ОЦЕНКА ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ

Современное экологическое состояние почв степной зоны Южного Урала, определяется новым витком эволюционного почвообразовательного процесса (антропедогенеза), что напрямую сопровождается проявлением многих негативных процессов в числе которых: дегумификация, осолонцевание, засоление, эродированность, опустынивание, заболачивание, подтопление, загрязнение и др. Модификация функциональных свойств почв при этом определяется не всегда предсказуемыми последствиями изменений экологического состояния всей биогеоэкосистемы. Одним из путей решения научно-прикладных проблем оценки и прогнозирования динамики и трансформации эколого-геохимического состояния почв агроценозов является целенаправленная программа исследований, включающая системный анализ данных полученных при выполнении работ по мониторингу почв. Методологической основой которого является использование принципа подобия и различия генетико-экологических свойств почв-эталонов и исследуемых почв [1].
Основу почвенного покрова степей составляют почвы агроландшафтов. Много-летняя однонаправленная технология эксплуатации почв агроценозов, однотонный тип пространственного размещения пахотных угодий по рельефу определили гомогенное (квазиравновесное) геохимическое состояние почв пашни. Несмотря на это на территориях отличных, в ландшафтном отношении районах (Восточно-Европейская равнина и Уральская горная страна) наблюдаются отличия в среднем содержании ТМ. В почвах Зауралья отмечается повышенное содержание подвижных форм тяжелых металлов ТМ (2,27 мг/кг) по сравнению с Предуральем (0,91 мг/кг), что в основном определяется геолого-геоморфологическими особенностями строения этих ландшафтных структур и «наследованием» геохимии почвообразующих пород [2]. Данная закономерность соблюдается во всех почвах, что подтверждает довольно тесная корреляционная связь в системе почва-порода (r=0,61 – Восточно-Европейская равнина и r=0,51 – Уральская горная страна).
Основу реальных трендов миграции, аккумуляции и общего радиального рас-пределения ТМ в вертикальном профиле почв составляет закономерная (для почвенных подзон области) смена восходящих и нисходящих токов жидкой фазы и мигрирующих с ней компонентов. В почвах естественных ценозов (лес, пастбища) характерно обособление слабовыраженного слоя лесной подстилки и травянистой дернины (степного войлока) мощностью 5-10 см выполняющего роль геохимического барьера. Коэффициент накопления (Кн) для Zn, Ni, реже Pb и Cr не превышает 1,5–3,0. Мигрируя вниз по профилю эти элементы, накапливаются в гумусово-аккумулятивном горизонте (А+АВ), причем интенсивность этого процесса находится в прямой зависимости от содержания гумуса, мощности горизонтов и гранулометрического состава.
Почвы пашни отличаются от почв целины, примерно равным содержанием ТМ в пахотном слое (0–30 см), что связанно с постоянным перемешиванием верхнего гумусного слоя почвы. Накопление химических элементов определяется характером и положением геохимических барьеров (гумусового, карбонатного и солонцового), индикаторами которых являются генетические горизонты [3]. В верхней части карбонатно-иллювиального горизонта (средняя часть почвенного профиля черноземов), как отмечают А.И. Перельман и Н.С. Касимов (1999) [6], образуется щелочной и термодинамический барьеры.
В почвенном покрове пахотных почв наблюдаются более высокие концентрации химических элементов в гумусовых горизонтах, что объясняется повышенной аккумулирующей емкостью почв агроценозов по сравнению с естественными. В условиях непромывного водного режима, характерного для степных почв, выщелачивание элементов, тесно связанных с органическим веществом, существенно затруднено. В дальнейшем низкомолекулярные органические соединения, содержащие тяжелые металлы, вовлекаются в транзитную миграцию, а высокомолекулярные соединения задерживаются в минеральных горизонтах почвы [5].
