в 2010 г. (3,24 мг·экв/100 г почвы). Сумма поглощенных оснований и степень поглощенных оснований динамично растут (S - c 18,6 в 2006 г. до 38,3 мг·экв/100 г почвы в 2011 г.; V - с 50,7 в 2006 г. до 73,6 % в 2011 г.), что указывает о высокой степени нарушенности почвенного покрова. Содержание гумуса, а также количество подвижного фосфора и обменного калия ежегодно падает: Cорг - с 2,55 в 2007 г. до 0,54 % в 2011 г; Р2О5 - с 6,23 в 2006 г. до 0,45 мг/100 г почвы в 2011 г.; К2О - с 9,24 до 0,65 мг/100 г почвы в 2010 г. соответственно (приложение, рис. П. 23).

Результаты агрохимических исследований почвенной среды в г. Сердобске (Пензенская область) представлены в табл. 4.

Таблица 4  Агрохимические показатели почв в г. Сердобске (2006-2011 гг.)

Показатель

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

М±mM

рН

5,89

6,65

7,32

6,97

7,54

7,10

6,9±0,25

Н, мг·экв /

100 г почвы

2,53

2,54

2,36

2,21

1,07

1,04

1,9±0,04

S, мг·экв /

100 г почвы

22,1

42,6

34,9

30,5

35,0

48,3

35,6±1,6

V, %

94,9

90,2

89,8

96,5

97,2

97,4

94,3±3,2

Сорг, %

3,22

3,16

2,70

2,09

2,42

2,24

2,6±0,074

Р2О5,.мг /

100 г почвы

8,46

7,72

3,70

4,69

2,08

2,45

4,9±0,12

К2О, мг /

100 г почвы

15,3

11,3

12,7

7,48

9,03

6,58

10,4±0,31

В динамике агрохимических показателей почв г. Сердобска отмечена тенденция роста обменной кислотности (с 5,89 в 2006 г. до 7,54 в 2010 г.), среднеарифметическая величина которой приближается к значению нейтральная (составляет 6,9±0,25), суммы поглощенных оснований (с 22,1 в 2006 г. до 48,3 мг·экв/100 г почвы в 2011 г., среднеарифметическое значение S составляет 35,6±1,6 мг·экв/100 г почвы), степени насыщенности почвы основаниями (с 94,9 в 2006 г. до 97,4 мг·экв/100 г почвы в 2011 г., среднеарифметическое значение V составляет 94,3±3,2 %) и снижения гидролитической кислотности (с 2,53 в 2006 г. до 1,04 в 2011 г., среднеарифметическое значение H составляет 1,9±0,04 мг·экв/100 г почвы), содержания гумуса (с 3,16 в 2007 г. до 2,24 % в 2011 г., среднеарифметическое значение Cорг равно 2,6±0,074 %), подвижного фосфора (с 8,46 в 2006 г. до 2,08 мг/100 г почвы в 2010 г., среднеарифметическое значение Р2О5 составляет 4,85±0,12 мг/100 г почвы) и обменного калия (с 11,3 в 2007 г. до 6,58 мг/100 г почвы в 2011 г., среднеарифметическое значение К2О составляет 10,4±0,31 мг/100 г почвы).

На табл. 5 отражены результаты агрохимического анализа естественных относительно не нарушенных и техногенно измененных почв г. Кузнецка (Пензенская область).

Таблица 5  Агрохимические показатели почв в г. Кузнецке (2006-2011 гг.)

