Мониторинг содержания никеля в почвах

Литература.

1. Гоф В.Ф. Химические и физико-химические свойства чернозема обыкновенного//Почвоведение. - 1975. -№2. - С. 20-26.

2. Жуков А.И., Попов П.Д. Регулирование баланса гумуса в почве. - М.: Росагропромиздат, 1988. - 39 с.

3. Кирюшин В.И., Лебедева И.Н. Изменение содержания гумуса черноземов Сибири и Казахстана под влиянием сельскохозяйственного использования //Доклады ВАСХНИЛ. - 1984. - №5. - С. 4-7.

4. Орлов Д.С., Аниканова Е.М., Садовникова Л.К. Влияние орошения на содержание гумусовых веществ и углеводов в южных и предкавказских черноземах //Агрохимия. - 1975. - №12. - С. 51-58.

THE ROLE OF PERENNIAL CRASSES IN CONSERVATION AND INCREASE OF FERTILITY OF IRRIGATED LUGOVO-CHERNOZEM SOILS

Y.V. Axsenova

Summary. Complex comparative researches of a humus state are conducted is a long rrigation lugovo-chernozem soils of Omsk region. It is positioned that 30-year-old irrigation of agrosoils has led to groundwater table lifting, redistribution as a part of a humus of fractions of fulvic acids and to decrease in humic acids, reduction of calcium and augmentation of magnesium as a part of exchange cations and to transferring of reaction of medium towards alkalization. Cultivation of perennial grasses on the soils involved in conditions of long irrigation, promoted increase of the total content of a humus and fraction of the humic acids bound to calcium. Results of researches give the chance to reveal and prevent in due time unfavorable consequences of forced-circulation, to spend an assessment and to predict degree of change of a humus state of the soils which are in conditions of a long rrigation and in other extensive terrains in regions of insufficient humidification. Key words: rrigation, fertility, a humus, humic acids, fulvic acids, a fractionally-group compound, perennial grasses.

УДК 631.811.9

МОНИТОРИНГ СОДЕРЖАНИЯ НИКЕЛЯ В ПОЧВАХ

С.В. ЛУКИН, доктор сельскохозяйственных наук, директор

ФГУ «Центр агрохимической службы «Белгородский» E-mail: serg.lukin2010@yandex.ru

Резюме. Изучение закономерностей фонового распределения никеля в почвах Белгородской области и его накопления в растениях сахарной свеклы проводили в течение 2010 г. на 19 реперных объектах ЦАС «Белгородский», которые заложены на пашне и представляют собой поле или его часть площадью 4...40 га. Почвенный покров реперных участков представлен черноземами типичными и выщелоченными.

Среднее валовое содержание никеля в пахотном слое почв составляет 25,0±2,5 мг/кги варьируетв пределах 16,6.34,3 мг/кг. С увеличением глубины оно достоверно не изменяется. Наибольшая величина этого показателя(34,3мг/кг) отмечена в черноземе типичном Алексеевского района, сформированном на лессовидных глинах, а самая низкая (16,6 мг/кг) - в черноземе выщелоченном Грай-воронского района, сформированном на лессовидных суглинках. Среднее содержание подвижных форм никеля в пахотном слое составляет 0,46 мг/кг (1,8 % от валового). На глубине 61.80 и 81.100 см оно увеличивается соответственно до 1,17±0,32 и 1,49±0,46 мг/кг, доля подвижных форм от валового количества возрастает до 4,7...6,2 %.

Концентрация никеля в корнеплодах сахарной свеклы в среднем составляет 0,50±0,12 мг/кг, что в четыре раза меньше, чем в ботве. Коэффициент биологического поглощения этого элемента для основной продукции сахарной свеклы (0,74) был существенно выше, чем для побочной (0,48). Никель можно отнести кгруппе элементов с низкой интенсивностью поглощения (КБП менее 1). Региональным кларком никеля для почв Белгородской области можно считать 25 мг/кг. Превышения ОДК валового содержания и ПДКподвижных форм никеля в почве, а также МДУ в растительной продукции не установлено.

Ключевые слова: никель, чернозем, токсичность, валовое содержание никеля, содержание подвижных форм никеля, коэффициент биологического поглощения.

Сегодня имеется достаточно данных, которые позволяют отнести (ІЧІІ) к биоэлементам. Его физиологическая роль в растении разнообразна. Этот элемент стимулирует фотосинтез через вхождение в полярные липоиды и улучшение обеспеченности фотосинтетического аппарата расте-

ний пластидными пигментами. Никель способствует формированию спиральной структуры нуклеиновых кислот, активирует аргиназу, трипсин и ряд пептидаз, действующих на азотсодержащие группировки, служит катализатором окисления лецитина и линолевой кислоты [1].

