Влияние минерального питания на накопление подвижного кадмия в почве и озимой пшенице

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ НА НАКОПЛЕНИЕ ПОДВИЖНОГО КАДМИЯ

В ПОЧВЕ И ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕ

Т.С. Морозова, С.Д. Лицуков, Л.А. Путятина

Аннотация. Повышенные дозы удобрений способствовали увеличению подвижности кадмия в почве, наибольшая его концентрация отмечена в слое почвы 61-90 см.

Ключевые слова: озимая пшеница, удобрения, орга-номинеральная система удобрения, доза, тяжёлые металлы, кадмий, токсикант, аккумуляция.

В настоящее время окружающая среда испытывает интенсивную техногенную нагрузку, вследствие этого в пищевые цепи поступает продукция, не отвечающей требованиям экологической безопасности, что считается важной экологической проблемой [9].

Приоритетными загрязнителями почвы и растениеводческой продукции являются тяжёлые металлы.

В организм человека тяжёлые металлы поступают, прежде всего, с растительной пищей, загрязнение которой происходит из почвы [5].

Кадмий относится к наиболее опасным загрязняющим веществам, так как он обладает большой токсичностью и относительно большой мобильностью в почве и доступностью для растений [3,4].

Изучение влияния удобрений на содержание тяжёлых металлов в почве и растениях является весьма актуальным в настоящее время.

Мнение авторов по изучению данного вопроса различно. Одни считают, что поступление тяжёлых металлов в почву с удобрениями превышает вынос, так как они длительное время удерживаются в пахотном слое почв и способны к аккумуляции [2,7,8]. По мнению других авторов, поступление тяжёлых металлов в почву с минеральными удобрениями незначительно и составляет 2,5-3,0%, а с органическими удобрениями - 2026% [1,3].

В полевом стационарном опыте на базе лаборатории плодородия почв и мониторинга Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства в зернопропашном севообороте с чередованием культур: горох, озимая пшеница, сахарная свёкла, ячмень, кукуруза на силос нами изучалось влияние длительного применения удобрений на накопление подвижного кадмия в почве и продукции озимой пшеницы. Минеральные удобрений вносили под каждую культуру севооборота, а навоз - под сахарную свёклу в дозе 40 т/га и 80 т/га.

Таблица 1 - Схема внесения удобрений

Номер варианта опыта Доза удобрений

Под озимую пшеницу Насыщенность севооборота

N Р К Навоз N Р К

1 - - - - - - -

2 90 60 60 - 78 66 66

3 180 120 120 - 156 132 132

4 - - - 8 - - -

5 90 60 60 8 78 66 66

6 180 120 120 8 156 132 132

7 - - - 16 - - -

8 90 60 60 16 78 66 66

9 180 120 120 16 156 132 132

Почва опытного участка представлена чернозёмом типичным среднемощным малогумусным тяжелосуглинистым на лёссовидном суглинке с содержанием гумуса (по Тюрину) 4,7-5,6%, рНсол. (метод ЦИНАО) - 5,8-6,4; содержание подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) 67-78 и 88-112 мг/кг соответственно.

Концентрацию кадмия в почве под озимой пшеницей и растениях культуры определяли методом атомной адсорбции на спектрометре типа С-115: в почве - после экстрагирования ацетатно-аммонийным буфером, в растениях - после озоления в муфельной печи при температуре 450 0С [6] в аналитической лаборатории ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА» в ноябре 2013 г.

Результаты проведённых исследований представлены на рисунке 1.

Анализ полученных данных показывает, что на контрольном варианте (без удобрений) содержание подвижных форм кадмия в слоях 0-30 и 31-60 см составило 0,10 и 0,09 мг/кг соответственно, а в слое почвы 61-90 см - 0,12 мг/кг, что на 0,02-0,03 мг/кг выше, чем в слоях 0-30 и 31-90 см.

Внесение минеральных удобрений способствовало увеличению содержания подвижного кадмия в слое 030 см в 1,3 раза при насыщенности ^0Р66К66 и в 1,5 раза в варианте ^56Р132К132.

Совместное внесение минеральных и органических удобрений (Ы78Р66К66+Навоз8) повысило содержание токсиканта по сравнению с контролем в 1,6 раза, увеличив показатель до 0,16 мг/кг.

0,3 0,25

! °,2 ^0,15

0,1

0,05

0

м

12з45б789 123456789 123456789 0_30 Варианты отыта 3^ 61_90

Глубина слоёв, см

Рисунок 1 - Влияние удобрений на содержание подвижных форм кадмия в почве под озимой пшеницей, мг/кг

Рисунок 2 - Влияние доз удобрений на содержание кадмия в продукции озимой пшеницы, мг/кг

" 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 з 4 5 6 7 8 9 зерно солома Варианты опыта

Совместное внесение двойной дозы навоза и одной дозы минеральных удобрений (К78Р66К66+Навоз16) способствовало снижению концентрации подвижного кадмия, по сравнению с контрольным вариантом в 1,2 раза, а по сравнению с вариантом М78Р66К6 6+ Навоз8 в 2 раза.

В подпахотном слое почвы максимальное содержание подвижного кадмия - 0,13 мг/кг на вариантах с внесением повышенных доз удобрений.

Навоз в дозе 40 т/га под сахарную свёклу (насыщенность 8 т/га) оказал влияние на снижение концентрации токсиканта до значений близких к фоновым.

