CC BY
98
УДК 631.416.9
агрозкологическая оценка влияния органических удобрений на микроэлементный состав почв
С.В. ЛУКИН1, доктор сельскохозяйственных наук, директор (e-mail: [email protected])
С.В. СЕЛЮКОВА2, аспирант (e-mail: oha_ [email protected])
Центр агрохимической службы «Белгородский», ул. Щорса, 8, Белгород, 308027, Российская Федерация Белгородский государственный национальный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»), ул. Победы, 85, Белгород, 308015, Российская Федерация
Резюме. Представлены материалы агроэкологического мониторинга, проводимого агрохимической службой на территории Белгородской области. Проанализированы результаты, характеризующие содержание Zn, Cu, Co, Mo, Cr, Ni, Cd, Pb, Hg, 4s в пахотных почвах и основных органических удобрениях. Рассчитан баланс и время достижения ОДК/ ПДК элементов в почве при использовании органических удобрений в пятипольном зернопропашном севообороте. При внесении за ротацию пятипольного зернопропашного севооборота 40 т/га навоза КРС формируется положительный баланс всех изучаемых элементов, однако это не представляет экологической опасности, поскольку время их накопления в почве до уровня ОДК/ПДК составляет тысячи лет. Использование 20 т/га компоста соломопомётного приводит к формированию положительного баланса всех элементов, за исключением ртути. Причем наиболее интенсивно в почве накапливаются цинк и медь, прогнозное время достижения ОДК составляет соответственно 202 и 262 года. При использовании 70 т/га свиных навозных стоков наблюдается отрицательный баланс молибдена, хрома, никеля, кадмия, ртути, мышьяка и очень незначительный, не представляющий опасности, положительный баланс меди, кобальта и свинца. Сильнее всего использование стоков влияет на накопление меди, время достижения ОДК в почве составляет 290 лет. Поскольку практически все пахотные почвы Белгородской области относятся к категории низкообеспеченных подвижными формами цинка и меди, использование органических удобрений - важный источник поступления этих элементов в агроценозы.
Ключевые слова: цинк, медь, кобальт, молибден, хром, никель, кадмий, свинец, ртуть, мышьяк, микроэлементы, тяжелые металлы, органические удобрения, почва. Для цитирования: Лукин С.В., Селюкова С.В. Агроэкологи-ческая оценка влияния органических удобрений на микроэлементный состав почв //Достижения науки и техники АПК. 2016. Т.30. №12. С. 61-65.
К числу наиболее важных проблем, стоящих перед человечеством, можно отнести охрану окружающей среды и обеспечение экологической безопасности. Интенсивное промышленное и сельскохозяйственное использование природных ресурсов вызвало значительные изменения в биогеохимическом круговороте макро- и микроэлементов.
Микроэлементы - это элементы, содержание которых в сухом веществе растений находится в пределах 0,01-0,001 %. Они имеют важнейшее функциональное значение для жизнедеятельности человека, животных и растений, поскольку служат активаторами многих ферментов. Кроме того, микроэлементы оказывают стимулирующее воздействие на деятельность микроорганизмов, вследствие которой активизируются процессы гумусообразования в почвах. Однако при высокой концентрации микроэлементы могут стать токсичными для живых организмов.
Для некоторых элементов (Cd, РЬ, Нд, As) положительная биологическая роль пока не вполне ясна, но для живых организмов установлены негативные последствия их высоких концентраций. В то же время, находясь в кормах или продуктах питания в концентрациях, не превышающих допустимого уровня (ДУ), они не опасны для животных и человека.
В научной литературе по отношению к некоторым элементам ^п, Си, Со, Мо, Сг, Cd, РЬ, Нд, As) часто применяют не совсем удачный термин «тяжёлые металлы» (металлы с атомной массой более 40). При его использовании большинство авторов акцентирует внимание на токсичных для живых организмов концентрациях этих элементов.
