Агрохимия, 2022, № 6, стр. 3-13
Плодородие и экотоксикологическое состояние реперных участков дерново-подзолистых суглинистых почв владимирской области
А. А. Уткин *
Ивановская государственная сельскохозяйственная академия им. Д.К. Беляева
153012 Иваново, ул. Советская, 45, Россия
* E-mail: aleut@inbox.ru
Поступила в редакцию 31.01.2022
После доработки 17.02.2022
Принята к публикации 15.03.2022
- EDN: UMSCVO
- DOI: 10.31857/S0002188122060126
Аннотация
Представлены результаты многолетних агрохимических и экотоксикологических исследований реперных участков дерново-подзолистых суглинистых почв сельскохозяйственного назначения Владимирской обл., которые проводили для установления уровня плодородия по основным агрохимическим показателям, содержанию микроэлементов и серы, экотоксикологического состояния – по содержанию валовых и подвижных форм тяжелых металлов. Установлено ухудшение таких показателей плодородия почв как обеспеченность органическим веществом, подвижными формами фосфора и калия, обменными основаниями кальция, магния, увеличения обменной и гидролитической кислотности. Произведена оценка плодородия почв по расчету почвенно-экологического индекса. Определена обеспеченность почв бором, молибденом, медью и подвижной серой. Концентрации валовых и подвижных форм тяжелых металлов в обследованных почвах не превышали допустимых уровней. По содержанию изученных металлов исследованные почвы относятся к слабозагрязненным и не являются опасными для культурных растений и здоровья человека. По коэффициентам корреляции Пирсона установлены особенности влияния свойств почвы на концентрации микроэлементов, серы, валовых и подвижных форм металлов.
ВВЕДЕНИЕ
В последние десятилетия в результате недостаточного уровня развития земледелия России отмечается снижение объемов применения минеральных и органических удобрений, что приводит к существенному уменьшению уровня плодородия обрабатываемых почв, выражающееся в ухудшении агрохимических свойств, снижении урожайности сельскохозяйственных культур и качества растительной продукции [1–4].
Эффективное использование земель в агропромышленном производстве невозможно без проведения агрохимического и экотоксикологического обследований почв, которые обеспечивают землепользователя важной информацией, касающейся содержания подвижных форм макро- и микроэлементов питания растений, органического вещества, реакции почвенной среды и др. [5].
Кроме того, в связи с постоянным возрастанием антропогенной нагрузки на почву, вызванной деятельностью автотранспорта, нерациональным ведением промышленного и сельскохозяйственного производств, остро стоит вопрос изучения экотоксикологического состояния почв по содержанию в них различных загрязняющих веществ, среди которых особое место занимают тяжелые металлы (ТМ). Увеличение химического загрязнения почв металлами обусловливает снижение их самоочищающей способности, повышение токсичности для живых организмов и общего негативного влияния на природную среду [6].
Установлено, что в Нечерноземной зоне России и, в частности, во Владимирской обл. отмечается значительная потеря почвами своего плодородия и постепенный переход в разряд малоплодородных и загрязненных земель, что создает угрозу вывода их из сельскохозяйственного оборота и, как следствие, недополучение необходимой растительной продукции [7–9].
Высокоэффективное ведение сельского хозяйства возможно только при соблюдении правильного подхода к проблемам, связанным с использованием, восстановлением и сохранением плодородия почв. Для обеспечения высоких урожаев культур необходимо регулярно наблюдать за параметрами, связанными с плодородием почв и их экотоксикологическим состоянием.
Современная изменчивость параметров плодородия дерново-подзолистых почв Владимирской обл. и оценка их экотоксикологического состояния на реперных участках в научной литературе слабо освещены и требуют дополнительного изучения, что повышает актуальность проведенного исследования.
Объектом изучения были реперные участки с дерново-подзолистыми суглинистыми почвами. Доля дерново-подзолистых суглинистых почв в сельскохозяйственном фонде почв Владимирской обл. составляет ≈40% [10].
Цель работы – оценка существующего уровня плодородия дерново-подзолистых суглинистых почв Владимирской обл. по основным агрохимическим показателям и их экотоксикологического состояния по содержанию валовых и подвижных форм соединений ТМ: свинца (Pb), кадмия (Cd), меди (Cu), никеля (Ni), цинка (Zn), кобальта (Co), хрома (Cr) и марганца (Mn).
Особое внимание к изученным поллютантам вызвано тем, что большинство из них относится к I и II классам химической опасности (ГОСТ 17.4.1.02–83), их соединения обладают высокой токсичностью для многих живых организмов, в т.ч. для культурных растений, животных и человека.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Агрохимическое и экотоксикологическое обследования почв проводили в 1993 и 2019 гг. в соответствии с ежегодным мониторингом плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения на 7-ми реперных участках, расположенных во Владимирской обл. (рис. 1), путем закладки почвенных разрезов и отбора образцов почв из пахотного горизонта (0–20 см). Реперные участки располагались на пахотных землях и кормовых естественных угодьях. Преобладающая растительность участков – культурные растения, в редких случаях – злаковое разнотравье. Общая площадь реперных участков с дерново-подзолистыми суглинистыми почвами – 270 га. Почвенно-экологический индекс (ПЭИ) определяли по методике, разработанной в Почвенном институте им. В.В. Докучаева [11].
Физико-химические анализы почв были выполнены согласно следующим методикам: обменная кислотность (рНKCl) – по ГОСТ Р 58594-2019, гидролитическая кислотность (Нг) – по ГОСТ 26212-91, подвижные фосфор (P2O5) и калий (К2О) – по ГОСТ Р 54650-2011 (по Кирсанову в модификации ЦИНАО), обменные основания кальция и магния (Сa и Mg) – по ГОСТ 26487-85, органическое вещество (по Тюрину в модификации ЦИНАО) – по ГОСТ 26213-91, сумма поглощенных оснований (S) (по Каппену) – по ГОСТ 27821-88, подвижная сера (Sподв) (по ЦИНАО) – по ГОСТ 26490-85, подвижный бор (B) (по Бергеру и Труогу в модификации ЦИНАО) – по ГОСТ Р 50688-94, подвижная медь (Cuподв) (по Пейве и Ринькису в модификации ЦИНАО) – по ГОСТ Р 50684-94, подвижный молибден (Mo) (по Григгу в модификации ЦИНАО) – по ГОСТ Р 50689-94, фракции физической глины и ила (по Качинскому) – по [12]. Емкость катионного обмена (ЕКО) и степень насыщенности почвы основаниями (V) определяли расчетным способом.
Определение в почвах подвижных и валовых форм ТМ проводили в вытяжках ацетатно-аммонийного буфера рН 4.8 (ААБ) и 5.0 н. НNO3 соответственно методом атомно-абсорбционной спектрометрии [13–15].
Степень подвижности ТМ в почве рассчитана как соотношение содержания подвижных соединений ТМ и валовой концентрации металла в почве и выражена в %.