Совместное действие двойной дозы навоза с минеральными удобрениями повысили содержание кадмия в 1,4 раза.

Вниз по почвенному профилю концентрация металла повышается до 0,26 мг/кг или на 46,1 %. Самое высокое содержание подвижных форм кадмия отмечено в слое почвы 61-90 см на варианте М156 Р1згК1з2 и 16 т/га навоза. Фоновый уровень превышен на 0,14 мг/кг или в 2,2 раза.

Минеральные удобрения в пахотном слое значительного влияния на изменение содержания подвижного кадмия не оказывали. Содержание его соответствует фоновым значениям, а в подпахотных слоях его концентрация повышается, но незначительно.

Органоминеральная система снижает содержание токсичного элемента в слое 0-30 см, но в подпахотных слоях, особенно в слое 61-90 см, его концентрация значительно возрастает.

Навоз оказывает положительное воздействие на снижение концентрации подвижного кадмия, это связано с его способностью связывания ионов металла, что способствует снижению подвижности металла в почве пахотного слоя и перераспределению его по ниже лежащим горизонтам.

Загрязняющие элементы накапливаются в верхнем плодородном слое почвы, где большая их часть остаётся подвижной и поглощается растениями [5].

Данные о накоплении кадмия соломой и зерном озимой пшеницы представлены на рисунке 2.

Анализ проведенных исследований показал, что увеличение содержания в почве подвижного кадмия повышало его накопление в зерне и соломе озимой пшеницы.

На контрольном варианте в зерне содержание подвижного кадмия было минимальным и составило 0,027 мг/кг, внесение минеральных удобрений повысило его содержание в 1,4 и 1,6 раза соответственно.

Внесение навоза в одной и двух дозах повысило содержание кадмия в 2 раза. Совместное внесение удобрений (М78Р66К6 6+ Навоз8) увеличило концентрацию токсиканта в 2,1 раза по сравнению с контролем и в 1,4 раза по сравнению с минеральными удобрениями.

Максимальное накопление кадмия зерном озимой пшеницы (0,067 мг/кг, что в 2,5 раза выше, чем на контроле) отмечается на варианте М78Р66К66 и навоз 16 т/га.

Аналогичное действие удобрений наблюдается и в накоплении кадмия в зерне озимой пшеницы.

На варианте без внесения удобрений содержание кадмия в соломе было минимальным и составило 0,045 мг/кг.

Минеральные удобрения (М78Р66К6б) способствовали увеличению его содержания в 1,3 раза. Навоз при насыщенности 8 т/га способствовал повышению его концентрации в 1,2 раза.

При совместном внесении минеральных и органических удобрений подвижность металла повысилась, достигнув максимального значения при сочетании ^ЬвРаКа+Навоз^ (0,070 мг/кг), что в 1,5 раза выше фоновых значений.

Таким образом, содержание кадмия увеличивалось вниз по профилю от 0,08 мг/кг в слое 0-30 см, до 0,26 мг/кг в слое 61-90 см.

Внесение минеральных и органических удобрений способствовало увеличению накопления кадмия зерном и соломой озимой пшеницы. Накопление кадмия соломой на 13,4% выше, чем зерном.

Список использованных источников

1 Гогмачадзе Г.Д. Агроэкологический мониторинг почв и земельных ресурсов РФ / Под ред. Хомякова Д.М. - М.: Изд-во МГУ, 2010. - 592 с.

2 Гришина А.В., Иванова В.Ф. Транслокация тяжёлых металлов и приёмы детоксикации почв // Химия в сельском хозяйстве. - 1997. - №3. - С.36-41.

3 Игонов И.И., Каргин И.Ф. Динамика содержания тяжёлых металлов в процессе длительного использования пашни // Агрохимический вестник. - 2012. - №4. - С.31-33.

4 Лукин С.В., Четверикова Н.С., Малыгин А.В. Мониторинг содержания тяжёлых металлов в почвах и сельскохозяйственных растениях // Землеустройство, кадастр и мониторинг земель. - 2011. - №7. - С.25-28.

5 Лицуков С.Д., Акинчин А.В. Транслокация тяжёлых металлов в системе почва-растение. - Белгород: Изд-во Бел-ГСХА, 2007. - 201 с.

6 Методические указания по определению ТМ в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. - М.: ЦИНАО, 1992. - 40 с.

7 Ступаков А.Г. Агрохимическое обоснование системы удобрения зерносвекловичного севооборота на чернозёме выщелоченном (в условиях западной части ЦЧЗ): автореф. дис. док. с.-х. наук. - М. 1998, - 36 с.

8 Эффективность последействия удобрений / А.Г. Ступаков, А.П. Чернышова, М.А. Куликова, Д.А. Зиятдинов // Сахарная свёкла. - 2007. - № 4. - С. 19-21.

9 Фирсов С.А., Баранова Т.Л., Фирсов С.С. Экологический мониторинг безопасности почв по содержанию тяжёлых металлов // Агрохимический вестник. - 2014. - №4. - С.5-7.

Информация об авторах Морозова Тамара Сергеевна, аспирант ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА», e. mail: tamara.morozova.1988@mail.ru, тел. 89511328879.

Лицуков Сергей Дмитриевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры земледелия и агрохимии ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА», e-mail: s.litzuckov@mail.ru, тел. 89155254266.

Путятина Людмила Александровна, аспирант ФГБОУ ВПО «Белгородская ГСХА», e-mail: @mail.ru, тел. 89202078523.