Показатели плодородия почв как диагностические признаки нарушения земель сельскохозяйственного назначения

УДК 631.95

ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ

КАК ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ НАРУШЕНИЯ

ЗЕМЕЛЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

В.И. ТИТОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой

А.Г. САМОДЕЛКИН, доктор биологических наук, ректор

Е.В. ДАБАХОВА, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

А.А. ВЕТЧИННИКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Нижегородская ГСХА E-mail: titovavi@yandex.ru

Резюме. Цель исследования - формирование перечня наиболее информативных диагностических показателей, которые можно использовать при оценке степени нарушения почв. Работу проводили на дерново-подзолистых и светло-серых лесных почвах легкого гранулометрического состава, нарушенных вследствие строительно-ремонтных работ на магистральных нефтепроводах. Факт соблюдения (несоблюдения) технологии работ в части охраны плодородного слоя почвы позволяет доказать морфологический анализ почвенного профиля. Наиболее надежный диагностический показатель, характеризующий степень негативного воздействия на почву, - содержание гумуса, которое в среднем в исследуемых нарушенных почвах в 2,5 раза ниже, чем в фоновых. Изменение количества биогенных элементов и кислотности при нарушении земель, не всегда однозначно. Оно зависит не только от степени и характера воздействия, но и от свойств грунтов, поднимаемых на поверхность при проведении работ, а также степени окультуренности исходной почвы. Так, содержание подвижного калия при нарушении светло-серой лесной почвы снизилось в среднем со 134 до 84 мг/кг, а в дерново-подзолистой почве увеличилось с 38 до 82 мг/кг. Плотность почвы в среднем по нарушенному участку, как правило, не выше, чем по фону, однако диапазон ее варьирования существенно расширяется. Биологическая активность при ухудшении свойств почвы, наблюдаемом при нарушении, в большинстве случаев снижается относительно фона, что, однако, может и не проявиться из-за неблагоприятных погодных условий (активность на фоновом участке также будет низкой).

Ключевые слова: нарушенные почвы, работы на магистральных нефтепроводах, плодородный слой, диагностические показатели, степень деградации, почвенный профиль, гумус.

Одна из важнейших причин ухудшения качества, потери природно-хозяйственной значимости и экологической устойчивости земель - их нарушение вследствие антропогенной деятельности. Сегодня площадь нарушенных земель в Российской Федерации превышает 1 млн га, из которых более 20 % приходится на земли сельскохозяйственного назначения [1].

В Нижегородской области основные виды деятельности, приводящие к нарушению плодородных почв, - строительные и ремонтные работы на линейных объектах - магистральных нефте- и газопроводах, линиях связи и электропередач, водоводах и др. В большинстве случаев технология их проведения предполагает разработку траншей, котлованов и др., что неизбежно вызывает нарушение целостности почвенного профиля.

Нормативные документы предусматривают требование обеспечения сохранности плодород-

ного слоя. Это достигается удалением его с места проведения работ, складированием отдельно от неплодородных грунтов и последующим (после завершения работ) равномерным распределением по поверхности, с которой он был снят [2...6 и др.]. Однако даже в этом случае отмечается ухудшение качества плодородного слоя из-за изменения плотности сложения и оструктуренности; нарушения связи между пахотным и нижележащим подпахотным горизонтом; некоторого привнесения нижележащих слоев бедных элементами питания растений (происходит из-за некоторой естественной вариабельности глубины плодородного слоя, которую сложно учесть при осуществлении работ, небольших поступлений минеральных грунтов с рабочими органами машин и механизмов и др.).

При несоблюдении технологии работ в части охраны плодородного слоя, что нередко наблюдается на практике, ситуация значительно усугубляется и почвам наносится большой вред. В таком случае часто возникает необходимость оценить степень негативного воздействия, так как именно от этого будет зависеть технология рекультивации нарушенных земель и размер ущерба обладателя прав на земельный участок.

Цель нашей работы - формирование перечня наиболее информативных диагностических показателей, которые можно использовать при оценке степени нарушения почв.

