CC BY
99
УДК 631.82 : 631.416.9
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВЕ НА СКЛОНАХ
ДУБОВИК Д.В.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор
руководитель группы аналитических работ ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ; E-mail: [email protected]. ДУБОВИК Е.В.,
кандидат сельскохозяйственных наук,
старший научный сотрудник ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ E-mail: [email protected].
Реферат. В трех ротациях зернопаропропашного севооборота, на склонах северной и южной экспозиций, а также водораздельном плато исследовано влияние минеральных удобрений на содержание в почве подвижных соединений цинка, меди, кобальта никеля и свинца. Установлено, что применение минеральных удобрений в дозах на планируемый урожай сельскохозяйственных культур не приводит к значительному повышению содержания тяжелых металлов в почве. Минеральные удобрения, изменяя кислотно-щелочные условия, способствуют увеличению подвижности тяжелых металлов и их доступности растениям.
Ключевые слова: минеральные удобрения, экспозиция склона, тяжелые металлы, цинк, медь, кобальт, никель, свинец.
THE INFLUENCE OF MINERAL FERTILIZERS ON THE CONTENT OF HEAVY METALLS IN THE SOIL
ON SLOPES
DUBOVIK D.V.,
Doctor of Agricultural Sciences professor of Russian Academy of Sciences.
Team Leader analytical work FGBNU VNIIZ and EPZs; E-mail: [email protected].
DUBOVIK E.V.,
Candidate of Agricultural Sciences,
Senior Research Fellow and EPZs FGBNU VNIIZ E-mail: [email protected].
Еssay. In three rotation cycles of grain crop-fallow-row crop rotation on the slopes of northern and southern exposures, and also on the watershed plateau the influence of mineral fertilizers on the content of mobile compounds of zinc, copper, cobalt, nickel and lead in the soil was studied. It is found out that the application of mineral fertilizers at the rates calculated on the planned yield of crops does not result in significant increase of the content of heavy metals in the soil. Mineral fertilizers change acid-base conditions and therefore facilitate the increase of heavy metals mobility and their availability for plants.
Key words: mineral fertilizers, slope exposure, heavy metals, zinc, copper, cobalt, nickel, lead.
Введение. Получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур невозможно без применения минеральных удобрений. Системы удобрений обеспечивают реализацию потенциальной продуктивности возделываемых культур, способствуют воспроизводству плодородия почв [1. - С.22]. Но, в зависимости от физико-химических свойств почвы видов и доз применяемых минеральных удобрений, изменение уровня плодородия происходит не всегда однозначно. Часто отмечается накопление в почвах различных тяжелых металлов, источником которых служат вносимые удобрения [2.-С.45]. С минеральными удобрениями вносится достаточно большое количество тяжелых металлов [3.-С.372]. Последствия такого накопления приводят к увеличению концентрации тяжелых металлов в почве и продукции растениеводства, и в конечном итоге в организме человека. Поэтому при внесении минеральных удобрений необходимо знать степень их влияния на накопление тяжелых металлов в почве.
Объекты и методика исследований. Исследования проводились в блоке плодородия многофакторного полевого опыта ФГБНУ ВНИИЗ и ЗПЭ (Курская область, Медвенский район) Почва - чернозем типичный среднесуглинистый. Исследовалось действие минеральных удобрений на содержание в почве тяжелых
металлов меди, марганца, цинка, кобальта, никеля и свинца в течение трех ротаций четырехпольного зернопаропропашного севооборота. Изучаемые варианты: контроль - без удобрений; внесение минеральных удобрений в дозе N280P300K320 за ротацию севооборота. В отобранных образцах почвы (пахотный слой) определялись подвижные формы марганца и цинка из уксус-но-аммонийной вытяжки рН 4,8; медь, кобальт, никель, свинец - из вытяжки 1 М HCl, методом атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрометре AAS-3 [4.-С.236].
