Агрохимия, 2021, № 4, стр. 49-56
Влияние минеральных удобрений на плодородие дерново-подзолистой почвы, содержание основных элементов питания и тяжелых металлов в озимой ржи
Н. Е. Завьялова 1, *, М. Т. Васбиева 1, Д. Г. Шишков 1
1 Пермский научно-исследовательский институт сельского хозяйства ПФИЦ УрО РАН
614532 Пермский край, с. Лобаново, ул. Культуры 12, Россия
* E-mail: nezavyalova@gmail.com
Поступила в редакцию 13.03.2020
После доработки 24.11.2020
Принята к публикации 11.01.2021
Аннотация
Изучено влияние длительного систематического применения (40 лет) возрастающих доз минеральных удобрений на показатели плодородия почвы. Показано сохранение исходного содержания органического углерода, увеличение содержания подвижного фосфора и обменного калия в 1.3–3.1 раза. Отмечено существенное подкисление почвы. Максимальные изменения наблюдали при дозе NPK150. Рассмотрено распределение содержания азота, фосфора и калия в растениях озимой ржи (корнях, надземной массе, зерне). Изучено влияние минеральных удобрений на содержание в почве подвижных форм тяжелых металлов (вытяжка 1н. НCI и ААБ рН 4.8) и проведена оценка их поступления в растения в разных фазах развития озимой ржи (кущение, колошение, полная спелость).
ВВЕДЕНИЕ
Изучение реакции растений на удобрения является важнейшим вопросом агрохимии. Минеральное питание имеет принципиальное значение при оценке и управлении параметрами эффективного плодородия и продукционного процесса сельскохозяйственных культур в агроэкосистемах. Сбалансированное минеральное питание – это основа формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Удобрения стимулируют все обменные процессы в растениях на всех этапах их роста и развития [1].
Основную площадь пашни Пермского края занимают дерново-подзолистые почвы. Высокая и стабильная продуктивность дерново-подзолистых почв, отличающихся низким естественным плодородием, в условиях короткого вегетационного периода и дефицита тепла возможна при систематическом научно обоснованном применении агрохимических средств [2]. По данным [3], среди основных факторов повышения урожайности (сорт, средства защиты растений и др.) на долю минеральных удобрений приходится 40% прироста производства продовольствия. Потребление минеральных удобрений в мире в 2016 г. достигло 197.5 млн т. Резкое уменьшение объемов применения удобрений в последние 20 лет в России в целом и в Пермском крае в частности привело к формированию отрицательного баланса питательных веществ в почве, что способствовало снижению урожайности и качества сельскохозяйственных культур. На сегодняшний день в Российской Федерации объемы внесения минеральных удобрений уступают среднемировым показателям (≈100 кг д.в./га) почти в 5 раз [3]. Насыщенность пашни в Пермском крае минеральными удобрениями в последние годы составила 10–14 кг д.в./га, органическими – 0.9–1.4 т/га. Согласно данным центра агрохимической службы, на конец 2019 г. 84% пахотных земель в Пермском крае относятся к категории низкой и очень низкой обеспеченности гумусом, 79% составляют кислые почвы, 34 и 14% относятся к почвам с низким содержанием подвижного фосфора и калия.
Органические и минеральные удобрения в своем составе кроме основных элементов питания содержат примеси, которые могут загрязнять почву и отрицательно влиять на развитие растений. К таким токсичным примесям причисляют тяжелые металлы (ТМ). Наиболее потенциально опасными как по набору, так и по концентрации ТМ являются фосфорсодержащие удобрения [3–5]. Минеральные удобрения оказывают косвенное влияние на содержание ТМ – через подкисление почвы в результате их применения [6, 7]. В других работах [8–11] установлено, что внесение миинеральных удобрений не влияло на содержание подвижных форм ТМ в пахотном слое почвы и их накопление в растениях. Почвы являются природными накопителями ТМ в окружающей среде и основным источником загрязнения сопредельных сред, включая растения [12]. Растениям доступны элементы, присутствующие в почве в водорастворимой и обменной форме. Накопление ТМ в растениях зависит от природно-климатических условий произрастания, биологических особенностей, а также технологии возделывания сельскохозяйственной кульуры и даже от сорта [4, 13]. В репродуктивных органах, как правило, элементы-загрязнители накапливаются, значительно меньше, чем в вегетативных. Корнеплоды, клубни, плоды содержат значительно меньше ТМ, чем листья и стебли [14]. В настоящее время повышается научный интерес к вопросам безопасности применения удобрений, мелиорантов, средств защиты растений с точки зрения сохранения “здоровья” почвы и получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции.
