Влияние химмелиорантов на поступление стронция в растения

ВЛИЯНИЕ ХИММЕЛИОРАНТОВ НА ПОСТУПЛЕНИЕ СТРОНЦИЯ В РАСТЕНИЯ

Н.Г. Пушкарева, Р.Д. Маковский

Смоленский НИИ сельского хозяйства РАСХН

Работа выполнена при поддержке администрации Смоленской области и Российского фонда фундаментальных исследований

По данным неполного агрохимического обследования почв России выявлены сотни тысяч гектаров пахотных земель, загрязненных тяжелыми металлами (Овчаренко, Шильников, Аканова и др., 2002). Одним из методов снижения их негативного влияния на окружающую среду является известкование почв. Однако в последние годы из-за недостатка средств на приобретение и доставку дорогостоящих традиционных известковых материалов объемы известкования постоянно снижаются. Это привело к тому, что в Смоленской области доля кислых почв достигла 63%. В таких условиях большое значение приобретает использование нетрадиционных агрохимикатов.

К настоящему времени в Смоленской области накоплено 11,2 млн. т. золошлаковых отходов (ЗШО) и более 1 млн. т. конверсионного карбоната кальция (ККК). В ближайшее время, в связи с пуском Ярцевского металлургического завода, ожидается образование электрометаллургических шлаков (МШ). Наличие в этих отходах большого количества кальция, магния, фосфора, азота, калия и микроэлементов обеспечивает их высокую агрохимическую эффективность. В то же время их использование может привести к загрязнению почв, растительной продукции, поверхностных и грунтовых вод тяжелыми металлами и другими опасными примесями. К таким регионам относится и Смоленская область, подземные воды которой наряду с другими центральными областями Московского артезианского бассейна, характеризуются повышенным содержанием стабильного стронция (Денисов, 1999 г.). Его содержание в артезианской воде, используемой населением для питьевых целей, может достигать до 10 и более гигиенических ПДК. Поэтому одними из основных элементов в наших исследованиях были выбраны стронций и кальций и их соотношение.

Для определения возможности загрязнения сельхозпродукции, поверхностных и грунтовых вод большое значение имеет

1. Влияние химмелиорантов на расчетное содержание валового Са и 8г и их отношение

Вариант Содержание Са в почве, мг/кг Содержание 8г в почве, мг/кг Отношение Са/8г

Фон (К + №К30) 2100 40 52,5

Ф + ИМ 0,5 г.к. 2274 40 56,9

Ф + ИМ 1,0 г.к. 2448 40 88,4

Ф + ИМ 2,0 г.к. 2796 40 69,9

Ф + ИМ 5,0 г.к. 3840 40 98,5

Ф + МШ 0,5 г.к. 2289 40 57,2

Ф + МШ 1,0 г.к. 2478 40 63,5

Ф + МШ 2,0 г.к. 2856 40 71,4

Ф + МШ 5,0 г.к. 3990 40 102,3

Ф + ККК 0,5 г.к. 2275 43,7 52,1

Ф + ККК 1,0 г.к. 2449 47,6 51,6

Ф + ККК 2,0 г.к. 2798 54,9 51,0

Ф + ККК 5,0 г.к. 3847 77,2 49,8

Ф + ЗШО 0,25 г.к. 2216 40 55,4

Ф + ЗШО 0,50 г.к. 2332 40 58,3

Ф + ЗШО 0,75 г.к. 2447 40 61,2

Ф + ЗШО 1,0 г.к. 2563 40 65,7

не только общее содержание элементов в почве и агрохимикате, но степень их подвижности. Поэтому мы исследовали влияние различных химмелиорантов на изменение содержания подвижных форм стронция и кальция в почве, их соотношение и поступление в растения.

В 2002 г. был заложен мелкоделяночный опыт на территории учебного хозяйства ФГОУ ВПО «Смоленская ГСХА». Площадь опытной делянки 10 м2. Опыт заложен в четырехкратной повторности, размещение делянок систематическое шахматное.

Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая. Агрохимическая характеристика пахотного слоя до закладки опыта следующая: рНКс1 - 5,1; содержание органического вещества -1,55%, подвижного фосфора 122 мг/кг, обменного калия - 105 мг/кг.