Условия, материалы и методы. В работе использовали материалы исследований, проведенных на землях сельскохозяйственного назначения Нижегородской и Владимирской областей, нарушенных вследствие ремонтно-строительных работ на магистральных нефтепроводах. Площадки № 1 и 3 заложены на светло-серых лесных супесчаных, № 2 -на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах. Фоновые образцы, используемые для сравнения, отобраны с территории, непосредственно прилегающей к полосе отвода (в пределах одного поля), но не затронутой рассматриваемым воздействием. Отбор почвенных образцов и анализы выполнены в соответствии со стандартными методами (ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 26483-85, ГОСТ 26213-91, ГОСТ 26207-91 и пр.).

Результаты и обсуждение. Один из важнейших наглядных диагностических показателей при оценке нарушенных земель - сложение почвенного профиля. Именно его анализ позволяет однозначно доказать факт несоблюдения технологии работ в части охраны плодородного слоя почвы. Разрезы следует закладывать как на той части участка, где разрабатывалась траншея, так и на прилегающей территории в пределах полосы отвода.

В случае соблюдения технологии работ на поверхности идентифицируется плодородный слой, глубина которого сопоставима с исходной (или проектной). При этом в нем зачастую встречаются включения из нижележащих горизонтов, в том числе и на той части участка, где траншея не разрабатывалась (в

Таблица. Влияние строительно-ремонтных работ на магистральном нефтепроводе на агрохимические свойства почв

Площадка Фоновый участок Нарушенный участок

ит* 1 М ± т V, % ит I М ± т I V, %

Содержание гумуса, %

1 2,8. 3,3 3,1 ± 0,2 6 0,8.1,9 1,2 ± 0,1 34

2 1,3. .1,5 1,4 ± 0,1 10 0,2.0,9 0,4 ± 0,2 49

3 1,6. .1,7 1,7 ± 0,1 6 0,5.1,5 0,9 ± 0,2 25

Содержание подвижных форм фосфора, мг/кг

1 154. 250 200 ± 48 19 85.365 190 ± 27 45

2 77. .124 101 ± 24 33 29.78 50 ± 18 37

3 180. .194 185 ± 14 14 46.179 104 ± 23 39

Содержание подвижных форм калия, мг/кг

1 119. .131 124 ± 6 4 56.128 79 ± 8 31

2 37. 38 38 ± 1 2 41.112 82 ± 22 27

3 138. .145 144 ± 7 6 40.128 88 ± 21 34

1 4,5. 5,5 5,0 ± 0,5 4,9.5,9 5,6 ± 0,1 5

2 5,7. 5,8 5,7 ± 0,02 1 3,4.5,0 4,0 ± 0,5 14

3 6,5. 6,8 6,7 ± 0,1 1 5,0.6,5 5,9 ± 0,3 9

*Ит - минимальное и максимальное значение показателя; М - среднее значение показателя, т - ошибка среднего, V - коэффициент вариации

результате складирования неплодородных грунтов на поверхности).

В случае нарушения технологии работ при максимальной его степени разрез может иметь следующие характерные особенности:

на месте разработки траншеи весь почвенный профиль представлен техногенным насыпным слоем неоднородной окраски (зависит от генетических особенностей почвы и нижележащих грунтов), на всех глубинах встречаются погребенные фрагменты гумусового горизонта с остатками корневой системы (а в ряде случаев и надземной массы) растений;

на участке, где траншея не разрабатывалась, чередование генетических горизонтов, как правило, не нарушено, за исключением плодородного слоя, который в отдельных случаях полностью отсутствует (например, использован для формирования технологического вала над траншеей в расчете на усадку грунта и др.).

На следующем этапе необходимо определить основные агрохимические показатели почвы, отобранной на предполагаемую глубину пахотного или плодородного слоя.

Результаты исследований по трем объектам, на которых выявлено несоблюдение технологии работ в части охраны плодородного слоя, показывают, что наиболее надежный диагностический показатель, свидетельствующий о частичном или полном уничтожении плодородного слоя, - содержание гумуса, которое на всех трех участках значительно уменьшилось вследствие проведения работ.

