Сельское хозяйство/3. Земледелие, грунтоведение и агрохимия

 

К.х.н. Шабанова И.В., к.х.н. Гайдукова Н.Г.

Кубанский государственный аграрный университет, Россия

Влияние удобрений на уровень содержания марганца, кобальта, цинка и меди в чернозёме выщелоченном

 

Недостаточное содержание таких элементов, как марганец, медь, цинк и кобальт в почве вызывает нарушение синтеза многих биологически активных соединений - ферментов, витаминов, гормонов, аминокислот, что ведет к развитию заболеваний у растений и животных, снижению урожайности и качества сельскохозяйственной продукции. Применение удобрений может способствовать увеличению содержания доступных соединений элементов в почве и интенсивному поглощению их растениями. Однако в этом случае возникает угроза накопления в почве цинка и меди, входящих в перечень наиболее опасных элементов в почве [1]. Поэтому необходим мониторинг содержания тяжелых металлов в почве и выращиваемой продукции в условиях интенсивного земледелия.

В 1992 году на опытном поле Кубанского госагроуниверситета был заложен опыт по изучению влияния длительного применения минеральных удобрений и навоза в 11-польном севообороте, включающем чередование следующих культур: кукуруза на зерно -озимая пшеница -сахарная свекла -озимая пшеница –яровой ячмень с подсевом люцерны – люцерна 2-го года – люцерна 3-го года –озимая пшеница – озимый ячмень –подсолнечник – озимая пшеница. Почва – чернозем выщелоченный слабогумусный сверхмощный леглглинистый, реакция среды почвенного раствора близка к нейтральной (рН 6,5). Нами рассматриваются результаты исследований на следующих вариантах: 0 – контроль, вариант 1 (N39P32K20,  4,5 т/га навоза) – среднее плодородие; вариант 2  (N78P64K39,  9,0 т/га навоза) – повышенное плодородие, вариант 3 (N156P127K78, 18,0 т/га навоза) – высокое плодородие. Навоз вносили единоразово в начале ротации, минеральные удобрения ежегодно – под возделываемую культуру [2].

Содержание тяжелых металлов определяли во вносимых удобрениях, перед их внесением; в почве - в апреле месяце; в растениях – в фазе полной спелости. Пробоподготовку растительных проб проводили способом сухой минерализации ГОСТ 26929-94. Почвенные вытяжки для определения кислоторастворимых форм ТМ готовились по методике ЦИНАО (РД 52.18.191-89) в виде азотнокислых вытяжек, подвижных форм – вытяжкой ацетатно-аммонийным буфером. В приготовленных вытяжках содержание металлов определяли атомно-абсорбционным методом на приборе КВАНТ 2АТ.

За период ротации в пахотном слое почвы наблюдается накопление кислоторастворимых форм цинка (до 36 %), кобальта (до 27%), марганца ( до 15 %) и меди (до 11%) (табл. 1). Изменение уровня содержания кислоторастворимых соединений элементов в пахотном слое почвы по вариантам отличается: наибольшее накопление марганца и цинка выявлено в контрольном варианте; меди и кобальта – в варианте с удобрениями. Источниками поступления химических соединений в пахотный слой почвы являются атмосферные выпадения, а также процессы переноса их из подпахотного горизонта и вносимые удобрения. Во всех вариантах опыта содержание Mn, Cu и Co ниже ПДК, для цинка в 2012 году наблюдается превышение предельно допустимой концентрации - 1,2ПДК.

В период проведения исследований изменился уровень обеспеченности пахотного слоя чернозёма выщелоченного подвижными соединениями Mn, Cu, Zn и Co. Содержание подвижных форм меди и цинка в почве снизилось многократно: Zn примерно в 10 раз, Cu – в 30 раз, марганца и кобальта – возросло в 2 раза. Следует учитывать влияние различных факторов на содержание подвижных соединений металлов в почве, однако видна чёткая закономерность снижения уровня обеспеченности пахотного слоя почвы доступными для растений формам цинка и меди. За период исследований уровень обеспеченности пахотного слоя чернозёма выщелоченного подвижными формами микроэлементов изменился следующим образом: марганцем – возрос от среднего до высокого; кобальтом – незначительно вырос от очень низкого до низкого; медью – резко уменьшился от высокого до очень низкого; цинком – снизился от высокого до низкого. Это свидетельствует о переходе подвижных соединений меди и цинка в малоподвижные формы, о процессах закрепления их глинистыми частицами почвы, гумусом и о повышении выноса с растениями. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве ниже ПДК во всех вариантах опыта.

