Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Значение гуминовых кислот в минеральном питании и развитии растений 7
1.1. Функции гуминовых кислот в почве и их роль в питании и развитии растений 7
1.2. Эффективность удобрений на основе гуминовых кислот 12
1.3. Методы детоксикации почв загрязненных тяжелыми металлами 25
Глава 2 Условия, объекты и методы исследований 30
2.1. Условия почвообразования зоны исследований 30
2.2. Условия и методика проведения опыта 35
2.3. Погодные условия в годы исследований 41
Глава 3 Влияние нетрадиционных гуминовых удобрений на содержание кадмия и цинка в почве 45
3.1. Валовое содержание кадмия и цинка в почве 45
3.2. Изменение подвижных форм кадмия и цинка по вариантам опыта в профиле почвы и в зависимости от последействия загрязнения 54
3.3. Определение степени подвижности изучаемых металлов в связи с применением гуминовых удобрений и сроком их последействия 62
Глава 4 Формирование урожайности яровой пшеницы при загрязнении почв и применении гуминовых удобрений 70
4.1. Влияние гуминовых удобрений на формирование урожайности 70
4.2. Влияние загрязнения почвы кадмием и цинком на формирование урожайности зерна яровой пшеницы в течение трех лет после загрязнения 72
Глава 5 Влияние гуминовых удобрений на накопление кадмия и цинка в зерне яровой пшеницы при загрязнении 80
5.1. Накопление изучаемых металлов в товарной части продукции (зерне) 80
5.2. Формирование показателей качества зерна (содержание белка, клейковины, азота, фосфора, калия) по вариантам опыта 91
Глава 6 Экономическая эффективность внесения гуминовых удобрений на выщелоченных черноземах при загрязнении их кадмием и цинком 108
Выводы 114
Предложения производству 117
Список литературы 118
Приложения 143
- Эффективность удобрений на основе гуминовых кислот
- Условия и методика проведения опыта
- Изменение подвижных форм кадмия и цинка по вариантам опыта в профиле почвы и в зависимости от последействия загрязнения
- Влияние загрязнения почвы кадмием и цинком на формирование урожайности зерна яровой пшеницы в течение трех лет после загрязнения
Введение к работе
Одним из важных условий жизни сельскохозяйственных растений и получения высоких урожаев является наличие в почве достаточного количества в оптимальном соотношении макро- и микроэлементов и отсутствие в почвенном растворе элементов, отрицательно влияющих на развитие растений. В результате снижения объемов внесения минеральных и органических удобрений в Алтайском крае наблюдается нарушение баланса основных питательных элементов и в т.ч. микроэлементов. Отмечается рост площадей почв с кислой реакцией среды, что вызывает увеличение подвижности ряда тяжелых металлов и в т.ч. кадмия, наиболее опасного для живых организмов. И в то же время почти все пахотные почвы низко обеспечены подвижным цинком. Вследствие этого идет недополучение продукции и снижение ее качества.
В связи с этим предлагается использовать нетрадиционные органические удобрения, и в первую очередь, гуминовые, получаемые в Алтайском крае из бурых углей. Преимущество, которых заключается в их свойствах в малых дозах оказывать положительное влияние на развитие сельскохозяйственных культур.
Гуминовые кислоты, основа этих видов удобрений, влияют на физиологические процессы, способствуя лучшему усвоению элементов питания почвы сельскохозяйственными культурами, повышают устойчивость их к неблагоприятным условия произрастания, особенно в начальный период развития растений. И в результате наблюдается увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и улучшение их качества.
К достоинствам гуминовых удобрений можно отнести также способность их снижать концентрацию тяжелых металлов в почве, быстрее разлагать гербициды и ядохимикаты, что особенно актуально в связи с возрастающей техногенной нагрузкой.
