Почвоведение, 2019, № 8, стр. 1004-1014

ВВЕДЕНИЕ

Защита почв от антропогенного загрязнения приобретает все большее значение и, несмотря на предпринимаемые мировым сообществом усилия по контролю источников загрязняющих веществ, данная проблема сохраняется, в первую очередь в ареалах воздействия крупных промышленных предприятий добывающей и химической отраслей.

В Солигорском горнопромышленном районе источниками техногенного воздействия на почвенный покров являются функционирующие рудники ОАО “Беларуськалий”: галитовая пыль солеотвалов, утечка рассолов из шламохранилищ и технологические выбросы загрязняющих веществ из дымовых труб сильвинитовых обогатительных фабрик, вынос солей в результате ветровой эрозии солеотвалов и растворение солеотвалов под действием атмосферных осадков с образованием избыточных рассолов [17]. Количество отходов в солеотвалах всех рудоуправлений на площади 608.3 га составляет 760.9 млн т, совокупный вес глинисто-шламовых отходов в шламохранилищах на площади 939.9 га – 91.0 млн т. Глинисто-солевые шламовые отходы четвертого рудоуправления отличаются от обычных глинисто-солевых шламовых отходов, что обусловлено галургическим способом производства удобрения хлористого калия [14]. Как показали предыдущие исследования, концентрация солей в этих отходах более низкая, они состоят из воды (79.4%), хлористого натрия (7.7%), хлористого калия (5.6%) и сернокислого кальция (5.3%) [3]. Хлориды кальция и магния присутствуют в шламах в количествах 0.25 и 0.42% соответственно. Поэтому основная часть лабораторных аналитических работ была направлена на определение содержания данных загрязняющих веществ в почве с последующей оценкой их пространственного распределения.

Оценка пространственно-временных особенностей перераспределения химических загрязняющих веществ в геоинформационной среде по типизированным почвенным комбинациям позволяет в дополнение к нормативным аспектам охраны почв от деградации [5] создать территориальную основу для реализации мер по контролю техногенного засоления почв в части оптимизации типа севооборота и системы удобрения.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ

Природные условия Солигорского района определяются теплым умеренно влажным климатом. За год, преимущественно в теплый период, выпадает 600 мм осадков, на территории проходят среднегодовые изотермы от –6.1°С зимой до 18.1°С летом. С севера на юг мелкохолмисто-грядовые моренные возвышения переходят в плосковолнистые моренные, моренно-зандровые и водно-ледниковые равнины, а также плоские древнеаллювиальные повышения, чередующиеся с крупными заболоченными понижениями [13]. Это обусловило преобладание на исследованной территории дерново-подзолистых заболоченных (Gleysols) (в основном временно избыточно увлажненных) и торфяно-болотных почв низинного типа (Histosols), доля которых составляет более 56%. Гранулометрический состав почвообразующих пород минеральных почв, как правило, рыхло- и связносупесчаный, реже легкосуглинистый.

Пространственно-временной учет показателей техногенного засоления почв реализован в границах почвенных комбинаций с использованием средств геоинформационного моделирования данных PostgreSQL/PostGIS и ArcGIS ESRI. Теория структуры почвенного покрова территориально позволила объединить функционально-генетический и сравнительно-географический методы исследования. Специализированные методы геоинформационного анализа данных предусматривали их векторизацию и растеризацию, автоматизированную переклассификацию, калькулятор растров, геостатистику с использованием встроенных программных алгоритмов.

Агрохимические анализы в почвенных образцах (C_орг, рН_KCl в соотношении вода : раствору 1 : 2.5, Р₂О₅, К₂O, Са²⁺, Mg²⁺, Nа⁺, Cl^–, ${\text{SO}}_{4}^{{2 - }}$), исследование содержания ионов натрия, хлорид- и сульфат-ионов в воде выполняли по ГОСТ 26423-85, 26425-85, 26428-85 и по [10]. Перераспределение химических загрязняющих веществ оценивали по всем буферным зонам техногенного воздействия в Солигорском горнопромышленном районе. Профильно-катенарный метод и репрезентативные почвенные комбинации (рис. 1) в качестве ключевых участков использованы при отборе проб почвы и воды.

