Захарова М.А. Агрогеохімічні закономірності міграції та акумуляції важких металів у зрошуваних грунтах

summary

Концептуальні підходи до оцінки екологічної ролі важких металів. Наводиться огляд літературних джерел з питань антропогенного впливу на закономірності вмісту та поширення ВМ у зрошувальних водах, зрошуваних ґрунтах і сільськогосподарських рослинах. Доводиться необхідність дослідження вмісту металів у компонентах агроландшафтів як показника їх екологічного стану. Узагальнюються результати комплексного вивчення змін валового вмісту ВМ у ґрунтах, їх форм, які відрізняються міграційною та транслокаційною здатністю, та грунтово-профільного розподілу елементів під впливом зрошення водами різної якості. Обґрунтовуються напрями та актуальність поглиблених досліджень агрогеохімічних закономірностей міграції й акумуляції важких металів у зрошуваних ґрунтах.

Об’єкти та методи досліджень. У системі “зрошувальна вода-ґрунт-рослина” вивчалися рівні вмісту ВМ, закономірності їх динаміки, міграції й акумуляції у зрошуваних агроландшафтах України, вплив на ці процеси різних доз добрив і локального забруднення. Використовувалися стаціонарний, порівняльно-географічний методи дослідження та метод “ключів-аналогів”. Дослідженнями було охоплено 12 стаціонарів у лісостеповій і степовій зонах: найбільш характерні для України зрошувані ґрунти – чорноземи типові, звичайні, південні та темно-каштанові ґрунти переважно середньо- і важкосуглинкові; зрошувальні води – річки, водосховища, канали, озера, ставки; сільськогосподарські культури – овочеві, зернові, кормові. І. Харківська область: 1) Мереф’янський (МС) з чорноземом типовим глибоким малогумусним важкосуглинковим – тривалий стаціонарний польовий дослід Інституту овочівництва і баштанництва УААН; варіанти: зрошення; зрошення + NPK 285 кг д. р. на 1 га; зрошення + NPK 205 кг/га + гній 15 т/га. У мікропольовому досліді (1997-2001 рр.) вивчали ефективність мікродобрив в умовах зрошення. Мікроелементи вносили у вигляді солей (сульфат цинку – 3 кг/га, сульфат міді – 3 кг/га, хлорид кобальту – 2 кг/га) у ґрунт безпосередньо та зі зрошувальною водою; застосовували передпосівну обробку насіння та позакореневе живлення рослин. Вирощували: 1997 р. - цибулю, 1998 р. - кукурудзу, 1999 р. - моркву, 2000 р. - столовий буряк, 2001 р. - капусту. Розмір ділянок - 1 м², повторюваність варіантів триразова; 2) Граківське дослідне поле (ГДП) ННЦ “ІҐА ім. О.Н. Соколовського” з чорноземом типовим глибоким середньогумусним важкосуглинковим і легкоглинистим, зрошення водами ставка, тривалий стаціонарний польовий дослід з варіантами: богара, зрошення, зрошення + NPK 240 кг/га, зрошення + NPK 140 кг/га + гній 18 т/га; 3) Харківська овочева фабрика (ХОФ) з чорноземом типовим глибоким малогумусним середньосуглинковим – окраїна м. Харкова, зона локального забруднення, зрошення водами ставка; 4) Первомайський стаціонар (ПС) ННЦ “ІҐА ім. О.Н. Соколовського” з чорноземом звичайним глибоким середньогумусним важкосуглинковим, зрошення водами Берецького водосховища. ІІ. Дніпропетровська область: 1) Фрунзенський (ФС); 2) Дніпропетровський (ДС) – Дніпропетровська овочево-баштанницька дослідна станція; 3) Павлоградський (ПвС); 4) Нікопольський (НС) – територія Нікопольської Держсортодільниці з чорноземами звичайними середньоглибокими малогумусними середньо- та важкосуглинковими, зрошення водами озера ім. Леніна (ФС і ДС), річки Вовчої (ПвС) і Каховського водосховища (НС). ІІІ. Одеська область: 1) Кутузівський (КутС) ННЦ “ІҐА ім. О.Н. Соколовського” та ІЗПР УААН з чорноземом звичайним слабогумусованим важкосуглинковим, зрошення водами водосховища Сасик; варіанти: без зрошення, зрошення, зрошення + NPK + гній 18 т/га; 2) Калінінський (КС) ННЦ “ІҐА ім. О.Н. Соколовського” з чорноземом південним слабогумусованим важкосуглинковим, зрошення водами водосховища Сасик та річки Дунай; варіанти: без зрошення, зрошення. IV. Херсонська область: 1) Херсонський (ХС) – тривалий стаціонарний польовий дослід Інституту землеробства південних регіонів УААН з темно-каштановим солонцюватим середньосуглинковим ґрунтом, зрошення з Інгулецького каналу; варіанти: без зрошення, зрошення, зрошення + NPK 115 кг/га, зрошення + NPK 225 кг/га; 2) Асканія-Нова (АН) – дослідне господарство Інституту тваринництва степових районів “Асканія-Нова” з темно-каштановим залишково-слабосолонцюватим важкосуглинковим ґрунтом, зрошення водами Каховського водосховища.