Цель работы – изучение влияния возрастающих доз NPK на показатели плодородия дерново-подзолистой почвы и распределение содержания основных элементов питания и тяжелых металлов в растениях озимой ржи в разных фазах развития.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Полевой стационарный опыт по изучению влияния различных доз минеральных удобрений на урожайность полевых культур заложен в 2-х последовательных во времени закладках в 1978–1980 гг. на опытном поле Пермского НИИСХ ПФИЦ УрО РАН на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве со следующими характеристиками (слой 0–20 см): рНKCl 5.6, гидролитическая кислотность – 2.0, обменная – 0.025, сумма поглощенных оснований – 21.0 мг-экв/100 г почвы, содержание гумуса по Тюрину – 2.12%, подвижных форм фосфора в пахотном слое – 175, обменного калия – 203 мг/кг почвы (по Кирсанову). Схема опыта, варианты: внесение N0Р0К0, N60Р60К60, N90Р90К90, N150Р150К150. Минеральные удобрения вносили под зерновые культуры и картофель, на клевере изучали последействие. В опыте использовали Naa, Pсд и Kх. Известь вносили перед закладкой опыта в дозе по 1.0 Нг. Органические удобрения в опыте не использовали. Севооборот – 8-польный со следующим чередованием культур: чистый пар, озимая рожь, картофель, пшеница, клевер 1-го года пользования, клевер 2-го года пользования, ячмень, овес. Общая площадь делянки 120 м2, учетная 76.4 м2. Размещение вариантов рендомизированное. За время проведения опыта было внесено удобрений при дозе N60Р60К60 – по 1560 кг д.в., при дозе N90Р90К90 – по 2340 кг д.в. и при дозе N150Р150К150 – по 3900 кг д.в. NPK/га.
Почвенные образцы для исследования отбирали в начале 6-й ротации севооборота в вегетационный период озимой ржи (сорт Фаленская 4) в слое 0–20 см. Агрохимические свойства почвы изучали с использованием следующих методов: содержание органического вещества – по Тюрину в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26213-91), подвижный фосфор и калий – по Кирсанову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26207-91), аммиачный азот – фотометрическим методом (ГОСТ 26489-85), нитратный азот – потенциометрическим методом (ГОСТ 26951-86). Содержание минерального азота рассчитывали суммированием аммонийной и нитратной форм. Определение содержания NPK в растениях проводили в воздушно-сухих размолотых образцах: общего азота – по методу Кьельдаля (ГОСТ 13496.4-93), общего фосфора – спектрофотометрическим методом (ГОСТ 28902-91), общего калия – пламенно-фотометрическим методом после озоления (ГОСТ 30504-97). Содержание тяжелых металлов в почве (вытяжка 1н. НCl и ацетатно-аммонийный буфер (ААБ) рН 4.8) и растениях определяли методом атомной абсорбции [15] на атомно-абсорбционном спектрометре iCE 3500 с пламенной атомизацией (Thermo Scientific, США).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ динамики агрохимических свойств исследованной почвы показал, что содержание подвижных форм основных элементов питания перед посевом озимой ржи было высоким и очень высоким, содержание органического углерода – низким, характерным для дерново-подзолистых почв Предуралья. Кислотность почвы в зависимости от вариантов опыта варьировала от среднекислой до очень сильнокислой, рНКСl 4.7–3.9 (табл. 1). Длительное систематическое применение минеральных удобрений привело к существенному подкислению дерново-подзолистой почвы. При внесении NPK в дозе 150 кг/га отмечено снижение рНКСl на 0.3–0.8 ед. в течение всего вегетационного периода. Длительное внесение минеральных удобрений обеспечило сохранение исходного содержания в почве органического углерода. Минеральные удобрения могут способствовать увеличению содержания органического вещества благодаря увеличению количества поступающего в почву органического материала, изменению физико-химических свойств почвы, увеличению численности и активности почвенных микроорганизмов [16–18]. Максимальное достоверное увеличение содержания органического углерода в 1.2–1.3 раза отмечено перед посевом озимой ржи и в фазе полной спелости растений, что связано с нахождением почвы в относительно стабильном состоянии. В фазах кущения и колошения влияние минеральных удобрений проявилось в меньшей степени, что можно объяснить активной минерализацией органического вещества.