Для определения степени обеспеченности почвы основными элементами минерального питания, содержания гумуса и ряда других показателей почвенные образцы отобрали в соответствии с положением в катене, заложенной по ПК. В каждой катене заложено не менее пяти почвенных разрезов на почвах разной степени гидроморфизма, и отобраны образцы из пахотного и подпахотного горизонта с последующим усреднением значений по каждой почвенной комбинации. Для анализа соотношения содержания форм химических элементов и их водорастворимых форм (табл. 1) использовали метод ионной хроматографии и следующую приборную базу: спектрофотометр PB 2201 (подвижные формы P), спектрофотоколиметр Spekol-21ZV (органическое вещество), атомно-абсорбционный спектрометр Solaar ICE3000 (подвижные и валовые формы тяжелых металлов, обменная форма Ca²⁺, обменная форма Mg²⁺), автоматический пламегаситель Sherwood M410 (подвижная форма K и Na), иономер I-160 (pH, нитраты), ионный хроматограф Thermo Scientific Dionex UltiMate 3000 (подвижные формы Cl и S в водной вытяжке), фотометр KFK-3 (усваиваемые растениями формы N, ${\text{NH}}_{4}^{ + }$), систему пробоподготовки VELP Scientifica DK20 для определения общего N методом титрования, дистилляционную установку VELP Scientifica UDK120. Провели сравнение содержания экотоксикантов с нормированными показателями, на основании которых рассчитали показатели общего загрязнения почвы.

Кроме подвижных и усваиваемых форм химических элементов в почвах всех зон техногенного воздействия выполняли анализ валового содержания и перераспределения других макро- и микроэлементов: кальция, магния, серы, меди, цинка, марганца, железа, кобальта, свинца, никеля, кадмия, хрома и других.

Результаты химико-аналитических испытаний образцов почвы интерполировали на территорию крупных сельскохозяйственных землепользователей в границах типов земель. Для пространственных объектов применяли методы семантической и геометрической генерализации для снижения информационной нагрузки на итоговых растрах и большей достоверности за счет удаления непоказательных или незначительных по площади участков проявления засоления почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Учет агрофизических свойств и агрохимических показателей почв, как факторов техногенного засоления. Миграционная способность элементов и их доступность растениям определяются степенью их подвижности [9]. Подвижность элемента в почве зависит от его химических свойств и почвенных условий (гранулометрического состава, гидролитической кислотности, количества и фракционного состава гумуса, гидроморфизма). В связи с этим анализировали все основные формы нахождения каждого элемента (валовые, обменные, водорастворимые) и их соотношения по горизонтам репрезентативных почв в каждой зоне техногенного воздействия. Использование предварительно идентифицированных почвенных комбинаций (ПК) с качественной оценкой естественной способности к самоочищению способствовало корректной интерполяции аналитических данных на территорию всего горнопромышленного района. ПК содержат необходимую и достаточную информацию, с одной стороны, о почвенно-ресурсном потенциале по значению бонитета почвенных разновидностей, с другой – об устойчивости комбинации к тепловому и химическому воздействию в зависимости от агрофизических свойств и агрохимического состояния почв.

Исходными данными интерполяции степени засоления в границах предварительно идентифицированных ПК послужили результаты аналитических испытаний 98 почвенных образцов и проб воды 8 ключевых участков. Исследованиями были охвачены все почвенные разновидности репрезентативных ПК. При закладке почвенно-геохимических катен по отбору почвенных проб в каждой зоне загрязнения учитывали границы почвенных комбинаций и видов земель.