С прикладной точки зрения наиболее важные представители группы тяжёлых металлов (ТМ) - кадмий, свинец, ртуть, мышьяк. Последний к числу металлов не относится, однако по ряду свойств он стоит близко к ранее перечисленным химическим элементам, поэтому в экотоксикологических исследованиях мышьяк рассматривают вместе с ТМ. Определение содержания этих элементов в продуктах питания и продовольственном сырье растительного происхождения - обязательная процедура [1].
На территории Белгородской области нет крупных стационарных источников выбросов и сбросов ТМ. Загрязнение почв из-за выбросов автотранспорта -значимый фактор только в отношении придорожных экосистем. Как правило, концентрации свинца и других металлов достигают относительно высоких значений лишь по обочинам автотрасс, но даже там величины этих показателей не превышают пределов адаптации к ним растений. Один из основных источников поступления микроэлементов в агроценозы Белгородской области - удобрения. При этом минеральные удобрения (с учетом вносимых доз и их химического состава) не оказывают значительного влияния на накопление микроэлементов в почвах и растениях. Основное их количество попадает в агроценозы с органическими удобрениями [2, 3].
Цель исследований - анализ и оценка размеров поступления в почвы Zn, Си, Со, Мо, Сг, Cd, РЬ, Нд, As с органическими удобрениями.
Условия, материалы и методы. В работе использовали материалы локального агроэкологического мониторинга, проводимого на реперных участках, и сплошного агрохимического обследования пахотных почв Белгородской области. Реперные объекты, заложенные на пахотных почвах в 20 районах области, представляют собой поле или участок поля площадью 4-40 га, с которых отбирают по шесть точечных проб. Почвенный покров реперных участков представлен преобладающими в области почвами: черноземами типичными и черноземами выщелоченными.
Валовое содержание кобальта, молибдена, хрома и никеля в почвах и удобрениях определяли в аккредитованной испытательной лаборатории ФГБУ «Центр агрохимической службы «Белгородский» методом атомно-эмиссионной спектрометрии; цинка, меди, свинца,
кадмия, ртути - методом атомно-абсорбционной спектрометрии; мышьяка - фотометрическим методом. Содержание в почве подвижных форм молибдена определяли по методу Григга, для экстракции использовали оксалатный буферный раствор с рН 3,3. Для извлечения подвижных форм цинка, меди, кобальта, хрома, никеля, кадмия и свинца из почвы использовал ацетатно-аммонийный буферный раствор с рН 4,8.
При статистической обработке результатов лабораторных анализов рассчитывали доверительный интервал для среднего значения (x±t05s-) и коэффициент вариации (V, %) с использованием программного обеспечения Microsoft Excel 2007.
результаты и обсуждение. По данным локального агроэкологического мониторинга, среднее валовое содержание цинка в пахотном слое пахотных черноземов в среднем составляет 42,9 мг/кг, меди - 13,1, кобальта - 7,8, молибдена - 2,50, хрома - 21,0, никеля - 25,0, свинца - 13,1, кадмия - 0,32, мышьяка - 3,76, ртути - 0,023 мг/кг (табл. 1).
Таблица 1. вариационно-статистические реперных участков, мг/кг
(2,1 %), молибдена - 0,11 мг/кг (4,4 %), хрома - 0,44 мг/кг (2,1 %), никеля - 0,63 мг/кг (2,5 %), кадмия - 0,08 мг/кг (25 %), свинца - 1,09 мг/кг (8,3 %).
Для подвижных форм цинка, меди, кобальта и молибдена установлены уровни низкой обеспеченности, которые составляют соответственно менее 2,0, 0,2, 0,15, 0,10 мг/кг почвы. При достижении этих величин рекомендуется применять микроудобрения, содержащие соответствующие элементы. Кроме того, для цинка, меди, кобальта, никеля, свинца и трехвалентного хрома установлены предельно допустимые концентрации подвижных форм в почве, составляющие 23, 3, 5, 4, 6 и 6 мг/кг соответственно [5]. При их достижении рекомендуется проводить детоксикацию почв. ПДК в почве для подвижных форм молибдена, кадмия, ртути и мышьяка не установлены.
