CC BY
26
АГРОНОМИЯ
УДК 631.416.8:631.47(571.1) Б01 10.48136/2222-0364_2021_4_7
Ю.А. АЗАРЕНКО
Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Омск
СОДЕРЖАНИЕ МЕДИ В ПОЧВАХ АГРОЛАНДШАФТОВ ОМСКОГО ПРИИРТЫШЬЯ
Целью исследования являлось установление закономерностей содержания и распределения проч-носвязанных и подвижных форм меди в разных типах почв южной тайги, лесостепи и степи Омского Прииртышья. В 2008-2012 гг. закладывали разрезы и проводили отбор проб почв из генетических горизонтов. В почвах определяли количество кислоторастворимой меди в 5М HNOз и ее подвижной формы в 1 н. ацетатно-аммонийном буфере с рН 4,8 по Крупскому и Александровой. В легко- и среднесуглини-стых дерново-подзолистых и серых лесных почвах обнаружено мало меди: 4,8-7,7 и 5,7-7,2 мг/кг соответственно, в черноземах выщелоченных - до 17 мг/кг. Среднее ее содержание в гумусовых горизонтах южной лесостепи и степи было бо льшим: в черноземах - 19,3, в лугово-черноземных почвах - 20,5, в солонцах - 21,3 мг/кг. Установлена тесная зависимость меди в гумусовых горизонтах почв от ее содержания в почвообразующих породах (г = 0,83). Для слоя 0-20 см почв выявлена зависимость количества микроэлемента от состава физической глины (г = 0,85), ила (г = 0,75), гумуса (г = 0,50), емкости катион-ного обмена (г = 0,75). На распределение меди по профилям почв оказывали влияние те же самые факторы при более слабой связи с илом и гумусом. Содержание подвижной меди в дерново-подзолистых, серых лесных почвах, выщелоченных черноземах (0,8-1,1 мг/кг) оценивается как среднее и повышенное. В почвах южно-лесостепных и степных агроландшафтов - низкое: 0,05-0,23 мг/кг. Установлено существенное влияние реакции среды на подвижную медь в почвах разных зон (г = -0,71). В слое 0-20 см почв лесостепи и степи количество подвижной меди зависело от содержания ее прочносвязанной формы; распределение микроэлемента по профилям почв также определялось содержанием ила и физической глины.
Ключевые слова: медь, прочносвязанные и подвижные формы, почвы, агроландшафты, Омское Прииртышье.
Введение
Современный этап агрогенеза почв сопровождается изменением баланса и усилением дефицита биофильных элементов. Это может оказывать многостороннее влияние на компоненты агроландшафтов: вызвать снижение плодородия почв, урожайности и качества сельскохозяйственных культур и в целом ухудшить эколого-биогеохими-ческую обстановку. В этой связи особо актуальна оценка микроэлементного статуса почв агроценозов с целью оптимизация питания растений макро- и микроэлементами. Медь относят к числу незаменимых микроэлементов, необходимых для всех живых организмов. В растениях у нее важнейшие физиологические функции: активирует процессы фотосинтеза, образования хлорофилла, биосинтеза лигнина, алкалоидов, мела-ноидов, участвует в белковом обмене и формировании клеточных стенок, в реакции дисмутации супероксидного радикала. Микроэлемент входит в состав медьсодержащих белков, в первую очередь пластоцианина, ферментов (цитохромоксидазы, полифено-
© Азаренко Ю.А., 2021
локсидазы, изофермента CuZnСОД, аскорбатоксидазы, аминоксидазы) и других соединений. Поэтому дефицит меди в питательной среде приводит к хлорозам, задержке и нарушению роста и образования генеративных органов зерновых, бобовых, овощных и плодовых культур [1]. В организме животных медь участвует в кроветворении, остео-генезе, обеспечении защитных функций организма. Недостаток микроэлемента в кормах вызывает анемии, остеопорозы, замедление роста, ухудшение состояния шерсти [2].
Учитывая важность меди для живых организмов, необходима информация о содержании ее различных форм в почве - начальном звене пищевых цепей. Среднее содержание меди в земной коре - 27 мг/кг [3], в почвах мира - 39 мг/кг [4], в том числе в почвах Западной Сибири - 31 мг/кг [5]. Важную роль в питании растений играют ее подвижные формы, их содержание определяют при агрохимическом обследовании почв. По данным специалистов ФГБУ ЦАС «Омский», в пахотных почвах Омской области наблюдается дефицит подвижной меди [6]. Длительное земледельческое использование почв с применением средств химизации требует наблюдений за содержанием в них микроэлементов [7]. Несмотря на имеющиеся данные по содержанию меди в почвах, следует отметить их недостаточную систематизацию и отсутствие анализа факторов, влияющих на распределение микроэлемента в почвенном покрове.
Целью исследования являлось установление закономерностей содержания и распределения прочносвязанных и подвижных форм меди в разных типах почв агроланд-шафтов Омского Прииртышья.
Материалы и методы исследования
Объектами исследования были почвы агроландшафтов разных природных зон Омской области. В южной тайге исследованы дерново-подзолистые почвы, в северной и центральной лесостепи - серые лесные и черноземы выщелоченные, в южной лесостепи и степи - черноземы обыкновенные, южные, лугово-черноземные почвы и солонцы. В геоморфологическом отношении территории обследования в южной тайге и северной лесостепи относятся к Тара-Туйской позднеплиоценовой раннечетвертичной, Нижнеиртышской среднепозднечетвертичной равнинам, области долин бассейна Иртыша и Прииртышскому увалу. Районы обследования южной лесостепи и степной зоны преимущественно расположены в пределах Ишим-Иртышской, Барабинской равнин и также Прииртышского увала. Преобладающие почвообразующие породы Омского Прииртышья - четвертичные отложения различного генезиса и литологического состава. На юге области они преимущественно представлены карбонатными суглинками и глинами, в северных районах чаще встречаются породы более легкого гранулометрического состава.
