CC BY
190
УДК 631.416.9(470.46)
А. Н. Гундарева, Э. И. Мелякина Астраханский государственный технический университет
БИОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОЧВ АСТРАХАНСКОЙ ОБЛАСТИ
Введение
Долгое время считалось, что для нормального роста и развития растений необходимы, помимо так называемых «органогенов» - углерода, водорода, кислорода и азота, только шесть минеральных, или зольных, элементов: фосфор, калий, кальций, магний, сера и железо.
Дальнейшее развитие науки позволило доказать необходимость для роста растений, помимо указанных десяти, еще целого ряда микроэлементов. К ним в первую очередь относятся бор, марганец, цинк, медь и молибден. Для некоторых растений необходимы также кобальт, алюминий, кремний, никель, алюминий, ванадий, скандий, галлий, вольфрам и ниобий.
Эти открытия привели к выяснению причин различного рода болезней растений, которые ранее считались загадочными, а иногда ошибочно принимались за грибные или бактериальные.
Микроэлементы, необходимые растениям, присутствуют в тех или иных количествах во всех видах почв. Однако доступность их растениям связана с условиями почвенной среды, при которых микроэлементы становятся подвижными. Так, недостаток бора, кобальта наиболее часто растения испытывают на известкованных, а молибдена - на кислых дерновоподзолистых почвах [1].
Применение макроудобрений, особенно концентрированных, не содержащих микроэлементов, известкование кислых почв, которое снижает подвижность большинства микроэлементов, введение в производство сортов интенсивного типа увеличивают потребность растений в микроэлементах.
Научно обоснованное внесение микроудобрений под сельскохозяйственные культуры требует строгого учета биологических особенностей и свойств этих культур, а также уровня содержания в почве микроэлементов.
Астраханская область является одной из биогеохимических провинций, в которых наблюдается дефицит различных микроэлементов.
Природные условия и антропогенная деятельность в Волго-Ахтубинской пойме привели к образованию значительных территорий с засоленными почвами - 1 132,1 тыс. га, солонцовыми комплексами -741,0 тыс. га, переувлажнёнными - 508,2 тыс. га. Почти все степные пастбища - 2 016,8 тыс. га подвержены ветровой эрозии, в том числе более 500 тыс. га перешли в последнюю стадию - развеваемых песков.
Несбалансированное применение органических и минеральных удобрений привело к формированию низкопродуктивных пахотных земель. По данным почвенных обследований областной проектноизыскательной станции химизации сельского хозяйства «Астраханская»,
очень низкое и низкое содержание гумуса имеет 151 тыс. га (57,4 %) пахотных земель. Среднее содержание гумуса в почвах области - 1,34 %. В мировой практике продуктивными считаются почвы, имеющие содержание гумуса 3-4 %. На территории области к таким почвам относятся только пойменные (аллювиальные). Почти все (99,2 %) почвы характеризуются низким содержанием азота, а также калия (33 %). Свыше 55 % почв имеет очень высокое и высокое содержание фосфора. Все эти изменения являются в основном результатом научно необоснованного применения минеральных удобрений [2]. Все это приводит к снижению плодородия почвы, ухудшению качества сельскохозяйственной продукции, образованию неполноценных кормов для животноводства и, как следствие, к различным заболеваниям как у человека, так и у животных.
Целью настоящего исследования явилось изучение связи микроэле-ментного состава почв Астраханской области с их типом.
Волжское Понизовье является уникальным регионом России, где тесно переплетены интересы сельского, рыбного, водного хозяйств и связанных с ними перерабатывающих предприятий. Наличие значительных площадей сельскохозяйственных угодий, орошаемой пашни, ресурсов тепла, света, водных источников, разнообразных типов почв, многовековой земледельческий опыт населения предопределили набор сельхозяйствен-ных культур, их агротехнику и современные технологии производства. Продукция ведущих отраслей земледелия - овощеводства, рисоводства и бахчеводства - предназначается как для вывоза за пределы области, так и для переработки. Более 90 % продукции земледелия дают орошаемые земли. Удельный вес продукции сельского хозяйства в валовом внутреннем продукте Астраханской области составляет около 25 % (по России -в два раза меньше) [2].
В 2004 г. в расчёте на одного человека в области произведено продукции сельского хозяйства на 1,3 млн руб. - на четверть ниже средних показателей по стране. Это связано с тем, что большие площади оросительных систем, которые имеются в области, в последние годы используются неудовлетворительно.