Таблица 1.
Вариант | рНKCl | N-NH4 | N-NO3 | Nмин | P2O5 | K2O | Сорг, % |
---|---|---|---|---|---|---|---|
мг/кг | |||||||
Перед посевом | |||||||
Без удобрений | 4.7 | 30.0 | 17.0 | 47.0 | 200 | 138 | 1.06 |
N60P60K60 | 4.6 | 20.5 | 18.0 | 38.5 | 268 | 192 | 1.28 |
N90P90K90 | 4.1 | 20.3 | 16.9 | 37.2 | 342 | 300 | 1.37 |
N150P150K150 | 3.9 | 18.1 | 22.3 | 40.4 | 506 | 403 | 1.36 |
Кущение | |||||||
Без удобрений | 5.0 | 22.3 | 3.9 | 26.2 | 148 | 136 | 1.10 |
N60P60K60 | 4.6 | 23.8 | 5.1 | 28.9 | 210 | 176 | 1.17 |
N90P90K90 | 4.4 | 29.4 | 8.6 | 30.0 | 305 | 216 | 1.17 |
N150P150K150 | 4.3 | 33.4 | 9.4 | 42.0 | 419 | 278 | 1.23 |
Колошение | |||||||
Без удобрений | 4.7 | 11.6 | 2.5 | 14.1 | 177 | 170 | 1.11 |
N60P60K60 | 4.4 | 11.9 | 6.1 | 18.0 | 293 | 283 | 1.21 |
N90P90K90 | 4.0 | 12.7 | 17.9 | 30.6 | 410 | 307 | 1.19 |
N150P150K150 | 3.9 | 14.2 | 29.5 | 43.7 | 540 | 381 | 1.30 |
Полная спелость | |||||||
Без удобрений | 4.5 | 5.1 | 3.4 | 8.5 | 185 | 180 | 1.10 |
N60P60K60 | 4.6 | 5.4 | 7.5 | 12.9 | 276 | 241 | 1.24 |
N90P90K90 | 4.3 | 4.9 | 6.2 | 11.1 | 321 | 249 | 1.24 |
N150P150K150 | 4.2 | 4.7 | 6.9 | 11.6 | 479 | 294 | 1.29 |
НСР05 | 0.2 | 2.5 | 1.8 | 3.8 | 34 | 23 | 0.10 |
Выявлено уменьшение содержания минерального азота в почве к фазе полной спелости в 3–5 раз относительно его содержания в почве перед посевом. Минеральный азот в фазах кущения и полной спелости был представлен в большей степени аммиачной формой, процесс нитрификации был слабым из-за холодной и дождливой погоды вегетационного периода. Примерно одинаковое количество нитратной и аммонийной форм азота определено в почве в фазе колошения. Содержание P2O5 и K2O в зависимости от фаз развития растений озимой ржи изменялось в меньшей степени. Их минимальное количество во всех вариантах отмечено в фазе кущения. При длительном внесении минеральных удобрений выявлено увеличение содержания подвижного фосфора и обменного калия по сравнению с контрольным вариантом в 1.3–3.1 раза во всех фазах развития озимой ржи. Отмечена тесная корреляция между содержанием минерального азота, подвижного фосфора и обменного калия в почве (в фазах весеннего кущения и колошения) и дозами внесенных минеральных удобрений (r = 0.92–0.99).