Отдельные аналитические данные подвергали математической обработке и корреляционному анализу с расчетом коэффициента линейной корреляции Пирсона с использованием программы Statistica (версия 10).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Обменная кислотность дерново-подзолистых суглинистых почв за период наблюдений увеличилась на 0.5 ед. с нейтральной до близкой к нейтральной, т.е. произошло подкисление почв (табл. 1). Вероятно, это явилось результатом снижения объемов известкования почв реперных участков за прошедшие годы.
Таблица 1.
Агрохимическая характеристика дерново-подзолистых суглинистых почв реперных участков
| Реперный участок, №* |
Район | Фракция, % | Сорг, % | P2O5 | K2O | pHKCl | Hг | Ca | Mg | S | ЕКО | V, % | ПЭИ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| <0.001 | <0.01 | мг/кг почвы | мг-экв/100 г почвы | |||||||||||
| 1 | Собинский | $\frac{{15.7}}{{{\text{н/о**}}}}$ | $\frac{{35.8}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.3}}{{2.7}}$ | $\frac{{582}}{{609}}$ | $\frac{{491}}{{501}}$ | $\frac{{6.7}}{{7.1}}$ | $\frac{{1.15}}{{0.79}}$ | $\frac{{7.6}}{{8.7}}$ | $\frac{{1.4}}{{1.7}}$ | $\frac{{13.8}}{{14.7}}$ | $\frac{{14.95}}{{15.49}}$ | $\frac{{92.31}}{{94.90}}$ | $\frac{{76.8}}{{79.0}}$ |
| 12 | Гороховецкий | $\frac{{13.4}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{28.6}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.6}}{{3.0}}$ | $\frac{{239}}{{261}}$ | $\frac{{181}}{{189}}$ | $\frac{{5.6}}{{6.2}}$ | $\frac{{2.41}}{{1.57}}$ | $\frac{{7.6}}{{8.8}}$ | $\frac{{2.3}}{{2.5}}$ | $\frac{{11.8}}{{12.8}}$ | $\frac{{14.21}}{{14.37}}$ | $\frac{{83.04}}{{89.07}}$ | $\frac{{60.2}}{{67.4}}$ |
| 15 | Кольчугинский | $\frac{{25.1}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{47.6}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.4}}{{2.7}}$ | $\frac{{210}}{{245}}$ | $\frac{{110}}{{123}}$ | $\frac{{6.3}}{{6.7}}$ | $\frac{{1.03}}{{0.76}}$ | $\frac{{9.4}}{{10.0}}$ | $\frac{{2.3}}{{2.5}}$ | $\frac{{16.8}}{{17.5}}$ | $\frac{{17.83}}{{18.26}}$ | $\frac{{94.22}}{{95.84}}$ | $\frac{{50.5}}{{56.6}}$ |
| 18 | Юрьев-Польский | $\frac{{15.9}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{35.8}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.2}}{{2.6}}$ | $\frac{{186}}{{201}}$ | $\frac{{120}}{{129}}$ | $\frac{{5.4}}{{5.7}}$ | $\frac{{2.16}}{{1.32}}$ | $\frac{{6.4}}{{7.3}}$ | $\frac{{1.4}}{{1.6}}$ | $\frac{{10.4}}{{11.3}}$ | $\frac{{12.56}}{{12.62}}$ | $\frac{{82.80}}{{89.54}}$ | $\frac{{60.1}}{{64.6}}$ |
| 24 | Ковровский | $\frac{{12.6}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{22.9}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{1.5}}{{1.9}}$ | $\frac{{209}}{{232}}$ | $\frac{{41}}{{49}}$ | $\frac{{6.2}}{{6.6}}$ | $\frac{{0.70}}{{0.51}}$ | $\frac{{5.0}}{{5.7}}$ | $\frac{{1.2}}{{1.5}}$ | $\frac{{10.6}}{{12.0}}$ | $\frac{{11.30}}{{12.51}}$ | $\frac{{93.81}}{{95.92}}$ | $\frac{{49.0}}{{55.5}}$ |
| 25 | Камешковский | $\frac{{12.8}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{24.8}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.3}}{{2.7}}$ | $\frac{{369}}{{387}}$ | $\frac{{139}}{{145}}$ | $\frac{{5.5}}{{5.9}}$ | $\frac{{2.02}}{{1.41}}$ | $\frac{{5.1}}{{6.1}}$ | $\frac{{1.5}}{{1.7}}$ | $\frac{{8.6}}{{10.0}}$ | $\frac{{10.62}}{{11.41}}$ | $\frac{{80.98}}{{87.64}}$ | $\frac{{56.9}}{{58.3}}$ |
| 37 | Камешковский | $\frac{{13.2}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{27.8}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.6}}{{2.9}}$ | $\frac{{352}}{{376}}$ | $\frac{{125}}{{129}}$ | $\frac{{5.8}}{{6.3}}$ | $\frac{{1.86}}{{1.27}}$ | $\frac{{5.9}}{{6.8}}$ | $\frac{{1.1}}{{1.3}}$ | $\frac{{9.5}}{{10.5}}$ | $\frac{{11.36}}{{11.77}}$ | $\frac{{83.63}}{{89.21}}$ | $\frac{{54.8}}{{63.5}}$ |
| M | $\frac{{15.5}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{31.9}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{2.3}}{{2.6}}$ | $\frac{{307}}{{330}}$ | $\frac{{172}}{{181}}$ | $\frac{{5.9}}{{6.4}}$ | $\frac{{1.62}}{{1.09}}$ | $\frac{{6.7}}{{7.6}}$ | $\frac{{1.6}}{{1.8}}$ | $\frac{{11.6}}{{12.7}}$ | $\frac{{13.26}}{{13.78}}$ | $\frac{{87.25}}{{91.73}}$ | $\frac{{58.3}}{{63.6}}$ | |
| V, % | $\frac{{28.5}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{26.7}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{16.4}}{{13.4}}$ | $\frac{{46.1}}{{43.1}}$ | $\frac{{85.0}}{{81.4}}$ | $\frac{{8.1}}{{7.6}}$ | $\frac{{40.3}}{{36.6}}$ | $\frac{{23.6}}{{20.7}}$ | $\frac{{31.0}}{{26.2}}$ | $\frac{{24.2}}{{20.8}}$ | $\frac{{19.4}}{{17.8}}$ | $\frac{{6.7}}{{4.0}}$ | $\frac{{15.8}}{{12.8}}$ | |
| ±m | $\frac{{1.67}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{3.22}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.14}}{{0.13}}$ | $\frac{{53.40}}{{53.77}}$ | $\frac{{55.39}}{{55.63}}$ | $\frac{{0.18}}{{0.18}}$ | $\frac{{0.25}}{{0.15}}$ | $\frac{{0.60}}{{0.60}}$ | $\frac{{0.19}}{{0.18}}$ | $\frac{{1.07}}{{1.00}}$ | $\frac{{0.97}}{{0.93}}$ | $\frac{{2.22}}{{1.38}}$ | $\frac{{3.07}}{{3.49}}$ | |
Известно, что особенности проявления обменной и гидролитической кислотностей тесно связаны между собой. Подтверждение этому было отмечено в нашем исследовании. В 1993 и 2019 гг. прослежена высокая корреляционная взаимосвязь ${{r}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{г}}}}{\text{/рНKCl}}}}}$ = –0.75 и –0.84, при P = 0.95 соответственно. Величины гидролитической кислотности исследованных почв реперных участков на протяжении всего периода мониторинга соответствовали преимущественно очень низкой степени кислотности. Средняя величина Нг за последние 26 лет увеличилась на 0.53 мг-экв/100 г почвы или на 48.6% от исходного уровня.
