Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биогенные и токсические элементы в агроценозе при интенсивной химизации

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Биогенные и токсические элементы в агроценозе при интенсивной химизации"

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА,ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ К ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В. ЛОМОНОСОВА Факультет почвоведения

На правах рукописи

. БИОГЕННЫЕ И ТОКСИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В АГР0Ц2К03Е ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ ХИМИЗАЦИИ

Специальность 06.01.04. - Агрохимия

Автореферат „ диссертации на соискание учзной степени кандидата биологических наук

ПАРАМОНОВА Елена Анатольевна

Москва ,1991

Работа выполнена на кзбедро агрохимии сакультета почвоведения

Московского государственного университета ии. М.В. Ломоносова

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

академик ВАСХНИЛ,профессор В.Т. Минеев

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук

Потатуева Ю.А. кандидат биологических наук Садовникова Л.К.

Ведущее учреждение - Щ-ИШШ

Защита состоится " 14" ¿¿¿¿¿/(Т£~ 199 Я^т. в 15 час. 30 мин.

в зуд. М-2 на заседании специализированного совета К 053.05.86

МГУ ии. М.В. Ломоносова ^

Адрес специализированного совета: 119399.Москва,ГСП,

Ленинские горы,МГУ,факультет почвоведения.Ученый совет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ

Автореферат разослан "199 г.

Ученый секретарь специализированного совета И.П. Бабьева

ЯНУКПЕЯЩ -I-

уальность темы. Химизация земледелия - важнейший фактор ивного развития сельскохозяйственного производства.Однако

С-ТД9Я

зсении удобрений в почве происходят различные химические взаимодействия между макро- и микроэлементами,при которых ряд биогенных элементов переходит в труднодоступные формы,что затрудняет их поглощение растениями.Увлечение высокими дозами минеральных удобрений способствует росту величины отчуждения микроэлементов из агроценоза с фитоиассой высоких урожаев сельскохозяйственных культур,а это может привести к нарушению баланса биомикроэлементов в почве.

С другой строны,бесконтрольное применение органических и органо-минеральных удобрений,размещение агроценозов в непосредственной близости к индустриальным источникам приводит к интенсивному поступлению тяжелых пета/¡лов в агроценоз.

Результатом этих процессов явилось возникновение сильно загрязненных агрсэкоеисгем по одним элементам и истощенных по другим.Питание растений произрастающих в таких агроценоззх,как правило,не сбалансировано от чего страдает качество получаемой продукции.

Все это указывает на необходимость комплексной оценки различных систем удобрения,которая позволит рационально применять удобрения под отдельные культуры и в севообороте и не нарушая баланса микроэлементов в почве получать качественную по элементному составу продукцию растениеводства.Кроме того,ваяно проводить постоянный контроль за накоплением токсических элементов в почве

и растениях при многолетнем внесении удобрений.

1-/73*

Целъ и задачи исследований. Цель работы состояла в изучении влияния длительного применения минеральных и органо-минеральных удобрений на изменение подвижности микроэлементов а элементов загрязнителей в дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренное ти и содержания их в растениях.В задачи исследования входило: изучение влияния различных доз и систем удобрений при длительном их применении на содержание отдельных форм микроэлементов и тяжелых металлов з почве; исследование уровня содержания и выноса биогенных микроэлементов культурами в звене севооборота в зависимости от систем удобрения и степени окультуренности почв; оценка возмокности накопления в почвах и сельскохозяйственной продукции металлов загрязнителей.

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное изучение изменения содержания отдельных форм биоэлеменгов и элементов загрязнителей в дерново-подзолистых почвах при 14-летнем применении минеральных и органо-минеральных удобрений.Расчитан хозяйственный баланс гяяелых металлов при применении различных систем удобрения.

Практическая ценность работы. Полученные результаты войдут в рекомендации при составлении систем удобрения в севооборотах на дерново-подзолистых почвах.

Апробация работе.Основные результаты исследований доложены на 2 Всесоюзной конференции "Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы" (Моекза,1988),на X научной конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ (Москва,1988),на Всесоюзном научно-практическом семинаре химического общества им.Д.И. Менделеева (Тула,1990),на XI Всесоюзной конференции по биологической роли микроэлементов и их применению в сельском хозяйстве (Самарканд,1990),на Республиканской научно-технической конференции

:ц:?еяси....чкацин к рациональному использованию земель (Волгоград, 19^0).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ,I работа находятся б печати.

Объем работы.Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста,содержит ¿'О таблиц и $ рисунков.Она состоит из введения,обзора литературы,экспериментальной части из 4 глав,выводив и приложения .Список литературы включает /¿V>~ наименования, из них на иностранных языках.

МЕТОДЫ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования проводили на базе длительных стационарных опытов на Агробиологической станции факультета почвоведения МГУ "Чаш-никово" (Московская область) в I988-I9SQ г.г.

два стационарных опыта с минеральной системой удобрения были заложены в 1976 году.В момент закладки опыта ставилась задача: нэ предварительно произвесткованных почвах разной степени окуль-гуренности интенсивным применение!,! минеральных удобрений,дозы которых расчитывали на планируемую прибавку к урожаю с учетом коэффициента использования питательных веществ,добиться выравнивания урожаев.С 1988 года было заложено несколько дополнительных вариантов на слабоокультурепной почве,где внесение минеральных удобрений сопровождалось внесением горфяно-поиетного компоста из расчета 15 т/гз в год.