Благоприятные почвенно-климатические условия лесостепной зоны Алтайского края способствуют интенсивному использованию земель сельскохозяйственных угодий. Длительное антропогенное использование их приводит к обеднению почв гумусом, биогенными макро- и микроэлементами, что подтверждается данными агрохимического обследования. В то же время близость промышленного центра с развитой химической промышленностью (г.Бийск) и автомобильной трассой федерального значения ведет к привносу в почвы тяжелых металлов. Вследствие этого вопросы охраны природы и поиск приемов регулирования поступления токсикантов в систему почва - растение - человек выдвигаются на первое место. Поэтому необходим поиск приемов, улучшающих структуру почвы, повышающих биологическую активность и повышающих в составе гумуса долго гуминовых кислот, а также способных увязать и снизить подвижность тяжелых металлов и в результате способствующих улучшению питательного режима сельскохозяйственных растений макро- и микроэлементами.
Цель исследований.
Определить эффективность применения гуматов кальция, натрия, калия и углегуми нового удобрения под яровую пшеницу на выщелоченных черноземах лесостепной зоны и при их загрязнении кадмием и цинком.
Задачи исследований.
1. Установить особенности аккумуляции и миграции кадмия и цинка в профиле почвы при загрязнении на уровне 2ПДК.
Оценить влияние гуминовых удобрений на изменение валового содержания, подвижных форм кадмия и цинка и изменение степени их подвижности.
Определить влияние гуминовых удобрений на урожайность яровой пшеницы и их действие на фоне загрязнения почвы кадмием и цинком.
Установить уровень накопления кадмия и цинка в товарной части продукции при загрязнении почвы и внесении гуминовых удобрений.
Изучить влияние загрязнения почвы и гуминовых удобрений на качество зерна яровой пшеницы.
Определить экономическую эффективность применения гуминовых удобрений под яровую пшеницу на выщелоченных черноземах при загрязнении их кадмием и цинком.
Научная новизна.
Впервые на выщелоченных черноземах лесостепной зоны Алтайского края установлено влияние гуминовых удобрений, производимых из местного сырья, в условиях наведенного загрязнения на урожайность яровой пшеницы, уровень накопления тяжелых металлов в зерне и качество продукции. Определено влияние гуминовых удобрений, внесенных в почву в разных дозах, на распределение кадмия и цинка в почвенном профиле в течение 3-х лет после загрязнения и на потребление яровой пшеницей элементов питания.
Защищаемые положения.
1. Загрязнение выщелоченных черноземов лесостепной зоны кадмием и
цинком на уровне 2ПДК приводит к накоплению их в почве, повышает дос
тупность для яровой пшеницы и снижает урожайность зерна и качество про
дукции.
2. Внесение гуминовых удобрений в почву изменяет распределение
кадмия и цинка в корнеобитаемом слое, влияет на их подвижность и снижает
негативное действие загрязнения почвы на формирование урожайности яровой пшеницы и ее качество.
Практическая значимость работы.
Углегуминовое удобрение, производимое в ОАО «Полиэкс» (г.Бийск) может быть использовано для внесения в почву под яровую пшеницу, как в условиях загрязнения ее кадмием и цинком, так и без него.
Основные положения исследований были доложены на межрегиональной научно-практической конференции «Гуминовые удобрения и стимуляторы роста в сельском хозяйстве» (2002), на научно-практических конференциях агрономического факультета АГАУ (2003, 2004), на научно-практической конференции «Молодежь Барнаулу» (2006). Результаты исследований опубликованы в 3 статьях.
Автор выражает благодарность сотрудникам агрохимической станции «Бийская» за помощь в проведении полевых и лабораторных исследований. Особую благодарность автор выражает научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Ольге Ивановне Антоновой за внимание, консультации и поддержку во время написания диссертационной работы.
Эффективность удобрений на основе гуминовых кислот
Еще Д.Н.Прянишников (1965) отмечал, что с каждым урожаем растения уносят из почвы значительные количества азота и зольных веществ, и если эта потеря не возмещается, то постепенно происходит истощение почвы и наблюдается падение урожаев. Происходит это на фоне вроде бы достаточного количества питательных веществ, но урожай зависит от той их части, которая является усвояемой, составляющей небольшой процент от валового запаса их в почве. За счет этого валового запаса постепенно происходит частичное пополнение усвояемой части, но темп этого не достаточен, чтобы уравновесить вынос азота и зольных элементов с урожаями, которые постепенно падают, если не вносить удобрений.
