Агроэкологический мониторинг плодородия почв на тестовом полигоне ЗАО «Победа» Ломоносовского района Ленинградской области

На эффективность действия биопрепаратов Мизорин и Флавобактерин влияют сортовые особенности ярового ячменя. Возможно, на эффективность действия исследованных биопрепаратов влияют корневые выделения растений ячменя. Физиологическое действие корневых выделений заключается в изменении метаболизма корней, они оказывают косвенное воздействие на физиологию растений через изменения микрофлоры почвы.

Литература

1. Методические рекомендации. Перспективная ресурсосберегающая технология производства ярового ячменя. - М.: Росинформагротех, 2009.

2. Завалин A.A., Духанина ТМ., Хусаинов Х.А и др. Действие удобрений и биопрепаратов на продуктивность сортов // Агрохимия. -2003. -№1- С. 30-37.

3. Тихонович И.А., Проваров H.A. Симбиозы растений и микроорганизмов. - СПб.: Изд. СПбГУ, 2009.

4. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв.-М.:МГУ, 2005. - 400 с.

5. Емцев В.Т., Мишустин E.H. Микробиология. -М.:Дрофа, 2005.-253 с.

УДК 331.58

Доктор с.-х. наук A.A. КОМАРОВ

АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ НА ТЕСТОВОМ ПОЛИГОНЕ ЗАО «ПОБЕДА» ЛОМОНОСОВСКОГО РАЙОНА ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Тестовый полигон, агрохимическая характеристика, почвенный профиль

Тестовый полигон ЗАО «Победа» Ломоносовского района расположен в пределах Ордовикского плато, в его южной части, примерно в 4-х км к югу от н.п. Анино. Рельеф холмисто-грядовый, пологий склон гряды. Коренные известковые породы, характерные для Ордовикского плато, в районе полигона перекрыты ледниковыми моренными отложениями различной мощности. На снимке представлено изображение земельного участка тестового полигона в видимом диапазоне на космоснимке (рис.1).

Рис. 1. Космоснимок полигона в видимом диапазоне

Почвенный покров участка полигона однородный. Для характеристики морфологического строения и отбора проб почв по генетическим горизонтам в центральной части полигона на типичном месте заложен разрез.

Ниже приводится фото (рис.2) и описания профиля почвы тестового полигона.

Мощность,

см;

Генетический горизонт Глубина взятия образца, см

0-23

А

0-23

23-33

А,

23-33

33-63

Big

50-60

Описание разреза

Свежий, светло-серый, легкосуглинистый, пористый, комковатый, корни растений, мелкие камни, переход неровный

Более свежий, светло-серый, легкосуглинистый, комковатый, более плотный, корни растений, менее пористый, мелкие камни, переход неровный

Более свежий, светло-бурый, плотный, пятна оглеения, суглинистый, камни, Бе-Мп примазки, высокая плотность

B2g

Влажный, бурый, пятна 63-89 оглеения, камни, плотный,

суглинистый, включение 70-80 камней, Бе-Mn примазки, высокая плотность

BC3g

Cg

89-125

90-100

125-140

130-140

Более влажный, бурый, больше пятен оглеения, камни, плотный, суглинистый, включение камней, Бе-Мп примазки, высокая плотность

Влажный, больше пятен оглеения, много камней, включения железа и марганца

Рис. 2. Почвенный профиль полигона

Название почвы: Дерново-подзолисто-глееватая суглинистая (легкосуглинистая) на моренном суглинке.

Дерново-подзолисто-глееватые суглинистые почвы, представленные на данном полигоне, весьма характерны для мелиорированных сельскохозяйственных угодий области. Они используются в различных севооборотах, достаточно часто на них расположены овощные севообороты.

Характеристика агрохимических свойств по профилю почв приведена в табл. 1.