Согласно разработанной в Институте почвоведения и агрохимии градации для дерново-подзолистых почв, развивающихся на водно-ледниковых суглинках, оптимальной считается плотность пахотного горизонта 1.15–1.25 г/см³, на супесях – 1.25–1.35, на песках – 1.34–1.45 г/см³, пористость – 47–53, 47–50 и 46–48% соответственно [18]. Не приводя полученные аналитические данные агрофизического состояния всех репрезентативных почв слоя 0–50 см, отметим, что значения агрофизических показателей гумусово-аккумулятивного горизонта суглинистых почв (катена 2, рис. 1) характеризуются как допустимые: плотность – 1.26–1.42 г/см³, пористость – 45–51%. На глубине 20–50 см отмечено уплотнение на 0.15 г/см³ и снижение пористости на 5% по сравнению с верхним горизонтом. Агрофизическое состояние иллювиального горизонта супесчаных почв ухудшается по сравнению с пахотным – плотность повышается до 1.40–1.60 г/см³, а пористость снижается до 38–46%. Оптимальные значения плотности (1.28–1.38 г/см³) и пористости (49–50%) отмечены только на почвах песчаного гранулометрического состава (катены 1.3 и 4).

В связи с мощным снежным покровом и большим количеством осадков в марте экспериментального 2017 г., влажность пахотного горизонта дерново-подзолистых почв составила 20–38 или 50–100% полной влагоемкости. На глубине более 20 см отмечается снижение влажности до 13–24%. В ранневесенний период гумусово-аккумулятивный горизонт исследуемых почв характеризовался оптимальной влагообеспеченностью (запасы общей влаги 56–85 мм), а нижележащий – оптимальной и повышенной (62–111 мм), обусловливающей неблагоприятное для роста и развития растений снижение пористости аэрации ниже 15%. В целом отмечается улучшение всех показателей агрофизического состояния с увеличением содержания органического вещества.

За счет попадания в почву из атмосферы грубодисперсных фракций аэрозолей, входящих в состав выбросов обогатительных сильвинитовых фабрик, происходит подкисление почв. По степени кислотности почвы изменяются от близких к нейтральным к среднекислым. Так, пахотный горизонт почв первой зоны загрязнения (катены 1.1–1.3) характеризуется кислотностью, близкой к нейтральной с рН_KСl 6.34. По мере удаления от терриконов (катены 2–3) рН_KСl изменяется от 5.63 до 4.71, от слабокислых к среднекислым. Аналогичная закономерность установлена и в подпахотном горизонте почв.

Содержание органического углерода в гумусово-аккумулятивном горизонте почв исследуемой территории изменяется в пределах 1.92–7.65%. Среднее содержание органического углерода в дерново-подзолистой почве (1.73–1.96%) характерно для катен с наиболее высокой техногенной нагрузкой (1.1–1.3). По мере повышения степени увлажнения почвенного покрова содержание его увеличивается от 2.61% в дерново-подзолистых почвах (катена 2) до 7.65% в торфянисто-глеевых (катена 3). Почвы катены 3 отличаются высоким содержанием органического вещества (7.65%), что объясняется их органо-минеральным составом. Низкое содержание органического углерода в дерново-подзолистых почвах автоморфных геосистем связано в том числе с развитием водной эрозии почвы и более активной минерализацией. В иллювиальном горизонте содержание его менялось от среднего в почвах катен 1.1–1.3 к высокому – в почвах, расположенных в зоне минимального засоления и фоновой территории, что объясняется большей степенью гидроморфизма и менее интенсивной системой земледелия.

По содержанию общего азота особо выделилась торфянисто-глеевая почва, где содержание общего азота в горизонте 0–40 см составляет 0.85%. В минеральных дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава содержание общего азота находится в пределах от 0.14 до 0.21%.