Для изучения содержания меди в почвах в 2008-2012 гг. в разных районах закладывали разрезы с отбором проб из генетических горизонтов. Данные по содержанию меди в почвах тайги и северной лесостепи предоставлены ФГБУ ЦАС «Омский». В почвенных пробах определяли содержание массовой доли кислоторастворимой меди в 5М HNO3 (по РД 52.18.191-89), эта величина считается близкой к валовому содержанию. Количество подвижной меди установлено атомно-абсорбционным методом в 1н ацетатно-аммонийного буфера (ААБ) с рН 4,8 по Крупскому и Александровой в модификации ЦИНАО (ГОСТ Р 50886-94).
Для анализа распределения меди по профилям почв рассчитывали элювиально-аккумулятивные коэффициенты Кэа как отношение элемента в генетическом горизонте к его содержанию в почвообразующей породе.
Статистическую обработку аналитических данных проводили в программе Microsoft Exel.
Результаты и их обсуждение
Прочносвязанные кислоторастворимые формы меди. Медь в почвах представлена различными минеральными, органическими и органо-минеральными соединениями, обладающими разной степенью растворимости. Она образует собственные минералы, входит в состав первичных и вторичных силикатов и алюмосиликатов, органического вещества, простых солей. Ее важная геохимическая особенность - сорбция мелкодисперсными фракциями глинистых минералов, оксидов и гидроксидов железа и алюминия, соединениями гумуса. Основная доля меди почвы входит в состав прочно-связанных соединений [8].
Потенциальное плодородие почв во многом определяется общими запасами био-фильных элементов. Исследования микроэлементного состава почв юга Западной Сибири показали их более высокую обеспеченность медью (31 мг/кг) по сравнению с почвами Центрального Черноземья (24 мг/кг), что объясняется обогащенностью этим элементом почвообразующих пород [9]. Установлено, что примерно 80% почвенной меди представлено силикатной и около 20% - несиликатными формами. По данным Г.П. Гамзикова, А.А. Даербаева, Э.Д. Орловой, почвы Омской области содержат неодинаковое количество валовой меди: подзолистые - 7-19, серые лесные - 12-18, черноземы - 17-25, солонцы - 13-29 мг/кг [10].
Нами исследовано содержание и распределение в почвах кислоторастворимой меди, извлекаемой 5М HNO3. Данный реагент при воздействии на почву при температуре 100°С в течение 3 ч разрушает значительное количество прочносвязанных труднорастворимых соединений элемента. Методика позволяет определить количество элемента, близкое к его валовому содержанию, используется на предприятиях агрохимической и экологической служб. В научных исследованиях данный метод также применяют для определения микроэлементов в почвах [11].
Результаты исследования показали, что содержание кислоторастворимой прочно-связанной меди в почвах зависит от их генезиса и свойств. Наименьшее ее содержание было характерно для легкосуглинистых дерново-подзолистых почв южной тайги (рис. 1). Количество микроэлемента в верхнем слое 0-20 см почв изменялось от 4,8 до 7,7 мг/кг и снижалось до 5,5 мг/кг в горизонтах почвообразующей породы. Низкое содержание меди в этих почвах обусловлено, прежде всего, легким гранулометрическим составом и небольшим содержанием гумуса в верхних горизонтах. Кроме того, отметим неполную степень извлечения меди из труднорастворимых медьсодержащих соединений крупных механических фракций почв. В работе В.А. Агеева валовое содержание меди в дерново-подзолистых почвах Тарского района существенно больше: в легкосуглинистых - 11,3, в средне- и тяжелосуглинистых - 20,4 мг/кг. Отмечено существенное возрастание элемента в окультуренных почвах: до 15,9-28,2 мг/кг [12]. В подзолистых почвах северо-востока европейской части России обнаружено в среднем 9,4 мг/кг кислоторастворимой меди [11].
Серые лесные почвы не имели существенных различий с дерново-подзолистыми и также характеризовались невысоким уровнем содержания элемента. Наибольшее содержание меди находилось в гумусовом горизонте чернозема выщелоченного -17,5 мг/кг. Во всех почвах, вне зависимости от их генезиса, отмечался сходный характер распределения меди: наибольшее содержание - в верхних горизонтах и постепенное уменьшение вглубь по профилю. Выявленная тенденция может объясняться тесной связью меди с гумусом почвы. Однако корреляционная зависимость между данными показателями оказалась несущественной (r = 0,22, n = 46). В то же время между содержанием микроэлемента и суммой поглощенных оснований обнаружена слабая связь
(г = 0,32). В работах ряда авторов чаще всего отмечается элювиально-иллювиальное распределение валовой меди в профиле подзолистых почв. Для кислоторастворимой меди в дерново-подзолистых почвах Республики Коми также выявлен ее вынос из элювиальной части профиля и аккумулирование в иллювиальных горизонтах и почвообра-зующих породах [11].