Средняя обеспеченность почв реперных участков органическим веществом на протяжении всего периода наблюдения, согласно существующей градации, преимущественно соответствовала низкому содержанию, при этом среднее содержание Сорг в почвах участков снизилось на 0.3% (табл. 1).
Подвижные P2O5 и K2O являются одними из основных элементов питания растений, этим определяется важность изучения этих форм их соединений в почвах. Обеспеченность дерново-подзолистых суглинистых почв участков подвижными P2O5 и K2O широко варьировала от высокой до очень высокой и низкой до очень высокой степени на всем протяжении исследования соответственно. В целом, за весь период наблюдений на реперных участках отмечено выраженное снижение содержания подвижных форм P2O5 и K2O. Наибольшее относительное снижение к уровню 1993 г. выявлено для P2O5 – 7.0, наименьшее – для K2O – 5.0%.
По-видимому, снижение содержания подвижных форм P2O5 при отмеченном повышении кислотности почв могло быть связано с частичным переходом доступных соединений фосфора в прочносвязанные фосфаты. Рассчитанные коэффициенты корреляции средней силы взаимосвязи между уровнем рНKCl и обеспеченностью почв P2O5 в 2019 и 1993 гг. в определенной мере подтвердили эту закономерность: r = 0.50 и 0.54, P = = 0.95 соответственно.
На протяжении всего периода наблюдения обеспеченность почв реперных участков обменным Ca соответствовала средней степени, содержание обменного Mg изменялось от средней до повышенной степени обеспеченности. Отметим, что среднее содержание Ca и Mg в почвах участков с 1993 г. снизилось на 11.9 и 11.1% соответственно. Суммарное содержание обменных Сa и Mg за период мониторинга уменьшилось на 1.2 мг-экв/100 г почвы или на 12.6% от исходного уровня.
Средняя доля присутствия обменных Ca и Mg в общем составе поглощенных катионов в 2019 и 1993 гг. составляла 71.8 и 74.9% соответственно, что свидетельствовало о значительной роли Са и Mg в процессах генезиса и химизма дерново-подзолистых почв. Прослежена тенденция к снижению содержания обменных Ca и Mg предположительно по причине их вымывания из корнеобитаемого слоя вниз по профилю и выноса товарной частью урожая сельскохозяйственных культур.
Средняя обеспеченность почв участков поглощенными основаниями (S) за период наблюдений снизилась на 1.1 мг-экв/100 г почвы или на 8.7%. Отмечено, что степень насыщенности почв основаниями уменьшилась на 4.48% с высокой до повышенной.
Согласно градации распределения глинистых частиц в гранулометрическом составе, среди дерново-подзолистых почв реперных участков преобладают участки почв с легкосуглинистым составом (участки № 12, 24, 25 и 37).
Расчет ПЭИ, как комплекса показателей, позволяет объективно оценить состояние почвы по агрохимическим и физико-химическим свойствам, а также учесть такие факторы почвообразования как климатические условия и рельеф местности, выявлять негативные процессы, которые приводят к деградации и снижению плодородия. Установлено, что в среднем к 2019 г. на реперных участках отмечали снижение показателя ПЭИ на 5.3 балла или на 8.3% к уровню 1993 г.
К возможным причинам снижения показателя ПЭИ можно отнести уменьшение обеспеченности почв подвижными формами P2O5 и K2O, увеличение кислотности почв, что было следствием уменьшения известкования и применения удобрений, содержащих фосфор и калий.
Анализ данных содержания в почвах участков подвижных форм микроэлементов и серы показал следующее (табл. 2).
Таблица 2.
Концентрации микроэлементов и подвижной серы в почве, мг/кг
| Реперный участок, № | Район | B | Cuподв | Mо | Sподв |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Собинский | $\frac{{2.16~}}{{1.99}}$ | $\frac{{11.8~}}{{9.7}}$ | $\frac{{0.095}}{{~0.087}}$ | $\frac{{8.1~}}{{19.3}}$ |
| 12 | Гороховецкий | $\frac{{0.56~}}{{0.51}}$ | $\frac{{5.0~}}{{3.8}}$ | $\frac{{0.124~}}{{0.114}}$ | $\frac{{3.1~}}{{12.1}}$ |
| 15 | Кольчугинский | $\frac{{0.90~}}{{0.79}}$ | $\frac{{5.3~}}{{3.9}}$ | $\frac{{0.130~}}{{0.119}}$ | $\frac{{2.1}}{{~5.9}}$ |
| 18 | Юрьев-Польский | $\frac{{0.78~}}{{0.66}}$ | $\frac{{4.5~}}{{4.0}}$ | $\frac{{0.083~}}{{0.071}}$ | $\frac{{3.9~}}{{7.6}}$ |
| 24 | Ковровский | $\frac{{0.64~}}{{0.59}}$ | $\frac{{5.0~}}{{4.2}}$ | $\frac{{0.120~}}{{0.122}}$ | $\frac{{4.4~}}{{10.2}}$ |
| 25 | Камешковский | $\frac{{0.18}}{{~0.11}}$ | $\frac{{9.6~}}{{8.9}}$ | $\frac{{0.135}}{{~0.139}}$ | $\frac{{9.1}}{{~17.9}}$ |
| 37 | Камешковский | $\frac{{{\text{н/о\;}}}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{8.1~}}{{7.0}}$ | $\frac{{0.082~}}{{0.079}}$ | $\frac{{{\text{н/о\;}}}}{{{\text{н/о}}}}$ |
| M | $\frac{{0.87~}}{{0.78}}$ | $\frac{{7.0~}}{{5.9}}$ | $\frac{{0.110~}}{{0.104}}$ | $\frac{{5.1}}{{~12.2}}$ | |
| V, % | $\frac{{77.9~}}{{82.3}}$ | $\frac{{40.2}}{{~43.3}}$ | $\frac{{20.6}}{{~24.3}}$ | $\frac{{55.2~}}{{44.7}}$ | |
| ±m | $\frac{{0.28~}}{{0.26}}$ | $\frac{{1.1}}{{~1.0}}$ | $\frac{{0.009~}}{{0.009}}$ | $\frac{{1.2}}{{~2.2}}$ | |
| r (фракция <0.01 мм, %) | $\frac{{0.36}}{{{\text{\;н/о}}}}$ | $\frac{{--0.15~}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.04~}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{--0.46~}}{{{\text{н/о}}}}$ | |
| r (Cорг, %) | $\frac{{0.08}}{{~0.07}}$ | $\frac{{0.22}}{{~0.21}}$ | $\frac{{--0.15}}{{--0.24}}$ | $\frac{{--0.04}}{{0.20}}$ | |
| r (рНKCl) | $\frac{{0.78{\kern 1pt} *}}{{0.76{\kern 1pt} *}}$ | $\frac{{0.40}}{{0.25}}$ | $\frac{{0.02}}{{0.03}}$ | $\frac{{0.08}}{{0.21}}$ | |
| r (ЕКО, мг-экв/100 г почвы) | $\frac{{0.48}}{{0.49}}$ | $\frac{{--0.11}}{{--0.23}}$ | $\frac{{0.19}}{{0.07}}$ | $\frac{{--0.50}}{{--0.32}}$ | |
* Значимые коэффициенты корреляции (r > ±0.70) при P = 0.95. То же в табл. 5.