Показатель

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

М±mM

рН

6,74

7,51

7,05

7,73

7,14

7,36

7,3±0,24

Н, мг·экв /

100 г почвы

5,36

4,05

2,96

3,25

1,47

1,38

3,1±0,14

S, мг·экв /

100 г почвы

23,6

28,5

43,1

52,9

55,2

53,6

42,8±1,8

V, %

81,6

86,3

88,1

98,4

95,8

97,2

91,2±3,3

Сорг, %

2,33

2,18

3,36

1,62

1,05

1,24

1,9±0,05

Р2О5,.мг /

100 г почвы

14,2

17,3

7,53

10,4

5,68

3,27

9,7±0,39

К2О, мг /

100 г почвы

10,2

8,39

9,17

8,48

5,71

4,83

7,8±0,28

В данном населенном пункте отмечается динамичное снижение показателей гумуса (с 2,33 в 2006 г. до 1,24 % в 2011 г.), подвижного фосфора (с 17,3 в 2006 г. до 3,27 мг/100 г почвы в 2011 г.) и обменного калия (с 10,2 в 2006 г. до 4,83 мг/100 г почвы в 2011 г.). Показатели обменной кислотности (с 6,74 в 2006 г. до 7,36 в 2011 г., средневзвешенное значение 7,3±0,24 - нейтральная реакция), суммы поглощенных оснований (с 23,6 в 2006 г. до 55,3 мг·экв/100 г почвы в 2010 г.) и степени насыщенности основаниями (с 81,6 в 2006 г. до 97,2 % в 2011 г.) повышаются. Значения реакции среды, гидролитической кислотности, степени насыщенности основаниями, содержания гумуса, подвижного фосфора и обменного калия ниже аналогичных агрохимических показателей почв в контроле.

В процессе агрохимических исследований почвенного покрова г. Камышина (Волгоградская область) получены результаты, содержащиеся в табл. 6.

Таблица 6 Агрохимические показатели почв в г. Камышине (2006-2011 гг.)

Показатель

2006 г.

2007 г.

2008 г.

2009 г.

2010 г.

2011 г.

М±mM

рН

7,42

7,57

7,86

7,95

7,46

7,61

7,7±0,30

Н, мг·экв /

100 г почвы

5,18

2,56

2,28

2,50

2,86

2,89

3,0±0,08

S, мг·экв /

100 г почвы

36,5

37,2

39,8

38,6

39,9

38,5

38,4±1,8

V, %

73,3

66,9

79,5

80,1

75,3

78,7

75,6±2,4

Сорг, %

1,56

1,38

1,63

1,27

1,44

1,54

1,8±0,03

Р2О5,.мг /

100 г почвы

4,37

4,45

3,25

2,18

3,26

2,02

3,3±0,05

К2О, мг /

100 г почвы

6,36

4,61

3,53

3,22

1,87

1,43

3,5±0,09

Обменная кислотность почв г. Камышина незначительно варьирует по годам и составляет в среднем 7,7±0,30, что соответствует слабощелочной реакции почвы. Остаются относительно стабильными сумма поглощенных оснований, степень насыщенности основаниями, содержание подвижного фосфора и обменного калия. Значительно снижаются гидролитическая кислотность (с 5,18 в 2006 г. до 7,46 мг·экв/100 г почвы в 2010 г.) и содержание гумуса (с 1,38 в 2007 г. до 1,44 в 2010 г.). Почвы г. Камышина по отношению к контролю характеризуются повышенными показателями реакции среды, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями и пониженным содержанием гумуса, подвижного фосфора и обменного калия.

Аналогичным образом были подвергнуты агрохимическому анализу пробы почв, взятые в городах Волжском (Волгоградская область), Инзе, Димитровграде (Ульяновская область).

На рис. 1 изображено распределение агрохимических показателей городских почв в целом по району исследований.

Рис. 1. Распределение значений приоритетных агрохимических показателей почв, дифференцированно по городам Нижнего и Среднего Поволжья (2006-2011 гг.)

Максимальные величины степени насыщенности основаниями, в сравнении с г. Балашовом и другими исследованными городами, отмечены в городах Сердобске (94,3±3,2 %), Кузнецке (91,2±3,3 %) и Димитровграде (87,5±1,7 %). В городах Инзе (81,1±2,6 мг·экв/100 г почвы), Балашове (44,2±1,3 мг·экв/100 г почвы) и Кузнецке (42,8±1,8 мг·экв/100 г почвы) зарегистрированы максимальные значения суммы поглощенных оснований в почвенной среде.