Дерново-подзолистая Серая лесная Чернозем
выщелоченный
■ 0-20 см □ 20-40 см □ 40-60 см □ 60-80 см □ 80-100 см
Рис. 1. Содержание кислоторастворимой прочносвязанной меди в почвах южной тайги и северной лесостепи
При изучении содержания меди в почвах центральной, южной лесостепи и степи основное внимание уделялось черноземам, лугово-черноземным почвам и солонцам. Количество микроэлемента в профилях черноземов различалось в зависимости от их свойств и условий почвообразования. Тяжелосуглинистые разновидности почв имели большее содержание меди в верхних и срединных горизонтах по сравнению с легкосуглинистыми при относительно близком его уровне в горизонтах почвообразующих пород (табл. 1). Достаточно высокое содержание кислоторастворимой меди - в профилях лугово-черноземных тяжелосуглинистых почв, а наименьшее обнаружено в почвах супесчаного состава. Тяжелосуглинистые солонцы существенно не отличались по количеству элемента от черноземов и лугово-черноземных почв аналогичного гранулометрического состава.
Для всех исследованных почв характерна слабая контрастность распределения элемента по профилям, о чем свидетельствуют значения коэффициентов Кэа. Чаще всего засвидетельствовано небольшое аккумулирование меди в верхних (Ап, А) и срединных горизонтах (В, Вк) по отношению к почвообразующей породе. Реже отмечалось обеднение профилей элементом в сравнении с горизонтами Ск.
Согласно обобщению материалов [4] накопление меди в верхних горизонтах -общая тенденция во всех почвах, отражающая ее биоаккумуляцию. Однако для исследованных нами почв четко выраженная биогенная концентрация микроэлемента не обнаружена, так как значения Кэа не имели существенных различий в гумусовых и переходных горизонтах. В целом у черноземного и солонцового типов почвообразования сходный характер распределения в профилях кислоторастворимой меди.
Таблица 1
Содержание меди в почвах лесостепной и степной зон Омского Прииртышья
Горизонт Глубина, см Кислоторастворимая Си Подвижная Си
мг/кг Кэа мг/кг %* Кэа
Лесостепная зона
Чернозем обыкновенный тяжелосуглинистый, Большереченский р-н, с. Ингалы
Ап 0-29 19,9 1,2 0,11 0,55 0,1
АВ 30-40 20,2 1,2 0,10 0,50 0,1
В1 41-50 20,0 1,2 - - -
Ск 160-170 16,4 1,0 1,75 10,7 1,0
Чернозем обыкновенный карбонатный легкосуглинистый, Исилькульский р-н, с. Ксеньевка
Апк 0-15 12,7 0,8 0,18 1,42 0,4
В1к 15-22 11,1 0,7 0,29 2,61 0,6
В2к 34-44 12,5 0,8 - - -
Ск 190-200 16,2 1,0 0,52 3,21 1,0
Лугово-черноземная тяжелосуглинистая почва, Омский р-н, с. Давыдовка
А 0-30 22,4 1,2 0,10 0,45 0,1
АВ 30-42 21,2 1,1 0,10 0,47 0,1
В1 42-57 21,0 1,1 0,13 0,62 0,1
В3к 72-92 20,3 1,1 - - -
Ск 140-160 19,3 1,0 0,88 4,6 1,0
Солонец лугово-черноземный мелкий тяжелосуглинистый, Омский р-н с. Давыдовка
А1 0-10 23,8 1,2 0,11 0,46 0,1
В1 10-27 22,7 1,1 0,10 0,44 0,1
В2 27-40 20,6 1,0 - - -
В3к 40-57 19,5 1,0 0,14 0,72 0,1
Ск 96-120 19,9 1,0 0,96 4,82 1,0
Степная зона
Лугово-черноземная супесчаная, Черлакский р-н, р.п. Черлак
Ап 0-40 9,1 1,5 0,09 0,99 0,6
В1 45-55 11,1 1,8 0,08 0,72 0,5
В2к 60-70 11,5 1,8 - - -
Ск 130-140 6,2 1,0 0,16 2,58 1,0
Лугово-черноземная осолоделая тяжелосуглинистая, Павлоградский р -н, с. Юрьевка
Ап 0-19 25,4 1,4 0,12 0,47 0,1
В1 19-29 23,0 1,2 0,10 0,43 0,1
В2 40-50 23,5 1,3 - - -
С*в 170-180 18,6 1,0 1,23 6,61 1,0
Чернозем южный тяжелосуглинистый, Русскополянский р-н, с. Сибирское
А 0-15 18,7 1,1 0,10 0,53 0,2
АВ 15-27 17,5 1,0 0,11 0,63 0,2
В1 27-38 19,5 1,1 - - -
Ск 102-114 17,5 1,0 0,64 3,66 1,0
*От кислоторастворимой меди.
Анализ и обобщение данных по совокупности исследованных почв показали, что содержание меди в них варьирует в широком диапазоне. Количество микроэлемента в гумусовом слое (А + АВ) черноземов изменялось в пределах 12-23, лугово-черно-земных почв - 5,4-24,4, солонцов в слое А1 - 17,4-23,8 мг/кг. Существенных различий в содержании меди между рассматриваемыми типами почв не обнаружено. В то же время в горизонтах почвообразующих пород количество меди увеличивалось от черноземов к лугово-черноземным почвам и достигало наибольшего значения в солонцах. Среднее содержание меди в генетических горизонтах почв агроландшафтов лесостепной и степной зон приведено на рис. 2. В целом оно соответствует валовому содержанию элемента в черноземах юга Западной Сибири [13]. Сравнение полученных резуль-
татов по содержанию меди в черноземных почвах Омского Прииртышья с другими регионами позволяет сказать, что они близки к черноземам Воронежской области (23-25 мг/кг) [14], в частности, Каменной степи (21-24 мг/кг) [15], а также Красноярского края, среднее содержание меди в которых 19,6 мг/кг [16]. Меньшее содержание микроэлемента характерно для черноземов Белгородской области: 13,8 мг/кг [17; 18].