Внесение удобрений, помимо повышения содержания усвояемых питательных веществ в почве, оказывает влияние и на такие свойства почвы, как ее реакция, состав поглощенных катионов, и вообще на физические, физико-химические и биологические свойства почвы, которые также имеют определяющее влияние на плодородие почвы. Плодородие почвы зависит не только от наличия в ней необходимых для растения питательных веществ, но все-таки они из всех факторов являются наиболее исчерпаемыми.
За последние 15 лет потребность в удобрениях в мире увеличилась примерно в 2 раза, в то время как в России уровень применения минеральных удобрений за эти годы сократился в 8 раз, что способствовало снижению урожайности сельскохозяйственных культур и их качества и таким образом, в настоящий момент в России сложилась критическая ситуация, связанная со снижением плодородия почв и применения минеральных удобрений.
В Алтайском крае объемы внесения минеральных удобрений увеличились с 1965 по 1990 гг. с 18,6 до 312 тыс. т д.в., а в 1995 г. упали до 15,9, в 1998 г. - до 8 тыс. т. В 2000 г. отметился рост до 20 тыс. т, и в настоящее время остановился на этой цифре. Применение органических удобрений, дошло в 1981-1991 гг. до 8,122-10,3 млн. т, а за последние 15 лет снизилось до 1,06-3,2 млн. т, составляя в 1995-2004 гг. чуть больше 1 млн. т.
В настоящее время наблюдается отрицательный баланс всех элементов питания. Без внесения органических удобрений, соломы и сидеральных удобрений баланс элементов питания складывается с минусом 110-145 кг/га. Для получения стабильных урожаев расход азота в зависимости от почвенно-климатической зоны в крае должен компенсироваться как минимум на 60-85%, по фосфору - на 150-200 и по калию - 25-50%, что предопределяет внесение в почву в виде удобрений азота 40-70 кг/га, фосфора - 30-50 кг/га, калия - 15-25 кг/га д.в. (Антонова, 2005).
В вопросе приоритетности минеральных или органических удобрений в питании растений большинство исследователей отмечают, что минеральные удобрения быстрее отдают питательные элементы растениям, но органические удобрения обладают длительным последействием. Кроме того, одно временно с обогащением почвы питательными веществами, в том числе такими, которых нет в минеральных удобрениях, органические удобрения улучшают физические свойства почвы, обогащают ее органическим веществом. Поэтому систематическое применение органических удобрений - одно из важнейших условий окультуривания почв, повышения эффективности минеральных удобрений, получения высоких и устойчивых урожаев (Минеев и др., 1993). Положительным в выборе органических удобрений оказывается также их относительная дешевизна, доступность, что особенно актуально в нынешней ситуации.
Важнейшими органическими удобрениями являются навоз, навозная жижа, птичий помет, торф, солома, различные компосты, зеленое удобрение, городские отходы, сапропель. Среди традиционных видов органических удобрений навоз является самым распространенным.
Особая роль навоза в общей системе удобрения состоит в том, что его применение представляет главное средство обратного вовлечения в круговорот веществ в земледелии тех количеств питательных веществ, которые были взяты растениями из почвы и вносились раньше в почву с удобрениями; вместе с тем применение навоза является каналом, по которому поступает в почву та часть азота, связанного с бобовыми, которая содержится в надземной части урожая клевера, люцерны и других кормовых бобовых (Прянишников, 1965). В первый год после запашки навоза сельскохозяйственные культуры используют из него 8-38% N, 30-55% Р205, 46-80% К20 (Артюшин, Державин, 1971).