Содержание подвижных форм азота очень динамично и зависит от увлажнения, аэрации и температуры почвы. В торфянисто-глеевой почве по сравнению с дерново-подзолистой содержание нитратного азота выше на 10.5–22 мг/кг. Отмечено, что в зонах меньшего влияния техногенного засоления содержание нитратного азота в почвах больше, чем в зонах расположения рудоуправлений. Это обусловлено повышенной степенью увлажнения обследуемых почв фоновых территорий и большей интенсификацией системы удобрения. Превышение уровня содержания аммонийного азота ${\text{NH}}_{4}^{ + }$ над нитратным ${\text{NO}}_{3}^{ - }$ в гумусово-аккумулятивном горизонте дерново-подзолистых почв первой зоны засоления составляет 82%, что связано с преобладанием аммонификации над нитрификацией. Фоновое содержание аммонийного азота приближается к таковому нитратного и составляет на глубине 0–25 см 8.64 мг/кг, глубже – 6.41 мг/кг. Содержание усваиваемого азота изменялось в той же закономерности, что и нитратной, и аммонийной форм. Минимальные значения (15.77–18.66 мг/кг) отмечены в почвах, расположенных вблизи рудоуправлений (катены 1.1–1.2). В почвах второй и третьей зоны засоления содержание азота увеличивалось до 22.73–27.89 мг/кг. В торфянисто-глеевой почве количество усваиваемого азота достигало максимального значения и составляло 61.16 мг/кг, что превышает фоновое значение в 2.8 раза.

Практически все анализируемые почвы отличаются повышенным и высоким содержанием подвижных соединений фосфора и калия. Так, в пахотных горизонтах дерново-подзолистых почв, расположенных вблизи рудоуправлений, содержание P₂O₅ составило 234.4 и 336.4 мг/кг (повышенное и высокое), в подпахотных – 230.7 мг/кг (повышенное), что больше по сравнению с фоном на 68.0%. Во второй и третьей зонах техногенного воздействия содержание P₂O₅ характеризуется как низкое и повышенное соответственно [8]. В дерново-подзолистых почвах зоны засоления 3 содержание соединений фосфора и калия характеризуется, как очень высокое, что обусловлено повышенным внесением их в форме удобрений и мелиорантов.

По всем зонам техногенного воздействия на рис. 2 частично представлены фактическое валовое содержание в почвах с учетом подвижных форм цинка Zn, свинца Pb, никеля Ni и кадмия Cd. Проведено сопоставление выявленных содержаний экотоксикантов с нормативными значениями, рассчитан показатель суммарного загрязнения почв по формуле Саета:

где K_k – коэффициенты концентрации элементов – отношение содержания элемента к его фоновому содержанию, а n – число учитываемых элементов, с последующим сопоставлением полученных значений с оценочной шкалой, в соответствии с которой опасной считается величина свыше 32 условных единиц [11]. При Z_c ≤ 16 загрязнение по ранее разработанным в Институте почвоведения и агрохимии нормативным диапазонам считается допустимым; при 16 < Z_c < 32 – умеренно опасным; при 32 ≤ Zc < 128 – высоко опасным [10]. Также определялась доля подвижных форм металлов от их валовых концентраций, достигающая наибольших значений при анализе меди, кадмия и свинца (более 30%). Средневзвешенные концентрации валовых форм большинства анализируемых элементов не превышали фоновых значений. Повышенное содержание кадмия и свинца отмечается в почвенном покрове в непосредственной близости от промышленных зон калийных комбинатов и автодорог, несмотря на схожие показатели буферности обследуемых почв по отношению к тяжелым металлам [7]. В единичных случаях концентрации тяжелых металлов в пахотном горизонте дерново-подзолистых почв составляли 65–75% от ПДК.

Оценка результатов аналитических испытаний проб почв во всех зонах техногенного воздействия указывает за незначительным исключением на уровень загрязнения ниже значений ПДК, но выше местных фоновых значений.

Оценочной характеристикой содержания в почвенном поглощающем комплексе катионов является сумма поглощенных оснований (S). В дерново-подзолистых почвах значение изменялось от 8.6 до 35.2 смоль(экв)/кг. В почвах, находящихся вблизи рудоуправлений, величина S составила 13.9 смоль(экв)/кг, что почти вдвое выше содержания в почвах второй зоны засоления. Сходные данные характерны и для более глубоких горизонтов почвы.