Таблица 1. Агрохимические свойства почвы тестового полигона

Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Гумус, "%" pH (KCl) Нг, Ммоль в 100 г почвы Обменные основания, ммоль в 100 г почвы Азот, мг/кг Подвижные формы, мг/кг

Са++ Mg++ NO, nh4 р7о, К,О

А 0-23 0-23 6,18 6,0 1,90 11,8 1,45 38,9 5,10 850 161

Ai 23-33 23-33 6,18 6,0 1,90 11,8 1,45 37,4 <0,5 850 161

Big 33-63 50-60 0,76 5Д 1Д5 П,2 1,40 10,5 <0,5 464 63

B2g 63-89 70-80 0,65 5,6 1,63 ПД 1,39 9,10 <0,5 1368 84

BC3g 89-125 90-100 0,51 5,9 1,21 10,3 1,38 8,1 <0,5 832 88

Cg 125-140 130-140 0,25 6,2 0,55 8,62 1,37 7,90 <0,5 573 99

Почвы полигона характеризуются мощным гумусовым профилем (до 33 см.), состоящем из пахотного и подпахотного горизонтов. Содержание гумуса в этих горизонтах высокое (более 6%), в срединных горизонтах оно резко снижается (0,75-0,65%), постепенно уменьшаясь с глубиной. В пахотно-гумусовом горизонте реакция среды близкая к нейтральной, в горизонте В1 происходит подкисление до слабокислой реакции, а глубже по профилю степень кислотности постепенно снижается, переходя в разряд нейтральной в почвообразующей породе. Гидролитическая кислотность незначительная по величине в верхних горизонтах и снижается до минимальных величин в нижних горизонтах. Сумма поглощенных оснований повышенная в верхних горизонтах и по профилю существенно не изменяется. Содержание доступных форм всех основных элементов (азот, фосфор, калий) очень высокое или высокое в пахотном горизонте. Ниже подпахотного горизонта содержание подвижных форм азота и калия резко падает По фосфору сохраняется очень высокое содержание по всему профилю с особенно избыточным накоплением в горизонте В2. Избыточное содержание подвижного фосфора в почвенном профиле создает опасность загрязнения прилегающих водоемов. На полигоне отобраны также четыре объединенных пробы почв, по одной с каждого из четырех элементарных участков. Агрохимические характеристики объединенных проб почв близки к приведенным выше характеристикам этих свойств для пахотного горизонта почв из разреза. Близость значений агрохимических параметров отражает однородность почвенного покрова по всей территории тестового полигона. Почва хорошо окультурена, пригодна для использования под любые сельскохозяйственные культуры.

Таблица 2. Эколого-токсикологическая характеристика почвенного профиля полигона

Генетический горизонт и его мощность, см Подвижные формы тяжелых металлов, мг/кг мг/кг почвы у-фон ОКП

С<1 РЬ № Сг НЕ АБ Г б(а)п МкР/час мг/кг

А -¿»-ТТЯХ 0-23 <0,1 3,58 0,09 0,38 <0,10 1,11 1,35 0,08 12 н/о н/о

А, 23-33 <0,1 3,55 0,08 0,39 <0,1 1,12 - <0,05 12 н/о н/о

В1§ 33-63 <0,1 2,90 0,16 0,27 <0.10 1,36 1,64 0,07 12 н/о н/о

В^ 63-89 <0,1 3,54 0,22 0,08 <0.10 1,84 4,22 0,05 12 н/о н/о

ВСзЁ 89-125 <0,1 3,33 0,25 0,05 <0,1 1.21 - <0,05 12 н/о н/о

С§ 125-140 <0,1 2,39 0,14 0,23 <0.10 1.07 0,87 0,05 12 н/о н/о

На основании эколого-токсикологической оценки наличия подвижных форм микроэлементов, тяжелых металлов, мышьяка, фтора, бензапирена, остаточных форм гербицидов и гамма фона по почвенному профилю (табл. 2) в почвах полигона не обнаружено превышений ПДК.