Так, в фоновых образцах, отобранных с площадки № 2, оно позволяет классифицировать почву как слабогумусированную, что в целом характерно для пахотных дерново-подзолистых почв легкого гранулометрического состава. Содержание же гумуса в нарушенных почвах в среднем по градации, принятой в агрохимической практике, относится к классу «меньше минимального» [7], характерному для почв, которые частично утратили инертную компоненту гумуса в результате перемешивания гумусового горизонта с нижележащими. В соответствии с [8] нарушенную почву по усредненному значению содержания гумуса можно отнести к категории сильнодеградированных (уменьшение запаса гумуса более 70 % от исходного), тип деградации - технологический (эксплуатационный). В

отдельных пробах почва характеризуется крайней степенью деградации (очень сильно деградированная), прогнозируемое снижение урожайности сельскохозяйственных культур при этом превышает 75 %.

Содержание подвижных форм фосфора и калия также имеет тенденцию к уменьшению, которая, однако, проявляется не так однозначно, как в отношении гумуса. В зоне подзолистых почв в ряде случаев возможен вынос на поверхность пород, в большей степени обогащенных запасами этих элементов питания, чем исходный плодородный слой почвы. В целом проведенные исследования показали, что снижение содержания подвижных форм фосфора и калия не настолько значимо, как уменьшение степени гумусированности.

Кислотность верхнего слоя нарушенных земель также во многом определяется характером почвообра-зующих пород. При наличии карбонатов на определенной глубине и выносе их на поверхность вследствие проведения земляных работ величина рНКС| может возрастать, что и наблюдалось на участке № 1.

Следует отметить, что согласно Постановлению Правительства РФ N 612 [9], существенно ухудшение плодородия земель сельскохозяйственного назначения характеризует снижение числовых значений не менее трех следующих показателей: содержание органического вещества в пахотном слое на 15 % и более; рНКС| в кислых почвах на 10 % и более; содержание подвижного фосфора и калия (мг/кг почвы) на 25 % и более. Применение этого постановления при рассматриваемом характере воздействия в соответствие с изложенным весьма проблематично, что усложняет доказательство вины нарушителя в ходе осуществления надзора государственными контролирующими органами.

В ряде случаев, даже при полном уничтожении плодородного слоя почвы, ухудшения качества по трем перечисленным показателям может не происходить (при определенных особенностях почвоо-бразующих пород и исходного состояния пахотной почвы). Однако земли, тем не менее, утрачивают свою природно-хозяйственную значимость (иными словами, происходит значительное уменьшение плодородия) из-за резкого снижения содержания гумуса - основного признака, отличающего плодородную почву от неплодородных грунтов.

Кроме того, в качестве диагностических признаков почв, нарушенных вследствие работ на линейных объектах, на наш взгляд, следует использовать показатели физических свойств. Причем при трактовке полученных результатов необходимо учитывать, что полоса отвода представляет собой крайне неоднородную территорию, где чередуются участки вспушенной и сильно уплотненной почвы. Например, при определении плотности на участке № 3 было установлено, что средняя величина этого показателя на нарушенных землях практически не отличается от таковой на фоновой территории (1,5 г/см3). Однако диапазон варьирования разные: от 1,4.1,5 г/см3 на фоновом участке, занятом многолетними травами второго года пользования, и от 1,2 до 1,7 г/см3 в полосе отвода. При этом наибольшая величина показателя в нарушенной почве в соответствии с градацией, предложенной в [10], находится на критическом уровне. В образцах с самой высокой плотностью также отмечено снижение общей пористости и доли некапиллярных пор.

Загрязнение почв при рассматриваемом виде воздействия происходит в достаточно редких случаях: в частности, при замене дефектных участков нефтепроводов вследствие несоблюдения некоторых технологических аспектов возможно поступление нефтепродуктов в окружающую среду. Содержание тяжелых металлов (как валовых, так и подвижных форм) при проведении работ на магистральных объектах практически не изменяется.