В опыте изучали действие металлургического шлака (МШ), конверсионного карбоната кальция (ККК) в дозах 0,5; 1,0; 2,0 и 5,0 г.к. и золошлака (ЗШО) в дозах 0,25; 0,5; 0,75 и 1,0 г.к. В качестве стандартного мелиоранта использовали известняковую муку (ИМ) в дозах 0,5; 1,0; 2,0 и 5,0 г.к. Суммарная массовая доля СаСО3 и MgCO3 в мелиорантах составляла: ИМ - 96,7%, МШ - 84,3%, ККК -98%, ЗШО - 4,6%. В 2002 г. под предпосевную культивацию внесли нитроаммофоску в дозе 30 кг д.в.

Эффективность мелиорантов изучали в звене севооборота: озимая рожь с подсевом клевера - клевер - ячмень - викоовсяная смесь (агротехника культур общепринятая для Центрального района Нечерноземной зоны).

Тяжелые металлы в исследуемых объектах определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Валовое содержание тяжелых металлов в почвах определяли в вытяжке в ИМ03 (1:1) с кипячением. Содержание подвижных форм определяли в вытяжке ААБ (рН 4,8).

Расчетные данные показывают, что применение химмелиорантов должно привести к изменению валовых содержаний кальция и стронция в почве, а также их соотношения (табл. 1). При этом использование агрохимикатов, не содержащих стронций (ИМ, МШ, ЗШО), должно повысить отношение Са:8г, в то время как ККК, содержащий 0,83% 8г, это отношение снизит.

Анализ почв на содержание подвижных форм кальция и стронция показал, что ИМ, МШ и ЗШО не повлияли на содержание подвижного стронция в почвах сразу после внесения (табл. 2). Значительное добавление Са при использовании ИМ увеличило отношение Са:8г пропорционально дозе мелиоранта, а ККК привел к значительному росту подвижности

2. Влияние химмелиорантов на содержание подвижного Са и 8г и их отношение

Вариант Содержание подвижных форм в почве - 28.08.02 г. Содержание подвижных форм в почве - 17.08.05 г.

Са, мг/кг Sr, мг/кг Ca/Sr Са, мг/кг Sr, мг/кг Са/Sr

Фон (К + NPK30) 1960 6 326,7 3400 9 377,8

Ф + ИМ 0,5 г.к. 1960 6 326,7 2800 14 200,0

Ф + ИМ 1,0 г.к. 1960 6 326,7 2800 9 311,1

Ф + ИМ 2,0 г.к. 2920 8 365,0 3600 10 360,0

Ф + ИМ 5,0 г.к. 4400 7 628,6 3800 9 422,2

Ф + МШ 0,5 г.к. 2240 7 320,0 3000 11 272,7

Ф + МШ 1,0 г.к. 2120 7 302,9 4400 11 400,0

Ф + МШ 2,0 г.к. 1960 7 280,0 2800 11 254,5

Ф + МШ 5,0 г.к. 2120 7 302,9 2800 12 233,3

Ф + ККК 0,5 г.к. 2040 8 255,0 2600 14 185,7

Ф + ККК 1,0 г.к. 3200 20 160,0 3200 22 145,5

Ф + ККК 2,0 г.к. 3880 29 133,8 3800 20 190,0

Ф + ККК 5,0 г.к. 4680 43 108,8 3600 22 163,6

Ф + ЗШО 0,25 г.к. 2000 10 200,0 3400 12 283,3

Ф + ЗШО 0,50 г.к. 2320 8 290,0 2600 12 216,7

Ф + ЗШО 0,75 г.к. 2040 8 255,0 2800 9 311,1

Ф + ЗШО 1,0 г.к. 2040 10 204,0 2600 12 216,7

3. Влияние химмелиорантов на содержание Са и 8г и в растениях и их отношение и

коэффициент дискриминации

Вариант Ячмень

Зерно Солома

Са, мг/кг Sr, мг/кг Са/Sr Кдиск. = Са/Sr раст Са/Sr почва Са, мг/кг Sr, мг/кг Са/Sr Кдиск. = Са/Sr раст Са/Sr почва Са, мг/кг Sr, мг/кг Са/Sr Кдиск. = Са/Sr раст Са/Sr почва