Бор. Среднее содержание и пределы изменений водорастворимых форм B в изученных дерново-подзолистых почвах согласовались с данными, приведенными в работах [16, 17]. Согласно градации обеспеченности почв таежно-лесной зоны подвижными формами B и исходя из изменений его содержания в почвах участков, обеспеченность бором варьировала от очень низкой до очень высокой в течение всего периода наблюдения. В среднем, в 1993 и 2019 гг. обеспеченность почв участков подвижным B соответствовала высокой обеспеченности [18].
Молибден. Содержание подвижных форм Mo в исследованных почвах реперных участков согласовалась с пределами его содержания в дерново- подзолистой почве, отмеченными в работе [19]. Согласно градации обеспеченности почв подвижными формами Mo и исходя из изменений его содержания и средних концентраций в почвах участков, обеспеченность молибденом характеризовалась низкой степенью на всем протяжении исследования [18].
Медь. Пределы содержания форм Cuподв в почвах участков значительно превышали пределы содержания, указанные для данной почвы в работе [17]. Обеспеченность почв участков Cuподв варьировала от высокой до очень высокой в 2019 г. и от средней до очень высокой в 1993 г. В среднем, на протяжении всего периода мониторинга обеспеченность почв участков Cuподв соответствовала очень высокой степени [18].
Сера. Исходя из среднего содержания Sподв, исследованные почвы в 2019 г. имели низкий уровень обеспеченности, в 1993 г. – высокий [20]. Общее содержание серы в почве определяется почвообразующими породами и содержанием в них органического вещества. Установлено, что с органическим веществом почвы связано до 70–90% валовых запасов серы. Между содержанием углерода органического вещества и серой в его составе установлена тесная прямая корреляционная связь линейной зависимости [21]. Ввиду того, что изученные почвы бедны Cорг, между содержанием Cорг и Sподв в почвах не было установлено достоверно выраженной корреляционной взаимосвязи: r = –0.04 и 0.20 (табл. 2).
Между суммарным содержанием частиц физической глины и ила и подвижным В установлена прямая корреляция средней силы взаимосвязи: r = 0.36. Подтверждение выявленным силе и характеру зависимости для дерново-подзолистых суглинистых почв отмечено в работе [22].
Содержание гумуса в почве является специфическим и противоречивым критерием оценки содержания подвижных форм микроэлементов. На факт проявления слабой корреляции между содержанием гумуса и форм микроэлементов, в частности Cuподв, в дерново-подзолистых почвах указано в работах [22, 23], что полностью подтверждено результатами настоящего исследования.
На высокую корреляцию прямой зависимости между концентрацией подвижного В и рНKCl почвы в своей работе указывал В.Б. Ильин [24], что не противоречило рассчитанным нами величинам корреляции.
Между содержанием в дерново-подзолистой суглинистой почве Sподв и подвижного В и величиной ЕКО почвы отмечена взаимосвязь средней силы обратной и прямой зависимостей. Отрицательную корреляционную зависимость EKO/Sподв можно объяснить тем, что подвижные соединения серы в виде сульфатов за счет своего отрицательного заряда не могут адсорбироваться на поверхности одноименно заряженных почвенных частиц.
С 1993 г. среднее содержание Sподв в дерново-подзолистых суглинистых почвах уменьшилось к 2019 г. на 58.2%, что, возможно, могло быть причиной снижения применения серосодержащих удобрений, систематическим ежегодным выносом серы из почвы урожаем и вымыванием сульфатов из пахотного слоя почв участков.
За 26-летний период мониторинга среднее содержание B, Cu и Mo в почвах реперных участков увеличилось на 11.5, 18.6 и 5.7%. Это повышение обеспеченности подвижными формами микроэлементов можно связать в основном с поступлением в почвы дополнительных количеств этих элементов от промышленных источников загрязнения и, в меньшей степени, от удобрений.
Данные о загрязненности почв участков ТМ приведены в табл. 3. В настоящее время для минеральных почв по-прежнему не разработаны величины предельно-допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно-допустимых концентраций (ОДК) для многих ТМ, при этом встречающиеся в научной литературе фоновые показатели содержания металлов в почвах сильно меняются в зависимости от различных почвенно-климатических условий их образования, деятельности человека и т.п. Поэтому для оценки содержания ТМ использовали методику, применяемую в геохимии, заключающуюся в сравнении полученных величин валовых концентраций металлов в дерново-подзолистых почвах Владимирской обл. с имеющимися как валовыми и подвижными ПДК, так и с кларками элементов в земной коре [25].
Таблица 3.