Так, содержание кадмия и ртути не превышало 0,1 мг/кг по всему почвенному профилю. Содержание свинца по профилю варьировало в пределах от 3,58 мг/кг в верхнем пахотном горизонте до 2,39 мг/кг в нижних слоях профиля. Вниз по почвенному профилю содержание подвижных форм никеля возрастало от 0,09-0,08 мг/кг в верхних пахотных горизонтах до 0,16-0,25 мг/кг в горизонтах В2„ -ВСзё, однако в самом нижнем горизонте содержание никеля уменьшалось до 0,14 мг/кг. Распределение по профилю подвижных форм хрома варьировало от 0,38-0,39 мг/кг в верхних горизонтах до 0,08-0,05 в горизонтах В2„-ВСза, однако в горизонте Cg содержание хрома несколько возрастало (до 0,23 мг/кг).

Распределение мышьяка по профилю почвы возрастало от 1,11-1,12 мг/кг в верхних горизонтах до 1,36-1,85 мг/кг в нижних иллювиальных горизонтах, однако в самых нижних горизонтах аккумуляция мышьяка уменьшалась до 1,21-1,07 мг/кг. Примерно аналогичная тенденция отмечалась по распределению по профилю фтора: возрастая от 1,35 мг/кг в пахотном слое до 4,22 в горизонте Вгё с последующим значительным снижением до 0,87 мг/кг в нижнем горизонте профиля.

Распределение бензапирена и остаточных количеств пестицидов (ОКП) по почвенному профилю находилось в пределах следовых количеств. Гамма фон на превышал 12 МкР/час.

Таблица 3. Распределение микроэлементов по почвенному профилю тестового полигона

Генетический горизонт и его мощность, см Подвижные формы микроэлементов, мг/кг

В Мо Си Хп Со Бе 8 Мп

д ' ЧЫХ 0-23 0,52 0,11 0,28 3,55 <0,05 12,7 3,22 9,57

А1 23-33 0,5 0,09 0,3 3,42 <0,05 13,1 3,26 9,43

В1ё 33-63 0,44 0,06 0,43 0,17 <0,05 15,1 2,14 3,71

В2ё 63-89 0,06 0,06 0,58 0,16 <0,05 8,58 3,61 4,75

всзё 89-125 0,05 0,05 0,5 0,18 <0,05 6,32 3,31 4,55

Cg 125-140 0,05 0,05 0,41 0,26 <0,05 7,41 2,05 5,32

Известно, что некоторые элементы могут оцениваться и как загрязнители (в случае их избыточного накопления) и как полезные вещества. В этой связи произведена оценка распределения микроэлементов по почвенному профилю (табл.3). Закономерно, что в верхней части почвенного профиля наблюдается аккумуляция некоторых элементов, что объясняется высокой взаимосвязью гумусовых кислот с этими элементами и подтверждает их способность к комплексообразованию. Причем такие элементы, как свинец и цинк в наибольшей степени взаимодействуют с гумусом в слабокислой среде. Наиболее характерно подобное распределение для цинка, где только в верхней гумусовой части профиля наблюдается его аккумуляция (3,55-3,42 мг/кг) с существенным снижением до 0,17-0,16 мг/кг на глубине ниже 33 см в горизонте Big Вниз по почвенному профилю уменьшалось содержание не только таких элементов, как железо, молибден, марганец, но и бор. Несколько отличалось распределение по профилю меди и серы. Максимальная аккумуляция меди (0,43-0,58 мг/кг) и серы (3,61 мг/кг) наблюдалась не в верхних горизонтах, а нижележащих ВзЁ на глубине 63-89 см.

Характеристика валового химического состава почв полигона отражает следующие особенности их распределения по профилю (табл. 4).

Таблица 4. Валовой химический состав в образцах почвы по почвенному профилю полигона

Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Валовой химический состав, %

Si02 А120з Fe203 ТЮ2 Р205 МпО СаО MgO S03 К20 Na20

А ! N[;i\ 0-23 0-23 88,65 4,10 1,26 0,34 0,25 0,07 0,72 0,14 0,11 1,65 1,15

Big 33-63 45-60 89,88 4,82 1,54 0,04 0,32 0,03 0,76 0,24 0,17 1,63 0,57

B2g 63-89 70-80 89,10 4,75 1,39 0,06 0,26 0,05 0,68 0,24 0,15 1,78 0,88

Cg 125-140 130-140 90,22 3,68 1,18 0,22 0,18 0,03 0,86 0,08 0,15 1,54 1,15

Приведенные данные отражают типичность показателей, характерных для дерново-подзолистых почв на ледниковых отложениях (морене).