Фон (К + NPK30) 361,4 2,18 166 0,4 2726 16,16 169 0,5 8280 68 122 2,7

Ф + ИМ 0,5 г.к. 295,2 1,73 171 0,9 2973 15,36 194 1,0 8770 63 139 3,2

Ф + ИМ 1,0 г.к. 346,6 2,26 153 0,5 2756 15,06 183 0,6 9400 70 134 3,2

Ф + ИМ 2,0 г.к. 311,3 1,90 164 0,5 2502 14,42 174 0,5 9880 77 128 2,8

Ф + ИМ 5,0 г.к. 362,4 2,01 180 0,4 2458 12,29 200 0,5 7130 56 127 3,0

Ф + МШ 0,5 г.к. 304,3 2,01 151 0,5 2683 15,60 172 0,6 7530 60 126 2,9

Ф + МШ 1,0 г.к. 305,6 1,69 181 0,5 2563 14,08 182 0,5 9490 73 130 3,2

Ф + МШ 2,0 г.к. 361,7 2,16 167 0,6 2522 15,06 168 0,7 10110 71 142 3,3

Ф + МШ 5,0 г.к. 331,8 2,03 163 0,7 2910 17,68 165 0,7 9450 81 117 2,7

Ф + ККК 0,5 г.к. 320,7 2,43 132 0,7 2376 16,76 142 0,8 9950 85 117 2,3

Ф + ККК 1,0 г.к. 341,9 3,46 99 0,7 3075 28,97 106 0,7 8540 103 83 2,1

Ф + ККК 2,0 г.к. 362,4 4,10 88 0,5 2951 33,85 87 0,5 8490 137 62 1,6

Ф + ККК 5,0 г.к. 334,0 3,93 85 0,5 3317 47,56 70 0,4 9610 177 54 1,5

Ф + ЗШО 0,25 г.к. 286,7 2,36 122 0,4 2379 19,00 125 0,4 11300 101 112 2,8

Ф + ЗШО 0,50 г.к. 324,4 1,99 163 0,8 2739 15,78 174 0,8 8090 66 123 3,0

Ф + ЗШО 0,75 г.к. 304,1 1,87 163 0,5 2668 18,49 144 0,5 8790 79 111 2,8

Ф + ЗШО 1,0 г.к. 326,9 2,43 135 0,6 2718 19,48 140 0,6 7510 75 100 2,6

стронция в почве, что может говорить о содержании его в меле в активном состоянии и, как след-ствие, о возможности загрязнения им объектов окружающей среды. При этом происходит резкое падение отношения кальция к стронцию, которое на максимальной дозе мелиоранта становится равно 109:1.

Через три года после известкования для всех мелиорантов за исключением высоких доз ККК (2,0 и 5,0 г.к.) отмечено увеличение содержания подвижных форм кальция и стронция, что может быть связано с начинающимися процессами подкисления почв и выходом кальция и стронция в почвенный раствор. В связи с тем, что подвижность стронция для ИМ и МШ возросла больше, чем кальция, соотношение Са:8г при использовании этих химмелиорантов несколько понизилось, хотя и оставалось значительно выше 200:1. Отмеченное на вариантах с ККК (2,0 и 5,0 г.к.) снижение содержания подвижных форм стронция происходило, по-видимому,

за счет вымывания этого элемента и выноса его урожаем в предыдущие годы. Это оказало положительное влияние на отношение Са:8г, которое теперь достигало 150:1. Снижение отношения Са/8г в почве при применении ККК за счет высокого содержания стронция приводит к его усиленному поступлению в растения, особенно в солому ячменя. В связи с этим соотношение резко падает и становится ниже 160, т.е. ниже рекомендуемых значений для получения кормов, использование которых не приводит к заболеванию животных уровской болезнью (табл. 3).

Для ИМ и МШ отмечено уменьшение поступления стронция, как в зерно, так и в солому, поэтому соотношение Са:8г повышается. Незначительное уменьшение отношения кальция к стронцию при применении ЗШО связано с уменьшением поступления кальция, а не за счет увеличения поступления стронция. Бобовые растения в большей степени, чем злаковые накапливают

кальций. Анализируя данные опытных станций Франции, А. Демолон (1961) отмечает, что содержание СаО и М^О в люцерне намного выше, чем в злаковых. Для изучения поступления стронция и кальция в растения и их соотношения нами в севооборот была введена вико-овсяная смесь.

В 2006 г., несмотря на значительное поступление кальция в растения, отношение Са/8г при использовании ККК остается низким из-за высокого содержания стронция в них. Низкий (меньше 1) коэффициент дискриминации говорит о том, что стронций препятствует поступлению кальция в растения, что мы и наблюдаем при выращивании ячменя (табл. 3). В случае применения больших доз ККК негативный эффект усиливается. Такой же эффект отмечен при использовании ЗШО. При-

менение ИМ и МШ не приводит к существенным отклонениям коэффициента дискриминации от фонового и даже его повышает. Для викоовсяной смеси коэффициент дискриминации значительно выше 1, что говорит о преимуществе поступления кальция в растения. Однако и в этом случае высокие дозы ККК приводят к снижению Кдискр,, хотя он и остается выше 1. Необходимо отметить, что в викоовсяной смеси содержание стронция было значительно выше, чем в растениях ячменя.

