Изменение содержания микроэлементов в почвах при агромелиорации

УДК 631.416.9 С.В. Клышевская

ИЗМЕНЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВАХ ПРИ АГРОМЕЛИОРАЦИИ

В статье приведены данные исследований, которые показывают, что при интенсивном и длительном сельскохозяйственном воздействии в виде применения удобрений идет процесс уменьшения содержания доступных форм микроэлементов в почвах.

Ключевые слова: длительное применение удобрений, микроэлементы, подвижные формы, изменение содержания.

S.V. Klyshevskaya

MICROELEMENT AVAILABILITY CHANGE IN THE SOILS DURING SOIL- CONSERVATION

The article gives the research data which show that at intensive and long- continued agricultural influence in the form of fertilizer application the process of the microelement accessible form availability decrease in the soils takes place.

Key words: long- continued fertilizer application, microelements, movable forms, availability change.

Введение. В комплексе вопросов повышения продуктивности почв огромна роль микроэлементов, круговорота их в системе «почва-растение». В биогеохимической цепи «почвообразующая порода-почва-растение-животное-человек» почве принадлежит определяющая роль, как основному источнику микроэлементов для растений и животных, косвенно влияющему на химический состав природных вод.

Роль микроэлементов, как регуляторов жизненных процессов для нормальной жизнедеятельности организмов, исключительно велика. Всегда актуальны и необходимы разработки методов и способов регуляции содержания как отдельных микроэлементов, так и их комплексов в среде обитания для устранения их дефицита или избытка, чтобы поддерживать высокие функциональные и продукционные способности растений, животных, а также в предупреждении и лечении отдельных эндемических заболеваний человека [3].

Оптимизация питания растений, повышение эффективности внесения удобрений в огромной степени связаны с обеспечением оптимального соотношения в почве макро- и микроэлементов. Причем это важно не только для роста урожая, но и повышения качества продукции растениеводства и животноводства. Следует учитывать также и то, что новые высокопродуктивные сорта имеют интенсивный обмен веществ, который требует достаточной обеспеченности всеми элементами питания, включая и микроэлементы. При возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям растет их потребность в микроэлементах, и при этом изменяются коэффициенты использования растениями макроудобрений. Вместе с тем на подвижность микроэлементов на их поступление в растения в большой степени влияют свойства почв, применение органических и минеральных удобрений, известкование. При достаточной обеспеченности почв макроэлементами, благодаря вносимым удобрениям, недостаток микроэлементов может стать лимитирующим фактором роста урожайности сельскохозяйственных культур [4;9].

Дефицит микроэлементов в почвах может служить барьером, препятствующим получению наибольшего эффекта от применения основных минеральных удобрений. Объясняется это тем, что недостаток микроэлементов приводит к нарушению важнейших биохимических процессов в организме растения. Не исключено, что наблюдаемая во многих случаях низкая отдача от применения основных минеральных удобрений обусловлена наряду с другими причинами дефицитом микроэлементов в почвах. В то же время химическая промышленность не удовлетворяет потребность сельского хозяйства в микроудобрениях и поэтому их применение крайне ограничено. Отсюда остро стоит вопрос рационального использования микроудобрений [2].

Основной целью применения удобрений является улучшение условий питания растений и получение прибавок урожая. Однако при внесении удобрений существенно меняются свойства почвы, что имеет большое значение для сохранения, а возможно и наращивания ее плодородия. Необходимо проведение комплексных исследований по изучению влияния возрастающих доз удобрений на экологическую обстановку в почве.

Изучение баланса макро- и микроэлементов в длительных полевых опытах с севооборотами должно сопровождаться изучением влияния систематического применения высоких доз органических и минеральных

удобрений, приемов химической мелиорации и химических средств защиты растений на содержание и доступность растениям микроэлементов [5-6].

Материалы и методы исследований. Исследования по изучению влияния интенсивного и систематического внесения удобрений проводились в многолетних длительных полевых опытах по применению минеральных, органических и известковых удобрений. Это опыт агрохимического стационара НИИ сои на лугово-бурой черноземовидной почве (Амурская область, опыт с 1962 г.), опыт на лугово-бурой оподзоленной почве (Приморский край, стационар ПримНИИСХ, опыт с 1941 г.) и лугово-бурой оглеенной почве (Хабаровский край, стационар ДальНИИСХ, опыт с 1963 г.).