Опыты проводились в условиях 5-ти польного севооборота.Учетная площадь делянки 25 (5x5 м^),повторность четырехкратная.Исследования проводили в звеньях севооборота: тритикале,кукуруза,го-рохо-овсяная смесь и рапс,картофель,горохо-овсяная смесь.

Третий стационарный опыт заложен в 1976 году на слабоокульту-

ренной почве,В опыте применяется органо-минеральная и ыинераль-

9 /Ч

ная системы удобрения.Размер учетной делянки 75 м (15x5 мс), повторность трехкратная.В 1988-90 годах возделывали озимую пиени-ДУ«кукурузу,горохо-овсяную смесь.

Во всех опытах применяли весной под перепашку аммиачную селитру ,^0^-ную калийную соль,двойной суперфосфат.Под картофель и кукурузу осенью под вспашку вносили торфяно-пометный компост.

Схема внесения удобрений в звене севооборота представлена в таблице I.

Согласно программы исследований в 1988 году до посева и внесения удобрений были отобраны по 12 образцов из пахотных горизонтов почв на исследуемых вариантах опытов.Статисгическая обработка полученных данных по содержанию некоторых форм микроэлементов показала,что полученные результаты варьируют незначительно (коэффициент вариации не превышает 10$).Это позволило в дальнейшем при определении микроэлементов и тяжелых металлов в почве пользоваться смешанными образцами.

Валовое содержание микроэлементов определяли методом разложения почвы плавиковой кислотой в присутствии азотной кислоты. Подвижные форы микроэлементов извлекали I н HCl,буферным раствором CHjCOOA'H^ с pH без ЭДТА и с коыплексоном,гаким образом определяли обменно-поглощенные и водорастворимые формы металлов, 'абсолютное количество связанное с органическим веществом почв и потенциальный запас доступных форм микроэлементов,связанных с аморфными и некристаллическими образованиями (Практикум по агрохимии,1989;Соловьев,1990).Определение агрохимических показателей почв проводили общепринятыми методами (Практикум по агрохимик, 19 89).

Определение микроэлементов и тяжелых металлов в растительных

Таблица I. Схема внесения удобрений (кг д.в./га).

Вариант У . р.,„. "КГ органика, т/гд V У К"" и/ У "Г

Контроль 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

50 45 50 0 54 17 77 40 19 54

№)г 100 90 100 0 108 54 154 80 38 108

ти 150 155 150 0 162 51 233 120 57 162

200 180 £00 0 216 68 308 160 76 216

250 225 250 0 270 85 385 200 95 270

ш. 0 0 0 60 0 0 0 0 0 0

КРЙ)3+Ж 150 155 Г50 60 162 51 233 120 57 162

(*ТВ) +ТИК 30 15 30 60 60 60 90 30 40 60

90 15 50 • 60 60 60 120 45 60 90

Приаэчаниэ: ТЛЕ - торфяно-поыеттгй компост образцах проводили посла сухого озоления образцов в муфельной почп при 450° С и растворения золы в смеси соляной и азотной кислог (ВаЕеяин,1274).ГСоличеа?вомикроэлементов в минеральных удобрениях определяли в зыгязке. сиеси соляной и азотной кисло* ,э органп^соаяХ'удобрениях - после сокрого озоления (Практикум по 8Грсхкжа,1989).

0лр929лэнко всех иякрозлеиентов в почзах,растениях,удобрениях проводиги аюано-абсорбщюнныи ыегодом.Иатеиатическая обработка данных выполнена на микрокалькуляторе "Электроника МК-61" (Андреев, 19891Нвлькик,1Э89) по иетодике Б.А. Доспехова (1986).

Автор приносив глубокую благодарность старшему научному сотруднику кафедры агрохимии Соловьеву Г,А. и заведующему лабораторией 8?рохш1ИИ АБС Чашниково Лдзарчак В.Е. за большую помощь при проведении полевых опшов и выполнении аналитических работ.

-6-

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Соде^зканяе микроэлементов в дерново-подзолистой почве в зависимости от степени ее окульгуренностк и .удобрения. Исследования проводили на дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренносхи,отличающихся по отдельным агрохимическим свойствам (табл.2).

Таблица 2.

Некоторые агрохимический показатели дерново-подзолистых почв разной степени окультуренноети.

Горизонт Глубина рНкг,т Нг /8 V Н?0 ^мг экв/ЮОг % с ыгЯОО ?2°5 гумус /0

Среднеокультуренная почва

Апах 0-30 5,9 3,3 11,4 77,9 10,5 23,7 2,63

АгВ 30-40 4,5 2,6 9,7 79,2 7,0 4,4 0,84

В1 40-95 3,6 5,1 18,6 78,4 9,8 1,5 0,40

В2 95-120 З,? 4,8 17,6 78,6 8,8 1,8 0,18

Слабоокультуренная почва

Апах 0-28 5,7 3,9 10,5 72,8 6,0 6,2 2,32

А2В 28-46 3,9 3,6 6,9 65,7 2,5 1,1 0,67

В1 46-79 3,5 7,0 6,1 46,4 7,5 0,5 0,39

79-115 з,з 9,4 9,5 50,3 7,9 3,0 0,14

По содержанию микроэлементов почви различались незначительно-.

Источником поступления микроэлементов в почвы могут быть пыль, осадки,средства химизации,но основный фактором,определяющим содержание элементов в почвах являются почвообразуювде породы (Виноградов,1950).Химический состав материнских пород»подстилающих почвы разной степени окультуреннасти представлен на рис.1. Красно-бурая морена»подстилающая среднеокультуренную почву отличается от подстилающей слабоокультуренную дерново-подзолистую почву только содержанием ыарганца.