На сегодняшний день хозяйства все больше обращаются к таким видам органических удобрений, как сидераты (запашка в почву зеленой массы обогащает ее питательными веществами, главным образом азотом, улучшает водный, воздушный и тепловой режимы), ОСВ (использование их ставит вопрос о безопасности, в случае применения необходим тщательный расчет доз внесения).
В последнее время на рынке удобрений появляется все больше, так называемых нетрадиционных видов органических удобрений направленного действия (гуматов натрия, калия, аммония, гуминовых удобрений, биогумуса и др.). Их по-разному обозначают, но все авторы сходятся в том, что положительным в их использовании являются небольшие дозы применения и «легкость» в использовании: кроме непосредственного внесения в почву, возможность обработки семян и посадочного материала, обработка в течение вегетации.
Условия и методика проведения опыта
Исследования по изучению эффективности действия гуминовых удобрений на выщелоченных черноземах на фоне загрязнения их тяжелыми металлами проведены в СПК «к-з Буланихинский» Зонального района в 2000-2004гг. Почва опытного участка - чернозем выщелоченный среднемощный малогумусныи среднесугл инистый, является типичной для лесостепной зоны, так как в почвенном покрове занимает более 80%. Морфологическое описание почвы приведено по данным разреза: Апах 0-20 см Темно-серый, пылевато-комковатый, рыхлый, свежий, среднесуглинистый, кремнеземистая присыпка в виде блестящих песчинок, корней много, переход по окраске, плотности постепенный. АВ 20-37 см Буровато-серый, мелкокомковатый, уплотнен, свежий, среднесуглинистый, корней много, кремнеземистая присыпка, переход по окраске, плотности постепенный. В 37-55 см Буроватый, комковатый, плотный, увлажнен, среднесуглинистый, встречаются корни, переход по окраске заметный. ВС 55-70 см Светло-бурый, палевый, комковатый, плотный увлажнен, среднесуглинистый. Ск 70-130 см Палевый, бесструктурный, плотный, влажный, легкий суглинок, карбонатный, глубина вскипания 70 см.
Валовое содержание кадмия в пахотном слое почвы составляет 0,33 мг/кг, цинка - 46,50 мг/кг, подвижные формы кадмия и цинка, определяемые в ацетатно-аммонийном буферном растворе с рН 4,8 составляют 0,07 и 1,70 мг/кг соответственно.
В соответствии с рекомендациями ЦИНАО, пахотный горизонт почвы опытного участка характеризуется низким содержанием гумуса - 5,57%, слабокислой реакцией среды - рНсол. 5,1, высокой обеспеченностью фосфором - 157,0 мг/кг, повышенной калием - 96,0 мг/кг. Сумма поглощенных оснований (31,3 мг-экв/100г.), степень насыщенности основаниями (91%) характерны для выщелоченных черноземов лесостепной зоны (Бурлакова, 1984). Естественное содержание валовых и подвижных форм изучаемых тяжелых металлов в почве находится в пределах ПДК.
Оценивая почву опытного участка в соответствии со шкалой структурного состояния почвы по содержанию агрономически ценных агрегатов 0,25-10 мм в % и общему количеству агрегатов (Вадюнина, Корчагина, 1973; Ков риго, Кауричев, Бурлакова, 2000; Бояринцева и др., 2003) она относится к имеющей удовлетворительное структурное состояние (количество агрегатов 0,25-10 мм в результате сухого просеивания - 62,78% и мокрого просеивания - 57,44%), Плотность сложения почвы пахотного горизонта составляет 1,07 г/см3.
В полевом опыте моделировали искусственное загрязнение почвы (до 2ПДК) путем поверхностного полива водорастворимыми солями кадмия (CdS04-7,2 г/м2), цинка (ZnS04 -100,9 г/м2).
Опыт заложен в 3-х повторностях. Площадь каждой опытной делянки 1м2. Схема опыта предусматривала определение влияния загрязнения на изменение содержания валовой и подвижной формы, вносимых тяжелых металлов, их подвижности и миграцию по профилю, а также влияние на урожайность зерна яровой пшеницы, его качество и на уровень накопления в зерне тяжелых металлов в течение 3-х лет после загрязнения почвы.