Валовий вміст ВМ у ґрунті визначали рентгено-спектральним (на приладі СРН-25) та інверсійно-спектральним (ДФС-8) методами, рухомі та кислоторозчинні форми – атомно-абсорбційним методом на приладі С-115 відповідно в ацетатно-амонійній (CH₃COONH₄ з рН-4,8) та солянокислій (1 н НС1) витяжках; в опадах, у зрошувальних і лізиметричних водах, у рослинах – атомно-абсорбційним методом.

У ґрунті визначали також сольовий склад, вміст загального гумусу, карбонатів, гранулометричний склад за атестованими та тимчасово допущеними методиками. Математичне опрацювання здобутих даних проводили шляхом систематичного використання методів обчислювальної статистики за допомогою пакетів стандартних програм “Excel” та “Statistica”.

Природні умови районів досліджень. У зв’язку зі значною просторовою розгалуженістю досліджуваних стаціонарів наводиться характеристика їх природних умов із застосуванням порівняльно-географічного методу: описуються клімат, рельєф, рослинність, природні води, ґрунтотворні та підстилаючі породи, структура ґрунтового покриву, вплив господарської діяльності. Згідно з агрогрунтовим районуванням стаціонари МС, ХОФ і ГДП належать до Східнолісостепової височинної провінції (переважно чорноземів типових та опідзолених) лісостепової зони; ПС, ФС, ДС, ПвС, НС, КутС – до Північностепової підзони чорноземів звичайних степової зони; КС - до Південностепової підзони чорноземів південних Степової зони; ХС, АН - до Причорноморської провінції (каштанових солонцюватих і глейових ґрунтів подів) сухостепової зони. За агрокліматичним районуванням МС, ХОФ та ГДП належать до недостатньо вологої, теплої зони; ПС, ФС, ДС, ПвС, НС - до посушливої, дуже теплої зони; КутС, КС, ХС, АН – до дуже посушливої, помірно жаркої зони з м’якою зимою. Негативні природні фактори (недостатня кількість опадів, нестійкість атмосферного зволоження, тривалі бездощові періоди, невисока відносна вологість повітря за високих температур літніх місяців) обумовлюють середню та низьку забезпеченість сільськогосподарських рослин продуктивною вологою у весняно-літній період і свідчать про необхідність упровадження зрошення для створення більш сприятливого водного режиму.

Хімічний склад зрошувальних вод України та оцінка їх якості. У зрошувальних водах України (проаналізовано 130 проб), досліджуваних у вегетаційні періоди, відзначено підвищення мінералізації та величини рН з підсиленням аридизації від лісостепових до степових водойм уповільненого стоку, а також тенденцію деякого збільшення суми ВМ (табл.1). Загальне підвищення вмісту металів у природних водах України обумовлене антропогенним впливом, який у деякій мірі маскує природні зональні гідрохімічні особливості. Води деяких джерел зрошення під цим впливом стали обмежено придатними або ж не придатними для зрошення за вмістом в них ВМ (згідно з ВНД 33-5.5-06-99), хоча зрошувальні води більшості джерел відповідають вимогам якості. Річкові води та води великих водосховищ придатні для зрошення. Погіршення якості поливних вод, переважно через підвищення концентрацій Pb, Co, Cd, відзначене у водоймах безстічних та уповільненого стоку – ставках, озерах, каналах. Зрошувальна вода водних об’єктів, які знаходяться під впливом локального забруднення, за вмістом ВМ в усі терміни спостережень мала низьку якість – була обмежено придатною або ж не придатною для зрошення.