В почвенных образцах, отобранных в полевых условиях в пахотном слое по общепринятой методике, определялось содержание следующих элементов: В, Ре, Мп, Си, Сс1, Со, N1, РЬ, 7п. Содержание подвижных форм микроэлементов и тяжелых металлов в почвах исследовалось общепринятыми методами в 1н НС1-вытяжке на атомно-абсорбционном спектрофотометре НИасЫ-05 М и пламенно-эмиссионном спектрофотометре “ЗЫтаСги” АА-6601Р в аналитическом центре при ДВГИ ДВО РАН. Относительное стандартное отклонение определения не более 5%. Дополнительно определяли содержание в почве обменного марганца (с ацетатно-буферным раствором рН 4,8) и воднорастворимого бора (с азометином Н) [7-8].

Результаты исследований и их обсуждение. Результаты анализов свидетельствуют о снижении содержания в лугово-бурой черноземовидной почве при систематическом внесении удобрений подвижных форм микроэлементов и тяжелых металлов, за исключением кадмия. Наиболее заметно сказалось в этом плане применение органических удобрений, увеличение содержания кадмия связано, по-видимому, с длительным внесением фосфорных удобрений (табл.1).

Таблица 1

Содержание микроэлементов в лугово-бурой черноземовидной почве, мг/кг

Вариант Ре Мпподв Си 7п РЬ Сс1

Контроль: поле №1 1530 215 6,1 16,5 9,0 0,15

поле №2 1470 203 5,8 19,0 7,5 0,10

NPK: поле №1 1560 221 5,8 23,0 8,0 0,25

поле №2 1590 229 5,8 13,0 7,5 0,20

NPK+навоз:поле №1 1540 244 5,5 24,0 9,0 0,20

поле №2 1585 247 5,7 19,0 8,0 0,20

1\2Р2: поле №1 1540 236 5,6 16,0 8,0 0,20

поле №2 1530 224 5,7 15,0 6,5 0,25

В отечественных суперфосфатах, получаемых из апатитов Кольского полуострова, по данным университета им. Лютера [1], содержится 0,2—0,7 мг/кг кадмия. При многолетнем внесении в почву суперфосфата могло произойти накопление кадмия от 0,2 до 0,4 мг/кг, что и отмечено в нашем опыте.

В результате проведенных исследований было установлено, что систематическое применение органических, минеральных удобрений и извести ведет к снижению подвижности микроэлементов в луговобурых почвах (табл. 2-3).

Таблица 2

Содержание микроэлементов в лугово-бурой оглеенной почве, мг/кг

Вариант опыта Си 7п І\ІІ Со РЬ СС

Контроль 7,19 7,76 8,53 2,38 7,17 0,27

ИРК + навоз 6,82 5,57 6,75 2,34 6,34 0,40

ИРК 6,98 7,63 7,50 2,24 6,37 0,34

№Р2 6,91 6,86 6,82 2,25 6,80 0,38

Таблица 3

Содержание микроэлементов в лугово-бурых почвах, мг/кг

Вариант B Мпо6м Cu Zn Pb Cd

Л> /гово-бурая оподзоленная

Контроль 0,92 157,5 7,1 40,0 17,1 0,23

NPK + известь + навоз 0,38 97,7 6,7 19,5 16,6 0,30

Известь 0,42 87,2 4,8 28,0 11,3 0,27

Лугово-бурая оглеенная

Контроль (фон 0,75 Нг СаСОз) 0,33 210,3 5,4 56,0 13,5 0,15

NPK + фон 0,16 190,8 4,8 34,0 11,8 0,05

Известь (1,5Нг СаСОз) 0,04 119,2 7,6 28,1 10,8 0,17

Применение удобрений привело к существенному (2 и более раза) уменьшению содержания бора в почвах, особенно при совместном внесении извести и минеральных удобрений. Это связано с нарушением соотношения в питательной среде кальция (при известковании) и бора, так как органические соединения бора в присутствии извести становятся недоступными растениям. Кислая реакция среды в почве также приводит к явлениям борной недостаточности вследствие закрепления бора в нерастворимых окисях железа и алюминия. Поэтому как известкование, так и применение физиологически кислых (минеральных) удобрений, может привести к уменьшению содержания доступного для растений бора в почве. По этой причине следует ожидать эффективности применения борных удобрений на сильнокислых или переизвесткованных почвах.

В результате проведенных исследований было обнаружено, что содержание подвижного (кислоторастворимого) марганца во всех типах почв увеличивалось практически по всем вариантам в сравнении с контролем. Содержание обменного марганца, напротив, уменьшалось при внесении удобрений и извести.

Количество подвижного марганца в почве зависит от многих факторов, а именно увлажнения растительности, вносимых удобрений, реакции среды, уровня окультуренности. Известкование переводит соединения почвенного марганца в недоступные для питания растений формы, что показали результаты наших опытов. Внесение максимальных доз фосфорных удобрений способствовало незначительному увеличению содержания подвижного марганца, повышенные дозы NPK понижали его количество. Это, в свою очередь, вызывает дефицит данного микроэлемента для растений и следует ожидать в этом случае наибольшую эффективность от внесения марганцевых удобрений.