Рис.1.Химический состав пахотных горизонтов почв ——среднеокультуренная почва —слабоокультуренная почва

Биогенные микроэлементы.Степень поглощения микроэлементов растениями определяется не столько валовым их количеством,сколько содержанием подвижных соединений в почвенном профиле.Содержание потенциально-доступных форм (вытяжка I н HCl) в среднеокультуренной почве для марганца составило 533-663 мг/кг,яелеза 3,12-3,16 г/кг, цинка 10,0-11,9,меди 3,5-3,7,кобальта 2,3-3,3 мг/кг.Полученные результаты позволили отнести почву к среднеобеспеченной по содер-нанию цинка и кобальта,низкообеспеченной по меди и к группе почв повышенной степени обеспеченности по марганцу (Соловьев,1989)аВ пахотном горизонте слабоокультуренной почвы содержание потенциально-доступных форм микроэлементов колеблется для марганца от 783 до 849 мг/кг,железа 3,06-3,2 г/кг,цинка 7 ,9-8,6,меди 2 ,1-2,5,кобальта 2,4-3,3 мг/кг.Слабэокультурепная почвд характеризуется как высокообеспеченная по марганцу среднеобеспеченная по кобальту,низкообеспеченная по содержанию цинка и меди (Соловьев,1989).Лучшая обесле ченность среднеокулътуренной дерново-подзолистой почвы железом, цинком,медью и меньшее содержание в ней марганца по сравнению со слабоокультуренной почвой связано с различием в содержании гумуса,pH.

14-летнее применение высоких доз минеральных удобрений приве-

ло к увеличению запаса подвижных форм марганца я цинка в пахотном горизонте.На подвинность меди и кобальта систематическое применение минеральных удобрений существенного влияния не оказало.Не изменилось содержание подвижного зелеза под влиянием минеральных удобрений на среднеокультуренпой почве,тогда как на слабоокультуренной - возросло( тдбл.З).

Максимальное содервдние подвижных форы цинка и марганца з верхних горизонтах дернозо-псдзолисгых почв,что подтверждает положение о биогенной аккумуляции этих элементов (Ильин,1985;Ковда, 1985).Для подвижных форм железа,меди -и кобальта характерно распределение по профилю дерново-подзолистых почв по элювиально-иллювиальному типу.

Таблица 3.

Содержание подвижных форм биогенных микроэлементов в дернозо-подзолистых почвах,иг/кг (слой0-20см) (средние данные 1988-1990 г.г.)

Заркант Мл Си Со

х г 1 1 1 г 1 £ 1 '. " Г"

Среднеокультуренная почва

Контроль 3157 773 533 475 10,0 5,9 3,5 2,7 2,3 1.7

ЗГ48 769 564 515 10,2 М 3,6 2,9 2,7 2,0

3129 736 603 556 п,г 3,2 2,7 з.з 2,2

(Л'РК)5 . 3146 696 663 591 п,б 4,5 3,7 2,7 з.з 2,2

Слабоокультуренн-ая почва

Контроль 3067 438 783 602 7,9 2,5 2,1 1,9 2,4 1,6

3134 435 799 635 8,2 2,7 2,2 1,9 3,0 1,8

3146 433 814 659 8,3 г,э 2,5 1.7 2,9 2,1

3197 ¿1 ОТ" 849 691 8,6 3,2 2,4 1,7 з,з г,2

тпк 4798 600 701 515 7,0 1.7 3,1 2,2 3,9 2,4

(^РК)^ТПК 4731 602 722 602 6,6 1,8 з.з 2,1 3,8 г ,2

(л'рк)"д+тпк 4640 559 603 469 12,4 5,6 3,5 2,9 3,9 2,3

(а/рк)^+тпк 5125 55с 629 486 13,1 5,7 3,1 2,9 4,0 2,5

Пр1шечание:1-вытяжка I н НС1, 2- МБ рН 4,5+ЭДМ

-9В литературе существует противоречивое мнение по вопросу о влиянии применения сочетания минеральных и органических удобрений на подвкнность микроэлементов в почве.Ряд авторов указывает на обогащзние псчз элементами за счет навоза (Никискина,1963;Кочетко-ва, 1981;Тома и др. ,19 84 ;Соловьеза,19 86; Ягсиая^ ¡Ьшка. ,1982),другие исследователи (Благовещенская,1980;Горлях,0лькусник,1987;

<х£,1987) утвервдаю^что систематическое применение органических удобрений в сочетании с минеральными нз оказало влияния на подвижность микроэлементов.Наши исследования показали,что использование органо-минеральной системы удобрения в севооборота в течении 14 лет способствовало обогащению почвы подвияными формами Ре,#п,Си,Со, а также переводу подвижных форм марганца в слабо подзижте состояние,что имеет ванное значение для предупреждения токсического влияния элемента на развитие рас тени;": распространенного на кислых дерново-подзолистых почвах (Авдонин,1979).

Тяжелые металхы.Для почвенного покрова развитых стран в последние десятилетия характерно возрастание фонового содержания тяжелых металлов,В дерново-подзолистых почвах фоновое содержание Рь составляет 19, Л^- 51,Сх - 145 мг/кг (Шнеев,1984).

Исследование химического состава материнских пород и почвенных горизонтов пока зало,что породы идентичны по содержании тяаолых металлов (рис Л),а верхние горизонты почв обогащены Рь,Сс£,.Ж':: С г.