Из общей площади земель сельскохозяйственного назначения по всем целевым категориям площадь пашни в Астраханской области занимает 389,2 тыс. га (7 %), сенокосы - 391,8 (7,3 %), пастбища - 2 593,4 (49,0 %).
Однако низкая распаханность земель в области не снимает остроты агроэкологических проблем, которые усугубляются условиями с жестким дефицитом влаги, бедными и засоленными почвами [2].
Одним из важнейших условий нормального роста и развития растения является обеспечение его всеми необходимыми микроэлементами. Выполнение этого условия зависит от особенностей природно-климатической зоны, в которой произрастает растение. Одновременно оно является и регулируемым, так как доступность микроэлементов в почве может регулироваться человеком.
По данным геохимического обследования почв главным источником микроэлементов для почвы являются почвообразующие породы. Несмотря
на то, что в процессе почвообразования происходит перераспределение химических элементов почвообразующей породы, специфические свойства и особенности в химии микроэлементов практически навсегда сохраняются в почвах, за исключением случаев техногенного загрязнения.
При этом наблюдается прямая зависимость между содержанием микроэлементов в материнских породах и сформировавшихся на них почвах.
В Астраханской области выделяют 5 почвенных природных зон.
Полупустынная зона светлокаштановых почв включает в себя степную часть Черноярского и Ахтубинского районов. Преобладают светлокаштановые почвы и солонцы каштановые [2]. Светлокаштановые почвы занимают наиболее возвышенные пространства и располагаются пятнами, прерывистыми полосами. Мощность гумусовых горизонтов этих почв всего 30-40 см, количество гумуса невелико, и он распределен неравномерно. Почвы потенциально плодородны [3].
Полупустынная зона бурых почв охватывает южную степную часть Ахтубинского района, степные части Енотаевского, Харабалинского и северную степную часть Красноярского и Наримановского районов. Пахотные земли на две трети представлены бурыми полупустынными почвами. [2]. Бурые полупустынные почвы располагаются пятнами среди светлокаштановых почв и при движении с севера на юг, при усилении засушливости климата, постепенно расширяют свои площади. Обычно они приурочены к выровненным пространствам, но их можно встретить и на бэ-ровских буграх и других холмах [3]. Повышенная засоленность из-за залегающих на глубине солей является одной из главных причин низкого плодородия этих почв. Малое количество растительности незначительно обогащает такие почвы органическими веществами. Бурые полупустынные почвы богаты подвижными формами фосфора и калия, но содержание азота в них минимально, и поэтому такие почвы нуждаются во внесении минеральных и органических удобрений. Обязательным условием для этого типа почв является орошение [4].
В зону подстепных ильменей входят юго-западная часть Наримановского района и западные хозяйства Икрянинского и Лиманского районов или так называемая зона западных подстепных ильменей. Доминируют бурые полупустынные ильменно-луговые и пойменные почвы.
В дельте расположены Приволжский, Камызякский и Володарский районы, юго-восточные части Икрянинского и Лиманского районов, Центральная и южная части Красноярского района. В почвенном покрове преобладают пойменные и бурые полупустынные почвы бэровских бугров.
В Волго-Ахтубинскую зону входят пойменные части Ахтубинского, Енотаевского, Наримановского, Харабалинского и Черноярского районов. Среди пахотных земель наиболее распространены пойменные и ильменно-луговые почвы [2]. Пойма делится на три части: прирусловую, центральную и притеррасную. Прирусловые элементы поймы являются наиболее возвышенными пунктами. Здесь формируются аллювиальные дерновые почвы. Они наиболее молодые и наименее сформированные, нуждаются
в защите от развеивания ветром. Эти почвы наименее ценные, так как в них содержится небольшое количество гумуса [4].
В центральной, наиболее выровненной части поймы, широкое распространение имеет тип аллювиально-луговых почв. Они характеризуются высоким содержанием гумуса и поэтому плодородны. Это лучшие почвы поймы. В них в больших количествах содержится перегной, а по составу они напоминают бурые почвы.
Резкого перехода Волго-Ахтубинской поймы в дельту не наблюдается. Дельта занимает более пониженное положение, что обусловливает значительное увлажнение, вызываемое более длительным затоплением и близостью грунтовых вод. Эти факторы приводят к заболачиванию почв, которые характеризуются сильной влажностью, иловатым составом, сизовато-голубоватыми тонами. Болотные почвы содержат много азота, фосфора, калия, но используют их только после специальных мелиоративных мероприятий. В дельте увеличивается степень засоления почв. Крайняя степень засоления почв приводит к образованию солончаков.