В опытных исследованиях использовалась мягкая сильная пшеница Лютесценс 25, разновидность - лютесценс. Сорт выведен в Сибирском НИИ растениеводства и селекции методом индивидуального отбора из гибридной популяции, полученной при скрещивании шведского сорта Вендель и Саратовская 36, в Алтайском крае районирован с 1990г. для IV, V, VI зон.
Сорт среднеранний, вегетационный период 68 - 84 дня. Засухоустойчивость в первую половину вегетации средняя, после колошения - выше средней. Устойчивость к полеганию выше средней (средний балл 4,3). Не полегают растения при урожайности до 40 ц/га, устойчив к прорастанию зерна на корню, к мучнистой росе и пыльной головне. Обладает полевой устойчивостью к септориозу, но поражается бурой ржавчиной.
Схемой опыта предусматривалось также определение эффективности применения гуминовых удобрений - гумата Са, гумата Na, гумата К и угле-гуминового удобрения на фоне загрязнения. В качестве объектов исследования выбраны гуминовые удобрения, производимые на ОАО «Полиэкс». Получение их основано на извлечении гуминовых кислот и их солей из окисленного бурого угля Солтонского разреза путем его обработки водными растворами гидроокисей щелочных металлов и калиевыми, натриевыми, кальциевыми солями соляной и азотной кислот, а также в результате механической обработки исходного сырья путем дробления, подсушивания и измельчения (Мощина, Попов, Дудин и др., 2000).
Используемые гуминовые удобрения: Гуматы - препараты, содержащие биологически активные компоненты гумусового комплекса легкоусвояемые натриевые (калиевые, кальциевые соответственно) соли гуминовых кислот, комплекс водорастворимых макро- и микроэлементов, необходимых для роста и развития растений. Представляют собой порошок темного цвета. Массовая доля гуминовых кислот - 60-70%, массовая доля влаги-не более 12%, рН 0,1%-ого раствора-7,5-9,5. Углегуминовое удобрение - измельченные на шаровых мельницах бурые высокоокисленные угли с высоким содержанием гуминовых кислот, зольность 4,0, рН 1% суспензии 7,0. Содержание тяжелых металлов в используемых гуминовых удобрениях составляет: гумат Са - 29,9 мг/кг цинка, 13,9 мг/кг меди, 0,22 мг/кг кадмия, 18,2 мг/кг свинца; гумат Na - 19,5 мг/кг цинка, 10,7 мг/кг меди, 0,13 мг/кг кадмия, 20,0 мг/кг свинца; гумат К - 33,7 мг/кг цинка, 8,2 мг/кг меди, 0,18 мг/кг кадмия, 12,0 мг/кг свинца; углегуминовое удобрение - 11,5 мг/кг цинка, 3,7 мг/кг меди, 0,11 мг/кг кадмия, 18,0 мг/кг свинца.
Эффективность действия гуминовых удобрений определялась в сравнении доз 50 и 100 кг/га для гумата Са, гумата Na, гумата К и доз 100, 200, 300 кг /га для углегуминового удобрения. При выборе доз внесения опирались на литературные данные, свидетельствующие об эффективности внесения в дерново-подзолистую почву гуминовых удобрений в дозе 100 кг/га, для выщелоченных черноземов мы использовали меньшую дозу - 50 кг/га. Углегуминовое удобрение, проявляющее слабую биологическую активность, использовалось в повышенных дозах - 100, 200, 300 кг/га.
Для определения изменения показателей почвенного плодородия (содержание гумуса, подвижного Рг05, обменного К20, N-N03, рНсол.) на опытном участке отбирались смешанные образцы почвы. Отбор проводили перед посевом и по окончании вегетации яровой пшеницы в трехкратной повторно-сти. Содержание валовых и подвижных форм тяжелых металлов в почве изучалось дважды за сезон, путем отбора образцов из корнеобитаемого слоя почвы с глубины 0-20, 20-40, 40-60 см. При уборке урожая были взяты образцы зерна с каждой делянки варианта для определения содержания тяжелых металлов, химического и качественного состава продукции. Для определения запасов продуктивной влаги в слое 0-100см проводили отбор проб почвы на контрольном варианте.