Однако характер действия никеля определяется его концентрацией в окружающей среде. При повышенном содержании этого элемента в почве происходит угнетение роста растений, снижается количество хлорофилла в листьях. [2].

Никель в почве отличается слабой подвижностью. Он концентрируется в основном в илистой фракции, обогащенной минералами типа монтмориллонита [3]. С органическим веществом почвы этот элемент может образовывать хорошо растворимые хелатные соединения. По глубине почвенного профиля он мигрирует в катионной форме в виде истинных растворов соединений. Возможна так же миграция в коллоидном состоянии и в виде механических взвесей.

Кларк никеля в почве составляет 40 мг/кг [3]. Ориентировочно-допустимая концентрация (ОДК) валового никеля в песчаных и супесчаных почвах - 20 мг/кг, в суглинистых и глинистых с рНКС|<5,5 - 40, а с рНКС|>5,5 - 80 мг/кг Предельно-допустимая концентрация (ПДК) подвижныхформ этого элемента, извлекаемыхААБ с рН 4,8, составляет 4 мг/кг

Основные антропогенные источники поступления никеля в окружающую среду - сжигание нефти и бензина (около 27 тыс. т/год), цветная и черная металлургия (около 10,6 тыс. т/год), сжигание древесины и отходов (около 6,4 тыс. т/год). Минеральные удобрения нельзя рассматривать в качестве источника загрязнения почв этим элементом, поскольку содержание никеля в них, как правило, ниже, чем в почвах. Например, в состав аммиачной селитры входит 8,3 мг/кг этого элемента, нитроаммофоса - 6,2, азофоски - 37,3 мг/кг Содержание никеля в навозе КСР составляет 7,2 мг/кг сухого вещества [4].

Почвообразующие породы Центрального Черноземья отличаются низким содержанием никеля. В песках и супесях оно не превышает 10 мг/кг, в легких и средних суглинках составляет около 22 мг/кг, в тяжелых суглинках и глинах - около 32 мг/кг [5].

Таблица 1. Содержание никеля в почвах естественных ландшафтов, мг/кг

Гори- зонт Мощность Глуби- Валовое Содержание

Почва горизонта, на отбора содержа- подвижных

см проб, см ние форм

Темно-серая лесная д1/д2 р 2 о 5...15 25,9 0,91

(Борисовский район, А,В Ві 21...34 22...32 24,4 0,89

Государственный за- 35...56 40...50 19,9 0,83

поведник «Белого- В2 57...70 58...68 21,2 0,85

рье», участок «Лес на вс 71...113 90...100 24,7 1,56

Ворскле») с 114...150 125...135 32,0 2,34

Чернозем выщело- Аса ААВ1 55 10...20 25,4 0,91

ченный мощный туч- 46...68 50...60 27,6 0,84

ный (Губкинский рай- В 69...90 70...80 28,7 0,76

он, Государственный Вс 91...120 100...110 28,7 0,92

заповедник «Белого-

рье», участок «Ямская

степь») с 121...165 140...150 28,5 1,83

Чернозем типичный 10...20 23,3 0,89

мощный тучный (Губ- А1 7...47 30...40 24,6 0,85

кинский район, Госу- АВ 48...75 55...65 25,4 1,27

дарственный заповед- В 76...98 80...90 23,7 2,23

ник «Белогорье», уча- вСса 99...120 105...115 22,4 2,35

сток «Ямская степь») с са 121...165 150...160 21,1 2,47

терно биофильное накопление в гумусовом горизонте. Ва-

В Тамбовской области валовое содержание никеля в черноземах выщелоченных тяжелосуглинистых и глинистых в пахотном горизонте варьирует от 20 до 40 мг/кг; в черноземах типичных - от 20 до 50 мг/кг в черноземах обыкновенных - от 30 до 55 мг/кг Содержание подвижного никеля находится в пределах от

0,4 мг/кг в светло-серых лесных почвах до 2,75 мг/кг в черноземах обыкновенных [6].

Цель нашей работы - изучить закономерности фонового распределения никеля в почвах Белгородской области и его накопления в растениях сахарной свеклы.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в течение 2010 г на 19 реперных объектах Центра агрохимической службы «Белгородский». Реперные участки заложены на пашне и представляют собой поле или его часть площадью 4.. .40 га. Почвенный покров реперных участков представлен черноземами типичными и выщелоченными. В работе использованы результаты изучения содержания никеля в целинных почвах, проведенного в рамках подготовки «Красной книги почв Белгородской области».

Валовое количество никеля в почве и концентрацию подвижных форм этого элемента, извлекаемых ацетатноаммонийным буфером с рН 4,8, определяли в соответствии с общепринятой в агрохимической службе методикой, содержание в растениеводческой продукции - по ГОСТ 30692-2000.