25
20
^ 15
О 10
18,9
Черноземы
Лугово-черноземные почвы
Солонцы
]А + АВ
□ Вк
□ Ск
Рис. 2. Среднее содержание прочносвязанной кислоторастворимой меди в почвах южной лесостепи и степи Омского Прииртышья (п = 23-40 - для черноземов, 32-64 - для лугово-черноземных и 12-20 - для солонцов)
Анализ факторов, влияющих на содержание микроэлемента в почвах, представляет как теоретический, так и практический интерес, в том числе позволяет разработать прогнозные модели запасов микроэлементов для разных типов почв. По мнению [4], статус меди в почвах определяют материнская порода и процессы почвообразования. Тесная связь между содержанием меди в исследованных почвах и горизонтах почвооб-разующих пород подтверждает величина коэффициента корреляции (г = 0,83). Однако, как указывалось выше, влияние типа почвообразования на содержание элемента в почвах разного генезиса нами не выявлено.
Факторами, которые вносят наибольший вклад в обеспеченность почв медью, являются содержание глинистой фракции, катионообменная емкость, содержание железа, марганца и почвенное органическое вещество. В фиксации меди участвуют процессы адсорбции, окклюзии, соосаждения, хелатирования и комплексообразования с гумино-выми веществами, а также микробиологическая фиксация [8].
Установлено, что главная роль в обеспеченности черноземов, лугово-черно-земных почв и солонцов принадлежит содержанию физической глины и ила (табл. 2).
Между данными показателями наблюдается сильная связь как для слоя 0-20 см почв, так и в целом для их профилей. Более существенное влияние на запасы микроэлемента в почвах оказывало содержание механических элементов размером менее 0,01 мм по сравнению с илистыми частицами. По всей видимости, это может объясняться вхождением прочносвязанных соединений меди в состав фракций средней и мелкой пыли, обогащенных медьсодержащими соединениями. Содержание кислотора-
5
0
створимой меди в черноземах, лугово-черноземных почвах и солонцах дифференцировано по группам почв разного гранулометрического состава (табл. 3).
Таблица 2
Коэффициенты корреляции между содержанием меди и свойствами почв лесостепи и степи
Выборка, n Гумус,% Фракции (%) рН ЕКО, ммоль/100 г ** Сик, мг/кг
<0,001 мм <0,01 мм
Кислоторастворимая медь
Для слоя 0-20 см (n = 24) +0,50 +0,75 +0,85 - +0,75 -
Для профиля почв (n = 139-174) +0,36 +0,55 +0,80 - +0,53 -
Подвижная медь
Для слоя 0-20 см (n = 24) -0,31* +0,35* - +0,35* - +0,47
Для профиля почв (n = 38-56) -0,52 +0,52 +0,43 +0,53 - +0,04*
*- йфакт < tr05 (2,1-2,2); ** - кислоторастворимая медь.
Таблица 3
Содержание прочносвязанных кислоторастворимых форм меди в почвах разного гранулометрического состава
Горизонт Тяжелосуглинистые Среднесуглинистые Легкосуглинистые, супесчаные, песчаные
lim среднее lim среднее lim среднее
А 15,5-25,4 20,7 7,8-18,7 16,2 5,4-12,7 8,5
В 11,9-25,0 19,6 7,5-19,8 15,4 5,3-12,5 9,7
Ск 12,6-21,4 17,9 11,3-17,5 14,5 4,5-16,2 8,9
Несмотря на то, что медь активно взаимодействует с органическими веществами путем образования внутрикомплексных хелатных соединений, связь между медью и гумусом менее выражена по сравнению с илом и физической глиной. Четче она проявилась для слоя почв 0-20 см и значительно слабее - для профилей почв, так как обнаруживались другие факторы, оказывающие дополнительное влияние на распределение микроэлемента.
Полученные ранее В.Б. Ильиным данные свидетельствовали о криволинейном характере связи: начиная с некоторой позиции накопление меди отстает от накопления гумуса [19]. Также в гумусовых горизонтах установлена сильная зависимость меди от величины емкости катионного обмена, которая, в числе прочих факторов, определяется гранулометрическим составом и содержанием гумуса.
Сильная взаимосвязь обнаружена между кислоторастворимой медью и валовым железом (r = 0,83), его оксиды и гидроксиды покрывают поверхность мелких частиц и способствуют аккумуляции элемента.
Содержание подвижной меди. Данные о содержании подвижной меди необходимы для диагностики питания растений микроэлементами, также могут быть востребованы для агрохимического и экологического мониторинга плодородия почв [20]. Поскольку подвижные формы считаются доступными для растений, их количество позволяет оценить масштабы массопотока микроэлементов из почвы в растения. В основном подвижные соединения меди в почвах представлены водорастворимыми и обменными формами. К водорастворимым соединениям относят простые соли (хлориды, сульфаты, нитраты), часть комплексов с органическими и минеральными веществами. Обменная
форма включает ионы меди, адсорбированные гумусом, глинистыми минералами, гид-роксидами марганца, кремнеземом, участвующие в реакциях обмена.
Оценивая долю различных форм меди в педосфере юга Западной Сибири, установлено: примерно 20% ее валового содержания представлено несиликатными соединениями, половину из которых составляют подвижные [19]. Для извлечения подвижных соединений меди из почв разработаны и предложены различные экстрагенты. Ранее широко применяли раствор 1 н. HCl (метод Пейве и Ринькиса), в настоящее время чаще используют ацетатно-аммонийный буфер с рН 4,8. Одно из его преимуществ -сходная величина рН с реакцией среды в прикорневой зоне.