Следовательно, использование кормов с таким количеством стронция может привести к изменению отношения Са:Бг в рационе скота, поэтому необходимо контролировать состав рациона и поступление этого токсиканта с другими его составляющими.

ВЛИЯНИЕ НЕТРАДИЦИОННЫХ АГРОХИМИКАТОВ НА КАЧЕСТВО СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ

Р.Д. Маковский, Н.Г. Пушкарева

Смоленский НИИ сельского хозяйства РАСХН А. А. Башмаков Смоленская ГСХА

Работа выполнена при поддержке администрации Смоленской области и Российского фонда фундаментальных исследований

Интенсификация сельского хозяйства невозможна без применения средств химизации. Однако без поддержки государства на осуществление известкования почв и внесение удобрений, а также из-за отсутствия собственных средств сельхозпроизводители вынуждены обращаться к использованию нетрадиционных агрохимикатов.

Качество урожая связано с химическим составом растений, а среди многих факторов внешней среды, оказывающих влияние на состояние сельскохозяйственных культур, ведущее место принадлежит удобрениям [1, 2]. Определенное изменение состава продукции растениеводства является следствием известкования кислых почв [3-5]. В связи с этим разработка технологии применения новых агрохимикатов должна сопровождаться исследованием их влияния не только на урожай возделываемых культур, но и на его качество.

Для изучения целесообразности использования производственных отходов при химической мелиорации почв и их влияния на качество получаемой сельскохозяйственной продукции в 2002 г. был заложен мелкоде-ляночный опыт на территории учебного хозяйства Смоленской ГСХА. Площадь опытной делянки 10 м2. Опыт заложен в четырехкратной повторности, размещение делянок рендомизированное. Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая. Агрохимическая характеристика пахотного слоя до закладки опыта следующая: рНКсі - 5,1; содержание органического вещества - 1,55%, подвижного фосфора 122 мг/кг, обменного калия - 105 мг/кг.

В опыте изучали действие металлургического шлака (МШ), конверсионного карбоната кальция (ККК) в дозах 0,5; 1,0; 2,0 и 5,0 г.к. и золошлака (ЗШО) в дозах 0,25;

0,5; 0,75; 1,0 г.к. В качестве стандартного мелиоранта использовали известняковую муку (ИМ) в дозах 1,0; 2,0 и 5,0 г.к. Суммарная массовая доля СаСО3 и MgCO3 в мелиорантах составляла: ИМ - 96,7%, МШ - 84,3%, ККК - 98%, ЗШО - 4,6%. В 2002 г. под предпосевную культивацию внесли нитроаммофоску в дозе 30 кг д.в.

Изучение эффективности мелиорантов осуществляли в звене севооборота: озимая рожь с подсевом клевера -клевер - ячмень - викоовсяная смесь. Агротехника культур общепринятая для Центрального района Нечерноземной зоны. Качество растительной продукции контролировали с использованием инфракрасного спектрометра NIR.

В ходе проведенных исследований нами установлено, что все химмелиоранты существенно влияли на продуктивность зерно-травяного севооборота (рисунок).

Максимальная продуктивность для ИМ и ККК соответствует дозе 2 г.к., для МШ - 1 г.к., для ЗШО - 0,75 г.к. Дальнейшее увеличение доз приводит к снижению продуктивности. Возможно, это связано с уменьшением подвижности фосфора и активности гуматов, а также снижением в связи с этим эффективности действия микроэлементов. Наибольшая прибавка получена при применении ЗШО 0,75 г.к., что может быть обусловлено, в частности, значительным содержанием в них необходимых растениям элементов, например, Zn - 45,5 мг/кг, Вподв. 9,25 мг/кг, Si - до 25% и др.

При обычно используемых дозах химмелиорантов 510 т/га содержание тяжелых металлов в почвах не может превысить ОДК, что подтверждается анализом изучаемых почв (табл.1). Даже без учета выноса тяжелых металлов водой и растениями и при применении химмелиорантов в дозе 5,0 г.к. допустимая концентрация мо-