В лугово-бурых черноземовидных почвах влияние длительного применения удобрений на содержание элементов было менее значительным, чем в остальных опытах. В этих почвах отмечено некоторое увеличение количества всех определяемых элементов, кроме меди и свинца. Наиболее заметно увеличение содержания марганца произошло в вариантах с внесением навоза и комплекса минеральных удобрений.

Содержание меди и свинца оставалось практически стабильным по всем вариантам опытов. Внесение минеральных удобрений привело к существенному росту количества цинка и кадмия. К сожалению, в данном опыте отсутствует вариант с известью, что не дает возможность проследить ее влияние на подвижность микроэлементов в почве (табл. 4).

Таблица 4

Содержание микроэлементов в почве в опытах по длительному применению удобрений, мг/кг

Вариант МПподв Zn Cu Co Pb Ni

Лугово-бурая оподзоленная

Контроль 237 19,5 6,7 3,8 16,6 5,4

NPK+известь+ навоз 256 40,0 7,1 4,3 17,1 5,8

Лугово-бурая оглеенная

Контроль 248 34,0 4,8 1,9 11,8 3,4

NPK+известь+ навоз 260 56,0 5,4 2,7 13,5 4,5

Лугово-бурая че рноземовидная

Контроль 229 28,0 7,6 3,0 11,3 6,3

NPK+навоз 254 46,0 7,6 2,7 10,8 7,1

Таким образом, можно констатировать, что при интенсивном и длительном сельскохозяйственном воздействии в виде применения удобрений идет процесс уменьшения содержания доступных форм микроэлементов в почвах. С повышением уровня химизации, ростом продуктивности сельскохозяйственных культур количество отчуждаемых с урожаем микроэлементов будет расти, а вместе с этим будет увеличиваться их дефицит в почве. Для устранения дисбаланса в соотношении поступающих в растения элементов питания необходимо дополнительное внесение микроудобрений с учетом свойств и состояния конкретного вида почв, особенностей сельскохозяйственной культуры и севооборота.

Выводы

Интенсивное внесение извести и минеральных удобрений уменьшает содержание доступных для растений форм микроэлементов в почвах, органические удобрения несколько сдерживают этот процесс, но не устраняют его полностью. Поэтому следует ожидать, что при внесении микроудобрений будет увеличиваться количество соответствующих микроэлементов в почве и поступление их в растения, а также рост урожайности культур.

Наиболее заметно уменьшалось содержание доступных для растений форм элементов при известковании почв. Существенно сказалось и одновременное внесение органических, минеральных удобрений и извести. Наиболее резко в этих вариантах уменьшалось количество бора, марганца и цинка.

В этой связи нужен постоянный мониторинг обеспеченности почв необходимыми для питания растений микроэлементами, а также контроль содержания в почвах тяжелых металлов, являющихся опасными загрязнителями. Длительное внесение удобрений в полевых опытах предоставляет уникальные возможности для специалистов сельского хозяйства и связанных с ним наук. Опыты по систематическому многолетнему применению удобрений могут служить моделями для прогноза поведения элементов в почве и функционирования системы «почва-растение» в целом. Необходима разработка многоэлементной системы диагностики минерального питания растений и химического состояния почв, подвергающихся сельскохозяйственному воздействию. Ее наличие позволит учитывать не только обеспеченность почв, а следовательно, и растений основными элементами питания, но и соотношение между макро- и микроэлементами. Это даст возможность охарактеризовать сбалансированность элементов питания в почвенной среде и контролировать ее состояние.

Литература

1. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. - Л.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

2. АнспокП.И. Микроудобрения. - Л.: Агропромиздат, 1990. - 272 с.

3. Кабата-Пендиас А., ПендиасХ. Микроэлементы в почвах и растениях: пер. с англ. - М.: Мир, 1989. -439 с.

4. Минеев В.Г. Экологические проблемы агрохимии. - М.: Изд-во МГУ, 1987. - 285 с.

5. Мотузова Г.В., Безуглова О.С. Экологический мониторинг почв. - М.: Гаудеамус, 2007. - 237 с.

6. Носовская И.И., Соловьев Г.А., Егоров В.С. Влияние длительного систематического применения различных форм минеральных удобрений и навоза на накопление в почве и хозяйственный баланс меди и цинка // Агрохимия. - 2000. - № 9. - С. 50-56.

7. Практикум по агрохимии / под ред. В.Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 304 с.

8. Фомин Г.С., Фомин А.Г. Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам. - М.: Протектор, 2001. - 304 с.

9. Христофорова Н.К. Экологические проблемы региона: Дальний Восток - Приморье: учеб. пособие. -Владивосток; Хабаровск, 2005. - 304 с.

---------♦'----------