Большое разнообразие почв отмечается на территории Западной ильменно-бугровой равнины. Здесь распространены бурые полупустынные почвы, большое распространение имеют ильменно-болотные, иль-менно-луговые почвы. Они образуются при периодическом затоплении ильменей во время половодья. Из-за того, что в некоторые ильмени поступает недостаточно большое количество воды, в них происходит обсыхание днищ и образование солончаков [5].
Охрана почвенного покрова в Астраханской области является одной из главных задач. Связано это с хозяйственной деятельностью человека, вызывающей засоление почв, уменьшение площади пастбищ, потерю плодородия.
Урожайность сельскохозяйственной культуры зависит от условий выращивания. Некоторые условия являются регулируемыми, другие определяются особенностями данной природно-климатической зоны [2].
Микроэлементы в почвах находятся в различных формах. Их доступность для растения зависит от целого ряда факторов. В частности, растворимость цинка в почве повышается с увеличением содержания органического вещества и кислотности. Факторами снижения подвижности будут служить наличие в почве растворимых фосфатов, карбонатов кальция и щелочная реакция среды.
В Астраханской области недостаток цинка встречается на 55 % почв, имеющих повышенное содержание фосфора. Именно на почвах, богатых фосфором, чаще всего обнаруживается недостаток цинка [1], что является результатом практики несбалансированного применения минеральных удобрений.
Недостаток цинка для растений наблюдается также на песчаных почвах. В почве содержание доступных растениям форм цинка подвержено большим колебаниям: в каштановых - от 0,06 до 0,14, в буроземах - от
0,03 до 0,2, в кислых почвах больше растворимых соединений цинка, чем в нейтральных и слабощелочных [6]. Содержание этого элемента в почвах
колеблется в пределах от 20 до 120 мг на 1 кг почвы и в среднем составляет около 50 мг на 1 кг почвы.
В некоторых почвах усвояемого растениями цинка недостаточно. К ним, прежде всего, относятся почвы, легкие по механическому составу (песчаные, супесчаные, которые находятся в пределах Прикаспия на территории средней и южной части области), а также почвы, содержащие много медленно разлагающегося органического вещества. На вновь осваиваемых малоплодородных и старых выпаханных почвах также часто наблюдается дефицит цинка [7].
Медь поглощается как минеральными, так и органическими коллоидами почвы. Как и цинк, она более подвижна при низких значениях рН почвы, но при рН 5,5 выпадает в осадок в виде гидроокиси. Известкование почвы и высокий уровень содержания фосфатов снижают подвижность меди в почве в связи с плохой растворимостью карбонатов и фосфатов меди.
В Астраханской области недостаток меди наблюдается на тех же почвах, на которых установлен и дефицит цинка. Количество меди в минеральных почвах выше. Тяжелые по механическому составу почвы богаче медью, чем легкие (песчаные и супесчаные). Больше всего меди содержится в мелких фракциях почв. Так, например, в илистой фракции минеральных почв она составляет от 40 до 77 % ее общего количества [8].
Подкисление почвы увеличивает доступность почвенной меди растениям, а известкование и повышение содержания органических соединений снижает её [6].
Содержание подвижных форм марганца в одной и той же почве может быстро меняться в зависимости от условий. Например, способность растений усваивать марганец из почвы зависит не только от того, в какой форме находятся его соединения, но и от кислотности почвенного раствора, температуры и влажности почвы, а также от степени ее аэрации. С увеличением влажности почвы подвижность марганца возрастает, а при улучшении аэрации - уменьшается, поэтому потребность растений в марганцевых удобрениях проявляется сильнее во время засухи, а при выпадении дождей уменьшается или совсем исчезает [7]. Следовательно, в Астраханской области потребность в марганцевых удобрениях чаще наблюдается летом, нежели весной или осенью.
На песчаных почвах нитраты и сульфаты уменьшают подвижность марганца, а сульфаты и хлориды заметного влияния не оказывают. При известковании почв марганец переходит в малодоступные для растений формы, поэтому путём известкования можно устранить токсическое действие этого элемента на некоторых кислых почвах.