Изменение подвижных форм кадмия и цинка по вариантам опыта в профиле почвы и в зависимости от последействия загрязнения
Общее содержание тяжелых металлов в почвах дает представление лишь о потенциальной опасности загрязнения, которая может реализоваться при определенных условиях. В этой связи важно знать поведение тяжелых металлов в почве при техногенном загрязнении, их трансформацию и установить, какая часть металлов может включаться в естественный круговорот и стать легкодоступной для растений (Фатеев, Лысенко, 1994, Хала и др., 2002). Отрицательное влияние тяжелых металлов на почву зависит от их подвижности, т.е. растворимости. Пока они прочно связаны с составными частями почвы и труднодоступны, их отрицательное влияние на почву и растения будет незначительным. В растения из почвы поступают только мобильные соединения химических элементов, поэтому важно рассматривать подвижные формы металлов (Ильин, 1990, Никушина, 1994, Батурин, Ряхов-ский, 1998).
Попавшие в почву тяжелые металлы, прежде всего их мобильная форма, претерпевают различные трансформации. Один из основных процессов, влияющих на их судьбу в почве - закрепление органическим веществом. Закрепление осуществляется в результате образования солей тяжелых металлов с органическими кислотами, адсорбции ионов на поверхности органических коллоидных систем или закомплексовывания их гумусовыми кислотами. Миграционные возможности тяжелых металлов при этом понижаются (Ильин, 1991, 1997). Таким образом, гумус, связывая ионы кадмия, никеля и других металлов в комплексные соединения хелатного типа малодоступные для растений, нейтрализует токсичные для растений свойства тяжелых металлов (Сизов и др., 1990). Содержание подвижных форм элементов зависит от физических и химических свойств грунтов: величины рН, содержания органического вещества и его качественного состава, гранулометрического состава, катионообмен-ной способности, степени окультуренности, дренажа и других факторов. Доля подвижных форм многих тяжелых металлов максимальна при пониженных рН и пониженном ОВП (Цаплина, 1994, Глунцов, Макарова, 2000). На зависимость свойств подвижных форм тяжелых металлов от степени кислотности и окислительно-восстановительного потенциала почв указывают А.И.Обухов и А.А.Попова (1992). Ими отмечено, что содержание подвижных форм соединений тяжелых металлов в почвах - одно из наиболее лабильных свойств почв, значительно варьирующее как во времени (сезонная динамика), так и в пространстве, даже в пределах небольшого участка почв. Исследования, проведенные на дерново-подзолистых почвах, показали, что цинк и кадмий характеризуются достаточно высокой степенью подвижности в почвах. Для кадмия отмечен максимум содержания, совпадающий с осенним переувлажнением почв, для цинка - весенний максимум.
Способность тяжелых металлов оказывать влияние на другие элементы распространяется и на подвижные их формы. Так, высокое содержание цинка уменьшает количество подвижных форм кадмия и наоборот (Антонова, Си-махин, 2000).
Исследования И.А.Шильникова и др. (1998) показали, что внесение в почву водорастворимых солей тяжелых металлов и увеличивало и усиливало их миграцию только в первый год. В последующие годы водорастворимые соединения тяжелых металлов трансформируются в менее подвижные соединения и их вымывание из корнеобитаемого слоя почв резко снижается. Лизиметрические исследования показали, что загрязненные кадмием, цин ком, свинцом почвы очищаются за счет естественных процессов (вынос с урожаем и вымывание с инфильтрационными водами) очень медленно.