Содержание форм ТМ в почве, мг/кг
| Реперный участок, № | Район | Валовые формы, мг/кг | Подвижные формы, мг/кг | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cu | Zn | Cd | Pb | Ni | Со | Cr | Mn | Cu | Zn | Cd | Pb | Ni | Со | Cr | ||
| 1 | Собинский | $\frac{{13.7}}{{13.2}}$ | $\frac{{98.7}}{{93.6}}$ | $\frac{{0.20}}{{0.16}}$ | $\frac{{10.1}}{{9.3}}$ | $\frac{{12.6}}{{10.6}}$ | $\frac{{8.9}}{{8.2}}$ | $\frac{{17.5}}{{15.8}}$ | $\frac{{205}}{{199}}$ | $\frac{{0.41}}{{0.32}}$ | $\frac{{0.92}}{{1.22}}$ | $\frac{{0.13}}{{0.09}}$ | $\frac{{0.61}}{{0.54}}$ | $\frac{{0.18}}{{0.13}}$ | $\frac{{0.48}}{{0.40}}$ | $\frac{{0.52}}{{0.43}}$ |
| 12 | Гороховецкий | $\frac{{10.9}}{{9.3}}$ | $\frac{{37.2}}{{32.3}}$ | $\frac{{0.20}}{{0.17}}$ | $\frac{{13.0}}{{12.1}}$ | $\frac{{18.0}}{{16.4}}$ | $\frac{{13.7}}{{12.6}}$ | $\frac{{11.3}}{{10.2}}$ | $\frac{{311}}{{297}}$ | $\frac{{0.27}}{{0.25}}$ | $\frac{{1.73}}{{1.45}}$ | $\frac{{0.18}}{{0.12}}$ | $\frac{{0.45}}{{0.39}}$ | $\frac{{0.19}}{{0.12}}$ | $\frac{{0.41}}{{0.32}}$ | $\frac{{0.28}}{{0.24}}$ |
| 15 | Кольчугинский | $\frac{{6.2}}{{5.4}}$ | $\frac{{9.7}}{{9.5}}$ | $\frac{{0.18}}{{0.13}}$ | $\frac{{9.3}}{{8.7}}$ | $\frac{{14.2}}{{12.3}}$ | $\frac{{11.5}}{{11.0}}$ | $\frac{{13.5}}{{11.2}}$ | $\frac{{314}}{{305}}$ | $\frac{{0.51}}{{0.44}}$ | $\frac{{1.40}}{{1.21}}$ | $\frac{{0.07}}{{0.07}}$ | $\frac{{0.49}}{{0.42}}$ | $\frac{{0.22}}{{0.27}}$ | $\frac{{0.41}}{{0.34}}$ | $\frac{{0.42}}{{0.37}}$ |
| 18 | Юрьев-Польский | $\frac{{9.3}}{{6.9}}$ | $\frac{{29.5}}{{22.8}}$ | $\frac{{0.17}}{{0.14}}$ | $\frac{{11.7}}{{10.4}}$ | $\frac{{19.2}}{{17.5}}$ | $\frac{{7.9}}{{7.1}}$ | $\frac{{14.4}}{{12.3}}$ | $\frac{{247}}{{233}}$ | $\frac{{0.28}}{{0.30}}$ | $\frac{{0.97}}{{0.76}}$ | $\frac{{0.11}}{{0.06}}$ | $\frac{{0.54}}{{0.50}}$ | $\frac{{0.21}}{{0.23}}$ | $\frac{{0.40}}{{0.30}}$ | $\frac{{0.48}}{{0.39}}$ |
| 24 | Ковровский | $\frac{{4.7}}{{4.3}}$ | $\frac{{20.4}}{{18.4}}$ | $\frac{{0.18}}{{0.12}}$ | $\frac{{9.6}}{{9.5}}$ | $\frac{{11.8}}{{10.3}}$ | $\frac{{5.8}}{{5.1}}$ | $\frac{{5.9}}{{4.6}}$ | $\frac{{225}}{{214}}$ | $\frac{{0.31}}{{0.25}}$ | $\frac{{0.85}}{{0.77}}$ | $\frac{{0.10}}{{0.10}}$ | $\frac{{0.70}}{{0.61}}$ | $\frac{{0.21}}{{0.16}}$ | $\frac{{0.38}}{{0.31}}$ | $\frac{{0.35}}{{0.31}}$ |
| 25 | Камешковский | $\frac{{10.4}}{{9.8}}$ | $\frac{{23.9}}{{20.0}}$ | $\frac{{0.21}}{{0.14}}$ | $\frac{{13.1}}{{12.3}}$ | $\frac{{17.5}}{{15.6}}$ | $\frac{{7.6}}{{6.5}}$ | $\frac{{11.5}}{{9.8}}$ | $\frac{{93}}{{89}}$ | $\frac{{0.40}}{{0.32}}$ | $\frac{{1.15}}{{1.05}}$ | $\frac{{0.15}}{{0.11}}$ | $\frac{{0.63}}{{0.57}}$ | $\frac{{0.12}}{{0.10}}$ | $\frac{{0.39}}{{0.35}}$ | $\frac{{0.29}}{{0.23}}$ |
| 37 | Камешковский | $\frac{{4.5}}{{4.0}}$ | $\frac{{23.2}}{{19.2}}$ | $\frac{{0.22}}{{0.15}}$ | $\frac{{4.3}}{{3.7}}$ | $\frac{{8.8}}{{8.4}}$ | $\frac{{5.2}}{{4.6}}$ | $\frac{{3.2}}{{2.7}}$ | $\frac{{226}}{{209}}$ | $\frac{{0.27}}{{0.22}}$ | $\frac{{1.31}}{{1.22}}$ | $\frac{{0.16}}{{0.10}}$ | $\frac{{0.44}}{{0.41}}$ | $\frac{{0.17}}{{0.14}}$ | $\frac{{0.33}}{{0.26}}$ | $\frac{{0.20}}{{0.16}}$ |
| M | $\frac{{8.5}}{{7.6}}$ | $\frac{{34.7}}{{30.8}}$ | $\frac{{0.19}}{{0.14}}$ | $\frac{{10.2}}{{9.4}}$ | $\frac{{14.6}}{{13.0}}$ | $\frac{{8.7}}{{7.9}}$ | $\frac{{11.0}}{{9.5}}$ | $\frac{{232}}{{221}}$ | $\frac{{0.35}}{{0.30}}$ | $\frac{{1.19}}{{1.10}}$ | $\frac{{0.13}}{{0.09}}$ | $\frac{{0.55}}{{0.49}}$ | $\frac{{0.19}}{{0.16}}$ | $\frac{{0.40}}{{0.33}}$ | $\frac{{0.36}}{{0.30}}$ | |
| V, % | $\frac{{40.8}}{{44.6}}$ | $\frac{{85.0}}{{92.4}}$ | $\frac{{9.3}}{{11.9}}$ | $\frac{{29.7}}{{30.5}}$ | $\frac{{26.1}}{{26.9}}$ | $\frac{{35.1}}{{37.8}}$ | $\frac{{44.9}}{{47.2}}$ | $\frac{{32.2}}{{32.6}}$ | $\frac{{26.3}}{{24.3}}$ | $\frac{{26.3}}{{23.2}}$ | $\frac{{29.6}}{{23.0}}$ | $\frac{{17.9}}{{17.6}}$ | $\frac{{18.4}}{{38.0}}$ | $\frac{{11.2}}{{13.5}}$ | $\frac{{31.9}}{{32.3}}$ | |
| ±m | $\frac{{1.3}}{{1.3}}$ | $\frac{{11.1}}{{10.8}}$ | $\frac{{0.01}}{{0.01}}$ | $\frac{{1.1}}{{1.1}}$ | $\frac{{1.4}}{{1.3}}$ | $\frac{{1.1}}{{1.1}}$ | $\frac{{1.9}}{{1.7}}$ | $\frac{{28}}{{27}}$ | $\frac{{0.03}}{{0.03}}$ | $\frac{{0.12}}{{0.10}}$ | $\frac{{0.01}}{{0.01}}$ | $\frac{{0.04}}{{0.03}}$ | $\frac{{0.01}}{{0.02}}$ | $\frac{{0.02}}{{0.02}}$ | $\frac{{0.04}}{{0.04}}$ | |
| ПДК(ОДК)вал/подв | (132) | (220) | (2) | 32 | (80) | н/д* | н/д | 1500 | 3 | 23 | н/д | 6 | 4 | 5 | 6 | |
| Кларк мировой [25] | 55 | 70 | 0.2 | 12.5 | 75 | 25 | 100 | 950 | ||||||||
| Кларк региональный [32] | 8.5 | 47.3 | н/д | 14.9 | 35.7 | 4.6 | 84.8 | 609 | ||||||||
Медь. Средняя обеспеченность и пределы изменений содержания Cu в изученной почве во многом подтверждены другими исследованиями, в которых отмечено среднее содержание валовой Cu, переходящей в вытяжку 5.0 н. HNO3, на уровне 10–15 мг/кг почвы при диапазоне изменений 0.1–47.9 мг/кг [26]. Среднее содержание подвижных форм Сu, переходящих в вытяжку ААБ рН 4.8 во многом соответствовало показателям, характерным для почв европейской части России [19].