Результаты исследований показали, что количество подвижной меди в разных типах почв было неодинаковым. В гумусовых горизонтах дерново-подзолистых и серых лесных почв обнаружено меди 0,9-1,2 мг/кг, в черноземах выщелоченных -0,8-1,1 мг/кг. На долю мобильных соединений элемента приходилось от 12,5-15% в дерново-подзолистой и серой лесной почвах - до 5-6% в черноземе выщелоченном.
В почвах южной лесостепи и степи подвижность соединений меди в верхних горизонтах была значительно меньше (табл. 1). В верхних горизонтах черноземов обыкновенных и южных она составила 0,55-1,4%, лугово-черноземных почв - 0,45-0,99, в солонцах - 0,46% от количества кислоторастворимых прочносвязанных форм. Концентрация подвижной меди в пахотном слое черноземов варьировала от 0,08 до 0,1 мг/кг, в лугово-черноземных почвах - от 0,05 до 0,28, в солонцах - от 0,09 до 0,18 мг/кг. Среднее содержание подвижной меди в почвах разных типов приведено на рис. 3.
0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
0,12 _
1 I I
Черноземы □ А + АВ
Лугово-черноземные
Солонцы
почвы
□ Вк
□ Ск
Рис. 3. Среднее содержание подвижной меди в почвах южной лесостепи и степи Омского Прииртышья (п = 48 - для черноземов, 87 - для лугово-черноземных, 20 - для солонцов)
Данные свидетельствуют о низком содержании подвижной меди в соответствии с агрохимическими параметрами. Концентрации элемента в профилях почв всех типов распределялись неравномерно, наблюдалось их существенное увеличение в горизонтах Ск. Значения Кэа указывают на обеднение верхних и срединных горизонтов подвижной медью относительно почвообразующей породы. Аккумулирование меди в горизонтах Ск связано с адсорбцией ее соединений карбонатами.
Количество подвижной меди в почвах определяли различные факторы. При распределении по генетическим горизонтам установлена прямая зависимость меди от фи-
1
зической глины и ила (табл. 3). Наименьшее содержание подвижной меди обнаружено в супесчаных лугово-черноземных почвах. Связь меди с гумусом носила обратный характер, что обусловлено фиксацией меди гуминовыми кислотами при рН 5-7 и ее переходом в труднорастворимые соединения. Для подвижной меди в слое 0-20 см почв обнаружена существенная зависимость только от содержания кислоторастворимой формы.
Растворимость соединений меди зависит от реакции среды. В большинстве научных публикаций сообщается об увеличении мобильности меди в кислой среде, которая объясняется ослаблением адсорбции ионов меди минеральными, органическим и орга-но-минеральными компонентами за счет их конкуренции с ионами гидроксония. Увеличение рН способствует усилению сорбции меди [4; 9]. Данная закономерность нашла подтверждение в наших исследованиях. Анализ содержания подвижной меди в слое 0-20 см в диапазоне рН от 4,9 до 7,3 позволил выявить обратную зависимость между данными показателями (r = -0,71). В почвах лесостепной и степной зон корреляционная зависимость подвижной меди от рН оказалась недостоверной. В распределении меди по генетическим горизонтам обнаружена прямая зависимость средней силы, обусловленная увеличением содержания подвижной меди в карбонатных горизонтах.
Согласно имеющимся градациям содержание подвижной меди, извлекаемой аце-татно-аммонийным буфером из черноземных и солонцовых почв, оценивается как низкое, реже - среднее, в то время как в дерново-подзолистых и серых лесных почвах - как среднее и повышенное. Отметим, что оценка содержания подвижной меди в почвах, определяемых разными методами, приводит к противоположным результатам. Применяемый ранее для определения меди экстрагент 1 н. HCl оказывает более сильное воздействие на минеральные и органические компоненты почвы. По данным [10], содержание меди, извлекаемое кислотной вытяжкой, составляет в черноземах - 3-6, в солонцах - 3-9,1, в дерново-подзолистых почвах всего 1,0-3,5 мг/кг при максимальном значении в окультуренных. Результаты полевых опытов с медными удобрениями на почвах Омской области показали, что существенные прибавки урожайности сельскохозяйственных культур (пшеницы, клевера) были получены на дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Применение меди под яровую пшеницу на черноземах было неэффективным. Учитывая выводы Э.Д. Орловой о достаточной обеспеченности медью зерновых культур на черноземах, нами была предложена ориентировочная величина оптимального уровня микроэлемента в почве для зерновых культур - 0,11-0,12 мг/кг [12; 20], для овощных культур с более высоким выносом меди - 0,50-0,67 мг/кг [10].
В то же время следует отметить, что потребность растений в микроэлементах может изменяться в зависимости от сорта, обеспеченности макроэлементами, погодных условий и свойств почвы, а эффективность микроудобрений зависит от их формы и способов применения. Так, исследования, проведенные в последние годы на лугово-черноземных почвах Омской области, показали положительное влияние обработок семян хелатами меди на урожайность пшеницы [21-23]. В связи с вышеизложенным вопрос о доступности растениям соединений меди, извлекаемых разными экстрагентами, и адекватности существующих методов ее определения в целях диагностики питания растений требует проведения специального исследования.
Заключение
Проведенные исследования указывают на неодинаковое содержание меди в разных типах почв Омского Прииртышья. У дерново-подзолистых почв южной тайги и серых лесных почв северной лесостепи легко- и среднесуглинистого гранулометрического состава низкое содержание кислоторастворимой прочносвязанной меди (4,8-7,7 мг/кг). По сравнению с ними содержание меди в почвах южной лесостепи и
степи (черноземах, лугово-черноземных почвах и солонцах) существенно больше (19,3-21,3 мг/кг), что приближает их к черноземам юга Западной Сибири. В этих почвах количество микроэлемента в большей степени определяется исходным содержанием в почвообразующих породах, а также гранулометрическим составом и величиной ЕКО и в меньшей - содержанием гумуса. Черноземы, лугово-черноземные почвы и солонцы близки по уровню содержания меди и характеру ее распределения по профилям.