Данные по вопросу влияния длительного применения бысоких доз минеральных и органических удобрений на накопление в почве элементов загрязнителей противоречивы.В ряде работ (Благовещенская,1960; Гомонова,1990;!.яшеев,1990;^оаел5^л ,1977; ИЫй-ПОое ,1984;

еЬ. &£■ ,1987) отмечается накопление в почве токсических элементов и увеличение "их подвижности при применении удобрений,

что отрицательно сказывается на качестве растительной продукции.

Ь-'.В',

Но есть исследования,где не обнаружено влияния средств химизации на содеркание тяжелых металлов в почвах (Соловьева,1986;Карпова,Пота-туевд,1990; Mcrdndt ,1987),Поэтому изучение содержания некоторых форм тяжелых металлов в почве представляет большой научный и практический интерес.

ПДК Рь в почве составляет 100, ML- 100,CoL- 5,Сг - 100 мг/кг (Рэуце,Кырстя,1986).В изучаемых почвах 14-летнее применение минеральных и рргано-минерадьных систем удобрения не привело к накоплению тяжелых металлов сверх предельно допустимых концентраций (та.бл.4). •

Таблица 4.

Содержание,отдельных форм тяжелых металлов в дерново-подзолистых почвах,мг/кг (слой 0-20 см) -- - (средние данные 1988-1990 г,г.)

Вариант I - 2 I 2 I 2 I О С

Среднеокульгуренндя почва

Контроль 8,0 3,9 0,12 0,12 3,0 Г,4 2,0 0,17

7,2 3,9 0,21 0,20 3,2 1,7 2,2 0,18

Ш)3 8,1 4,4 0,24 0,21 3,2 2,0 2,0 0,27

8,3 4,2 0,24 0,19 3,6 2,1 1,9 0,30

Слабоокулыуренная почвз

Контроль 5,8 2,8 0,20 0,14 4,5 1,5 2,1 0,23

(^PK)j 6,0 3,1 0,26 0,19 1,6 2,0 0,30

(А/РК)3 6,4 3,3 0,31 0,22 4,3 1,8 1,9 0,38

6,2 3,1 0,31 0,24 4,2 2,2 2,0 0,38

ТПК 7,5 3,7 0,18 0,11 2,0 1,7 2,9 0,16

(л/РК)3+ТПК .7,2 3,3 0,19 0,19 2,3 1,8 2,7 0,20

(А/РК)а+ТПК 7,0 3,6 0,27 0,18 4,1 2,1 2,7 0,21

0VPK)6+TnK 6,1 3,8 0,24 0,19 3,9 1,9 2,6 0,20

Примечание:1-выгяжка 1н Ш1,2-ацзтагяо-э!,:;.>онийный буфер рН 4,5+ЭДТА

Отмечается тенденция повышения содержания обменнопоглощенных, водорастворимых и связанных с органическим веществом форм тякелых

металлов с ростом доз минеральных удобрений.Применение органо-минеральяой системы удобрения на слдбоокультуренной почве также увеличило подвижность по сравнению с контрольным вариантом,Все это объясняется привноссм токсических элементов с удобрениями.

Влияние удобрения- и окультуренкости почв на содержание биогенных и токсических микроэлементов в растениях.

В условиях полевых опытов 1988-1990 годов .отмечается высокое влияние минеральных удобрений на урожайность культур звена севооборота .Повышение нормы полного минерального удобрения до i^PK)^ увеличивало урожаи зерна тритикале по сравнению с контролем на 20,9 и 19,9 ц/га,клубней картофеля на 139,4 и 147,1 ц/га,зеленой массы рапса на 109,7 и 119,1,кукурузы на 354,3 и 355,2,горохо-овсяной смеси на 197,4 и 155,3 ц/га на среднеокультуренной и слабо-окультуренной почве соответственно (табл.5).Дальнейшее увеличение доз удобрений из-sa ухудшения агрохимических свойств почв не позволило получить достоверной прибавки урожаев культур.Раэовое применение торфяно-пометного компоста привело к получению-прибавки урожая для кукурузы 42,1,клубней картофеля - 83,3,горохо-овсяной смеси 46,9 ц/га.Систематическое внесение органо-минеральных удобрений на слабоокультуренной почве дает возможность достич уровня продуктивности отдельных культур севооборотэ,цолучаемого при применении высоких доз минеральных' удобрений.

Изменение микроэлементного состояния почв в условиях интенсивной химизации оказывает влияние на поглощение металлов-растениями. Наибольший коэффициент корреляции существует между содержанием обменнопоглощенных и водорастворимых форм элемента в почве и поступлением их в растения.

Оптимальное содержание иарагнца в растениях 20-60 мг/кг.В ку-

Таблица 5.

Урояай культур звена севооборота,ц/га (1988-90 г.г.)

Вариант

тритикале (зерно) 1988г

кукуруза , (зел.масса) 1989 г

среднеокультуренная почва

14,8 375,6

20,3 480 9

2? ,9 609 О

35 7 729 9

34 4 809 6

30.3 7 9318

2,1 31,0

олабоокульгуренная почва

10.5 343,4

17.6 442,1 23!4 582 4

30.4 698,6 31 7 764 8 29 I 814 8

горохо-овся-ная смесь 1990 г

лснтроль

НСР0,5

Контроль (ЛТК) /РК ш

/РК,

шрп~ ТПК°>5 (^ря)3+тпк нсрп

рщ&чж ц/рк)5+тпк

1,8 16,8 39,4

7,3

25,4 385 5 74111

24,3 538

607

148,3 190,5 255,5

345.7 412 5 368*0

16,7

119.8 158 I 216 9 275 I

333.9 31915

17,7 . 166 7 301 |з

19,2 257 3

286 3

лътурах звена севооборота марганца содержалось от 10,2 до 63,9 мг/кг сухого вещества »В основном растения обеспечены этим элементом (табл.6).По ыере повьшения окультуренноети почв концентрация марганца в зеленой иассе кукурузы снижалась в 1,5 раза.На накопление элемента другшш культурами степень окультуренности и применение различннх систем удобрения влияния не ока зало.В поступлении марганца в растения кукурузы прослеживается четкая дина-ыика по газам гоегетациа.Максимальное содержание элемента отмечалось в начале вегетации,всвязи с бурно происходящими процессами развития,и в период созревания,когда происходит усиление синтеза л передвижения углеводов в направлении формирования зерна.