Цинк. В ряде работ для Zn приведены в основном согласующиеся с нашими средние валовые и подвижные концентрации металла [19], а также пределы содержания (28.0–45.0 мг/кг) в почве [26, 27].
Кадмий. Валовое содержание Cd в пахотных дерново-подзолистых почвах России невелико и меняется в пределах 0.30–2.40 мг/кг при среднем содержании 0.56 мг/кг [28]. Установленные нами средние показатели и пределы изменения содержания валового Cd в дерново-подзолистой почве были значительно меньше. Отмеченные пределы изменений содержания подвижных форм Cd в изученной почве и среднее содержание подвижных форм металла соотносились с данными, указанными в других работах [19, 29].
Свинец. Содержание валового Pb и пределы изменения его содержания в дерново-подзолистых почвах Владимирской обл. имели сходные параметры со средней обеспеченностью валовым Pb на уровне 9.0 мг/кг и с пределами изменений от 2.6 до 43.0 мг Pb/кг исследованной почвы Русской равнины [8].
Никель. Рассчитанные средние показатели содержания Ni в почвах реперных участков Владимирской обл. хорошо укладывались в пределы изменений содержания валовых форм для данных почв России – 6.0–25.0 мг/кг почвы [19, 26, 28]. Средние концентрации подвижных форм Ni за весь период обследования в почвах участков были примерно в 2 раза меньше средней концентрации (0.39 мг/кг), приведенной в работе [19].
Кобальт. Среднее валовое содержание Сo в почвах участков в основном соответствовало среднему валовому содержанию ТМ (10.0 мг/кг) в суглинистой дерново-подзолистой почве [26]. Содержание подвижных форм Co в почвах участков было значительно меньше средних показателей (0.75–3.0 мг/кг) [16].
Хром. Данные по содержанию валового Cr в почвах России весьма разноречивы. Например, установлено, что в суглинистых дерново-подзолистых почвах в среднем его содержится от 70 до 175 мг/кг [30]. Отметим, что изученные почвы реперных участков Владимирской обл. отличались существенно меньшим содержанием валового Cr по сравнению с приведенными выше показателями. Полученные нами величины содержания подвижного Cr в исследованных почвах также отличались меньшими концентрациями по сравнению с показателями, отмеченными для центрально-европейской части России, где средняя концентрация поллютанта составляет 2.62–2.66 мг/кг [19, 29].
Марганец. Концентрация валовых форм Mn в дерново-подзолистых почвах России изменяется от 270 до 720 мг/кг [31]. В работе [32] установлено фоновое валовое содержание Mn в почвах Владимирской обл. 609 мг/кг с изменениями от 203 до 1040 мг/кг. Полученные нами концентрации валового Mn располагаются вблизи нижней границы этого предела.
На всех реперных участках содержание валовых и подвижных форм изученных ТМ были значительно меньше ПДК и/или ОДК. На отдельных участках отмечено слабое превышение величин мирового и регионального кларков.
Установлено, что с 1993 г. увеличилось среднее содержание валовых форм всех изученных ТМ, причем наибольшее увеличение валового содержания на 34.7% было отмечено для Cd, наименьшее – на 4.9% – для Mn.
На протяжении всего периода мониторинга подвижность ТМ в почвах участков снижалась в ряду: Cd > Pb > Zn > Cо > Cu > Cr > Ni (табл. 4). Полученные показатели степени подвижности ТМ во многом согласовались с другими исследованиями, проведенными на этих почвах [7, 33]. За 26 лет изучения средние показатели степеней подвижности соединений Cd и Со в почве участков слабо увеличились, остальных ТМ – остались прежними.
Таблица 4.
Степени подвижности ТМ в почве, %
| Реперный участок, № | Район | Cu | Zn | Cd | Pb | Ni | Со | Cr |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Собинский | $\frac{{3.0}}{{2.4}}$ | $\frac{{0.9}}{{1.3}}$ | $\frac{{65.0}}{{56.3}}$ | $\frac{{6.0}}{{5.8}}$ | $\frac{{1.4}}{{1.2}}$ | $\frac{{5.4}}{{4.9}}$ | $\frac{{3.0}}{{2.7}}$ |
| 12 | Гороховецкий | $\frac{{2.5}}{{2.7}}$ | $\frac{{4.7}}{{4.5}}$ | $\frac{{90.0}}{{70.6}}$ | $\frac{{3.5}}{{3.2}}$ | $\frac{{1.1}}{{0.7}}$ | $\frac{{3.0}}{{2.5}}$ | $\frac{{2.5}}{{2.4}}$ |
| 15 | Кольчугинский | $\frac{{8.2}}{{8.1}}$ | $\frac{{14.4}}{{12.7}}$ | $\frac{{38.9}}{{53.8}}$ | $\frac{{5.3}}{{4.8}}$ | $\frac{{1.5}}{{2.2}}$ | $\frac{{3.6}}{{3.1}}$ | $\frac{{3.1}}{{3.3}}$ |
| 18 | Юрьев-Польский | $\frac{{3.0}}{{4.3}}$ | $\frac{{3.3}}{{3.3}}$ | $\frac{{64.7}}{{42.9}}$ | $\frac{{4.6}}{{4.8}}$ | $\frac{{1.1}}{{1.3}}$ | $\frac{{5.1}}{{4.2}}$ | $\frac{{3.3}}{{3.2}}$ |
| 24 | Ковровский | $\frac{{6.6}}{{5.8}}$ | $\frac{{4.2}}{{4.2}}$ | $\frac{{55.6}}{{83.3}}$ | $\frac{{7.3}}{{6.4}}$ | $\frac{{1.8}}{{1.6}}$ | $\frac{{6.6}}{{6.1}}$ | $\frac{{5.9}}{{6.7}}$ |
| 25 | Камешковский | $\frac{{3.8}}{{3.3}}$ | $\frac{{4.8}}{{5.3}}$ | $\frac{{71.4}}{{78.6}}$ | $\frac{{4.8}}{{4.6}}$ | $\frac{{0.7}}{{0.6}}$ | $\frac{{5.1}}{{5.4}}$ | $\frac{{2.5}}{{2.3}}$ |
| 37 | Камешковский | $\frac{{6.0}}{{5.5}}$ | $\frac{{5.6}}{{6.4}}$ | $\frac{{72.7}}{{66.7}}$ | $\frac{{10.2}}{{11.1}}$ | $\frac{{1.9}}{{1.7}}$ | $\frac{{6.3}}{{5.7}}$ | $\frac{{6.3}}{{5.9}}$ |
| M | $\frac{{4.7}}{{4.6}}$ | $\frac{{5.4}}{{5.4}}$ | $\frac{{65.5}}{{64.6}}$ | $\frac{{6.0}}{{5.8}}$ | $\frac{{1.4}}{{1.3}}$ | $\frac{{5.0}}{{4.5}}$ | $\frac{{3.8}}{{3.8}}$ | |
| V, % | $\frac{{46.5}}{{44.5}}$ | $\frac{{78.5}}{{67.1}}$ | $\frac{{24.1}}{{22.3}}$ | $\frac{{37.4}}{{43.3}}$ | $\frac{{32.3}}{{40.6}}$ | $\frac{{26.4}}{{29.3}}$ | $\frac{{42.0}}{{47.1}}$ | |
| ±m | $\frac{{0.8}}{{0.8}}$ | $\frac{{1.6}}{{1.4}}$ | $\frac{{6.0}}{{5.4}}$ | $\frac{{0.8}}{{1.0}}$ | $\frac{{0.2}}{{0.2}}$ | $\frac{{0.5}}{{0.5}}$ | $\frac{{0.6}}{{0.7}}$ | |
В своих работах [34, 35] отмечено, что важными факторами, влияющими на уровни концентраций ТМ в почвах, являются количество органического вещества в почве, реакция среды и гранулометрический состав. В нашем исследовании решили выявить взаимосвязь концентраций валовых и подвижных форм изученных ТМ с отдельными агрохимическими свойствами почвы, которую оценивали величинами коэффициентов линейной корреляции Пирсона при P = 0.95 (табл. 5).