Результаты исследований. В среднем за три ротации содержание подвижного цинка в почве северного склона при внесении минеральных удобрений снижалось на 0,09 мг/кг (таблица 1). На водораздельном плато количество цинка было практически одинаковым, как на вариантах без применения удобрений, так и с удобрениями. На склоне южной экспозиции отмечается тенденция к снижению содержания цинка при внесении минеральных удобрений на 0,02 мг/кг. Снижение содержания подвижного цинка в почве при применении минеральных удобрений, очевидно, связано с повышением урожайности культур на этих вариантах и, как следствие, большим выносом цинка с биомассой. Цинк
относится к группе сильно накапливаемых элементов и активно поглощается растениями [5. - С.4].
По элементам рельефа наибольшее содержание цинка отмечается на водораздельном плато. Оптимальный гумусовый и кислотный режимы плакора позволяют поддерживать уровень подвижного цинка, как при внесении минеральных удобрений, так и без них.
Содержание подвижной меди в почве в среднем за три ротации при внесении минеральных удобрений снижалось на всех изучаемых элементах рельефа (таблица 1). Так, на склоне северной экспозиции количество меди в почве на варианте с минеральными удобрениями снизилось на 0,76 мг/кг, на водораздельном плато - на 0,10 мг/кг, на склоне южной экспозиции - на 0,25 мг/кг.
Как видно, наибольшие темпы снижения наблюдаются на северном склоне. Очевидно, это связано с тем, что физиологически кислые минеральные удобрения смещают рН в сторону подкисления, тем самым повышая подвижность меди и ее доступность растениям.
На водораздельном плато и склоне южной экспозиции минеральные удобрения не вызывали значительных изменений в общем уровне кислотности почв, и подвижность меди на этих элементах рельефа была меньшей, чем на северном склоне, что сказалось на меньших темпах ее выноса.
В проведенных исследованиях в среднем за три ротации содержание подвижного кобальта в почве от применения минеральных удобрений на склоне северной экспозиции существенно не изменялось (таблица 1). Можно лишь отметить тенденцию в сторону незначительного снижения количества кобальта на удобренных вариантах. На водораздельном плато при внесении минеральных удобрений отмечается незначительное повышение (на 0,09 мг/кг) содержания кобальта в почве. На склоне южной экспозиции количество этого элемента на варианте без удобрений было выше на 0,14
мг/кг, чем на удобренном варианте. На склоне южной экспозиции при внесении минеральных удобрений содержание подвижного кобальта в почве было самым высоким.
Содержание подвижного никеля в почве в среднем за три ротации при внесении минеральных удобрений снижалось на всех элементах рельефа (таблица 1). Так, на северном склоне его количество уменьшилось на 3,54 мг/кг, на водораздельном плато - на 1,58 мг/кг, на склоне южной экспозиции - на 0,60 мг/кг.
Наибольшее снижение количества подвижного никеля в почве при использовании удобрений происходит на северном склоне. Очевидно, это связано с тем, что на этом склоне, на удобренном варианте отмечается наиболее кислая рН почвенного раствора. А как уже отмечалось, подвижность никеля возрастает при снижении рН, при этом происходит неполное связывание его в хелатные комплексы [6.-С.215]. Эти формы никеля доступны растениям и активно ими поглощаются, что и приводит к снижению его подвижных форм в почве.
Содержание подвижного свинца в почве, в среднем за три ротации, при внесении минеральных удобрений на склоне северной экспозиции снизилось на 0,93 мг/кг (таблица 1). На водораздельном плато также отмечается снижение количества свинца в почве на удобренных вариантах на 1,06 мг/кг. На склоне южной экспозиции, напротив, внесение минеральных удобрений способствовало повышению содержания свинца в почве на 0,55 мг/кг.
Накопление свинца в почве южного склона при внесении удобрений связано с тем, что на этом склоне формируется слабощелочная реакция почвенного раствора, а при высоких значениях рН свинец осаждается в виде карбоната и гидроксида, что снижает его подвижность [7.-С.230]. Снижение количества подвижного свинца в почве северного склона и водораздела при внесении минеральных удобрений вызвано подкисле-нием почвенного раствора и увеличением доступности свинца растениям. Хотя свинец и не является биогенным элементом, растения его поглощают, причем при высоких значениях рН поглощение замедляется [8.-С.118].