Агрофизические характеристики почвенного профиля представлены в табл. 5.

Гранулометрический состав, показатели плотности сложения и их изменение по почвенному профилю характерны для освоенных дерново-подзолистых почв. Отмечено резкое изменение плотности от 1,2 до до 1,7 при переходе от гумусового горизонта к иллювиальному (В1).

Таблица 5. Результаты лабораторных исследований агрофизических свойств почв тестового

полигона № 12

Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Влажность % Потеря при прокаливании, % Гранулометрический состав, % Плотность сложения, г/см3 Плотность твердой фазы, г/см3

>10 10,0-5,0 5,0-2,0 2,0-1,0 1- 0,5 0,5-025 025-0,1 0,1- 0,05

А 0-23 0-23 1,5 6,32 0,0 0,6 1,7 2Д 4,8 1,9 9,7 31,6 1Д 2,5

Ai 23-33 23-33 1,5 6,25 0,0 0,6 1,7 2Д 4,8 1,9 9,7 31,6 1,2 2,6

Генетический горизонт и его мощность, см Глубина взятия образца, см Влажность % Потеря при прокаливании, % Гранулометрический состав, % Плотность сложения, г/см3 Плотность твердой фазы, г/см3

>10 10,0-5,0 5,0-2,0 2,0-1,0 1- 0,5 05-025 025-0,1 0,1- 0,05

В1§ 33-63 45-60 1,5 1,76 0,0 1,8 1,5 2,3 2,1 8,6 5,2 24,6 1,7 2,6

В2§ 63-89 70-80 1,6 1,28 0,0 4,0 1,7 1,6 2,1 ЗД 4,3 20,3 1,6 2,5

всз§ 89-125 90-100 1,6 1,19 0,0 6,0 5,7 1,6 2,1 ЗД 3,3 25,3 1,5 2,4

С§ 125-140 130-140 1,7 1,15 0,0 6,1 5,9 1,7 1,9 2,0 3,2 24,3 1,4 2,3

Оценка состояния и прогноз изменений, происходящих в растениях в течение вегетационного периода по тестовому полигону № 12, представлены по вегетационному индексу Ж)VI (рис. 3).

В текущем году на полигоне выращивалась свекла, при этом на половине площади она была уже убрана. С оставшейся неубранной площади были отобраны 4 растительных пробы: две пробы клубней и две пробы ботвы.

Согласно отчетным данным средняя урожайность свеклы по хозяйству составила 48 т/га. На тестовом полигоне зафиксирована урожайность значительно больше по величине -63,2 т/га.

Данные химического и биохимического состава растениеводческой продукции представлены в сводной ведомости результатов лабораторных исследований проб растений на биохимические показатели. Там же представлены данные результатов лабораторных исследований проб растений на показатели безопасности. Результаты лабораторных исследований свидетельствуют о среднем качестве полученной продукции. Что касается экологической безопасности продукции, то содержание всех исследованных токсикантов ниже ПДК и допустимых уровней безопасности, кроме содержания нитратов, которое в одной из проб свеклы превысило уровень ПДК. Оценка результатов анализа растений позволяет констатировать, что по токсичным элементам: свинцу, ртути, мышьяку, кадмию, меди, цинку, а также по содержанию пестицидов, ГХЦГ, ДДТ уровни их содержания в растениеводческой продукции не превышают ПДК.

Оценка результатов анализа воды (дождевой, грунтовой и из водоема) представлена в сводной ведомости результатов лабораторных исследований проб воды. Все показатели, характеризующие химический состав воды, находятся в пределах нормы (Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1315-03).