Таблица 5.
Коэффициенты линейной корреляции между свойствами почвы и формами содержания ТМ
| Свойства почвы | Cu | Zn | Cd | Pb | Ni | Со | Cr | Mn | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 2 | |
| Фракция <0.01 мм, % | $\frac{{0.02}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.70{\kern 1pt} *}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{--0.02}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.17}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{--0.45}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{--0.65}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{--0.07}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{--0.35}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.09}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.53}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.47}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.38}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.55}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.56}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{0.54}}{{{\text{н/о}}}}$ | $\frac{{{\text{н/о}}}}{{{\text{н/о}}}}$ |
| Сорг, % | $\frac{{0.29}}{{0.35}}$ | $\frac{{0.03}}{{0.06}}$ | $\frac{{0.10}}{{0.15}}$ | $\frac{{0.73{\kern 1pt} *}}{{0.78{\kern 1pt} *}}$ | $\frac{{0.54}}{{0.78{\kern 1pt} *}}$ | $\frac{{0.51}}{{0.16}}$ | $\frac{{ - 0.10}}{{ - 0.08}}$ | $\frac{{ - 0.85{\kern 1pt} *}}{{ - 0.77{\kern 1pt} *}}$ | $\frac{{0.12}}{{0.24}}$ | $\frac{{ - 0.29}}{{ - 0.16}}$ | $\frac{{0.46}}{{0.48}}$ | $\frac{{ - 0.01}}{{0.01}}$ | $\frac{{0.16}}{{0.26}}$ | $\frac{{ - 0.27}}{{ - 0.29}}$ | $\frac{{0.20}}{{0.16}}$ | $\frac{{{\text{н/о}}}}{{{\text{н/о}}}}$ |
| рНKCl | $\frac{{0.06}}{{0.20}}$ | $\frac{{0.55}}{{0.26}}$ | $\frac{{0.52}}{{0.57}}$ | $\frac{{ - 0.31}}{{0.31}}$ | $\frac{{ - 0.07}}{{0.03}}$ | $\frac{{ - 0.44}}{{0.01}}$ | $\frac{{ - 0.32}}{{ - 0.28}}$ | $\frac{{0.29}}{{0.08}}$ | $\frac{{ - 0.59}}{{ - 0.70{\kern 1pt} *}}$ | $\frac{{0.31}}{{0.02}}$ | $\frac{{0.01}}{{0.14}}$ | $\frac{{0.54}}{{0.52}}$ | $\frac{{0.24}}{{0.18}}$ | $\frac{{0.47}}{{0.30}}$ | $\frac{{0.16}}{{0.25}}$ | $\frac{{{\text{н/о}}}}{{{\text{н/о}}}}$ |
| ТМвал.ф./подв.ф. | $\frac{{0.14}}{{0.15}}$ | $\frac{{--0.29}}{{0.27}}$ | $\frac{{0.76{\kern 1pt} *}}{{0.41}}$ | $\frac{{0.31}}{{0.32}}$ | $\frac{{--0.06}}{{0.08}}$ | $\frac{{0.50}}{{0.37}}$ | $\frac{{0.82{\kern 1pt} *}}{{0.77{\kern 1pt} *}}$ | $\frac{{{\text{н/о}}}}{{{\text{н/о}}}}$ | ||||||||
Судя по рассчитанным величинам коэффициентов, более сильное (при условии, что r ≥ ±0.7) влияние на концентрацию форм ТМ оказывало содержание органического вещества, менее выраженное воздействие оказывало изменение уровня рНKCl и содержание глинистых и илистых частиц.
Выявленные корреляционные связи показали, что достоверное поглощение частицами глинистой и илистой фракций было характерно только для подвижной Cu. Валовые и подвижные соединения Cd хуже остальных ТМ адсорбировались на поверхности мелкодисперсных частиц, а соединения Cr, Mn и Co, наоборот, лучше поглощались глинистыми и илистыми частицами.
Судя по рассчитанным коэффициентам корреляции, органическое вещество суглинистой дерново-подзолистой почвы не связывало подвижные соединения Zn и валовые Cd, и наоборот, эффективно участвовало в поглощении подвижных форм соединений Рb.
Нечетко выраженным характером отличалось влияние кислотности почвы на поведение форм изученных ТМ. Отмечено, что повышение обменной кислотности почвы приводило к некоторому увеличению концентраций валовых форм Zn (r = 0.52–0.57) и подвижных форм Co (r = = 0.52–0.54) и более заметному снижению концентрации валовых форм Ni (r = –0.70 и r = –0.59).
Высокая достоверная взаимосвязь между изменением концентрации валовых и подвижных форм ТМ в почвах отмечена только для Cr (r = = 0.77–0.82) и для Cd (r = 0.76), в остальных случаях изученная взаимосвязь была средней и слабой силы.
Расчет суммарного показателя загрязнения исследованных почв ТМ определяли по формуле: Zc = ΣK$_{{{{C}_{{\text{i}}}}}}$ – (n – 1), где n – число анализируемых элементов, K$_{{{{C}_{{\text{i}}}}}}$ – коэффициент концентрации i-го химического элемента, K$_{{{{C}_{{\text{i}}}}}}$ = Ci/CФi, где Ci – фактическая валовая концентрация элемента в почве, CФi – фоновая (кларковая) региональная концентрация [36].
Расчет Zc показал, что почвы всех реперных участков имели допустимую степень загрязнения с рассчитанными показателями Zc < 16, следовательно, их можно использовать для возделывания любых культур с обязательным контролем уровня воздействия источников загрязнения почвы и доступности ТМ для культур.