Таким образом, фоновое валовое содержание и концентрация подвижных форм изучаемых элементов в пахотных почвах Белгородской области значительно ниже установленных уровней ОДК и ПДК. На всех ре-
показатели содержания элементов в пахотном слое почв
Химический элемент Форма -±toS- lim V, %
Цинк валовой 42,9±4,3 28,2-58,0 20,6
подвижный 0,51±0,06 0,29-0,87 23,3
Медь валовая 13,1±1,0 9,0-16,7 16,8
подвижная 0,12±0,01 0,09-0,16 16,9
Кобальт валовой 7,80±0,56 5,26-9,50 14,9
подвижный 0,16±0,01 0,11-0,21 19,1
Молибден валовой 2,50±0,38 1,56-3,76 31,9
подвижный 0,11±0,04 0,05-0,31 66,5
Хром валовой 21,0±0,86 17,3-25,1 8,7
подвижный 0,44±0,02 0,37-0,50 7,9
Никель валовой 25,0±2,5 16,6-34,3 20,9
подвижный 0,63±0,07 0,50-1,05 22,2
Кадмий валовой 0,32±0,01 0,28-0,36 6,9
подвижный 0,08±0,01 0,06-0,14 19,9
Свинец валовой 13,1±0,74 10,2-15,5 12,1
подвижный 1,09±0,13 0,69-1,69 26,0
Ртуть валовая 0,023±0,001 0,020-0,027 8,8
Мышьяк валовой 3,76±0,29 2,97-4,92 16,1
Для эколого-токсикологической оценки валового содержания некоторых химических элементов разработаны и утверждены их ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) для почв с различными физико-химическими свойствами, которые учитывают уровень реакции среды и гранулометрический состав. ОДК цинка для тяжелосуглинистых почв с рНКС|> 5,5 составляет 220 мг/кг, меди - 132, никеля - 80, кадмия - 2, свинца -130, мышьяка - 10 мг/кг. Ориентировочно допустимая концентрация цинка для тяжелосуглинистых почв с рНКС|< 5,5 равна 110 мг/кг, меди - 66, никеля - 40, кадмия - 1, свинца - 65, мышьяка - 5 мг/кг [4]. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в почве валовой ртути 2,1 мг/кг [5]. Валовое содержание в почвах хрома, молибдена и кобальта в России не нормируется, а, например, в Республике Беларусь их ОДК соответственно равны 100, 10 и 20 мг/кг [6].
По валовому содержанию элементов в почвах затруднительно определить их доступность растениям. Поэтому для оценки обеспеченности сельскохозяйственных культур микроэлементами определяют концентрацию их подвижных форм.
По данным локального мониторинга, среднее содержание подвижного цинка в пахотном слое реперных объектов составляет 0,51 мг/кг (1,2 % от валового содержания), меди - 0,12 мг/кг (0,9 %), кобальта - 0,16 мг/кг
перных объектах отмечена низкая обеспеченность почв подвижными формами цинка и меди. На большинстве участков установлена низкая обеспеченность подвижными формами кобальта и молибдена.
Важнейший источник элементов питания для растений, в том числе микроэлементов, - органические удобрения, использование которых имеет большое значение для регулирования круговорота веществ в земледелии. При их систематическом внесении в рекомендуемых дозах улучшаются физические, физико-химические и биологические свойства почвы.
Для агроэкологического нормирования концентрации некоторых элементов в органических удобрениях установлены определенные требования. Например, валовое содержание кадмия, свинца, ртути и мышьяка в сухом веществе органических удобрений не должно превышать 2, 130, 2,1 и 10 мг/кг соответственно [7]. Максимально допустимых концентраций цинка, меди, кобальта, молибдена, хрома и никеля для удобрений не установлено.