Содержание подвижной меди, извлекаемой из почв 1 н. ААБ, в дерново-подзолистых, серых лесных почвах и черноземах выщелоченных (0,8-1,2 мг/кг) больше, чем в черноземных и солонцовых почвах южно-лесостепных и степных агроландшафтов (0,05-0,23 мг/кг). Выявлено, что различия в содержании подвижной меди между почвами разных зон обусловлено влиянием реакции среды, между которыми установлена сильная обратная зависимость (r = -0,71). В почвах агроландшафтов южной лесостепи и степи содержание подвижной меди в гумусовых горизонтах зависело только от содержания ее кислоторастворимых прочносвязанных форм, а распределение микроэлемента по профилям почв - от содержания ила, физической глины и рН.
Согласно агрохимическим критериям содержание подвижной меди в почвах южной тайги и северной лесостепи оценивалось как среднее и повышенное, в почвах южной лесостепи и степи - как низкое и среднее. Эта оценка противоречит выводам об обеспеченности почв медью, определенной в 1 н. HCl, и указывает на необходимость проведения исследований по доступности соединений микроэлемента, извлекаемого разными экстрагентами.
Yu.A. AZARENKO
Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin, Omsk
Copper content in soils of agrarian landscapes of Omsk Irtysh region
The aim of the study was to establish the regularities of the content and distribution of tightly bound and mobile forms of copper in different types of soils of the southern taiga, forest-steppe and steppe of the Omsk Irtysh region. In 2008-2012 incisions were laid and soil samples were taken from genetic horizons. The content of acid-soluble copper in 5M HNO3 and its mobile form in 1 n. of ammonium acetate buffer with pH 4.8 according to Krupskiy and Aleksandrova was determined in the soils. In light and medium loamy soddy-podzolic and gray forest soils, little copper was found: 4.8-7.7 and 5.7-7.2 mg/kg, respectively, in leached chernozems - up to 17 mg/kg. Its average content in the humus level of the southern forest-steppe and steppe was higher: in chernozems - 19.3, in meadow-chernozem soils - 20.5, in solonetz - 21.3 mg/kg. A strong correlation of the copper content in the humus horizons of the soils to its content in the parent rocks (r = 0.83) has been established. For a layer of 0-20 cm of soils, the dependence of the amount of trace element on the content of physical clay (r = 0.85), silt (r = 0.75), humus (r = 0.50), cation exchange capacity (r = 0.75) was determined. The distribution of copper over soil profiles was influenced by the same factors with a weaker connection with silt and humus. The content of mobile copper in soddy-podzolic, gray forest soils, leached chernozems (0.8-1.1 mg/kg) is estimated as medium and high. In the soils of the southern forest-steppe and steppe agrarian landscapes, the copper content is low (0.05-0.23 mg/kg). A significant influence of the environment reaction on the content of mobile copper in soils from different zones (r = -0.71) was established. In the 0-20 cm layer of forest-steppe and steppe soils, the amount of mobile copper depended on the content of its tightly bound form; the distribution of the trace element along the soil profiles was also determined by the content of silt and physical clay.
Keywords: copper, tightly bound and mobile forms, soils, agrarian landscapes, Omsk Irtysh region.
Список литературы
1. Битюцкий Н.П. Микроэлементы высших растений : монография / Н.П. Битюцкий. - 2-е издание. - Санкт-Петербург : СПбГУ, 2020. - 368 с. -ISBN 978-5-288-06048-9. - Текст : непосредственный.
References
1. Bityuckij N.P. Mikroelementy vysshih rastenij : monografiya / N.P. Bityuckij. - 2-e izdanie. -Sankt-Peterburg : SPbGU, 2020. - 368 s. - ISBN 9785-288-06048-9. - Tekst : neposredstvennyj.
2. Минеральные элементы в кормах и методы их анализа : монография / В.М. Косолапов, ВА. Чуйков, Х.К. Худякова, В.Г. Косолапова. -Москва : Угрешская типография, 2019. - 272 с. -ISBN 978-5-91850-037-8. - Текст : непосредственный.
3. Касимов Н.С. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии I Н.С. Касимов, Д.В. Власов. - Текст : непосредственный // Вестник Московского университета. Сер. 5. География. - 2015. - № 2. - С. 7-17.
4. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants I A. Kabata-Pendias. - 4th Edition. - Boca Raton, fl: CRC Press, 2011. - 548 p. - Text i direct.
5. Сысо А.И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири / AÄ Сысо. - Новосибирск : Изд-во СО PA^ 2007. - 277 с. -ISBN 978-5-7692-0875-1. - Текст : непосредственный.
6. Красницкий В.М. Эколого-агрохими-ческие аспекты распространения меди в почвах Омской области / В.М. Красницкий, AX. Шмидт, A.A. Цырк. - Текст : непосредственный // Плодородие. - 2019. - № 3. - С. 56-58.
7. Влияние длительного применения минеральных удобрений и соломы на содержание тяжелых металлов в почве и зерне ячменя / ВА. Волкова, НА. Воронкова, В.Д. Дороненко, Н.Ф. Балабанова. - Текст : непосредственный // Инновации в AHR проблемы и перспективы. - 2019. - № 2(22). -С. 152-159.