Озимая рожь – важнейшая продовольственная и кормовая культура. Она менее требовательна к почвенным и климатическим условиям, чем другие зерновые, хорошо отзывается на внесение минеральных удобрений. Считается, что растения озимой ржи к фазе весеннего кущения потребляют 35–50%, к фазе выхода в трубку –75–80% максимального поступления азота за вегетацию [19–21]. За этот период растения поглощают 55–58% фосфора и 50–52% калия из почвы и удобрений, к концу колошения их поступление из почвы практически завершается. По данным наших исследований, наибольшее количество азота в корнях озимой ржи отмечено в фазе колошения (0.87–1.76%). К фазе полной спелости содержание этого элемента в корнях уменьшалось в 1.4–2.1 раза в зависимости от варианта опыта (табл. 2). Максимальное количество фосфора и калия в корнях отмечено в фазе весеннего кущения (0.51–0.84 и 2.11–3.04% соответственно), наблюдали постепенное их снижение к фазе полной спелости: содержание P2O5 снизилось в 2.2–2.8 раза, K2О – в 5.9–12.7 раза.
Таблица 2.
Вариант | N | P2O5 | K2O | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | 1 | 2 | 3 | |
Корни | |||||||||
Без удобрений | 0.72 | 0.87 | 0.60 | 0.51 | 0.38 | 0.23 | 2.29 | 1.54 | 0.37 |
N60P60K60 | 0.64 | 1.23 | 0.90 | 0.74 | 0.51 | 0.27 | 2.11 | 1.98 | 0.36 |
N90P90K90 | 0.65 | 1.73 | 0.84 | 0.74 | 0.57 | 0.29 | 2.61 | 2.53 | 0.29 |
N150P150K150 | 0.68 | 1.76 | 0.95 | 0.84 | 0.45 | 0.30 | 3.04 | 1.55 | 0.24 |
Надземная масса (стебли + листья) | |||||||||
Без удобрений | 3.08 | 1.87 | 0.37 | 1.03 | 0.71 | 0.16 | 4.20 | 2.70 | 0.50 |
N60P60K60 | 4.11 | 2.13 | 0.60 | 1.37 | 0.84 | 0.18 | 4.95 | 3.07 | 0.55 |
N90P90K90 | 4.42 | 2.92 | 0.74 | 1.35 | 0.84 | 0.18 | 5.51 | 3.69 | 0.64 |
N150P150K150 | 4.58 | 2.59 | 0.94 | 1.52 | 0.84 | 0.22 | 5.79 | 3.57 | 0.77 |
Зерно | |||||||||
Без удобрений | 1.46 | 0.84 | 0.50 | ||||||
N60P60K60 | 1.76 | 0.84 | 0.48 | ||||||
N90P90K90 | 1.85 | 0.82 | 0.51 | ||||||
N150P150K150 | 1.95 | 0.85 | 0.50 | ||||||
НСР05 | 0.13 | 0.12 | 0.13 | 0.05 | 0.10 | 0.05 | 0.20 | 0.20 | 0.06 |
В надземной массе озимой ржи наблюдали максимальное накопление основных элементов питания в фазе весеннего кущения. Содержание N в зависимости от дозы NPK варьировало от 3.08 до 4.58%, фосфора – от 1.03 до 1.52% и калия – от 4.20 до 5.79%. Количество азота, фосфора и калия в надземной части растений снижалось по мере созревания культуры. Их содержание в стеблях и листьях растений к фазе колошения уменьшилось в 1.5–1.9 раза. В зерне и соломе количество NPK было в 4.9–9.0 раза меньше, чем в надземной массе растений в период кущения.
Основную часть элементов питания растения используют в период весеннего кущения до фазы конец колошения–начало цветения на формирование биомассы и конечного урожая. В фазе полной спелости наблюдают отток элементов питания из корней, листьев и стеблей в органы накопления ассимилятов для формирования зерна. Содержание азота в зерне составило 1.46–1.95, Р2О5 – 0.82–0.85, K2О – 0.48–0.51% в зависимости от дозы внесенных минеральных удобрений. Тесная корреляционная связь установлена между дозами NPK и количеством азота в зерне и соломе озимой ржи (r = 0.97 и 0.95 соответственно). Таким образом, озимая рожь наиболее интенсивно поглощала азот в фазе кущения и аккумулировала его в основном в стеблях и листьях. Аналогично процесс биологической аккумуляции проходил для фосфора и калия. Их было практически в 2 раза больше в стеблях и листьях, чем в корнях в фазах кущения и колошения. В фазе полной спелости в зерне аккумулировалось больше азота и фосфора, чем в других органах растений.