Результаты исследования органических удобрений, проведенного агрохимической службой в 2015 г., показали, что максимальные средние концентрации большинства рассматриваемых элементов (цинка - 2491 мг/ кг, меди - 369, кобальта - 6,53, кадмия - 0,36, свинца -5,86, ртути - 0,050 мг/кг сухого вещества) характерны
Таблица 2. удобрениях
вариационно-статистические показатели содержания элементов в органических
Элемент Содержание, мг/кг V, %
на исходную влажность на сухое вещество
Ит Х±*053- Ит
Свиные навозные стоки (2,22 % сухого вещества, N - 0,28 %, Р,О- 0,12 %, К О - 0,17 %)
Цинк 55,3±10,4 16,7-93,7 2491±468 752-4221 40,1
Медь 8,2±1,5 4,0-15,3 369±68 180-689 40,0
Кобальт 0,145±0,02 0,090-0,260 6,53±0,90 4,05-11,71 29,7
Молибден 0,067±0,017 0,025-0,164 3,02±0,77 1,13-7,39 53,2
Хром 0,066±0,016 0,040-0,132 2,97±0,72 1,80-5,95 51,1
Никель 0,172±0,035 0,049-0,292 7,75±1,58 2,21-13,15 43,1
Кадмий 0,008±0,001 0,002-0,019 0,36±0,05 0,09-0,86 43,5
Свинец 0,13±0,01 0,04-0,33 5,86±0,45 1,80-14,86 49,6
Ртуть 0,0011±0,0001 0,0002-0,0040 0,050±0,005 0,009-0,180 54,4
Мышьяк 0,005±0,001 0,001-0,014 0,23±0,05 0,05-0,63 52,3
Компост соломопомётный (56 % сухого вещества, N - 2,84 %, Р2О5 - - 2,54 %, К,О - 2,0 %)
Цинк 269±47 143-485 480±84 255-866 37,1
Медь 151±24 50-210 270±43 89-375 33,5
Кобальт 1,76±0,26 0,85-2,85 3,14±0,46 1,52-5,09 31,3
Молибден 1,85±0,52 0,26-3,52 3,30±0,93 0,46-6,29 59,7
Хром 2,75±0,38 1,77-4,27 4,91±0,68 3,16-7,63 29,2
Никель 3,04±0,50 1,53-5,24 5,43±0,89 2,73-9,36 35,1
Кадмий 0,151 ±0,021 0,051-0,289 0,27±0,04 0,09-0,52 47,0
Свинец 1,46±0,22 0,57-3,54 2,61±0,39 1,02-6,32 51,0
Ртуть 0,0044±0,0006 0,0015-0,0094 0,008±0,001 0,003-0,017 49,3
Мышьяк 0,089±0,009 0,027-0,183 0,16±0,02 0,05-0,33 36,5
Навоз КРС (25 % сухого вещества, N - 0,72 %, Р2О5 - 0,32 %, К2О - 0,81 %)
Цинк 18,9±4,3 8,6-35,4 76±17 34-142 48,2
Медь 5,7±1,0 2,5-11,1 23±4 10-44 37,7
Кобальт 0,40±0,09 0,09-0,68 1,60±0,36 0,36-2,72 46,8
Молибден 0,57±0,15 0,18-1,41 2,28±0,60 0,72-5,64 55,0
Хром 2,39±0,38 0,99-4,38 9,56±1,52 3,96-17,52 33,7
Никель 2,77±0,74 0,59-5,64 11,08±2,96 2,36-22,56 58,0
Кадмий 0,084±0,016 0,016-0,153 0,34±0,06 0,06-0,61 45,0
Свинец 0,96±0,23 0,21-2,26 3,84±0,92 0,84-9,04 58,8
Ртуть 0,0066±0,0018 0,0021-0,0149 0,026±0,007 0,008-0,060 62,2
Мышьяк 0,137±0,042 0,041-0,337 0,55±0,17 0,16-1,35 63,4
для свиных навозных стоков. В навозе КРС отмечено наибольшее среднее содержание хрома (9,56 мг/кг сухого вещества), никеля (11,08 мг/кг) и мышьяка (0,55 мг/кг). В компостах соломопомётных наблюдается самая высокая концентрация молибдена (3,30 мг/кг сухого вещества). Превышения установленных допустимых концентраций элементов в удобрениях не обнаружено (табл. 2).