Создание оптимальных условий роста и развития растений (например, известкование) существенно снижает накопление в почве тяжелых металлов, особенно свинца и кадмия в подвижной форме (Минеев, 1994). В этом случае их и в растениях накапливается значительно меньше. Н.Ф.Гомонова (1994) отмечает, что внесение фосфорных и органических удобрений, а также известкование способствует иммобилизации подвижных форм свинца в почве и поступление в растения снижается. Известкование в сочетании с применением органических удобрений способствовало иммобилизации кадмия в подпахотном слое почвы. На неизвесткованной почве большая миграция кадмия в нижележащие слои связана с более высоким содержанием в составе гумуса фульвокислот, тогда как гуминовые кислоты, преобладающие в гумусе по вариантам с известкованием и органическими удобрениями сорбируют подвижные формы кадмия и снижают их поступление в растения. Данные, подтверждающие положительное влияние известкования на закрепление кадмия в почве получены также в ходе исследований Ю.А.Потатуевой с соавт. (1998).
В наших опытах подвижные формы изучаемых тяжелых металлов извлекались ацетатно-аммонийным буферным раствором с рН 4,8. Эта вытяжка извлекает из почвы легкоподвижную форму, представляющую наиболее реакционную, легкодоступную для растений; в раствор переходят тяжелые металлы, специфически сорбированные, с пленок минеральных зерен и из пло-хоокристализованных гидроокисных и карбонатных фаз (Садовникова, 1997). Доля извлечения подвижных форм соединений тяжелых металлов относительно валовых запасов составляет в среднем: для свинца 20%, цинка 30% (Обухов, Лепнева, 1989). По литературным данным известно, что в незагряз ценных почвах содержится всего 2-5% подвижных форм соединений тяжелых металлов от валовых запасов (Зырин, Матузова, 1974). В.Стрнад и др. (1991) выявил, что 50-70% свинца и меди от внесенного их количества перешли в потенциально подвижное состояние, тогда как кадмий практически полностью находится в подвижном состоянии. Установлено также, что чем выше буферная способность почв (выше рН, количество органического вещества, фосфатов), тяжелей механический состав, тем меньшее количество кадмия переходит в раствор ацетата аммония (Горбатов, Зырин, 1987, цит. по Потатуевой, 1998).
Результаты определения содержания подвижных форм тяжелых металлов приведены в таблицах 3, 4 Приложения. Анализ данных показывает, что характер распределения кадмия и цинка по почвенному профилю, в незагрязненной почве, выровненный (рис. 3, 4). Содержание кадмия в среднем за три года наблюдений в слое 0-60 см составляет 0,03 мг/кг, при колебании от 0,01 до 0,06 мг/кг, цинка - 1,47 мг/кг, при колебании от 0,52 до 2,67 мг/кг по всему профилю, за все время наблюдений.
Влияние загрязнения почвы кадмием и цинком на формирование урожайности зерна яровой пшеницы в течение трех лет после загрязнения
Загрязнение почвы тяжелыми металлами оказывает влияние на формирование урожая и качество продукции. При этом токсические элементы, на капливаїощиеся в растениях, до определенного предела не оказывают отрицательного влияния на продуктивность сельскохозяйственных культур.
Исследования С.В.Жандаровой и Б.В.Жандарова (2005) показали, что цинк в дозе 1,0 ПДК оказывает положительное влияние на урожайность культур, но загрязнение почвы дозой 2 ПДК (по Kloke) угнетающе действует на растения и в результате продуктивность их снижается. Снижение продуктивности зернопарового севооборота при загрязнении почвы кадмием наблюдалось при еще меньших дозах ПДК, при этом внесение минеральных удобрений частично снимало негативное его влияние.
Депрессия урожая пшеницы, по мнению Л.М.Кузнецовой и Е.Б.Зубарева (1997), происходит когда содержание кадмия в почве становится более 5 мг/кг. При более низкой концентрации (в пределах 2 мг/кг) отмечается только тенденция снижения урожая.
