С.Д. Лицуков
Белгородская государственная сельскохозяйственная академия, г. Белгород, Россия
Введение.
В условиях интенсивного развития промышленности, энергетики, транспорта, разработки полезных ископаемых, активной химизации сельского хозяйства происходит рост уровня загрязнения природной среды, в том числе почв и растений. Среди наиболее опасных загрязнителей являются тяжелые металлы. Основная доля токсичных элементов, загрязняющих природную среду, попадает в почву.
Накопление тяжелых металлов техногенного происхождения происходит в самом верхнем слое почвы [2, С.38-39].
Увеличение валового содержания тяжелых металлов в техногенно загрязненных почвах сопровождается увеличением количества подвижных форм этих элементов, что повышает их опасность для растений [1, С.212-241].
Уровень содержания тяжелых металлов и характер их распределения в почве определяется в основном процессами миграции и аккумуляции.
Разработка приемов, снижающих подвижность тяжелых металлов в почве, является одной из основных задач в сельскохозяйственном производстве.
Цель и задачи исследований.
Целью наших исследований являлось изучение приемов снижения подвижности тяжелых металлов.
Для достижения этой цели поставлены следующие задачи:
- изучить влияние извести, навоза и совместного внесения извести и навоза на подвижность кадмия и меди в почве.
Материалы, условия и методы исследования.
Исследования проводились на черноземе типичном тяжелосуглинистого гранулометрического состава в условиях Белгородской области.
Опыт был заложен в четырехкратной повторности, по схеме:
1. Контроль (без удобрений и дополнительного внесения тяжелых металлов);
2. N180Р180К180;
3. N180Р180К180 + ТМ;
4. N180Р180К180 + Известь (4 т/га) + ТМ;
5. N180Р180К180 + Навоз (50 т/га) + ТМ;
6. N180Р180К180 + Известь (4 т/га) + Навоз (50 т/га) + ТМ;
7. N360Р360К360 + ТМ.
Агрохимические показатели опытного участка: содержание гумуса - 5,8%, рНCHl - 5,6, подвижного фосфора - 312 мг/кг, обменного калия - 174 мг/кг, азота легкогидролизуемого - 175 мг/кг. Посевная площадь делянки - 4,5 м2, учетная - 3,25 м2. Для проведения опыта использовали нитрофоску.
Высокие дозы азота, фосфора и калия вносили с целью изучения действия полного минерального удобрения на подвижность тяжелых металлов в почве.
Минеральные, органические и известковые удобрения вносили одновременно на поверхность почвы и заделывали их при перекопке участка вручную. Тяжелые металлы в дозах: CdSO4 (10,3 г/м2), СuSO4(176,8 г/м2), вносили каждый отдельно, предварительно смешав их соли с почвой, для того, чтобы не было между ними непосредственного контакта. Затем почву делянки перекапывали.
Агрохимические показатели почвы определяли следующими методами: рНксl - потен-циометрическим методом; гумус - по Тюрину; легкогидролизуемый азот - по Корнфилду; фосфор - по Чирикову; калий - по Чирикову.
Определение кадмия и меди в почве проводили по методическим указаниям, разработанным ЦИНАО (1993).
Результаты и обсуждение.
Для изучения влияния средств химизации на подвижность тяжелых металлов в почве, исследования необходимо проводить в звене севооборота.
После внесения тяжелых металлов в почву, валовое содержание их увеличилось и составило в среднем за три года: кадмия - от 1,05 мг/кг на контроле до 21,64 мг/кг в варианте N360Р360К360 + ТМ; меди - от 24,89 мг/кг на контроле до 159,43 в варианте N180Р180К180 + ТМ + навоз + известь.
Содержание валовых форм тяжелых металлов на делянках, через три года после их внесения, не уменьшилось.
Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве по годам колебалось, однако наблюдалась тенденция снижения их содержания в вариантах с внесением извести, навоза и совместном внесении извести и навоза (таблица 1).
Таблица 1 - Содержание подвижных форм кадмия и меди в почве в среднем за три года мг/кг
|
Варианты |
Картофель |
Столовая свекла |
Фасоль |
В среднем |
||||
|
Сd |
Сu |
Сd |
Сu |
Сd |
Сu |
Сd |
Сu |
|
|
Контроль |
0,18 |
0,32 |
0,33 |
0,75 |
0,33 |
0,14 |
0,28 |
0,40 |
|
N 1 80P1 80K180 |
0,14 |
0,19 |
0,19 |
0,76 |
0,11 |
0,08 |
0,15 |
0,34 |
|
N1 80P180K1 80 ТМ |
2,92 |
3,0 |
11,36 |
6,23 |
2,69 |
4,85 |
5,65 |
4,69 |
|
N180P180K180 + ТМ + известь |
1,93 |
2,19 |
6,63 |
6,24 |
2,18 |
4,57 |
3,58 |
4,33 |
|
N180P180K180 + ТМ + навоз |
2,08 |
2,71 |
6,42 |
3,79 |
2,27 |
4,44 |
3,59 |
3,65 |
|
N180P180K180 + ТМ + навоз + известь |
1,98 |
2,80 |
6,61 |
5,12 |
2,41 |
3,71 |
3,67 |
3,88 |
|
N360P360K360+ ТМ |
2,18 |
1,93 |
8,32 |
7,36 |
2,47 |
5,97 |
4,32 |
5,09 |
Содержание подвижного кадмия в среднем за три года на контрольном варианте составило 0,28 мг/кг.