Таблица ь.

Содерязнио баоиикроалеиенЕов в расгегкнх,иг/кг сухого вещества

Вариант Ма рга нец Железо Цинк Медь Кобальт

I 2 I 2 I 0 Г 2 I 2

зерно тритикале, 1988 г

контроль 35,0 22,8 67,0 39,4 44,2 38,3 6,5 6,0 0,02 0,08

27,2 21,2 86,2 35,0 34,8 33,6 5,1 4,9 0,09 0,07

№)3 23,0 29,6 60,0 39 ,4 33,4 32,3 3,0 4,3 0,11 0,14

(лП)5 29,6 31,8 75,0 35,6 40,4 30,5 4,0 3,3 0,13 0,12

ТПК 32,1 34,5 4,4

С*'РК)5+ТПК 32,4 39 ,8 6,3

зеленая пасса рапса,1988 г

Контроль 16,0 21,2 66,0 133 1л ,2 17,1 5,1 7,4 0,01 1,03

(>'РК)1 19,6 24,4 72,0 174 1ь,8 14,8 5,4 6,8 0,14 0,62

(УРК), 48,8 38,8 123 157 22 14 ,2 6,2 7,2 0,16 0,86

101,6 112 73с 154 28 22,1 9,6 9,4 0,02 1,60

тпк 45,6 137 29,0 9,6 1,24

зеленая ;,1асса кукурузы ,1989 г

Контооль 25,4 32,9 109 121 16,9 13,0 5,8 3,9 0,12 0,09

22,5 40,? 107 175 16,8 15,7 3,3 5,5 0,12 0,08

Ш)5 30,9 56,3 118 158 18,7 15,7 4,3 4,0 0,05 0,13

(//РК)5 28,3 63,9 129 141 16,5 17,9 4,0 3,& 0,08 0,16

тпк 49,8 247 25,2 3,8 0,09

№)3+тпк 46,1 118 20,4 з-,1 0,07

клубни картофеля,1989 : г

Контроль 11,3 11,3 154 181 15,9 15,8 2,2 2,0 0,07 -

18,6 13,9 168 146 19,9 16,2 4,2 4,6 0,08 0,03

Сга)5 13,6 14,6 203 175 21,7 14,2 5,3 7,0 0,11 0,-Ю

Ш)5 Г7,5 Г7,8 231 187 17,1 21,6 5,8 3,9 0,24 0,11

тпк 12,2 149 15,2 2,7 0,13

0/РК)3*ТПК 12,6 181 20,7 4,7 0,16

зеленая нас са обсе), 1990 г

Контроль 21,2 10,2 36,6 18,9 23,7 11,3 3,6 1/5 0,47 0,17

20,9 10,3 33,5 20,8 22,0 9,8 2, В 1,7 0,45 0,19

№)3 13,8 22,2 28,6 50,2 17,9 18,3 2,7 1,6 0,74 0,35

<№)5 32,1 36,6 55,8 55,0 19,6 21,3 510 2,1 0,64 0,34

тпк 24,9 61,8 20,1 2,9 0,22

28,2 33,5 20,0 3,2 0,64

Таблица 6 (продолжала)

Вариант -Марганец Железо Цинк_ Медь Кобальт •

I 2 I 2 1 2 12 I . 2 .:.'

зеленая пасса-гороха,1990 г.

Контроль 21,2 25,2 152 56 16,3 16,8 4|4 6,9 0,39 0,20.

22,9 25,9 157 102 16,4 .15,7 -4,9 5,2 0,42 0,44

№)3 21,3 30,1 144 126 20,5 17,3. 4,3 6,0 0,43 0,^7 .

27,9 33,1 191 109 17,5 25,9 5,7 6,3 0,42 0,46

тпк. 39,8 66 . 24,3 6,4 0,44

(Л'РК)5+ТПК 18,1 65 18,3 7,2 0,50"

Примечание:1-среднеокулътуренная почва,2-слабоокульЕуренная почва.

Наибольшее содержание зле'иента было в листьях и корня£ кукурузы.

Изучаемые культуры содержат ог 20,8 до 247 цг/кг сухого вещества железа.Наибольшее его содервание в зеленой иассе кукурузы,клубнях картофеля,минимальное количество металла в зерновых культурах. Наибольшее поглощение железа характерно для'кукурузы в начале вегетации,когда усиливаются процессы фотосинтеза,в которых принимает участие элемент,а такке в конце вегетации растений.Корни и листья кукурузы содержат максимальное количество железа по сравнению с другими органами.

