Влияние применения средств интенсификации на содержание тяжелых металлов в почве парового поля в южной лесостепи Зап. Сибири
Земледелие, химизация и агроэкология / 18 апреля 2012
Одним из экстремальных факторов является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, подвижные формы которых способны переходить из почвы в растения. Но рациональное применение средств химизации в зернопаровом севообороте на черноземе выщелоченном в южной лесостепи Западной Сибири не приводит к накоплению опасных концентраций Сu, Zn и Pb, содержание которых в верхнем слое почвы парового поля остается существенно ниже ПДК.
Почва, как компонент биосферы, испытывает большую антропогенную нагрузку, под влиянием которой большинство культурных ландшафтов, включая агроценозы, в той или иной степени загрязнены различными экотоксикантами. Одним из экстремальных факторов, способных вызвать повреждения растительных организмов, является загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ).
Тяжелые металлы входят в состав всех природных объектов. Многие из них относятся к числу биогенных элементов (медь, цинк, и др.) и в малых количествах в виде микроэлементов необходимы для поддержания всех форм жизни. Термин «тяжелые металлы» по отношению к микроэлементам может применяться в случаях, когда те встречаются в экзогенных, повышенных концентрациях и могут оказывать на растения, человека и животных токсическое воздействие. Причем переходить из почвы в растения, и далее по цепям питания способны лишь подвижные формы тяжелых металлов.
Причиной загрязнения окружающей среды ТМ часто считают применение средств химизации в агроландшафтах. На самом деле к серьезным негативным последствиям могут привести не столько сами удобрения, сколько их неудовлетворительное качество, наличие токсических примесей, а также возможное нарушение технологии их использования. Анализ поступления ТМ в почвы Омской области показал, что с минеральными удобрениями поступает наименьшее их количество. При этом свинца, цинка и меди больше всего поступает с атмосферными осадками, а кадмия, никеля и хрома – с органическими удобрениями. Из всех видов минеральных удобрений наибольшее количество тяжелых металлов содержат фосфорные удобрения, наименьшее – азотные и калийные. Комплексные удобрения занимают промежуточное положение.
На данном этапе современное земледелие без применения химических средств, особенно минеральных удобрений, немыслимо и объемы их применения постоянно возрастают. Минеральные удобрения выполняют важные экологические функции: улучшают свойства почвы, оптимизируют параметры плодородия, как источник питания повышают продуктивность растений и количество послеуборочного органического вещества, что положительно влияет на содержание гумуса в почве.
Цель исследования: определить уровень содержания подвижных форм химических элементов (Cu, Zn, Pb, Cd) в почве парового поля и выяснить, существует ли опасность их накопления при систематическом длительном (с 1972 года) применении средств химизации в полях зернопарового севооборота.
Исследования проводились в 2007 году в условиях стационарного двухфакторного опыта лаборатории земледелия чернозёмной лесостепи СибНИИСХ на базе ОПХ «Омское». Стационар заложен на черноземе выщелоченном суглинистом с содержанием гумуса 6-7%, мощностью пахотного слоя 26 см, гумусовых горизонтов А и АВ = 38 - 44 см. С 2003 года чередование культур в севообороте: чистый пар – пшеница – пшеница – пшеница – ячмень.
Удобрения в стационаре применяются с 1972 года, а интенсивные технологии – с 1986 года. Удобрения вносятся локально весной в дозе N24Р39 на гектар пашни. Система гербицидов включает пума-супер-100, группу 2,4-Д или группу сульфонилмочевин (ларен, гранстар); фунгицид – тилт-250; ретардант ТУР (4 л/га), инсектициды – децис, каратэ (пестициды применяются в рекомендуемых для зоны дозах). Солома при однофазной уборке урожая с 1985 года измельчается комбайном и остается на поле. Опыт двухфакторный, повторность четырехкратная, с последовательным расположением вариантов. Площадь делянок по обработке почвы 2880 мІ (160×18 м), по варианту химизации – 396 мІ (22×18 м). Учетная площадь делянок 36 м2 (2×18 м).
Отбор почвенных проб в паровом поле производился с глубины 0-10 и 10-20 см на контрастных вариантах опыта в соответствии со схемой.
Сокращенная схема опыта:
Фактор обработки почвы (А)
1.Отвальный (вспашка на глубину 20-22 см);
2.Минимальный (плоскорезная обработка на глубину до 7-8 см).
Фактор химизации (В)
1. Контроль (без применения средств химизации).
2. Комплексная химизация (Удобрения+гербициды+фунгициды+ретарданты)
При оценке экологического состояния почвы по содержанию в ней ТМ, необходимо учитывать их ПДК. Под ПДК (предельно допустимыми количествами) тяжелых металлов следует понимать такую их концентрацию, которая при длительном воздействии на почву и на произрастающие на ней растения не вызывает каких-либо патологических изменений или аномалий в ходе биологических процессов, а также не приводит к накоплению токсичных элементов … и, следовательно, не может нарушить биологический оптимум для животных и человека. ПДК для подвижных форм Cu, Zn, Pb, Сd составляет 3; 23; 6; 0,6 мг/кг соответственно.
Результаты исследования почвы парового поля на содержание подвижных форм ТМ показали, что уровень содержания в почве изучаемых элементов существенно ниже ПДК как на контрольном варианте (Cu – в 10,7 раза; Zn – в 88,5 раза; Pb – в 6,3 раза; Cd – в 5 раз) так и на варианте с длительным применением средств химизации (Cu – в 9,1 раза; Zn – в 92 раза; Pb – в 5,9 раза; Cd – в 4,6 раза ) (таблица).
Таблица – Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве парового поля
Вариант опыта
|
Глубина взятия пробы, см
|
Содержание химических элементов, мг/кг
|
|||
Cu
|
Zn
|
Pb
|
Cd
|
||
К* - отвальная
|
0-10
|
0,34
|
0,23
|
1,01
|
0,14
|
10-20
|
0,26
|
0,25
|
0,96
|
0,11
|
|
К - минимальная
|
0-10
|
0,22
|
0,28
|
0,92
|
0,11
|
10-20
|
0,30
|
0,28
|
0,97
|
0,13
|
|
Среднее по К
|
|
0,28
|
0,26
|
0,96
|
0,12
|
КХ** – отвальная
|
0-10
|
0,41
|
0,25
|
1,06
|
0,18
|
10-20
|
0,24
|
0,24
|
1,04
|
0,11
|
|
КХ - минимальная
|
0-10
|
0,43
|
0,27
|
1,08
|
0,13
|
10-20
|
0,27
|
0,24
|
0,86
|
0,11
|
|
Среднее по КХ
|
|
0,33
|
0,25
|
1,01
|
0,13
|
ПДК
|
3
|
23
|
6
|
0,6
|
|
Примечание: К*- Контроль (без применения средств химизации); КХ** – Комплексная химизация |
Таким образом, систематическое рациональное применение средств интенсификации в рекомендуемых сроках и нормах в зернопаровом севообороте на черноземе выщелоченном в южной лесостепи Западной Сибири не приводит к накоплению опасных концентраций меди, цинка, свинца и кадмия, вследствие чего содержание их в верхнем слое почвы парового поля существенно ниже ПДК (Сu - в 10,7 раза на контроле и в 9,1 раза на варианте комплексной химизации; Zn – в 88,5 и 92 раза; Pb – в 6,3 и 5,9 раза; Cd - в 5 и в 4,6 раза соответственно).
Ю.Г. Жмырко Омский государственный педагогический университет Л.В. Юшкевич Сибирский НИИ сельского хозяйства, г. ОмскИсточник: BORONA.net