Немногочисленные пока данные по концентрации ТМ валовых форм выявляют некоторые тенденции иного радиального распределения элементов по профилю естественных почв по сравнению с агроценозами. Преобладает цикл биологического типа накопления в слое 0–2..5 см Кн – 2–8. Радиальное распределение снивелировано от горизонта АВ к породе. Последовательность элементов в ряду ассоциаций в почвах и породах естественных ценозов сохраняется (кроме Pb и Ni). Концентрации валовых и подвижных форм слабо коррелируют и не превышают ПДК, ОДК, кларка, исключение составляют Cr и Ni.
На современном этапе акцент эколого-геохимических исследований почв должен сместится к прогнозированию, выявлению причинно-следственных связей функционирования всей звеньев цепочки эколого-геохимических вторичных посттехногенных перестроек. Почва как открытая полифазная саморегулирующаяся система формирует несколько типов инситного накопления и наследования результатов циклических обратимо-необратимых техногенных воздействий. Собственно техногенное воздействие представляет собой пусковые механизмы (триггеры – по: Глазовской, 1997 [4]) посттехногенных реакций, так или иначе проявляющиеся в почвах.
Почва – полифазная и полифункциональная экоподсистема и в геохимическом аспекте, состояние этой системы определяется уровнем организации твердой фазы почв (гранулометрия, плотность, дисперсность, структурность). Изменение функционирования этих признаков влияет на процессы химической и физико-химической природы происходящие в почвах. В процессе проведенных почвенно-геохимических исследований выявлены процессы усиления аккумуляции ТМ при диспергировании твердой фазы почвы (Zn – при осолонцевании, ощелачивании, уплотнении, декарбонатизации) и снижение при сульфатном засолении и подкислении, редуцировании лабильных и фульватных форм гумуса, при подтоплении и орошении, а также верхних слоях почв естественных ценозов.
Изменение геохимии почвенного покрова, наряду с загрязнением ТМ, связанно с другими взаимоопределяемыми процессами (осолонцевания, дегумификации, засоления, эродированности, опустынивания) и носят цепной характер. Циклические или поступательные звенья общей цепи геохимических посттехногенных преобразований могут быть представлены следующими зависимостями:
Техногенное загрязнение ?  изменение рН ? диспергирование ? уплотнение твердой фазы? изменение количественно-качественного состояния ППК? гумификация (дегумификация) ? карбонатизация (декарбонатизация) ? осолонцевание (рассолонцевание) ? ощелачивание (выщелачивание)? засоление (рассоление). 
Цепочки ответных геохимических реакций на технопедогенез обычно значительно длиннее в пространстве и времени. Поэтому для принятия управленческих ре-шений и дальнейшего прогнозирования почвенных процессов необходимо использовать наряду с современными ретроспективные материалы. 
Современное, подверженное влиянию техногенеза, геохимическое состояние почв, определяется геохимией почвообразующих пород, «наследуемое» почвами и принимается как фоновое. Вариации изменения естественного состояния почв дифференцированы по бассейново-ландшафтным районам и элементарным геохимическим ландшафтам. Степень интенсивности наложения техногенеза на естественное состояние почв выявляется степенью подобия и различий величин эколого-геохимических параметров и трендов. Диагностирование и оценка уровней геохимического прогнозируемого риска при «жестком» техногенезе (интенсивное сельскохозяйственное и промышленное воздействие) осуществляется по степени превышения показателей концентраций химических элементов над фоном (областным, региональным, локальным) и в последующем по шкалам степеней деградации, адаптированных для почв области.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Блохин Е.В. Экология почв Оренбургской области: Почвенные ресурсы, мониторинг, агроэкологическое районирование. – Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 1997. – 228 с.
2. Блохин Е.В., Грошев И.В. Эколого-геохимическое состояние почвенного по-крова Оренбургской области // Охрана окружающей среды Оренбургской области: Ин-формационно-аналитический ежегодник / Под ред. В.Ф. Куксанова. – Оренбург, 2002. – С. 103–122.
3. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. – М.: Высшая школа, 1988. – 326 с.
4. Глазовская М.А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. – М., 1997. – 102 с.
5. Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. – 1997. – № 4. – С. 431-441.
6. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта: Учебное пособие. – 3-е изд. – М.: «Астрея-2000», 1999. – 768 с.

И.В. Грошев