Оптимальное содержание цинка в растительной продукции 20-60 мг/кг (Кормовые добавки в рационе сельскохозяйственных животных, 1976).Наибольшее содержание элемента'наблюдается в зерне тритикале. Высокое содержание цинка в зерне этой культуры ее харакгерная особенность (Шулындин,1981).Остальные культуры содержаг цинка от 9,8 до 29 мг/кг.На вариантах без применения удобрений и с применением низких и повышенных доз растения шшгнзавг недостаток цинка.Применение органических удобрений незначительно улучшило обеспеченность растений элементом.На почве более окультуренной содержание цинка в растениях выше вследствие лучшей подвижности элемента в почве,Максимальное поглощение металла наблюдалось в

начале вегетации растений хукурузы;при -закладке генеративных органов наибольшее содержание элемента отмечается;в метелках и початках,так как цинк принимает Участие в процессах метаболизма образования ДНК и рибосом.

„Пределы колебания нормальной концентрации меди в растениях 2-12 аг/кг (Минеев,1988).Оптимальное содеряание металла в растениях 8-15 мг/кг сухого вещества (Майборода,Таковой,1975).В культурах звена севооборота содержание меди колебалось от 0,6 до 9,6 мг/кг.Наибольшее количество элемента содержалось в растениях рапса.В возделываемых культурах содержание меди было ниже оптимального уровня.Накопление элемента -культурами не зависело от применения различных доз и видов удобрений и от окультуренноети дерново-лодзолистых почв.Максимальное содеряание меди было в листьях кукурузы.Наибольшее накопление элемента наблюдалось в начальный период развития кукурузы и в фазу выметывания метелки, что связано с активизацией в это время процессов окисления-восстановления в листьях и синтеза хлорофилла.

При содержании в кормах кобальта ниже 0,07 мг/кг сухого вещества происходит резкое снижение их продуктивности (Анспок,1990). В изучаемых культурах кобальта содержалось 0,01-1,60 мг/кг.Больше всего элемента было в зеленой массе рапса.Длительное применение минеральных удобрений привело к большему накоплению отдельными культурами металла.Максимальное содеряание элемента отмечалось в корнях кукурузы,а в фазе цветения - в метелках и початках,что объясняется участием кобальта в процессе оплодотворения у растений.

В последние десятилетия заметно возросла в растительности концентрация свинца и кадмия.Тяжелые металлы,заменяя при поглощении растениями биогенные элементы,снижают урожаи сельскохозяйственных культур и ухудшают их качество (Бондарев,1984).ПДК тягелых метал-

Таблица 7.

Содержание аяжелых металлов з разгсшшх,иг/кг сух,всдсства

Вариант СЗ!!Н: зц Кадмии Ншхлъ __Х£0М

1 2 I ; ? I 2 С.

зерно грптшсале,12БЗ г.

Контроль 0,13 0,04 0,12 0,10 0,46 0,18 0,23 0,21

(V? к)х 0,31 0,02 0,09 0,08 0,42 0,26 0,22 0,13

№)3 0,37 0,15 0,11 ■ 0,06 0,20 0,08 0,29 0,21

0,36 0,17 0,10' 0,12 0,26 0,16 0,37 0,26

рапс (зеленая масса),1988 г

Контроль 0.61 0,44 0,11 0,08 0,37 1,01 0,07 0,28

(*'РК)1 0,65 0,51 0,33 0,13 1,07 0,88 0,19 0,29

(Л'РК)3 1,06 0,95 0,54 0,25 1,90 1,88 0,37 0,58

<афк)5 1,23 1,44 0,64 0,44 2,52 4,66 0,27 0,85

тпк 0,72 ■ 0,25 1,54 0,32

кукуруза (зеле :Н.масса) ,1989 г.

Контроль 0,35 0,14' 0,02 0,01 следи 0,09 следы следы

<урк)1 0,36 0,19 0,01 0,04 0,14 0,03 0,08

С/РК)3 С//рк)5 тпк 0,39 0,33 0,03 0,05 0,03 0,08 следы 0,05

0,30 0,28 0,01 0,03 0,07 0,05 0,06 0,02

0,37 0,01 0,08 0,15

(л'РКЭз+ТПК 0,18 0,01 следы 0,02

Сл/РК)а+ТПК 0,10 0,01 0,08 0,03

(ЛТК)6+ТПК 0,18 0,01 0,02 0,02

овес (зе, лзндп пасса),1990

Контроль 0,19 0,14 0,01 0,02 0,86 0,70 0,30 0,28

0,19 0,19 0,02 0,03 0,64 0,53 0,32 0,46

0,26 0,24 0,02 0,03 0,75 0,82 0,65 0,30

№)5 0,25 0,47 . 0,02 0,02 0,66 0,65 0,66 0,40

ТПК 0,19 0,02 0,71 0,32

№)3+тпк 0,22 0,02 0,76 0,32

(л/РК)а+ТПК 0,70 0,14 0,56 0,09

№)б+тпк 0,82 0,74 0,66 0,20

горох (зеленая масса),1990 г.

Контроль 0,18 0,56 0,05 0,06 0,23 1,06 0,08 0,24

№)3 0,32 0,70 0,06 0,09 0,44 0,98 о;2б 0,26

0,40 0,58 0,08 0,09 0,94 1,88 0,47 0,22

Таблица 7 (продолжение)

Вариант Свинец_Кадмий_Никель_Хром

__12 1_2 I_2 12

(Л'РК )д 0,52 0,82 0,097 0,13 1,02 2,38 0,44 0,34

ТПК 0,53 0,01 2,32 0,47

(А/РК)3+ТПК 0,52 0,02 1,24 0,33

ОРХ)а+ТПК 0,26 С,03 0,61 0,37

№)0-+ТПК 0,43 0,03 0,77 0,31

Примечание: 1-среднеркулыурекная почва ,2-слабоокультурешшя почва лов в растениях Рь - Ю,Со1- 3»С1 - - 3-5 мг/кг(Рэуцб,Кыр-

стя,1Э86).