Естественно, что и потребность растений в марганце чаще всего проявляется на нейтральных и близких к ним почвах. В Астраханской области к таким почвам относятся каштановые, а на сильно произвесткованных - кислые почвы [9].
Очевидно, что изучение только валового содержания микроэлементов в почве недостаточно для определения обеспеченности растений тем или иным элементом. Валовое содержание микроэлементов отражает их
потенциальные запасы, а более объективным показателем обеспеченности растений микроэлементами является содержание их подвижных форм, зависящее от ряда вышеприведенных факторов.
Заключение
Исследования показали, что содержание микроэлементов в почве относительно её объёма является очень низким. Таким образом, почвы по отношению к микроэлементам обладают большой поглотительной способностью. Внесение микроудобрений в почву в чистом виде недопустимо. Для исключения быстрого поглощения микроэлементов почвой их добавляют в азотные, фосфорные или сложные удобрения, но с обязательной грануляцией последних. Микроэлементы в гранулах менее подвержены воздействию почвенного поглощающего комплекса и более длительный период находятся в почве в доступной для растений форме.
Необходимо отметить, что даже в пределах одного типа почвы колебания в содержании микроэлементов могут быть значительными. Для практических целей в пределах отдельных хозяйств необходимо предварительно определить в почве содержание подвижных форм микроэлементов. Это позволит выявить участки с недостаточным содержанием отдельных элементов и, в зависимости от возделываемых культур, применять композиции микроудобрений.
При нехватке микроэлементов в почве или их недоступности растениям у последних наблюдаются нарушения в процессах жизнедеятельности. Помимо этого нехватка различных микроэлементов может привести к снижению иммунитета растений и, как следствие, болезням. В этом случае прежде всего необходимо устранить причину заболевания. Следует иметь в виду, что признаки дефицита микроэлементов у растений могут быть сходными с признаками различных заболеваний, например таких, как хлороз. При выяснении истинной причины патологии растений оказывается, что химическое воздействие на окружающую среду можно было сократить и таким образом значительно повысить иммунитет растений, соответственно увеличив качество и количество сельскохозяйственной продукции.
В результате сбалансированного применения микроудобрений в продукции повышается содержание белка, аминокислот, витаминов, микроэлементов и других веществ, необходимых для организма животных и человека.
Научно обоснованное применение микроэлементов при выращивании растений на тех почвах, где наблюдается нехватка тех или иных микроэлементов, может оказать эффективную помощь в борьбе с различными болезнями, связанными с недостатком микроэлементов в рационе питания животных и человека.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Справочник агрохимика / Под редакцией Т. Н. Кулаковской, И. М. Богдевича. -Минск: Ураджай, 1985.
2. Земледелие в Астраханской области / Под ред. Н. В. Челобанова. - Астрахань: ФАКЕЛ, 1998.
3. Чуйкова Л. Ю. Общая экология. - Астрахань: Изд-во ИТА «Интерпресс», 1996.
4. Материалы к государственному докладу о состоянии окружающей природный среды РФ по Астраханской области за 2000 год. - Астрахань: Изд-во ООО «ЦНТЭП», 2001.
5. Коробкин В. И., Передельский Л. В. Экология. - Ростов н/Д.: Феникс, 2001.
6. Яковлева В. В., Данилова Т. А. Микроудобрения. - М.: Россельхозиздат, 1965.
7. Каталымов М. В. Микроэлементы и их роль в повышении урожайности. -М.: Госхимиздат, 1960.
8. Чурбанов В. М. Микроудобрения. - М.: Россельхозиздат, 1976.
9. АнспокП. И. Микроудобрения. - Л.: Агропромиздат, 1990.
Получено 4.04.05
BIOGENIC MIGRATION OF MICROELEMENTS IN VARIOUS TYPES OF SOIS IN THE ASTRAKHAN REGION
A. N. Gundareva, E. I. Melyakina
The Astrakhan region is one of biogeochemical provinces where deficiency of different microelements is observed. The wrong application of microfertilizers leads to disturbance of arable horizons, reduction in soil fertility, deterioration of agricultural production quality, formation low yielder incomplete fodder for cattle breeding. Eating incomplete food products (with a low content or even without microelements) can lead to various diseases both at a person and at an animal. The condition of land resources deteriorates due to unstable financial status of land users and landowners, and also weak state support of agricultural commodity producers. Only improvement of land-legal relations and fulfillment of all the requests on rational application of microelements can save the situation.