Определение гидролитической кислотности (Нг) почв обусловлено возможностью решения практических задач, связанных с применением удобрений, известкованием и другими агрохимическими приемами снижения техногенного засоления почв. Гидролитическая кислотность анализируемых почв в гумусово-аккумулятивном горизонте варьировала от 0.77 до 2.66 смоль(экв)/кг в дерново-подзолистых почвах и до 20.48 смоль(экв)/кг – в торфянисто-глеевой, что указывает на необходимость химических мелиоративных мероприятий в этой зоне для снижения фитотоксичности. С целью дополнительного подтверждения внутрипочвенного перераспределения загрязнящих веществ по почвенным комбинациям, в каждой из них отобраны пробы воды из мелиоративных каналов или локальных ручьев. Выполненный анализ состояния качества поверхностных вод указывает на превышение ПДК в воде подвижных форм магния, марганца и калия в первой зоне техногенного воздействия в соответствии с гигиеническими нормативами Белоруссии. Превышение содержания нитратов и фосфатов характерно для всех буферных зон Солигорского горнопромышленного комбината, при этом для зоны близлежащей к солеотвалам и сильвинитовым обогатительным фабрикам содержание нитратов превышает ПДК более чем в 3 раза. Соответствующее превышение по фосфатам в третьей зоне, где добавляется воздействие средств химизации растений и интенсивной системы удобрения, составляет более чем 10 раз.

Закономерности миграции загрязняющих веществ в почвенном покрове. Анализ образцов почв весеннего отбора свидетельствует, что максимальное содержание катионов Na⁺, K⁺ и анионов Cl^–, и ${\text{SO}}_{4}^{{2 - }}$ фиксируется в верхнем слое 0–5 см (табл. 2, 3). Установлено, что содержание водорастворимых форм практически всех элементов в почвах значительно выше фоновых значений, тем не менее, не удовлетворяя диагностическим критериям существования солонцового процесса [16]. Однако, если повышенное содержание водорастворимых форм калия, кальция и магния в профиле почв в целом можно объяснить систематическим применением минеральных удобрений и известкованием почв, то высокие концентрации Na⁺, ${\text{SO}}_{4}^{{2 - }}$ и Cl^– напрямую связаны с техногенным загрязнением.

Загрязняющие соединения, выпавшие на поверхность почвы, мигрируют в вертикальном и горизонтальном направлениях. Во многом их концентрация и миграция по почвенному профилю определяются степенью гидроморфизма почвы (рис. 3). Анализ распределения хлоридов по профилю различных по увлажнению почв в геохимической катене 1.1, свидетельствует о том, что по мере перехода от дерново-палево-подзолистой супесчаной почвы нормального увлажнения к дерново-подзолистым легкосуглинистой глееватой и глеевой почвам наблюдается увеличение концентрации хлоридов практически во всех горизонтах почвенного профиля. Особенно хорошо прослеживается эта закономерность в гумусово-аккумулятивных горизонтах, что подтверждает активное взаимодействие хлорид-ионов с органическим веществом с образованием хлорорганических соединений in situ [1]. Содержание хлоридов в пахотном горизонте почв катены составляло от 20.0 мг/кг в дерново-палево-подзолистой автоморфной супесчаной почве до 65.0 мг/кг – в дерново-подзолистой глееватой суглинистой и 225.0 мг/кг в дерново-подзолистой глеевой суглинистой почве, что выше фонового содержания хлоридов в дерново-подзолистых почвах в 2, 6 и 22 раза соответственно. В дерново-подзолистых автоморфных и временно избыточно увлажненных почвах четко прослеживается увеличение содержания хлоридов вниз по профилю с аккумуляцией их в иллювиальном горизонте. Эта закономерность объясняется внутрипочвенной миграцией хлоридов с латеральным стоком влаги [6], влияние которого в наибольшей степени проявляется в глеевых горизонтах дерново-подзолистых суглинистых почв.

Исследования показывают, что валовое содержание натрия в слое 0–25 см примерно одинаково и составляет 3100–3500 мг/кг почвы. С глубиной общее содержание этого элемента уменьшается, и на глубине 60–70 см составляет 2200–2700 мг/кг почвы (табл. 3).