Таблица 1 – Динамика содержания кислоторастворимых и подвижных форм марганца, меди, цинка и кобальта в пахотном слое почвы в период полной ротации севооборота, мг/кг

Элемент

Год

 

Кислоторастворимые формы

Подвижные формы

0

1

2

3

0

1

2

3

Mn

1993

479

504

466

496

34,0

35,0

48,0

56,5

2012

565

550

538

520

60,5

65,0

65,0

68,5

Баланс, %

+15

+8,3

+13,4

+4,6

+43,8

+46,2

+26,2

+17,5

Cu

1993

17,6

18,0

18,4

18,4

5,8

4,5

3,8

6,1

2012

19,3

19,8

20,7

19,4

0,19

0,18

0,17

0,18

Баланс, %

+8,8

+9,1

+11,1

+5,4

-96,7

-96,0

-95,5

-97,1

Zn

1993

43,8

44,9

49,1

47,1

9,5

8,6

7,6

10,0

2012

68,8

58,2

61,2

66,5

1,13

0,77

1,10

1,27

Баланс, %

+36,3

+22,9

+19,8

+29

-88,1

-91,1

-85,5

-87,3

Co

1993

9,8

8,8

7,7

7,6

0,20

0,20

0,15

0,22

2012

10,6

10,8

10,6

9,9

0,34

0,33

0,40

0,38

Баланс, %

+7,5

+18,5

+27,4

+23

41,2

+39,4

+62,5

+42,1

Для оценки поступления микроэлементов в растения из почвы при различных дозах вносимых удобрений были отобраны пробы зелёной массы растений в фазе кущения и зерна в фазе полной спелости. Результаты исследования растительных проб представлены в таблице 2.

С увеличением доз вносимых удобрений содержание всех металлов в зелёной массе снижается; в зерне содержание Cu, Zn, Co – возрастает, марганца – снижается. Во всех вариантах опыта содержание тяжелых металлов в растительных пробах ниже ПДК. В зерне содержание марганца, цинка и меди находится на нижней пороговой концентрации, кобальта - почти в 10 раз меньше оптимального значения.

Таблица 2 – Содержание марганца, меди, цинка и кобальта в зерне и зелёной массе озимой пшеницы сорта Юка мг/кг (урожая 2012 г)

Вариант

Зерно в фазе полной спелости

Зелёная масса в фазе кущения

Mn

Cu

Zn

Co

Mn

Cu

Zn

Co

0

24,0

4,8

24,9

0,05

53

5,4

23

0,46

1

24,0

3,8

20,5

0,07

45

6,0

24

0,32

2

23,0

3,5

18,8

0,06

44

5,9

30

0,27

3

23,0

3,8

22,1

0,05

52

6,3

37

0,57

ПДК

120

7

35

0,8

-

10

50

-

Оптимум

21-71

3-7

20-35

0,3-0,8

-

-

-

-

Таким образом, длительное применение минеральных удобрений и навоза ведет к накоплению кислоторастворимых форм тяжелых металлов в пахотном слое почвы и снижению содержания подвижных форм металлов, в частотности меди и цинка. Дальнейшее развитие земледелия должно быть направлено на нормализацию микроэлементного баланса, например, за счёт внесения микроудобрений. 

Литература:

1. Водяницкий Ю.Н. Нормативы содержания тяжелых металлов и металлоидов в почвах / Ю.Н. Водяницкий // Почвоведение. – 2012. - № 3. – С. 368-375

2. Малюга Н.Г. Последействие навоза на содержание микроэлементов в чернозёме выщелоченном Кубани / Н.Г. Малюга, Н.Г. Гайдукова, П.Т. Букреев, И.В. Шабанова // Труды кубанского государственного аграрного университета.- 2012 – С.87-91