Для оценки безопасности использования минеральных удобрений были проведены исследования по содержанию в почве подвижных форм меди, цинка, кадмия и свинца, т.к. ТМ на сегодняшний день являются одними из основных загрязнителей окружающей среды [22, 23]. Кроме этого, территория опытного поля Пермского НИИСХ ПФИЦ УрО РАН находится под влиянием ветров, дующих с Осенцовского промышленного узла, поэтому объекты окружающей среды (почва и растительность) могут быть загрязнены токсичными веществами. В 2013 г. вблизи исследованных участков была открыта федеральная трасса Пермь–Екатеринбург.
Кислоторастворимые формы ТМ, извлекаемые 1М НСl, характеризуют потенциальный запас подвижных соединений металлов в почве. Цинк и медь относятся к группе приоритетных антропогенных загрязнителей, в то же время они являются биофильными микроэлементами, способствуют формированию генеративных органов растений. По степени обеспеченности микроэлементами [24] изученная почва относится к категории “средне обеспеченная” медью и “низко обеспеченная” цинком. По данным [4, 5], свинец и кадмий не считаются жизненно необходимыми для растений, не имеют определенного функционального значения. Однако роль этих элементов выяснена не до конца. В работах [25–29] отмечали положительное действие свинца на рост и развитие растений и кадмия – на всхожесть семян [30]. Содержание кислоторастворимых форм ТМ в пахотном слое (0–20 см) во всех фазах развития озимой ржи не превышало предельно-допустимых концентраций (ПДК) для почв и не зависело от дозы внесенных удобрений (табл. 3). Проект нормативов предельно допустимого содержания в почве кислоторастворимых форм (потенциально доступных для растений) элементов в свое время был незавершен. Несмотря на это, он нашел применение в практике экологических работ, однако эти нормативы не являются официально утвержденными [22]. Отмечена тенденция к уменьшению содержания кадмия в кислотной вытяжке в фазе полной спелости ржи.
Таблица 3.
Вариант | Cu | Pb | Zn | Cd | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1М HCl | ААБ pH 4.8 | 1М HCl | ААБ pH 4.8 | 1М HCl | ААБ pH 4.8 | 1М HCl | ААБ pH 4.8 | |
Перед посевом | ||||||||
Без удобрений | 6.62 | 0.98 | 9.08 | Ниже предела обнаружения | 5.23 | 1.32 | 0.54 | 0.39 |
N60P60K60 | 4.84 | 1.21 | 6.09 | 5.08 | 1.33 | 0.55 | 0.39 | |
N90P90K90 | 5.12 | 3.68 | 7.98 | 1.64 | 5.22 | 1.21 | 0.55 | 0.47 |
N150P150K150 | 5.45 | 3.02 | 7.29 | 1.70 | 5.74 | 1.35 | 0.57 | 0.47 |
Кущение | ||||||||
Без удобрений | 4.50 | Ниже предела обнаружения | 4.67 | Ниже предела обнаружения | 5.42 | 1.35 | 0.57 | 0.56 |
N60P60K60 | 4.31 | 4.76 | 5.50 | 1.44 | 0.56 | 0.57 | ||
N90P90K90 | 4.40 | 5.02 | 5.65 | 1.48 | 0.56 | 0.56 | ||
N150P150K150 | 4.30 | 4.89 | 5.92 | 1.44 | 0.56 | 0.59 | ||
Колошение | ||||||||
Без удобрений | 4.50 | Ниже предела обнаружения | 4.69 | Ниже предела обнаружения | 5.76 | 1.24 | 0.56 | 0.58 |
N60P60K60 | 4.37 | 4.23 | 6.00 | 1.22 | 0.58 | 0.58 | ||
N90P90K90 | 4.50 | 4.16 | 6.41 | 1.35 | 0.49 | 0.36 | ||
N150P150K150 | 4.37 | 4.37 | 6.59 | 1.46 | 0.43 | 0.38 | ||