В изучаемых культурах содержание свинца колебалось от 0,02 до и,8,кадмия от 0,01 до 0,64,хрсиа от следов до 0,85,никеля от 0,1 до 4,66 мг/кг сухого зещества. (табл.7 ^Максимальное накопление тякелнх металлов характерно для растений рапса и гороха,менее всего загрязнены зерновые культуры.Для отдельных культур наблюдается тенденция усиления поглощения элементов с ростом окулъту-рш^ости почвы,так как среднеокулътуренная почва содержит больше ;,остулных. форм металлов.Длительное применение минеральных и орга-по-минералышх удобрений привело г. появлению тенденции увеличения содержания Ръ.Сй.С*. в растительной продукции.

Наибольшим содеряаниеи тяжелых металлов отличаются надземные г.огетативные органы (листья кукурузы,ботва картофеля),з кукурузе :.'.етоллы накапливаются также в корнях.Количество металлов загрязнителей в культурах звена севооборота было значительно ::п5е ПДК.

Баланс биогенных микроэлементов з звене зерно-кордового. севооборота

Был произведен расчет хозяйственного баланса микроэлементов. В статье прихода рассматривали только поступление их с удобрения-.':л,в статье расхода - вынос с основной и побочной продукцией.

-IS-

Был изучен состав минеральных и органических удобрений,оказалось,что основным источником микроэлементов является торфяно-пометный компост.С 60 т/га компоста поступает: 2244 г/га марганца, 3851 г/га цинка и 56,4 г/га меди.

Дерново-подзолистые почвы разной степени окультуренности отличаются высоким содержанием подвижных форм марганца,однако высок и вынос этого элемента особенно на вариантах с применением повышенных и высоких доз минеральных удобрений.На варианте (^К)д величина хозяйственного баланса марганца составляет -830,7 г/га на среднеокулмуренной почве и -12ЭЗг/га на слабоокультуренной почве. Однократное и систематическое применение органо-минеральных удобрений привело к большому поступлению металла в почву.На варианте (/VPK) +ТПК складывается положительный баланс по марганцу +1768 г/га.

При расчете хозяйственного баланса Си особенно велики отрицательные его величины на среднеокультуренной дерново-подзолистой'почве, Ко варианте ^ТК)^ величина хозяйственного баланса на среднеокультуренной почве для Ха -468,5,для Си -111,1 г/га.Так как содержание п в получаемой продукции растениеводства низкое,а меди даке ниже оптимального,то высокие отрицательные величины баланса элементов в почве при применении минеральных удобрений представляют опасность:из-за недостаточного содержания элементов в почве происходит недобор урожая,ухудиение его качества.Применение сочетания минеральных и органических удобрений позволило получить положительные величины хозяйственного балансаи Си.

Еобальт в торфяно-пометном компосте отсутствовал,но с дозой удобрений л'50Р^5К50 поступает 4,25 г/га кобальта.При внесении как минеральных,так и органо-минеральных удобрений баланс кобальта в почвах был положительным и его величина колебалась от +5,4 на варианте (л/РК)а+ГПК до +65,4 на варианте (tfPK)5 слабоокуль-

lypeHuoíí почбЫо

Баланс тянелых металлов в звоне севооборота Тяжелые металлы поступают в почву со средствами химизации и из атмосферы.При подсчете количества токсических элементов.поступающих в почву с удобрениями оказалось,что с дозой ^сАз^бО поступает Рь 0,59,C<¿ 0,32,Ct 0,43,^1,39 г/га,с 60 т торфяно-пометного компоста - ?ь 3156,Gd 54,0,Ct 1247 ,У/ 1678 г/га.Из атмосферы (со снегом,пылыз и дождевой водой) поступает б среднем в год 154 г/га Рь ,12,5 - Cc¿,27,9 - С* ,103 -AÍ

Хозяйственный баланс в звене севооборота на почвах разной степени окультурешгости при применении только минеральных удобрений в течении 14 лет для Рь и Сс£ был отрицательным.В вариантах с внесением T1IK произошло внесение элементов с органикой и баланс складывался положительный: +3154 для Рь и +53,8 г/га для Cd.

Баланс y¿ складывался положительно при применении минеральных и органо-минеральных удобрений.;.'аксималышс его величины при внесении только минеральных удобрений балн получены на вариантах (ТК)- - +11,3 и +11,1 на средне- и слабоокулътурсцкых почвах соответственно.Применение оргапо-пшюральпых удобрений привело к увеличении баланса до +ISZ3-I680 г/га.

На вариантах минеральной системы удобрения хозяйственный баланс С г складывался отрицательно, лнпъ иа гг.ркпчте (УРК)- среднеокуль туренной почвы и на вариантах (WK)^ и (л'РК)^ слабоокультуренлой почвы он положительный.Внесение T1IK с полным минеральным удобрением приводит к получения величины хозяйственного баланса Ct +1248 г/га.

Так кап опыты расположены вблизи ярэпиолск:;о развитых центров ц величины поступления тяжелых металлов из атмосферы велики,то бил произведен расчет баланса элементов в лэчве с учетом атмосферных поступлений.На всех вариантах опытов при этом складывается положительный баланс для всех элементов за гряз; л телей в почве.

-20-

ВЫВОДЫ

1.Многолетнее применение различных нора основных минеральных и органических удобрений приводит к изменению иикроэлементного состояния дерново-подзолистых почв разной степени окулмуренности, это обусловлено прямым и косвенным влиянием удобрений на почву. Косвенное влияние происходит через изменение агрохимических свойств почв,улучшение условий питания растений основными элементами, изменение соотношений менду макроэлементами в почве;прямое влияние сводится к внесению микроэлементов в почву вместе с удобрениями, где они содержатся в качестве примеси.