В компосте соломопомётном отмечено наименьшее среднее валовое содержание кадмия, свинца, ртути, никеля, мышьяка - 0,27, 2,61, 0,008, 5,43, 0,16 мг/кг сухого вещества соответственно. В навозе КРС установлена самая низкая средняя концентрация цинка, меди, кобальта и молибдена - 76, 23, 1,6 и 2,28 мг/кг сухого вещества соответственно. В навозных стоках отмечено минимальное среди изученных видов удобрений содержание хрома - 2,97 мг/кг сухого вещества.
При оценке поступления микроэлементов в агро-ценозы важно знать не только химический состав,
но и дозы используемых органических удобрений. Систематическое сверхнормативное внесение органических удобрений, даже отвечающих требованиям качества по содержанию токсичных элементов, может приводить к увеличению их концентрации в почвах выше уровня ОДК или ПДК, что в свою очередь создает реальную опасность загрязнения сельскохозяйственной продукции.
Дозы вносимых органических удобрений зависят от содержания в них питательных элементов, агрохимических параметров почвы и требований конкретных культур. В большей степени при расчете доз органических удобрений учитывают содержание в них основных питательных элементов, в первую очередь - азота. Под озимые зерновые рекомендуется вносить дозы органических удобрений, содержащие 120-140 кг/га общего азота, под кукурузу на зеленый корм и силос, а также под свёклу на корм скоту допускается увеличение доз
Химический элемент Запас в почве, г/га С навозными стоками (70 т/га) С компостом соломопо-мётным (20 т/га) С навозом КРС (40 т/га)
г/га % от запаса г/га % от запаса г/га % от запаса
Цинк 128700 3871 3,0 5380 4,2 756 0,59
Медь 39300 574 1,5 3020 7,7 228 0,58
Кобальт 23400 10,2 0,04 35,2 0,15 16,0 0,07
Молибден 7500 4,69 0,06 37,0 0,49 22,8 0,30
Хром 63000 4,62 0,01 55,0 0,09 95,6 0,15
Никель 75000 12,0 0,02 60,8 0,08 111 0,15
Кадмий 960 0,56 0,06 3,02 0,31 3,36 0,35
Свинец 39300 9,1 0,02 29,2 0,07 38,4 0,10
Ртуть 69 0,077 0,11 0,088 0,13 0,26 0,38
Мышьяк 11280 0,35 0,003 1,78 0,02 5,48 0,05
Таблица 3. Поступление элементов в почву с рекомендуемыми дозами органических удобрений
азота до 400 кг/га [7]. В большинстве рекомендаций дозы навоза КРС и компостов указывают в физической массе, без пересчета на содержание азота. Например, средняя доза навоза КРС в пятипольном зернопропаш-ном севообороте, рассчитанная на формирование бездефицитного баланса органического вещества почвы, составляет 40 т/га (8 т на 1 га севооборотной площади). Компосты на основе птичьего помета рекомендуют вносить в дозах 10-15 т/га под зерновые и 20-25 т/га под пропашные культуры [8].
В Белгородской области использование органических удобрений систематически увеличивалось, начиная с 1964 г., и достигло 5,8 т/га посевной площади в 1987 г. Затем объёмы их внесения стали снижаться и в 2006 г. опустились до минимального уровня - 0,9 т/га. С 2007 г. началось повторное наращивание применения органических удобрений, и в 2014 г. был достигнут исторический максимум их использования - 8,3 т/га.
Применяемые на территории области органические удобрения сильно отличаются по содержанию и соотношению химических элементов, что обусловлено особенностями кормления и содержания животных, а
соломопомётным, а молибдена, хрома, никеля, кадмия, свинца, ртути и мышьяка - с навозом КРС.