Полная спелость | ||||||||
Без удобрений | 4.59 | Ниже предела обнаружения | 4.21 | Ниже предела обнаружения | 5.74 | 1.07 | 0.43 | 0.35 |
N60P60K60 | 4.30 | 4.10 | 6.28 | 1.13 | 0.42 | 0.37 | ||
N90P90K90 | 4.54 | 4.31 | 6.48 | 1.17 | 0.43 | 0.37 | ||
N150P150K150 | 4.60 | 4.48 | 7.15 | 1.30 | 0.45 | 0.36 | ||
НСР05 | 1.63 | 0.64 | 1.11 | 0.27 | 0.22 | 0.27 | 0.10 | 0.02 |
ПДК | 50 | 3 | 60 | 6 | 60 | 23 | 1.0 | – |
Содержание ТМ в ацетатно-аммонийной вытяжке (рН 4.8) характеризует их “актуальную подвижность”. Концентрация в почве подвижных соединений ТМ динамична во времени, что объясняется, прежде всего, деятельностью микроорганизмов и возрастными изменениями интенсивности поглощения химических элементов растениями. Содержание подвижных форм меди и свинца, извлекаемых ААБ (рН 4.8), во всех фазах роста озимой ржи оказалось ниже предела обнаружения. Внесение удобрений оказало влияние в большей степени на подвижность в почве кадмия и цинка. Концентрация подвижной формы цинка, извлекаемой ААБ (рН 4.8), изменялась от 1.35–1.48 в фазе кущения до 1.07–1.30 мг/кг в фазе полной спелости, кадмия – от 0.56–0.59 до 0.35–0.37 мг/кг соответственно. Превышения ПДК в почве подвижных форм меди, свинца и цинка, извлекаемых из почвы ААБ (рН 4.8), не наблюдали [31].
Известно, что на поступление ТМ из почвы в растения влияют такие факторы, как кислотность почвы, гранулометрический состав, содержание органического вещества и погодные условия вегетационного периода [11, 32]. В сухую погоду усиливается процесс перехода ТМ из почвы в растения, в сырую – замедляется. В растительной массе ТМ накапливаются по-разному. Исследованиями доказано, что в корнях накапливается наибольшее количество ТМ, в генеративных органах – наименьшее. По степени насыщенности ТМ основные органы растений обычно располагаются в ряд: корни > листья > стебли > семена (плоды) [33]. Для некоторых ТМ, например, свинца характерна противоположная направленность распределения в органах растений [13]. Это связано с неодинаковой биофильностью элементов. Различия в распределении обусловлены проявлением защитных механизмов растений по отношению к “ненужным” элементам или концентрациям, превышающим потребности.
Анализ различных частей растений озимой ржи показал, что содержание в них меди, свинца и кадмия было меньше предела обнаружения, а содержание цинка в корнях, стеблях и листьях уменьшалось постепенно при переходе растений из вегетативной фазы в репродуктивную (табл. 4). Содержание цинка в зерне озимой ржи варьировало от 11.5 до 35.3, в соломе – от 7.3 до 19.1 мг/кг и не превышало ПДК для пищевых продуктов [34] и МДУ для кормов сельскохозяйственных животных [35]. Полученная продукция может быть использована как на продовольственные цели, так и на кормовые. Применение удобрений увеличило количество цинка в растениях озимой ржи (корнях, надземной массе, зерне) в 1.1–2.6 раза. Таким образом, в условиях незагрязненной ТМ дерново-подзолистой почвы была получена экологически чистая сельскохозяйственная продукция.
Таблица 4.