8. Trace elements in soils. Editori Peter S. Hooda. - Wiley. A John Wiley and Sons, Ltd., Publication. - 2010. - 596 p. - Text : direct.
9. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва-растение : монография / В.Б. Ильин. - Новосибирск : Изд-во СО PA^ 2012. - 220 с. -ISBN 978-5-7692-1229-1. - Текст : непосредственный.
10. Орлова Э.Д. Микроэлементы в почвах и растениях Омской области и применение микроудобрений : учебное пособие / Э.Д. Орлова, Е.Г. Пыхтарева. - 2-е издание, переработанное и дополненное. - Омск : Изд-во ФГОУ ВПО Ом^У, 2007. - 76 с. - Текст : непосредственный.
11. Лодыгин Е.Д. Содержание кислоторас-творимых форм меди и цинка в фоновых почвах Республики Коми / Е.Д. Лодыгин. - Текст : непосредственный // Почвоведение. - 2018. - № 11. -С. 1322-1329.
12. Азаренко Ю.А. Закономерности содержания, распределения, взаимосвязей микроэлементов в системе почва-растение в условиях юга Западной Сибири / ЮА. Aзaренко. - Омск : Вариант-Омск, 2013. - 232 с. - ISBN 978-5-904754-52-5. -Текст : непосредственный.
13. Фоновое количество тяжелых металлов в почвах юга Западной Сибири / В.Б. Ильин [и др.]. -Текст : непосредственный // Почвоведение. - 2003. -№ 5. - С. 550-556.
2. Mineral'nye elementy v kormah i metody ih analiza : monografiya / V.M. Kosolapov, V.A. Chuj-kov, H.K. Hudyakova, V.G. Kosolapova. - Moskva : Ugreshskaya tipografiya, 2019. - 272 s. - ISBN 9785-91850-037-8. - Tekst : neposredstvennyj.
3. Kasimov N.S. Klarki himicheskih elementov kak etalony sravneniya v ekogeohimii / N.S. Kasimov, D.V. Vlasov. - Tekst : neposredstvennyj // Vestnik Moskovskogo universiteta. Ser. 5. Geografiya. - 2015. -№ 2. - S. 7-17.
4. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants / A. Kabata-Pendias. - 4th Edition. - Boca Raton, FL: CRC Press, 2011. - 548 p. - Text : direct.
5. Syso A.I. Zakonomernosti raspredeleniya hi-micheskih elementov v pochvoobrazuyushchih poro-dah i pochvah Zapadnoj Sibiri / A.I. Syso. - Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2007. - 277 s. - ISBN 978-57692-0875-1. - Tekst : neposredstvennyj.
6. Krasnickij V.M. Ekologo-agrohimicheskie aspekty rasprostraneniya medi v pochvah Omskoj ob-lasti / V.M. Krasnickij, A.G. Shmidt, A.A. Cyrk. -Tekst : neposredstvennyj // Plodorodie. - 2019. - № 3. -S. 56-58.
7. Vliyanie dlitel'nogo primeneniya mine-ral'nyh udobrenij i solomy na soderzhanie tyazhelyh metallov v pochve i zerne yachmenya / V.A. Volkova, N.A. Voronkova, V.D. Doronenko, N.F. Balabanova. -Tekst : neposredstvennyj // Innovacii v APK: proble-my i perspektivy. - 2019. - № 2(22). - S. 152-159.
8. Trace elements in soils. Editor: Peter S. Hoo-da. - Wiley. A John Wiley and Sons, Ltd., Publication. -2010. - 596 p. - Text : direct.
9. Il'in V.B. Tyazhelye metally i nemetally v sisteme pochva-rastenie : monografiya / V.B. Il'in. -Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2012. - 220 s. - ISBN 978-5-7692-1229-1. - Tekst : neposredstvennyj.
10. Orlova E.D. Mikroelementy v pochvah i rasteniyah Omskoj oblasti i primenenie mikroudobre-nij : uchebnoe posobie / E.D. Orlova, E.G. Pyhtareva. -2-e izdanie, pererabotannoe i dopolnennoe. - Omsk : Izd-vo FGOU VPO OmGAU, 2007. - 76 s. - Tekst : neposredstvennyj.
11. Lodygin E.D. Soderzhanie kislotorastvo-rimyh form medi i cinka v fonovyh pochvah Respubli-ki Komi / E.D. Lodygin. - Tekst : neposredstvennyj // Pochvovedenie. - 2018. - № 11. - S. 1322-1329.
12. Azarenko Yu.A. Zakonomernosti soderzha-niya, raspredeleniya, vzaimosvyazej mikroelementov v sisteme pochva-rastenie v usloviyah yuga Zapadnoj Sibiri / Yu.A. Azarenko. - Omsk : Variant-Omsk, 2013. - 232 s. - ISBN 978-5-904754-52-5. - Tekst : neposredstvennyj.
13. Fonovoe kolichestvo tyazhelyh metallov v pochvah yuga Zapadnoj Sibiri / V.B. Il'in [i dr.]. -Tekst : neposredstvennyj // Pochvovedenie. - 2003. -№ 5. - S. 550-556.
14. Protasova N.A. Biogeohimiya mikroelementov v obyknovennyh chernozemah Voronezhskoj
14. Протасова Н.А. Биогеохимия микроэлементов в обыкновенных черноземах Воронежской области / Н.А. Протасова, Н.С. Горбунова, А.Б. Беляев. - Текст : непосредственный // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. - 2015. -№ 4. - С. 100-106.