План полигона № 12 Состояние посевов на 10.05.2015

4/2.08.2015 5/ 13.09.2015

Рис. 3. Оценка состояния посевов по вегетационному индексу ЫОУ1 Полигон № 12

В качестве рекомендаций по эффективному использований земель тестового полигона и аналогичных с ним необходимо обратить внимание на следующее:

— контролировать состояние мелиоративной сети;

— осуществлять систематически планировку и профилирование поверхности поля для улучшения поверхностного и внутрипочвенного стока, а также инфильтрации влаги в нижние горизонты. Не допускать застоя влаги на поверхности почв во избежание коркообразования и кольматажа подпахотного горизонта;

— периодически рыхлить подпахотный горизонт;

— дозировано и сбалансированно вносить органические и минеральные удобрения, периодически осуществлять поддерживающее известкование;

— четко соблюдать обоснованный культурооборот для севооборота, все агротехнические приемы выполнять в оптимальные сроки.

Литература

1. Комаров A.A., Суханов П.А. О мониторинге плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения в условиях Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2010. - №21. - С. 11-17.

2. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. - М., 2003. - 240 с.

3. Суханов П.А., Комаров A.A., Кирсанов А.Д. Динамика изменения агрохимических свойств почв на тестовых полигонах Ленинградской области //Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2013. - №33. - С. 12-19.

УДК 551.51/57:631.461.1/5

Доктор с.-х. наук А.И. ОСИПОВ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ АЗОТА АТМОСФЕРЫ

Формы азота, преобразование, почва, растения, бактерии

Азот - удивительный и наиболее распространенный химический элемент V группы периодической системы Менделеева. В космосе он занимает 4 место после водорода, гелия и кислорода. Основная направленность биогеохимического круговорота азота на планете связана с аккумуляцией его в атмосфере в молекулярной форме. По данным В.А. Ковды [1], в различных объектах биосферы содержится 150 млрд. т азота. Главным поставщиком окислов азота в атмосферу является автотранспорт (44% от суммарного количества выбросов). Электростанции поставляют 34%, промышленные котельни - 17%, на долю прочих источников приходится 5%. Ежегодно автотранспорт с выхлопными газами выбрасывает 53 млн. т двуокиси азота, которая, реагируя с водяными парами, превращается в азотную кислоту. Последняя входит в состав кислотных осадков, при выпадении которых продуктивность возделываемых культур может снижаться на 5-25%. Основное количество нитратного азота (255 млн. т) сосредоточено в соленой воде мирового океана, а около 100 млн. т его содержится в почвенной влаге, которая мигрирует (совместно с азотом) вверх и вниз по профилю почвы. Значительная часть азота на суше находится также во внутренних соленых морях и озерах. Наибольшее количество азота нитратов поступает в атмосферу при испарении воды с поверхности океана, примерно в 6 раз меньше его поступает при испарении воды с поверхности суши. Свыше 4 млн. т нитратного азота выпадает на Землю с атмосферными осадками, половина которых стекает в водоемы. Примерно 3,5 млн. т нитратов поступает в грунтовые воды и мигрирует на различной глубине.

Биологическая фиксация азота является одним из важнейших процессов трансформации атмосферного азота в биосфере и осуществляется она только при участии микроорганизмов - азотфиксаторов, которых в агрономическом плане можно разделить на три большие группы:

- клубеньковые, симбиотические бактерии бобовых растений рода Rhizobium, инфицирующие корни бобовых с образованием на них клубеньков и живущих в симбиозе с высшим растением;

- ассоциативные азотфиксаторы рода Azospirillum и другие, живущие за счет, главным образом, корневых выделений;

- несимбиотические, свободноживущие бактерии, обитающие в почве (аэробные и анаэробные фиксаторы азота), а также азотфиксаторы, обитающие на поверхности почвы (сине-зеленые водоросли или цианобактерии) [2]. По данным Е.П. Трепачева [3], биологическим путем связывается 169-269 млрд. т азота в год. Микробиологическая