2.Для характеристики шкрозлементного состояния дерново-подзолистых почв был применен комплексный подход на основе определения содержания отдельных форм биоэлементов и элементов загрязнителей. Изучение содержания кислоторастворимых форм элементов позволяет характеризовать потенциальный запас их для растений.Наиболее коррелирует с содержанием в растениях количество водорастворимых и обменных форм элементов,эти формы являются доступным запасом металлов в почве.

3,14-ги летнее внесение возрастающих доз полного минерального удобрения повышает содержание потенциально-доступных форм Мп.Ге и <Хп в пахотных горизонтах почв.На содержание Си и Со в почвах применение минеральных удобрений влияния не ока зало.При систематическом внесении минеральных удобрений наблюдается тенденция г. накоплению потенциально-доступных форм тяжелых металлов,вследствие увеличения их подвижности при подкислении почвенного раствора и поступления с удобрениями.

4.Многолетнее и однократное применение органических удобрений в сочетании с минеральными создает более благоприятную микроэлементную обстановку в дерново-подзолистой почве за счет улучшения

агрохимических свойств и дополнительного внесения подвижных микроэлементов.При применении органо-минеральных удобрений слабо-окультуренная почва выходит на уровень среднеокультуренной по содержании всех форм биогенных микроэлементов.Уменьшается содер-эднпе подвижного Мп и тяжелых металлов.увеличивается %п и Си.

5.Поглощение микроэлементов растениями зависит от уровня содержания их водорастворимых и обменных форм в почве и от характера химического взаимодействия между макро- и микроэлементами. Низкая степень обеспеченности почв Си и <£п определяет низкий уро?-вень поглощения этих элементов культурами.Накопление элементов растениями определяется и биологическими особенностями культур. Культуры,возделываемые в звене севооборота по накоплении микро-' элементов.составляют следующий ряд:

рапс 7горох? кукуруза жартофе ль >овес>тритикале

6.Длительное применение удобрений способствовало накоплению кобальта отдельными культурами звена севооборота.Растения выросшие нд среднеокультуренной почве лучие обеспечены<2п,содержание Мп

з них ниже,чем на слабоокулиурекной.

Систематическое применение минеральных удобрений привело к появлению тенденции увеличения содержания Рь ,Сс1 и Се. в растениях.

Содержание Рь,Сс[,Сг в культурах звена севооборота было нигсе ЩД.

V.Органические и минеральные удобрения являются источником биогенных и токсических элементов,с ними в почву поступает: с У50Р45К50~ Мп 13,4 ^п 5,б,Си 1,4,Со 4,3,Рь 0,59, Сс(0,32,С* 0,43, Л'С 1,39 г/га,с 60 т торфяно-пометного компоста: Мп 2244,$п 3851, Си 56,4,Рь 3556,С(1 54,0,Сг 1247,^ 1678 г/га.

8.Расчет хозяйственного баланса биогенных микроэлементов под отдельные культуры и в звене севооборота в целом показал,что

огчукдеипе г. Ск с фнгонассоГ. урожаев превышает поступление

элементов с удобрениями.дериово-подзолисгке почвы обеднены Си и Йп и ежегодное отчуждение с урожден может привести к недобору урожая и ухудшению его качества.По кобальту складывается положительный баланс в эвене севооборота.

Внесение высоких доз минеральных удобрений и применение орга-но-ыинералъных приводит к поступлению тяжелых металлов в агроценоз. Отчукдение их с урожаем основной и побочной продукции ниве,чем внесение со средствами химизации.

9.Техногенное загрязнение окружающей среды на современном этапе делает необходимым учет поступления тяжелых металлов в агроце-ноз из атмосферы.Расчет хозяйственного баланса с учетом этого источника загрязнения,показал,что поступление металлов в почву значительно превосходит их вынос.

Список работ,опубликованных по теме диссертации.

I.Особенности контроля зз уровнем содержания микроэлементов в естественно-антропогенных ландшафтах //Матер.2-й Всесоюзн. конф. "Тянелые металлы в окружающей среде ц охрана природы".-М.,1988, 4.1,с.147-150 (в соавторстве)

^.Агрсэкологическая оценка сельскохозяйственных земель по со-держашш микроэлементов// Труды 10 научной конференции молодых ученых факультета почвоведения МГУ.М. ,1989,с.69-71 (в соавторстве)

3.Загрязнение пахотных почв тяжелыми металлами и рациональное использование загрязненных сельхо^угодий//Тез.Докладов Всесоюзного научно-практического семинара "Опыт работы научно-технической общественности Всесоюзного химического общества им.Д.И.Менделеева но созданию экологически чистых регионов".-Тула,1990,с.41-43 (в соавторстве)

4„Мониторинг содеряаная мкелкх металлов 2 дораово-подзолистих почвах при рациональном землепользовании //Тсзпси докладов Республиканской научно-технической конференции "Пнгелоиёшсвцяя и рациональное использование земель".Волгоград,1990,с.143-144 (в соавторстве)

5.Баланс тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве разной степени окультуренноети при систематическом применении различных Уровней доз минеральных удобрений/'/^атер. II Всесоюзной конференции по биологической роли микроэлементов л их применению :з сельском хозяйстве.Самарканд,1990,т1 ^в соавторстве)

6.Пути получения экологически чистой продукций г условиях интенсивного применения удобрений (в печати) (в соавторстве).