Применение рекомендуемых доз органических удобрений в большей степени оказывает влияние на содержание в почвах цинка и меди, при этом наименее заметно увеличивается концентрация свинца и мышьяка. Например, при внесении 70 т/га стоков навозных, 20 т/га компоста соломопомётного и 40 т/га навоза КРС валовые запасы цинка в пахотном слое почвы увеличиваются соответственно на 3,0, 4,2 и 0,59 %, меди - на 1,5, 7,7, 0,58 %, в то время как свинца - всего на 0,02, 0,07, 0,1 %, мышьяка - на 0,003, 0,02, 0,05 % (табл. 3).
Определенное количество попавших в почву элементов будет использоваться растениями и отчуждаться с хозяйственно ценной частью урожая. Суммарный вынос за ротацию зернопропашного севооборота культурами (соя, озимая пшеница, сахарная свёкла, ячмень, кукуруза на зерно) цинка в среднем составляет 406 г/га, меди - 69,4, кобальта - 7,76, молибдена - 4,77, хрома - 7,04, никеля - 17,9, кадмия - 0,99, свинца - 8,7, ртути - 0,18, мышьяка - 0,57 г/га (табл. 4).
Таблица 4. Хозяйственный вынос элементов с урожаем сельскохозяйственных культур
Культура Урожайность, т/га* Вынос химических элементов, г/га
1п Си Со Мо Сг N1 Сс! РЬ 1 Нд
Соя 1,8 53 18,1 0,22 1,07 0,65 8,0 0,11 0,82 0,005 0,029
Озимая пшеница 3,8 93 11,2 1,50 0,72 1,56 1,1 0,16 1,30 0,036 0,078
Сахарная свекла 37,8 95 18,6 4,83 0,57 2,56 4,7 0,38 4,07 0,095 0,303
Ячмень яровой 2,9 75 7,8 1,00 0,70 1,10 0,7 0,10 0,85 0,025 0,060
Кукуруза на зерно 6,2 90 13,7 0,21 1,71 1,17 3,4 0,24 1,66 0,021 0,101
В сумме 406 69,4 7,76 4,77 7,04 17,9 0,99 8,7 0,18 0,57
* средняя по Белгородской области в 2015 г.
также удаления и хранения органических удобрений. Например, среднее содержание азота на исходную влажность в навозных стоках (свиных) составляет 0,28 %, в навозе КРС - 0,72 %, в компостах на основе птичьего помёта - 2,84 %. Чтобы внести с органическими удобрениями дозу азота 100 кг/га потребуется около 35,7 т/га навозных стоков, 13,9 т/га навоза КРС, 3,5 т/га компоста соломопомётного и с этим количеством органического вещества в почву поступит соответственно 1975, 263, 947 г/га цинка, 293, 79, 532 г/га меди, 5,2, 5,6, 6,2 г/га кобальта, 2,4, 7,9, 6,5 г/га молибдена, 2,4, 33,2, 9,7 г/га хрома, 6,1, 38, 10,7 г/га никеля, 0,29, 1,2, 0,53 г/га кадмия, 4,6, 13,3, 5,1 г/га свинца, 0,039, 0,092, 0,015 г/га ртути, 0,18, 1,9, 0,31 г/га мышьяка. Таким образом, при одинаковой по азоту дозе органических удобрений цинка в почву вносится больше всего со стоками навозными, меди и кобальта - с компостом
Мы рассчитали баланс микроэлементов при условии, что органические удобрения применяют один раз за ротацию зернопропашного севооборота и нет потерь со смытой почвой в результате водной эрозии (табл. 5). Если допустить, что его параметры во времени значительно меняться не будут, можно оценить период достижения ОДК элемента в почве. При использовании навоза КРС баланс всех изучаемых элементов формируется положительным, однако время достижения ОДК/ПДК составляет тысячи лет. Использование стоков навозных сопровождается формированием отрицательного баланса молибдена, хрома, никеля, кадмия, ртути и мышьяка. Баланс меди, кобальта и свинца формируется положительным, но время достижения ОДК в почве очень велико. При использовании компоста соломопомётного формируется отрицательный баланс ртути, незначительный положительный баланс
Таблица 5. Баланс элементов и время достижения одк или Пдк в почве
Используемые органические удобрения
навозные стоки компост соломопомётный навоз КРС
Химический (70 т/га) (20 т/га) (40 т/га)