Выводы. Таким образом, можно отметить, что внесение минеральных удобрений в дозах на планируемый урожай сельскохозяйственных культур не приводит к значительному повышению содержания тяжелых металлов в почве. Минеральные удобрения, изменяя кислотно-щелочные условия, способствуют увеличению подвижности тяжелых металлов и их доступности растениям.
Таблица 1 - Содержание тяжелых металлов в почве в зависимости от минеральных удобрений и экспозиции склона
Элемент рельефа Удобрения Содержание тяжелых металлов в почве, мг/кг
Zn Cu Co Ni Pb
Северный склон контроль 0,28 4,54 3,79 9,00 6,87
N280P300K320 0,19 3,78 3,75 5,46 5,94
Водораздельное плато контроль 0,31 4,71 4,14 8,06 8,89
N280P300K320 0,30 4,61 4,23 6,48 7,83
Южный склон контроль 0,18 4,24 4,43 6,40 7,29
N280P300K320 0,16 3,99 4,29 5,80 7,84
Список использованных источников
1. Мязин Н.Г., Павлов Р.А., Шеина В.В. Влияние удобрений на накопление нитратов и тяжелых металлов в почве и растениях и на продуктивность звена зернопаропропашного севооборота // Агрохимия. - 2006. - № 2. - С. 22-29.
2. Карпова Е.А., Потатуева Ю.А. Влияние длительного применения жидких комплексных и твердых сложных удобрений на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве и растениях овса и вики // Агрохимия. -2003. - № 2. - С. 45-49.
3. Войтович Н.В., Полев Н.А., Останина А.В. Оценка загрязнения почв сельскохозяйственного использования в результате агрогенного воздействия // Почвы Московской области и их использование. - М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2002. - Т.1 - С. 372-384.
4. Практикум по агрохимии / В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, О.А. Амельянчик и др. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689 с.
5. Лукин С.В., Авраменко П.М. Цинк в агроландшафтах Белгородской области // Агрохимический вестник. -2005. - № 5. - С. 4-5.
6. Garrels R.M., Christ C.L. Solutions, Minerals and Equilibria. - New York: Harper & Row, 1965. - 450 p.
7. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почве и растениях. - М.: Мир, 1989. - 439 с.
8. Hughes M.K., Lepp N.W., Phipps D.A. Aerial heavy metal pollution and terrestrial ecosystems // Adv. Ecol. Res., 1980, 11. - 217 p.
List of sources used
1. Myazin N.G., Pavlov R.A., Sheina V.V. Effect of fertilizers on the accumulation of nitrates and heavy metals in soil and plants and on the productivity level of crop rotation zernoparopropashnogo // Agrochemistry. - 2006. - № 2. - S. 22-29.
2. Karpova EA, Potatueva Ya Influence of long application of complex liquid and solid compound fertilizers on the content of heavy metals in the sod-podzolic soil and plants oats and Agrochemistry // wiki. - 2003. - № 2. - S. 45-49.
3. Wojtowicz N.V., Polev N.A., A.V. Ostanina Evaluation of contamination of agricultural use as a result of the impact of soil Agrogene // Soils Moscow region and their use. - M .: Soil. Inst them. VV Dokuchaev, 2002. - P. 372-384.
4. Workshop on Agricultural Chemistry / VG Mineev, VG Sychev, OA Amelyanchik etc. -. M .: MGU, 2001. - 689 p.
5. Lukin SV, Avramenko PM Zinc in agricultural landscapes of the Belgorod region // Agrochemical Gazette 2005. -number 5. - S. 4-5.
6. Garrels R.M., Christ C.L. Solutions, Minerals and Equilibria. - New York: Harper & Row, 1965. - 450 p.
7. A. Kabat-Pendias, Pendias H. Trace elements in soil and plants. - M .: Mir, 1989. - 439 p.
8. Hughes M.K., Lepp N.W., Phipps D.A. Aerial heavy metal pollution and terrestrial ecosystems // Adv. Ecol. Res, 1980, 11. - 217 p.