Вариант | Кущение | Колошение | Полная спелость | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
надземная масса | корни | надземная масса | корни | зерно | солома | корни | |
Без удобрений | 33.1 | 28.2 | 25.5 | 19.6 | 18.9 | 7.3 | 15.8 |
N60P60K60 | 37.4 | 37.9 | 31.9 | 27.6 | 11.5 | 9.8 | Ниже предела обнаружения |
N90P90K90 | 38.7 | 33.9 | 28.9 | 31.9 | 32.1 | 19.1 | |
N150P150K150 | 37.3 | 33.9 | 30.4 | 35.0 | 35.3 | 18.7 | |
НСР05 | 1.7 | 2.5 | 3.8 | 5.4 | 10.1 | 6.3 | – |
ПДК/МДУ* | 50 | 50 | – |
ВЫВОДЫ
1. Длительное систематическое внесение минеральных удобрений способствовало сохранению исходного содержания органического углерода в почве, увеличению содержания подвижного фосфора и обменного калия в 1.3–3.1 раза. Отмечено существенное подкисление дерново-подзолистой почвы. Максимальное влияние на агрохимические показатели почвы наблюдали при дозе NPK150.
2. Установлено, что озимая рожь наиболее интенсивно поглощала азот в фазе кущения и аккумулировала его в основном в стеблях и листьях. Аналогично процесс биологической аккумуляции проходил для фосфора и калия. Их содержание было практически в 2 раза больше в надземной массе, чем в корнях, в фазах кущения и колошения. В фазе полной спелости в зерне аккумулировалось азота и фосфора больше, чем в других органах растений.
3. Содержание кислоторастворимых форм тяжелых металлов в почве не зависело от дозы внесенных удобрений. Содержание подвижных форм меди и свинца, извлекаемых ААБ (рН 4.8), в почве во всех фазах роста озимой ржи было ниже предела обнаружения. Внесение NPK оказало влияние в большей степени на содержание в почве подвижных форм кадмия и цинка, извлекаемых ААБ (рН 4.8).
4. Длительное систематическое применение возрастающих доз NPK от 60 до 150 кг д.в./га не привело к накоплению тяжелых металлов в растениях озимой ржи. Концентрация меди, свинца и кадмия была меньше предела обнаружения. Содержание цинка в озимой ржи (корнях, надземной массе, зерне) варьировало от 7.3 до 38.7 мг/кг, что не превышало ПДК для зерна и МДУ для соломы.
Список литературы
Кидин В.В. Система удобрения. М.: РГАУ–МСХА, 2012. 534 с.
Елькина Г.Я. Оптимизация минерального питания растений на подзолистых почвах. Екатеринбург: УрО РАН, 2008. 278 с.
Сычев В.Г., Шафран С.А., Виноградова С.Б. Плодородие почвы России и пути его регулирования // Плодородие. 2020. № 6. С. 3–13.
Дабахов М.В., Дабахова Е.В., Титова В.И. Тяжелые металлы: экотоксикология и проблемы нормирования. Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2005. 165 с.
Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л., 1987. 142 с.
Nino-Savala A.G., Zhuang Z., Ma X., Fangmeier A., Li H.F., Tang A.H., Liu X.J. Cadmium pollution from phosphate fertilizers in arable soils and crops: an overview // Front. Agricult. Sci. Engin. 2019. № 6 (4). P. 419–430. https://doi.org/10.15302/J-FASE-2019273
Ладонин Д.В., Марголина С.Е. Взаимодействие гуминовых кислот с тяжелыми металлами // Почвоведение. 1997. № 7. С. 806–811.
Добровольский Г.В., Розанов Б.Г., Гришина Л.А. Охрана почв на современном этапе. Проблемы почвоведения в агрохимии. М.: Наука, 1986. С. 118–130.
Потатуева Ю.А. Эколого-агрохимическая оценка фосфорных и фосфорсодержащих удобрений в длительных полевых опытах // Агрохимия. 2013. № 6. С. 83–94.
Митрофанова Е.М. Агроэкологические аспекты снижения отрицательного влияния кислотности почв в условиях адаптивно-ландшафтного земледелия Предуралья: Автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Пермь: ПермГСХА им. Д.Н. Прянишникова, 2011. 46 с.
Витковская С.Е. Оценка риска загрязнения агроэкосистем тяжелыми металлами // Агрохимия. 2013. № 11. С. 78–85.