элемент время дости- время дости- время дости-
баланс, г/га жения ОДК/ баланс, г/га жения ОДК/ баланс, г/га жения ОДК/
ПДК, лет ПДК, лет ПДК, лет
Цинк 3465 290 4974 202 350 2876
Медь 505 1573 2951 269 159 5003
Кобальт* 2,44 75000 27,4 6669 8,24 22209
Молибден* -0,08 - 32,2 3491 18,0 6240
Хром* -2,42 - 48,0 24708 88,6 13381
Никель -5,90 - 42,9 5245 93,1 2417
Кадмий -0,43 - 2,03 5025 2,37 4304
Свинец 0,40 1946250 20,5 37976 29,7 26212
Ртуть -0,105 - -0,094 - 0,078 399423
Мышьяк -0,22 - 1,21 15372 4,91 3789
*В связи с отсутствием отечественных нормативов использовали одк элементов, установленные в Республике Беларусь
кобальта, молибдена, хрома, никеля, кадмия, свинца и мышьяка, который в течении тысячелетий не приведет к достижению ОДК этих элементов в почве.
Более заметно, относительно других изучаемых элементов, при использовании стоков навозных происходит накопление в почве цинка - 3465 г/га за ротацию севооборота (290 лет до достижения ОДК), при внесении компоста соломопомётного (см. табл. 5) цинка - 4974 г/га (202 года) и меди - 2951 г/га (269 лет). По результатам последнего завершённого цикла агрохимического обследования (2010-2014 гг.) 99,2 % пахотных почв Белгородской области относятся к категории низкообеспеченных по содержанию подвижных форм цинка и 96,9 % - подвижных форм меди, что негативно влияет на урожайность и качество продукции сельскохозяйственных культур. Положительный баланс цинка и меди, достигаемый при использовании органических удобрений, приводит к увеличению как валового содержания, так и концентрации подвижных форм элементов в почвах, тем самым улучшая условия минерального питания растений. Однако даже при внесении водорастворимых форм микроэлементов на чернозёмах подвижность их быстро снижается из-за образования малорастворимых карбонатов. Например, по результатам сплошного агрохимического обследования 2005-2009 гг., при внесении 1,2 т/га органических удобрений средневзвешенное содержание подвижных форм цинка в почве составляло 0,5 мг/кг. В 2010-2014 гг. уровень их использования увеличился в
4 раза до 4,8 т/га, но концентрация подвижных форм цинка в почве возросла только на 4 % - до 0,52 мг/ кг. В перспективе в почвах области, особенно в зонах интенсивного внесения органических удобрений, ожидается более заметное увеличение содержания подвижных форм микроэлементов.
выводы. Таким образом, при внесении за ротацию пятипольного зернопропашного севооборота 40 т/ га навоза КРС формируется положительный баланс всех изучаемых элементов, однако это не представляет экологической опасности, поскольку время их накопления в почве до уровня ОДК/ПДК составляет тысячи лет. Использование 20 т/га компоста соломопомётного приводит к формированию положительного баланса всех элементов, за исключением ртути. Причем наиболее интенсивно в почве накапливаются цинк и медь, прогнозное время достижения ОДК этих элементов составляет соответственно 202 и 262 года. При использовании 70 т/га свиных навозных стоков наблюдается отрицательный баланс молибдена хрома, никеля, кадмия, ртути, мышьяка и очень незначительный, не представляющий опасности положительный баланс меди, кобальта и свинца. Наиболее сильно использование стоков влияет на накопление меди, время достижения ОДК этого элемента в почве составляет 290 лет. Поскольку практически все пахотные почвы Белгородской области относятся к категории низкообеспеченных подвижными формами цинка и меди, использование органических удобрений - важный источник их поступления в агроценозы.