Для характеристики избирательного поглощения химических элементов растениями использовали коэффициент биологического поглощения (КБП), который рассчитывали как отношение содержания элемента в золе растения к его концентрации в пахотном слое почвы. Содержание золы в абсолютно сухом веществе корнеплодов сахарной свеклы составляло 2,7 %, в ботве - 16,4 %.

Результаты и обсуждение. По валовому содержанию никеля в гумусово-аккумулятивном горизонте изученные целинные почвы мало различаются (табл. 1). Обращает на себя внимание высокое содержание подвижных форм этого элемента в карбонатных горизонтах и особенно в материнской породе.

По результатам локального мониторинга среднее валовое содержание никеля в пахотном слое почв составляет 25,0±2,5 мг/кг и с увеличением глубины достоверно не изменяется (табл. 2). Видимо, для этого элемента не харак-

Таблица 2. Содержание никеля в почвах реперных участков, мг/кг_________________________

Глубина отбора проб, см Ііт V, %

Валовое содержание

0...20 25,0±2,5 16,6...34,3 20,9

21...40 25,5±2,8 16,6...36,5 22,4

41...60 25,8±3,2 16,2...39,0 25,5

61...80 25,0±3,0 15,9...39,3 25,1

81...100 24,1±2,8 16,2...36,9 24,2

Содержание подвижных форм

0...20 0,46±0,130,16...1,12 52,8

21...40 0,65±0,290,24...1,28 50,3

41...60 0,81±0,230,23...2,06 60,8

61...80 1,17±0,320,24...2,99 57,5

81...100 1,49±0,46 0,47...3,70 64,3

ловое содержание никеля в пахотном слое почвы по районам области варьирует в пределах 16,6.34,3 мг/кг что обусловлено свойствами почвообразующих пород. Наибольшая величина этого показателя (34,3 мг/кг) отмечена в черноземе типичном Алексеевского района, сформированном на лессовидных глинах, а самая низкая (16,6 мг/кг) - в черноземе выщелоченном Грайворонского района, сформированном на лессовидных суглинках. Превышения ОДК валового содержания никеля не установлено.

Среднее содержание подвижных форм никеля в пахотном слое составляет 0,46 мг/кг (1,8 % от валового). На глубине 61.80 и 81.100 см оно достигает соответственно 1,17±0,32 и 1,49±0,46 мг/кг что существенно выше, чем в пахотном слое. В этих горизонтах доля подвижных форм от валового количества возрастает до 4,7.. .6,2 %. Коэффициент варьирования величины этого показателя более чем в 2 раза выше, по сравнению с валовым содержанием. Превышения ПДК подвижных форм никеля не установлено.

Никель необходим растениям в очень малых количествах. Средняя его концентрация в тканях составляет 2 мг/кг [7]. Нормальная величина этого показателя обычно равна 0,4.. .3,0 мг/кг сухого вещества. У культур, выращенных на красноземах, она может возрастать до 200 мг/кг [8]. В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01, содержание никеля в сельскохозяйственном сырье и пищевых продуктах не нормируется. Однако установлены его максимально-допустимые уровни (МДУ) в кормах сельскохозяйственных животных: для фуражного зерна - 1 мг/кг, для грубых, сочных кормов и корнеплодов - 3 мг/кг корма.

Среднее содержание никеля в корнеплодах сахарной свеклы составляет 0,50±0,12 мг/кг, что в четыре раза меньше, чем в ботве этой культуры (табл. 3). Превышения МДУ установлено не было. Коэффициент биологического поглощения никеля для основной продукции сахарной свеклы (0,74) был существенно выше, чем для побочной (0,48). Его можно отнести кгруппе элементов с низкой интенсивностью поглощения, имеющих величину КБП менее 1.

Таблица 3. Содержание никеля в сахарной свекле, мг/кг абсолютно сухого вещества________

Х±І065х Ііт V, %

Корнеплоды

0,50±0,12 0,37-0,69 33,8

Ботва

1,98±0,28 1,66-2,42 23,8

Выводы. Таким образом, среднее валовое содер- ным кларком никеля. Превышения уровней ОДК валового

жание никеля в почвах Белгородской области составля- содержания и ПДК подвижных форм никеля в почвах не

ет 25 мг/кг и с глубиной почвенного профиля достоверно зафиксировано. Концентрация никеля в изученной про-

не изменяется. Это значение можно считать региональ- дукции сахарной свеклы не превышала МДУ

Литература.

1. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. - Л.: Наука, 1974. - 324 с.

2. Соколов О.А., Черников В.А., Лукин С.В. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. - Белгород: КОНСТАНТА, 2008. - 188 с.

3. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. - М.: Высш. шк., 1975. - 342 с.

4. Черных Н.А., Милащенко Н.З., В.Ф. Ладонин В.Ф. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами. - М.: Агроконсалт, 1999. - 176 с.

5. Протасова Н.А., Щербаков А.П. Микроэлементы (Cr, V, Ni, Mn, Zn, Cu, Co, Ti, Zr, Ga, Be, Sr, Ba, B, I, Mo) в черноземах и серых лесных почвах Центрального Черноземья. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2003. - 368 с.

6. Юмашев Н.П., Трунов И.А. Почвы Тамбовской области. - Мичуринск-Наукоград РФ: Изд-во Мичурин. гос. агр. ун-та, 2006. - 216с.

7. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеивание. - М.: Мысль, 1983. - 272 с.

8. Анспок П.И. Рациональные способы использования микроэлементов в Латвии//Агрохимия. -1990.- №11. - С. 27-30.

NICKEL CONTENT MONITORING IN SOILS

Summary. Study on regularities of nickel distribution in soils of Belgorod region and its accumulation in sugar beet plants was carried out during 2010 at 19 reference sites CAS “Belgorodskij”, which were laid out on the ploughed field and were a field or its part of 4.. .40 ha. Soil covers of reference sites were typical and leached chernozems.

Average gross content of nickel in the topsoil is 25.0±2.5 mg/kg and varies within 16.6.34.3 mg/kg. With increasing depth, the value of this indicator reliably remains unchanged. Maximum gross content of nickel (34.3 mg/kg) found in typical chernozem in Alekseev district, formed on the loess-like clays, and the minimum one (16.6 mg/kg) - in leached chernozem in Grajvoronsk district, formed on the loess-like loams.

Average content of mobile forms of nickel in the topsoil is 0.46 mg/kg (1.8 % of gross one). At a depth of 61.80 and 81.100 cm it increases up to 1.17±0.32 and 1.49±0.46 correspondingly, the proportion of mobile forms rises to 4.7...6.2 % of gross amount.

The nickel concentration in beet storage roots is at the average 0.50±0.12 mg/kg, which is four times less than in beet tops. Coefficient of biological absorption of this element was significantly higher for the main sugar beet production (0.74) than for by-product (0.48). Nickel can be attributed to the group of elements with low intensity absorption (CBA is less than 1 unit).

One should consider that the regional clarke for nickel for soils in Belgorod region is 25 mg/kg. Exceeding APC of gross content and MPC of mobile forms of nickel in soils, as well as MRL in vegetative products is not ascertained.

Key words: nickel, chernozem, toxicity, gross content of nickel, content of mobile forms of nickel, coefficient of biological absorption.

УДК 631.81.033

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И БАЛАНС ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ НА СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ

Ю.Н. ТРУБНИКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, зам. директора

Красноярский НИИ сельского хозяйства E-mail: junt@bk.ru

Резюме. На серых лесных почвах Красноярского края минеральные удобрения в севообороте (пар озимая рожь - ячмень + клевер - клевер 1 года пользования - клевер 2 года пользования - лендолгунец - пшеница - овес) оказываютиз-бирательное влияние на концентрацию элементов питания в возделываемых культурах. С ростом их доз до (NPK)90 отмечено увеличение содержание азота в зерне ячменя (с 2,17 до 2,69 % от абсолютно сухого вещества) и пшеницы (с 2,80 до 3,63 %), фосфора - в пшеничной соломе (с 0,18 до 0,37 %) и льне-долгунце (с 0,18 до 0,26 %). Применение (NPK)90 на фоне известкования способствуют увеличению концентрации азота и фосфора в клевере 1-го года пользования (с 2,66 до

3,34 % и с 0,62до 0,84 % соответственно), но одновременно приводит к снижению содержания калия (с .2,83 до 2,27 %). Внесение с удобрениями на 1 га севооборотной площади 495 кг азота, 390 кг фосфора и 390 кг калия обеспечивает слабо отрицательный баланс азота и калия (-92 и -86 кг/га соответственно), положительный - фосфора (+224 кг/га). Оставление в поле соломы зерновых культур (50 % полей севооборота) обусловливает положительный баланс по всем макроэлементам. Известкование (6 т/га доломитовой муки при рН 4,6. ..4,8 ) усиливает дефицит по азоту (в лучшем варианте с-92 до -159 кг/га), но не влияет на баланс фосфора и калия.

Ключевые слова: серые лесные почвы, минеральные удобрения, известкование, химический состав растений, баланс элементов питания.

В среднем по Красноярскому краю на 1 га пашни вносится около 25 кг д.в. удобрений. Средняя урожайность зерновых за последние 5 лет составляет 22.24 ц/га. В зависимости от экономического состо-