ВЫВОДЫ
1. За период мониторинга реперных участков дерново-подзолистых суглинистых почв по средним величинам агрохимических показателей установлено увеличение обменной и гидролитической кислотности почв, снижение обеспеченности Сорг, также подвижными формами K2O и, особенно, P2O5, содержания обменных Ca, Mg и S, также показателей ЕКО и V. Оценка исследованных почв с 1993 по 2019 г. по системе ПЭИ выявила устойчивую тенденцию к его снижению на 5.3 балла.
2. Усредненная обеспеченность почв участков в течение всего периода наблюдения B и Cu соответствовала высокому и очень высокому уровням, Mo – низкому. Для Sподв отмечено существенное снижение обеспеченности с высокого уровня в 1993 г., до низкого в 2019 г. За 26-летний период мониторинга в почвах участков отмечено увеличение среднего содержания B, Cu и Mo.
3. Концентрации валовых и подвижных форм изученных ТМ, за исключением Cr, подвижных форм Cd и Co, в почвах участков в основном соответствовали наиболее типичным показателям для данного типа почв России.
4. На всех реперных участках концентрации валовых и подвижных форм изученных ТМ были значительно меньше ПДК или ОДК. В почвах отдельных участков отмечено несущественное превышение мирового и регионального кларков.
5. За период наблюдений подвижность соединений Cd и Co слабо возросла, для остальных ТМ – осталась прежней. Наибольшей подвижностью из ТМ отличалось поведение Cd, наименьшей – Ni.
6. С 1993 г. в почвах участков увеличилось среднее содержание валовых и подвижных форм всех изученных ТМ.
7. Наиболее сильное влияние на содержание форм ТМ оказывало содержание в почве Cорг и менее выраженное влияние – содержание частиц физической глины и величина рНKCl.
8. Оценка почв по суммарному показателю загрязнения их ТМ показала, что почвы всех участков имели допустимую степень загрязнения (Zc < 16).
Список литературы
Шафран С.А. Динамика плодородия почв Нечерноземной зоны // Агрохимия. 2016. № 8. С. 3–10.
Кирюшин В.И. Управление плодородием почв и продуктивностью агроценозов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия // Почвоведение. 2019. № 9. С. 1130–1139.
Уткин А.А. Химия минеральных удобрений: уч. пособ. Иваново: ИГСХА, 2021. 91 с.
Уткин А.А. Эффективное применение органических удобрений в сельскохозяйственном производстве: уч. пособ. Иваново: ИГСХА, 2022. 81 с.
Уткин А.А., Лукьянов С.Н. Оценка уровня плодородия и агроэкологического состояния выработанных торфяных почв Владимирской области // Агрохимия. 2021. № 9. С. 3–12.
Фирсов С.А., Баранова Т.Л., Фирсов С.С. Экологический мониторинг безопасности почв по содержанию тяжелых металлов // Агрохим. вестн. 2014. № 3. С. 5–7.
Комаров В.И. Эколого-агрохимическая оценка содержания тяжелых металлов в агроландшафтах Владимирской области: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. СПб.–Пушкин, 2004. 20 с.
Шихова Л.Н. Содержание и динамика тяжелых металлов в почвах северо-востока европейской части России: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. СПб.–Пушкин, 2005. 46 с.
Уткин А.А., Лукьянов С.Н. Плодородие и экотоксикологическое состояние реперных участков серых лесных почв Владимирской области // Агрохимия. 2022. № 3. С. 12–22.
Рагимов А.О. Эколого-функциональная роль почв в формировании уровня благополучия населения Владимирской области: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2015. 23 с.
Шишов Л.Л., Дурманов Д.Н., Карманов И.И., Ефремов В.В. Теоретические основы и пути регулирования плодородия почв. М.: Агропромиздат, 1991. 304 с.
Гаврилова И.П., Касимов Н.С. Практикум по геохимии ландшафта. М.: Изд-во МГУ, 1989. 73 с.
Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. 61 с.
Руководящий документ. Массовая доля кислоторастворимых форм металлов в пробах почв, грунтов и донных отложений. Методика измерений методом атомно-абсорбционной спектрометрии. РД 52.18.191-2018. Обнинск: Росгидромет, 2019. 36 с.
Руководящий документ. Методические указания. Методика выполнения измерений массовой доли подвижных форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия, кобальта, хрома, марганца) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. РД 52.18.289-90. М.: Росгидромет, 1990. 36 с.
Пейве Я.В. Биохимия почв. М.: Сельхозгиз, 1961. 422 с.
Каталымов М.В. Микроэлементы и микроудобрения. М.: Химия, 1965. 330 с.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Под ред. Б.А. Ягодина. М.: Колос, 2002. 584 с.
Шихова Л.Н., Егошина Т.Л. Тяжелые металлы в почвах и растениях таежной зоны северо-востока европейской России. Киров: Зональный НИИСХ Северо-Востока, 2004. 264 с.
Аристархов А.Н. Сера в агроэкосистемах России: мониторинг содержания в почвах и эффективность ее применения // Международ. сел.-хоз. журн. 2016. № 5. С. 39–47.
Возбуцкая А.Е. Химия почвы / Под ред. Д.Л. Аскинази. Изд. 3-е, испр. и доп. М.: Высш. шк., 1968. 427 с.
Панасин В.И. Микроэлементы и урожай. Калининград: Калининград. кн. изд-во, 2000. 276 с.
Гамзиков Г.П. Почвенная диагностика питания растений и применения удобрений на черноземах // Особенности формирования и использования почв Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск, 1982. С. 191–204.
Ильин В.Б. Химические элементы в системе почва–растение. Новосибирск: Наука, 1982. 113 с.
Taylor S.R. Abundance of chemical elements in the continental crust: a new table // Geochim. Cosmochim. Acta. 1964. V. 28. № 8. P. 1273–1285.
Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 263 с.
Зырин Н.Г., Чеботарева Н.А. К вопросу о формах соединений меди, цинка, свинца в почвах и доступности их для растений // Содержание и формы соединений микроэлементов в почвах. М.: Изд-во МГУ, 1979. С. 324–350.
Черных Н.А., Овчаренко М.М. Тяжелые металлы и радионуклиды в биогеоценозах. М.: Агроконсалт, 2002. 200 с.
Овчаренко М.М. Тяжелые металлы в системе почва–растение–удобрение / Под общей ред. М.М. Овчаренко. М.: Пролетарский светоч, 1997. 290 с.
Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. М.: АН СССР, 1957. 237 с.
Кабанов Ф.И. Микроэлементы и растения. М.: Просвещение, 1977. 136 с.
Трифонова Т.А. Экологический атлас Владимирской области / Под ред. Т.А. Трифоновой. Владимир: ВлГУ, 2007. 92 с.
Каплунова Е.В. Трансформация соединений цинка, свинца и кадмия в почвах: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. М., 1983. 23 с.
Добровольский В.В. Основы биогеохимии. М.: Высш. шк., 1998. 411 с.
Чернова О.В., Бекецкая О.В. Допустимые и фоновые концентрации загрязняющих веществ в экологическом нормировании (тяжелые металлы и другие химические элементы) // Почвоведение. 2011. № 9. С. 1102–1113.
Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Метод. указ. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 1999. 38 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Агрохимия
Пн.-пт.: 10.00-19.00