Литература.
1. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы: СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. М.: Технорматив, 2013. 275 с.
2. Четверикова Н.С. Экологическая оценка влияния интенсивной сельскохозяйственной деятельности на состояние агроэкосистем в условиях лесостепной зоны Центрально-Чернозёмного района: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М.: РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2013. 22 с.
3. Хижняк Р.М. Экологическая оценка содержания микроэлементов (Zn, Cu, Co, Мо, Cr, Ni) в агроэкосистемахлесостепной зоны юго-западной части ЦЧО: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. М.: РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, 2016. 24 с.
4. Гигиенические нормативы: ГН 2.1.7.2511-09. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. М.: Технорматив, 2013. 10 с.
5. Гигиенические нормативы: ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: Технорматив, 2013. 16 с.
6. Гигиенические нормативы: ГН 2.1.7.12-1 -2004. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых концентраций (ОДК) химических веществ в почве. Минск, 2004.
7. ГОСТ Р 53117-2008. Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические условия. М.: Стандар-тинформ, 2009. 11 с.
8. Минеев В.Г. Агрохимия. М.: Издательство МГУ, 2004. 719 с.
AGROECOLOGICAL ASSESSMENT OF THE INFLuENCE OF ORGANIC FERTILIZERS ON THE
MICROELEMENT COMPOSITION OF SOIL
S.V. Lukin1, S.V. Selyukova2
1 Center of Agrochemical Service «Belgorodsky», ul. Shchorsa, 8, Belgorod, 308027, Russian Federation 2Belgorod State National Research University (NRU "BelSU"), ul. Pobedy, 85, Belgorod, 308015, Russian Federation Summary. The article presents the materials of the agroecological monitoring conducted by the agrochemical service in Belgorod region. The results characterizing the content of Zn, Cu, Co, Mo, Cr, Ni, Cd, Pb, Hg, As in arable soils and the main organic fertilizers, are analyzed. It is calculated the balance and time to reach APC (approximate permissible concentration)/MPC (maximum permissible concentration) of the elements in the soil with the usage of organic fertilizers in a five-field crop rotation. The application of manure at the dose of 40 t/ha during one rotation of the five-field grain-row crop rotation contributes to the formation of the positive balance of all studied elements. However, this does not constitute an environmental danger, since the time of their accumulation in the soil up to APC/ MPC level is thousands of years. The usage of straw-dung compost at the dose of 20 t/ha leads to the formation of a positive balance of all elements except for mercury. Zinc and copper accumulate the most intensively; the predicted time of reaching APC is 202 and 262 years, respectively. When using 70 t/ha of pig manure waste drain there is a negative balance of molybdenum, chromium, nickel, cadmium, mercury, arsenic, and very small, representing no danger, a positive balance of copper, cobalt, and lead. The use of waste drain strongly affected the accumulation of copper; the time to reach ApC in soil is 290 years. Since almost all arable soils of Belgorod region are classified as low-provided by mobile forms of zinc and copper, the use of organic fertilizer is an important source of the influx of these elements in an agrocenosis.
Keywords: zinc, copper, cobalt, molybdenum, chromium, nickel, cadmium, lead, mercury, arsenic, trace elements, heavy metals, organic fertilizers, soil.
Author Details: S.V. Lukin, D. Sc. (Agr.), director (e-mail: [email protected]); S.V. Selyukova, post graduate student (e-mail: [email protected])
For citation: Lukin S.V., Selyukova S.V. Agroecological Assessment of the Influence of Organic Fertilizers on the Microelement Composition of Soil. Dostizheniya nauki i tekhnikiAPK. 2016. V.30. No. 12. Pp. 61-65 (in Russ.).