Внесение 0,2 мг/кг кадмия в серую лесную почву не вызвало изменений продуктивности ячменя, люцерны, кукурузы и картофеля. Повышение же дозы в 10 раз сопровождалось повышением в 1,5-3 раза содержания кадмия в зеленой массе всех культур и снижением продуктивности всех культур наЗО-71%(Стрнадидр., 1991).
Исследования А.Н.Ратникова с соавт. (2005) показали, что кадмий в дозе 3 мг/кг и цинк в дозе 300 мг/кг вызвали снижение урожайности ячменя на 8% и 25%, соответственно. Внесение кадмия в почву в дозе 30 мг/кг вызывает снижение урожая ячменя на 30%, при этом органическое удобрение, внесенное с кадмием, частично нивелировало негативное влияние кадмия, увеличивая урожай ячменя на 17%, по сравнению с вариантом без органического удобрения.
А.С.Филлипас с соавт. (1994) приводит данные, свидетельствующие об эффективности использования биологически активных веществ с целью сни жения негативного влияния почвенного загрязнения кадмием на рост и развитие зерновых злаковых культур, и формирование урожайности.
Немаловажную роль при выращивании сельскохозяйственных культур на загрязненных почвах играет предшественник, так М.В.Никифорова (2003) установила, что урожаи озимой пшеницы, выращенной по пласту многолетних трав, были выше по разным уровням загрязнения, чем при тех же условиях в зернопропашном севообороте.
Собственные исследования показали, что загрязнение почвы кадмием в дозе 2 ПДК вызвало снижение продуктивности зерна яровой пшеницы с первого года (табл.7), при этом урожайность колеблется от 8,6 до 11,7 ц/га, при средней 10,1 ц/га. Снижение продуктивности происходит на 2,1 ц/га (или на 17,2%). Во второй год при колебании от 9,9 до 14,9 ц/га и средней 13,1 ц/га, недополучено 2,2 ц/га, что ниже контрольного варианта на 14%. В третий год, при общих более высоких значениях урожайности, происходит ее снижение на 1,9 ц/га (или на 11%), т.е. в последействии наблюдается снятие отрицательного эффекта от внесения 2 ПДК кадмия.
При одновременном с загрязнением почвы кадмием внесении гумино-вых удобрений характер влияния изучаемых удобрений изменился. Все гу-миновые удобрения нивелировали отрицательное влияние кадмия на продуктивность яровой пшеницы, и в результате ее урожайность была выше, чем по варианту одного загрязнения. В год внесения загрязнителя и гуминовых удобрений лучше проявилось положительное действие углегуминового удобрения в дозе 200 кг/га и 300 кг/га (средняя за три года урожайность 13,5 и 12,6 ц/га соответственно) и гумата Са в дозе 100 кг/га (13,2 ц/га за три года прямого действия). Таблица 7
Анализ данных таблицы 8 показал, что загрязнение чернозема выщелоченного цинком, путем внесения сульфата цинка в количестве 2 ПДК с учетом низкой обеспеченности почв подвижным цинком, не снизило урожайность зерна в первый год, понизило во второй год (на 2,6 ц/га) и повысило в третий год (на 0,6 ц/га), по сравнению с незагрязненной почвой.
Снижение продуктивности зерна по прямому действию загрязнителя на фоне гуминовых удобрений произошло только по варианту гумата Na в дозе 50 кг/га, остальные гуминовые удобрения в сочетании с цинком оказали положительное влияние на повышение урожайности яровой пшеницы. Наибольшие прибавки получены по вариантам углегуминового удобрения в дозе 300 кг/га (3,2 ц/га), гумата Са в дозе 100 кг/га (2,1 ц/га) и гумата К в дозе 100 кг/га (1,6 ц/га), по сравнению с контролем. Во второй год можно отметить положительный эффект от внесения гумата К в обеих дозах (прибавки урожайности 1,3 ц/га и 1,4 ц/га), по остальным вариантам урожайность или на уровне контроля (углегуминовое удобрение в дозе 300 кг/га, 200 кг/га и гумат