Минимальное содержание гумуса по сравнению с г. Балашовом и другими исследованными городами в почвах отмечено в городах Саратове (1,2±0,04 %) и Волжском (0,9±0,028 %). Здесь же отмечены и максимальные значения pH почв (в г. Саратове - 8,1±0,16, в Волжском - 7,9±0,31), а также в г. Камышине (7,7±0,30). Минимум концентрации подвижного фосфора в техногенно преобразованных почвах установлен в городах Инзе (2,0±0,07 мг/100 г почвы), Волжском (2,2±0,06 мг/100 г почвы), а также в Саратове (2,8±0,13 мг/100 г почвы). Минимум концентрации обменного калия в техногенно преобразованных почвах пришелся на города Камышин (3,5±0,09 мг/100 г почвы), Саратов (4,5±0,21 мг/100 г почвы) и Инзу (5,4±0,18 мг/100 г почвы).

Выводы

Для городских почв характерно нарушение природно-обусловленного расположения горизонтов, отсутствие важного биогеоценотического экранного слоя подстилки, обогащенность основными элементами питания растений, переуплотненность, захламленность. Агрохимический анализ почв в районе исследований показывает, что относительно ненарушенные естественные и техногенно преобразованные почвы значительно различаются между собой по агрохимическим показателям.

Почвенный покров большинства исследованных городов обладают слабощелочной (города Балашов, Камышин, Волжский, Димитровград) и близкой к нейтральной (города Сердосбк, Инза) реакцией. В г. Саратове зарегистрирована щелочная реакция почв, в г. Кузнецке - нейтральная реакция. Высокие показатели pH, соответствующие щелочной и слабощелочной реакцией, вызывают наибольшую экологическую опасность. Слабощелочная и щелочная реакции городских почв связаны с поступлением большого количества уличной пыли, содержащей карбонаты кальция и магния, поступающих в основном с автомобильных дорог и промышленных предприятий. Слабощелочная и щелочная реакция почв объясняется поступлением в почву из поверхностного стока и дренажных вод хлоридов натрия и кальция и других солей, которыми зимой посыпают дороги и тротуары. Городские почвы с нейтральной реакцией поглощают тяжелые металлы из растворов более интенсивно, чем почвы с кислой реакцией. Повышается экологическая опасность увеличения подвижности тяжелых металлов и их проникновение в грунтовые воды и сопредельные среды.

Значение гидролитической кислотности уменьшается. Также повышаются величины суммы поглощенных оснований и степени насыщенности основаниями с повышением уровня трансформации почв. Содержание гумуса в городских почвах значительно меньше, чем в естественных ненарушенных почвах. Низкое содержание гумуса препятствует образованию органо-металлических комплексов.

Содержание подвижного фосфора и обменного калия выше в почвах, которые обогащаются минеральными удобрениями (газоны, огороды, сады). При усилении антропогенной перестройки профиля городских почв в них динамично повышаются показатели обменной кислотности, суммы поглощенных оснований, степени насыщенности основаниями. Показатель гидролитической кислотности, содержание подвижного фосфора и обменного калия снижаются в нарушенных почвах по сравнению с естественными относительно не нарушенными.

Рецензенты:

  • Любимов Валерий Борисович, д.б.н., профессор, зав. кафедрой экологии и рационального природопользования ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского», г. Брянск.
  • Зайцева Елена Владимировна, д.б.н., профессор, зав. кафедрой зоологии и анатомии ФГБОУ ВПО «Брянский государственный университет имени академика И. Г. Петровского», г. Брянск.

Библиографическая ссылка

Ларионов М.В. АГРОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ В ПРЕДЕЛАХ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ ПОВОЛЖЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=6074 (дата обращения: 19.09.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074