15. ЗборищукЮ.Н. Микроэлементы в почвах каменной степи / Ю.Н. Зборищук, В.И. Турусов : монография. - Воронеж : Истоки, 2019. - 94 с. -ISBN 978-5-4473-0242-9. - Текст : непосредственный.
16. Побилат А.Е. Медь в агроэкосистеме юга Западной Сибири / А.Е. Побилат, Е.И. Волошин. - Текст : непосредственный // Микроэлементы в медицине. - 2017. - № 18(1). - С. 3-7.
17. Лукин С.В. Медь в агроценозах лесостепи ЦЧО / С.В. Лукин. - Текст : непосредственный // Агрохимический вестник. - 2018. - № 1. - С. 16-20.
18. Лукин С.В. Геохимические закономерности распределения микроэлементов в почвах и растительном покрове естественных биоценозов лесостепи ЦЧО / С.В. Лукин. - Текст : непосредственный // Достижения науки и техники АПК. - 2018. -Т. 32. - № 8. - С. 5-7.
19. Ильин В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов ^п, Mo, B) в южной части Западной Сибири / В.Б. Ильин. - Новосибирск : Наука, 1973. - 388 с. - Текст : непосредственный.
20. Азаренко Ю.А. Эколого-агрохимическая характеристика содержания микроэлементов в системе почва-растение в агроценозах Омского Прииртышья / Ю.А. Азаренко. - Текст : непосредственный // Почвы и окружающая среда. - 2018. -Т. 1. - № 2. - С. 52-66.
21. Волкова В.А. К вопросу о применении соединений меди в технологии возделывания яровой мягкой пшеницы. - Текст : непосредственный // Агрохимический вестник. - 2020. - № 2. - С. 68-72.
22. Агроэкологическая оценка содержания меди в лугово-черноземной почве при длительном применении минеральных удобрений / В.А. Волкова, Н.А. Воронкова, Н.Ф. Балабанова. - Текст : непосредственный // Экологические проблемы региона и пути их разрешения : материалы XIV Международной научно-практической конференции. -Омск, 2020. - С. 3-7.
23. Гоман Н.В. Влияние предпосевной обработки семян хелатами микроэлементов на урожайность зерна яровой пшеницы / Н.В. Гоман, И.А. Бобренко, В.В. Попова. - Текст : непосредственный // Агрохимический вестник. - 2020. - № 6. -С. 38-42.
Азаренко Юлия Александровна, д-р с.-х. наук, проф., Омский ГАУ, [email protected].
oblasti / N.A. Protasova, N.S. Gorbunova, A.B. Be-lyaev. - Tekst : neposredstvennyj // Vestnik VGU. Seriya: Himiya. Biologiya. Farmaciya. - 2015. - № 4. -S. 100-106.
15. Zborishchuk Yu.N. Mikroelementy v poch-vah kamennoj stepi / Yu.N. Zborishchuk, V.I. Turusov : monografiya. - Voronezh : Istoki, 2019. - 94 s. -ISBN 978-5-4473-0242-9. - Tekst : neposredstvennyj.
16. Pobilat A.E. Med' v agroekosisteme yuga Zapadnoj Sibiri / A.E. Pobilat, E.I. Voloshin. - Tekst : neposredstvennyj // Mikroelementy v medicine. -2017. - № 18(1). - S. 3-7.
17. Lukin S.V. Med' v agrocenozah lesostepi CChO / S.V. Lukin. - Tekst : neposredstvennyj // Agrohimicheskij vestnik. - 2018. - № 1. - S. 16-20.
18. Lukin S.V. Geohimicheskie zakonomernosti raspredeleniya mikroelementov v pochvah i rasti-tel'nom pokrove estestvennyh biocenozov lesostepi CChO / S.V. Lukin. - Tekst : neposredstvennyj // Dos-tizheniya nauki i tekhniki APK. - 2018. - T. 32. -№ 8. - S. 5-7.
19. Il'in V.B. Biogeohimiya i agrohimiya mi-kroelementov (Mn, Cu, Mo, B) v yuzhnoj chasti Zapadnoj Sibiri / V.B. Il'in. - Novosibirsk : Nauka, 1973. -388 s. - Tekst : neposredstvennyj.
20. Azarenko Yu.A. Ekologo-agrohimicheskaya harakteristika soderzhaniya mikroelementov v sisteme pochva-rastenie v agrocenozah Omskogo Priirtysh'ya / Yu.A. Azarenko. - Tekst : neposredstvennyj // Pochvy i okruzhayushchaya sreda. - 2018. - T. 1. - № 2. -S. 52-66.
21. Volkova V.A. K voprosu o primenenii so-edinenij medi v tekhnologii vozdelyvaniya yarovoj myagkoj pshenicy. - Tekst : neposredstvennyj // Agrohimicheskij vestnik. - 2020. - № 2. - S. 68-72.
22. Agroekologicheskaya ocenka soderzhaniya medi v lugovo-chernozemnoj pochve pri dlitel'nom primenenii mineral'nyh udobrenij / V.A. Volkova, N.A. Voronkova, N.F. Balabanova. - Tekst : nepo-sredstvennyj // Ekologicheskie problemy regiona i puti ih razresheniya : materialy XIV Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - Omsk, 2020. -S. 3-7.
23. Goman N.V. Vliyanie predposevnoj obra-botki semyan helatami mikroelementov na urozhaj-nost' zerna yarovoj pshenicy / N.V. Goman, I.A. Bo-brenko, V.V. Popova. - Tekst : neposredstvennyj // Agrohimicheskij vestnik. - 2020. - № 6. - S. 38-42.
Azarenko Yulia Alexandrovna, Doc. of Agr. Sci., Prof., Omsk SAU, [email protected].