Еще одна группа показателей, которую можно использовать при идентификации нарушенных земель, - показатели биологической активности почвы, в большинстве случаев напрямую коррелирующие с уровнем ее плодородия. Так, на участке № 3 мы установили значительное снижение целлюлолитической и нитрифицирующей активности, по сравнению с ненарушенными землями, в 9,5 (с 14,5 до 1,5 %) и 1,9 (с 52,0 до 28,1 мг ЫО3-/кг почвы за 14 суток) раз соответственно. Однако следует отметить, что активность почвенной микрофлоры в значительной степени подвержена влиянию других факторов (например, погодных условий, неблагоприятное действие которых может сгладить разницу между величинами показателей на фоновом и нарушенном участках). Так, в модельных опытах, проведенных на кафедре агрохимии и агроэкологии НГСХА, было доказано, что низкая влажность почвы сильнее ингибирует ее биологическую активность, чем антропогенный фактор [11].

Выводы. Таким образом, при оценке нарушенных земель наиболее надежные диагностические показатели, позволяющие идентифицировать характер (в том числе факт несоблюдения технологии работ в части охраны плодородного слоя) и степень воздействия - строение почвенного профиля и содержание гумуса в верхнем слое. Направленность изменения других показателей не всегда однозначна, так как в значительной степени может быть обусловлена сопутствующими факторами (химическим составом почвообразующих и/или подстилающих пород, погодными условиями и др.).

Литература.

1. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2010 году» / http:// www.mnr.gov.ru

2. Постановление Правительства РФ от 23 февраля 1994 г. «О рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы»

3. Основные положения о рекультивации земель, снятии, сохранении и рациональном использовании плодородного слоя почвы, утвержденные приказом Минприроды РФ и Роскомзема от22декабря 1995 г., № 525/67.

4. ГОСТ 17.5.3.04-83 Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель.

5. ГОСТ 17.5.3.06-85 Охрана природы. Земли. Требования к определению норм снятия плодородного слоя почвы при производстве земляных работ.

6. ГОСТ 17.4.3.02-85 Охрана природы. Почвы. Требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ.

7. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М., 2003. - 195 с.

8. Методические рекомендации по выявлению деградированных и загрязненных земель (утверждены Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, Министерством сельского хозяйства и продовольствия РФ и Комитетом РФ по земельным ресурсам и землеустройству 27.03.1995 г. № 3-25/582).

9. Постановление Правительства РФ от 22 июня 2011 г. N 612 «Об утверждении критериев существенного снижения плодородия земель сельскохозяйственного назначения»

10. Нугис Э.Ю., Лехтвеэр Р.В. Предельные показатели физического состояния почв // Земледелие. - 1987. - № 9. -С. 18-20.

11. Пятакова Л.П. Влияние тяжелых металлов на биологическую активность светло-серых лесных почв центральной части Нечерноземной зоны: Дисс... к. с.-х. наук. - Н.Новгород, 2008. - 138 с.

INDICATORS OF SOIL FERTILITY AS DIAGNOSTIC PARAMETERS OF AGRICULTURAL LAND DAMAGE V.I. Titova, A.G. Samodelkin, E.V. Dabakhova, A.A. Vetchinnikov

Summary. The aim of this work is the formation of the list of the most informative diagnostic indicators that can be used in assessing the degree of land. The studies were carried out on the sod-podzolic and light-gray forest soils of light granulometric composition, damaged due to the construction-repair works on trunk oil pipelines. It is established, that the morphological analysis of the soil profile allows to prove the fact of compliance (non-compliance) with technology works in the part of protection of the fertile soil layer. The most reliable diagnostic indicator, characterizing the degree of negative impact on the soil is humus content, which on average in the studied damaged soils is 2,5 times less, than in the background soil. Changing the content of biogenic elements, as well as the acidity in damage of the land is not always clearly defined and depends not only on the extent and nature of the impact, nor of the properties of subsoil, raised to the surface as a result of works, as well as the degree of the original soil cultivation. So, the maintenance of mobile potassium in damaged light-gray forest soil has decreased in average from 134 to 84 mg/kg, and in sod-podzolic soils increased from 38 to 82 mg/kg. The density of the soil in average in the broken site, as a rule, not more, than on the background but the range of variation of the indicator in damaged soil is substantially expanded. The biological activity of the deterioration of soil properties observed in damaged soils, in most cases decreased relatively to the background, which, however, may not be revealed because of adverse weather conditions (activity on the background plots will also be low).

Key words: disturbed soil, trunk oil pipelines, the fertile layer, diagnostic parameters, the degree of degradation, soil profile, humus.