Соколов О.А., Черников В.А. Экологическая безопасность и устойчивое развитие. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окру¬жающей среды. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1999. 184 с.
Минкина Т.М., Мотузова Г.В., Мирошниченко Н.Н., Фатеев А.И., Манджиева С.С., Чаплыгин В.А. Накопление и распределение тяжелых металлов в растениях зоны техногенеза // Агрохимия. 2013. № 9. С. 65–75.
Черников В.А., Соколов О.А. Экологически безопасная продукция. М.: Колос, 2009. 438 с.
Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельскохозяйственных угодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1992. 57 с.
Семенов В.М., Когут Б.М. Почвенное органическое вещество. М.: ГЕОС, 2015. 233 с.
Christopher S.F., Lal R. Nitrogen management affects carbon sequestration in North American cropland soils // Critic. Rev. Plant Sci. 2007. V. 26. P. 45–64.https://doi.org/10.1080/07352680601174830
Verdenelli R.A., Dominchin M.F., Perez-Brandan C., Rovea A., Vargas-Gil S., Meriles J.M. Effect of long-term mineral fertilisation on soil microbial abundance, community structure and diversity in a Typic Hapludoll under intensive farming systems // Annal. Appl. Biol. 2019. V. 3 (175). P. 363–375.https://doi.org/10.1111/aab.12546
Шмырева Н.Я. Использование азота удобрений озимой рожью при различных способах внесения азотных удобрений в условиях эрозионных ландшафтов // Агрохимия. 2007. № 10. С. 44–49.
Шарифуллин Л.Р., Кольцов А.Х., Марьин Г.С. Интенсивные технологии возделывания озимой ржи. М.: Агропромиздат, 1989. 125 с.
Минеев В.Г. Агрохимия. М.: Наука, 2006. 719 с.
Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва–растение. Новосибирск: Наука, 1991. 151 с.
Елькина Г.Я., Денева С.В., Лаптева Е.М. Тяжелые металлы в системе почва–растение в биогеоценозах Большеземельной тундры // Теор. и прикл. экол. 2019. № 3. С. 41–47.https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-3-041-047
Сычев В.Г., Аристархов А.Н. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения. М.: Росинформагротекс, 2003. 240 с.
Арышева С.П., Анисимов В.С., Санжарова Н.И. Изучение миграционной способности Pb в системе почва–растение и его фитотоксичность в почвах разного типа // Агрохимия. 2013. № 1. С. 85–94.
Убугунов В.Л., Доржонова В.О. Оценка фитотоксичности свинца в дерново–подбуре // Вестн. ТомскГУ. 2010. № 338. С. 207–211.
Дмитраков Л.М., Дмитракова Л.К., Абашина Н.А., Пинский Д.Л. Влияние свинца на морфометрические показатели овса // Агрохимия. 2004. № 8. С. 48–53.
Титов А.Ф., Лайдинен Г.Ф., Казнина Н.М. Влияние ионов свинца на рост и морфофизиологические показатели растений ячменя и овса // Физиол. и биохим. культ. раст. 2001. Т. 33. № 5. С. 387–393.
Елькина Г.Я. Поведение свинца в системе почва–растение в условиях европейского Северо-Востока // Агрохимия. 2015. № 8. С. 73–80.
Мельничук Ю.П. Влияние ионов кадмия на клеточное деление и рост растений. Киев: Наукова думка, 1990. 148 с.
ГН 2.1.7.2041-06 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве”. М.: Информ.-издат. центр Госкомсанэпидемнадзора России, 2006.
Водяницкий Ю.Н. Природные и техногенные соединения тяжелых металлов в почвах // Почвоведение. 2014. № 4. С. 420–432.
Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва–растение // Почвоведение. 2007. № 9. С. 1112–1119.
СанПиН 2.3.2.1078-01. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. М.: Минздрав РФ, 2002.
Временный максимально-допустимый уровень (МДУ) некоторых химических элементов и госсипола в кормах для сельскохозяйственных животных и кормовых добавках. М.: Госагропром СССР, ГУ ветеринарии, 1987. 5 с.
Дополнительные материалы отсутствуют.