Подвижность натрия в почве и доступность его растениям определяется более мобильными формами его нахождения: обменной и водорастворимой. Доля подвижного натрия (обменного и водорастворимого в совокупности) от общего содержания в пахотном горизонте увеличивается от дерново-подзолистой связносупесчаной автоморфной до глеевой легкосуглинистой почвы от 1.5 до 5.0% соответственно. В дерново-подзолистых супесчаных автоморфной и временно избыточно увлажненной почвах концентрация водорастворимого натрия превышает фоновые значения в 2.5 раза, в глееватой – в 4.4, а в глеевой – в 8.1 раза. Распределение натрия по профилю изучаемых почв также свидетельствует о повышенных концентрациях этого элемента по сравнению с фоновым. В пахотном горизонте автоморфной почвы водорастворимый натрий составляет 0.78%, во временно избыточно увлажненной – 0.89, в глееватой – 1.3%, а в глеевой достигает 2.6% от его валового содержания.

Натрий в изучаемых почвах отличается высокой степенью миграции. Более половины от суммы обменных и водорастворимых форм (52.6–52.7%) занимает водорастворимая форма – это отмечено во всех генетических горизонтах изучаемых почв. В фоновых почвах, расположенных в третьей зоне воздействия ОАО “Беларуськалий”, доля водорастворимого натрия в пахотном горизонте составляет 21–37% от суммы обменного и водорастворимого.

Модели пространственно-временного распределения загрязняющих соединений в почвенном покрове исследуемой территории разработаны с учетом фактического содержания основных водорастворимых элементов в пахотном и подпахотном горизонтах почвы и геосистемной инвентаризации структуры почвенного покрова по почвенным комбинациям. По административно-территориальным единицам (сельсоветам) получены качественные различия устойчивости почвенного покрова к техногенному засолению в разных метеорологических условиях. Это позволяет территориально локализовать меры по предотвращению загрязнения почв, в том числе техногенного засоления почвенного покрова и поверхностных вод.

Снижение урожайности сельскохозяйственных культур в условиях засоления. Избыточное содержание ионов Na⁺ и Cl^– в почве задерживает появление всходов растений, растягивает период от появления до полных всходов. Высокие концентрации водорастворимых солей Na и Cl ухудшают фенольный обмен в растительном организме, что приводит к торможению роста и развития растений. В условиях хлоридно-натриевого засоления резко снижается продуктивность растений.

Достоверное уменьшение урожайности яровой пшеницы и ярового ячменя по литературным источникам в Солигорском горнопромышленном районе отмечено при содержании водорастворимого натрия более 120 мг/кг почвы [4]. Дальнейшее увеличение загрязнения почв Na до концентрации его водорастворимых форм в диапазоне 250–300 мг/кг оказывает явно выраженные визуально диагностируемые признаки угнетения растений, при которых урожай яровой пшеницы уменьшается на 35%, ярового ячменя – на 30%. При загрязнении почвы хлором достоверная потеря урожая пшеницы и ячменя наблюдается при содержании водорастворимого Cl^– более 200 мг/кг почвы. Увеличение концентрации Cl^– до 350–400 мг/кг вызывает снижение урожайности культур соответственно на 20 и 28% [4].

Отклик растений на химически загрязненных почвах определяется, в первую очередь, биологическими свойствами растений, их адаптацией к почвенно-экологическим условиям в местах постоянного произрастания. Толерантность высших растений к химическим загрязняющим веществам и механизмы, препятствующие их избыточному накоплению в органах растений, сводятся, в основном, к двум типам [15]:

– исключение поступления элементов в клетку, в результате чего растение избегает токсического воздействия на физиологические процессы (особое значение принадлежит плазматической мембране, которая служит селективным буфером на пути поступления элементов в клетку);

– запуск внутриклеточных механизмов детоксикации элементов и выделение их из организма (органические кислоты, специфические белки – металлотионины, пептиды, связывающие металлы в живых клетках, фитохелатины, глутатионы – соединения, образующие с металлами устойчивые комплексы и инактивирующие их физиологическую активность).