В варианте N180Р180К180 + ТМ содержание кадмия в первый год после внесения составило 2,92 мг/кг, во второй - 11,36 мг/кг и на третий год содержание подвижных форм кадмия снизилось до 2,69 мг/кг.
Внесение извести снижало содержание подвижных форм кадмия до 1,93 мг/кг или на 34%, в первый год после внесения, до 6,63 мг/кг или на 42% на второй год после внесения и до 2,18 мг/кг или на 19% на третий год после внесения.
Положительное влияние на снижение подвижности кадмия оказывало и внесение навоза. В первый год содержание подвижных форм кадмия снизилось до 2,08 мг/кг, на второй год - до 6,42 мг/кг и на третий год до 2,27 мг/кг почвы. Содержание подвижных форм кадмия снизилось и при совместном внесении навоза и извести, а содержание его составило 1,98 мг/кг - в первый, 6,61 мг/кг на второй и 2,41 мг/кг почвы, на третий год возделывания сельскохозяйственных культур. Двойная доза минеральных удобрений также снижала подвижность кадмия, но незначительно.
Содержание подвижных форм меди в среднем за три года составило от 0,40 мг/кг на контроле до 4,69 мг/кг почвы в варианте N180Р180К180 + ТМ.
Внесение извести снижало содержание подвижных форм меди в среднем за три года до 4,33 мг/кг, а внесение навоза и совместное внесение навоза и извести до 3,65 и 3,88 мг/кг соответственно.
Двойная доза минеральных удобрений на снижение подвижных форм меди в почве не оказало положительного влияния.
Для того чтобы оценить влияние различных средств химизации на превращение токсичных элементов в почве необходимо знать коэффициент их подвижности.
Коэффициенты подвижности кадмия и меди в зависимости от применения средств химизации представлены в таблице 2.
Кадмий является более подвижным элементом по сравнению с медью. В среднем за ротацию звена севооборота коэффициент подвижности кадмия составил: на контроле - 26,29%, внесение минеральных удобрений снижало коэффициент подвижности до 14,49%.
В варианте N180Р180К180 + ТМ коэффициент подвижности кадмия в среднем за три года составил 24,71%. Максимальная подвижность кадмия составила на второй год после внесения этого элемента в почву и составила в варианте N180Р180К180 + ТМ - 44,5%, что на 31,31% выше по сравнению с третьим годом после внесения.
Внесение извести снижало коэффициент подвижности кадмия до 12,08% в первый год возделывания сельскохозяйственных культур; на второй год - до 28,5% и на третий год до 12,85% по сравнению с вариантом N180Р180К180 + ТМ. Внесение навоза также влияет на снижение коэффициента подвижности кадмия, но действие его сильнее проявляется на третий год возделывания сельскохозяйственных культур. Двойная доза минеральных удобрений снижала коэффициент подвижности кадмия от 16,06% в первый год до 10,83% на третий год возделывания сельскохозяйственных культур. Коэффициент подвижности меди на контроле в среднем за ротацию составил 1,81%, в варианте N180Р180К180 - 1,64%, а в варианте N180Р180К180 + ТМ - 3,11%. Внесение извести, навоза и совместное внесение извести и навоза снижали коэффициент подвижности меди до 2,81; 2,33 и 2,44%.
Коэффициент подвижности меди снижается на третий год возделывания сельскохозяйственных культур сильнее в вариантах N180Р180К180 + ТМ + навоз и N180Р180К180 + ТМ + навоз + известь. Это связано с тем, что медь наиболее активно связывается высокомолекулярными фракциями органического вещества. Двойная доза минеральных удобрений положительно влияет на снижение подвижности меди в первый год, а на второй и третий год снижение подвижности меди по сравнению с вариантом N180Р180К180 + ТМ не наблюдалось.
Выводы.
Внесение извести снижает коэффициент подвижности кадмия и меди в среднем за три года на 6,9 и 0,3%, внесение навоза - на 7,48 и 0,78%; совместное внесение извести и навоза на 7,48 и 0,67% соответственно.
Двойная доза минеральных удобрений в среднем за ротацию севооборота снижает коэффициент подвижности кадмия на 6,05%, а на снижение коэффициента подвижности меди не оказывает положительного влияния.
Литература
1. Обухов А.И., Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д., Афонина Е.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях Москвы. В сб. Экологические исследования в Москве и Московской области. - М., 1990, - С.212-241.
2. Кривоносова Г.М., Джалиль В.А., Головина Л.П., Лысенко М.Н. Техногенное загрязнение почв Донбасса выбросами предприятий черной и цветной металлургии. // Агроэкологическая обстановка на сельскохозяйственных годьях УССР и пути снижения загрязнения токсичными веществами. - Черкассы, 1989. - С.38-39.
3. Dumontet S., Levesque M., Mather S.P. Limited donward migration of pollutant metals (Cu, Zn, Ni and Pb) in acidis virginpedt soils near asmelter// Water, Air and Soil Pollut Pollut., 1990, Vol. 49, 3-4; p.329-342.
Источник - ВЕСТНИК МичГАУ, № 1, Печатная версия