Подбор толерантных к засолению культур. В условиях природного хлоридно-натриевого, сульфатного и смешанного типов засоления возделываемые на них культуры по-разному переносят концентрации солей [2]. При незначительном засолении снижается урожайность только некоторых плодовых и овощных культур, слабую и среднюю степень засоления (доля солей до 0.6% от сухой массы почвы при хлоридно-натриевом засолении) хорошо переносят все зерновые культуры, просо Panicum, тимофеевка Phleum pratense, ежа сборная Dactylis glomerata и некоторые другие культуры. Высокая степень засоления практически не влияет на урожайность костреца безостого Bromus inermis, сахарной свеклы Beta vulgaris, райграса французского Arrhenatherum elatius [19].

На основании литературных данных и результатов исследования возделывания сельскохозяйственных культур в СПК “Горняк” выявлено, что на почвах с повышенным и высоким содержанием водорастворимого натрия и хлоридов рекомендуется возделывать сахарную свеклу Beta vulgaris, люцерну Medicago, многолетние злаковые травы (тимофеевку Phleum pratense, ежу сборную Dactylis glomerata, кострец безостый Bromus inermis). В сельскохозяйственных организациях второй и третьей зоны техногенного воздействия набор культур более широкий, определяющий возможность применения зернотравяных и зернотравянопропашных севооборотов.

В условиях хлоридно-натриевого загрязнения при изменении реакции почвенной среды ухудшается азотное питание растений, усвоение азота растениями затрудняется в кислой и щелочной среде. При повышении кислотности почвы угнетается поглощение катионов в порядке: К⁺ > > ${\text{NH}}_{4}^{ + }$ > Ca²⁺ > Mg²⁺. В аналогичном порядке засоление влияет на водно-физические свойства [12], определяя продуктивную способность почв. Подщелачивание почвенной среды способствует закреплению в почве и снижению доступности растениям Fe и большинства микроэлементов (Mn, Cu, Zn, Со). В этих условиях важно использовать факторы, стимулирующие физиологические процессы в растительном организме и способствующие благоприятному росту и развитию растений, в том числе микроэлементы и биологически активные вещества, которые зачастую становятся фактором, лимитирующим получение высоких и стабильных урожаев.

В СПК “Горняк” Солигорского района на дерново-палево-подзолистой временно избыточно увлажненной суглинистой почве, развивающейся на лёссовидных суглинках, подстилаемых моренным суглинком с глубины 0.6 м, ранее проведены полевые опыты по изучению приемов снижения негативного действия загрязняющих веществ на продуктивность ярового ячменя Сябра и яровой пшеницы Тризо [3]. На дерново-подзолистых супесчаных почвах с высоким и средним уровнем плодородия при концентрации в почве водорастворимого натрия 70–120 мг/кг и хлоридов 140–200 мг/кг (на минимально засоленных почвах) особое внимание необходимо уделять оптимизации системы удобрения яровых зерновых культур, использовать бесхлорные комплексные удобрения, не приводящие к увеличению концентрации солей. На почвах с содержанием водорастворимого натрия более 120 мг/кг и хлоридов более 200 мг/кг возделывание яровых зерновых культур нецелесообразно в связи со значительным сокращением их урожайности. На почвах с высокой степенью загрязнения хлоридами и натрием (содержание элементов превышает фоновые в 40–100 раз и более) производство растениеводческой продукции на продовольственные и кормовые цели не рекомендуется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненная оценка особенностей распределения валового содержания и водорастворимых форм химических соединений в почвах сельскохозяйственных земель Солигорского горнопромышленного района позволила сформировать пространственно-временные модели устойчивости почв к техногенному воздействию, в том числе к засолению.

Показатели агрохимического состояния репрезентативных почв, интерполированные по типизированным почвенным комбинациям в геоинформационной базе данных, составили территориальную основу оптимизации землепользования крупных сельскохозяйственных предприятий района. Геосистемный учет перераспределения химических загрязняющих веществ способствует формированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия в части подбора толерантных к засолению сельскохозяйственных культур и соответствующих систем удобрения.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Исследования выполнены в рамках реализации регионального плана действий Евразийского почвенного партнерства (программа малых грантов) по договору от 20.09.2016 г. № GCP/GLO/650/RUS и в рамках научного проекта БРФФИ № Б17РМ-061 от 01 июня 2017 г.