CC BY
42
УДК 631.41
КОНЦЕНТРАЦИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПАХОТНЫХ ПОЧВАХ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
О.И. Просянникова, д.с.-х.н., В.И. Просянников, к.с.-х.н.
Центр агрохимической службы «Кемеровский», e-mail: agrohim42@mail.ru
Изучен микроэлементный состав основных типов почв Кемеровской области. В условиях усиления антропогенной нагрузки формируется пространственная дифференциация концентраций микроэлементов в почвах. Поэтому для организации сельскохозяйственного производства на определенной территории необходимо знать микроэлементный статус земельного участка.
Ключевые слова: микроэлементы, концентрация, почва.
CONCENTRATION OF TRACE ELEMENTSIN ARABLE SOILS KEMEROVO REGION
O.I. Prosyannikova, V.I. Prosyannikov
Microelement content of main soil types in Kemerovo region has been studied. In case of increasing anthropogenic pressure spatial differentiation of microelements concentration is forming. It's necessary to know microelement content in soil of specific land for agricultural production.
Keywords: microelements, concentration, soil.
Процессы почвообразования и антропогенные факторы влияют на пространственное распределение агрохимических свойств почв сельскохозяйственных угодий. Рациональное использование земельного фонда в сельском хозяйстве, повышение плодородия пахотных земель возможно лишь при знании причин, вызывающих появление тех или иных изменений в их физических и химических свойствах, регулирующих обеспеченность сельскохозяйственных растений водой и элементами питания. Изменение свойств пахотных почв определяется интенсивностью и направлением производственного воздействия на них [1].
Все почвенные биохимические процессы накопления, трансформации, перенос органических соединений в экосистеме во многом зависят от уровня содержания и набора микроэлементов; последние одновременно стимулируют деятельность микроорганизмов. В результате интенсифицируются процессы образования гуминовых веществ в почвах из растительных остатков. На содержание и распределение микроэлементов активно влияют многие процессы формирования почвенного профиля. Они выносятся из элювиальных (оподзоленных, осолоделых) горизонтов, накапливаются в иллювиальных горизонтах (горизонтах вмывания), глеевых (восстановленных) горизонтах [2].
Микроэлементы в почвах имеют различную природу: литогенную, антропогенную и педогенную. В почвообразовательном процессе происходит изменение формы их нахождения и распределения. Ряд факторов - поч-
венные характеристики, климатические факторы и биологические процессы контролируют подвижность и доступность элементов [3]. Валовые запасы микроэлементов - важный показатель, свидетельствующий о потенциальных запасах в почве. Однако недостаток или избыток того или иного элемента для вегетирующих растений определяет количество доступных микроэлементов (подвижных форм) для питания растений в почвах [4-6].
Исследования микроэлементного состава почв и пород в Кузбассе впервые провела Т.И. Хохлова [7]. Ею показана значительная вариабельность содержания микроэлементов в материнских породах и почвах Кузнецкой лесостепи (табл. 1).
Лессовидные суглинки Кузнецкой котловины по исследованиям В.П. Хохловой [7] беднее изученных почв, содержание молибдена, марганца кобальта и меди в которых значительно выше, чем в материнских породах.
По нашим исследованиям валовое содержание микроэлементов в различных почвах представлено в таблице 2. Оценка средних содержаний по Н.А. Плохинскому [8] показала, что в большинстве случаев различие между ними по почвенным разностям несущественное.
Имеется тенденция отличия содержания микроэлементов в серых лесных почвах от черноземов.
Наиболее заметно отличие среднего валового содержания Mn в светло-серых лесных (Q), которое превышает на 11-17% содержание его в других почвах. Полярное положение в некоторых случаях занимают черноземы обыкновенные (Чо). Так, среднее содержание вало-
1. Содержание микроэлементов в материнских породах и почвах (0-10 см)
Кузнецкой лесостепи, мг/кг [7]
Микроэлемент Порода Почва
пределы колебаний среднее пределы колебаний среднее % от среднего в породе
Mn 988-1326 1156,0 1313-1890 1516,0 131
Cu 20,8-27,9 25,0 26,6-31,6 28,8 115
Zn 28,4-44,7 36,6 30,9-52,5 41,2 113
Co 5,3-8,5 6,6 5,30-10,5 8,26 125
Mo 2,7-5,2 3,7 2,99-7,27 5,30 143
2. Характеристики почв юго-восточной окраины Западной Сибири _ по валовому содержанию микроэлементов _
Тип почвы Число измере- Значения, мг/кг почвы с, мг/кг почвы V, %
ний Минимальное Максимальное Средневзвешенное
Марганец
С1 88 635 1712 1091±25 236 21,7
С2 422 341 3107 903 ± 12 250 27,7
С3 464 354 1612 921 ± 10 224 24,3
Чо 363 474 1400 970 ± 8 156 16,0
Чв 1986 424 1652 933 ± 4 192 20,6
Чоп 664 402 2173 956 ± 9 234 24,5
Цинк
С1 88 38,5 95,2 60,2 ± 1,3 12,4 20,7
С2 422 21,1 94,3 56,2 ± 0,6 11,3 20,2
С3 464 24,8 98,6 56,7 ± 0,5 1,7 18,8
Чо 363 19,6 218 61,1 ± 1,1 20,2 33,0
Чв 1986 26,5 268 60,0 ± 0,4 17,6 29,3
Чоп 664 18,1 175 59,1 ± 0,5 13,8 23,4
Медь
С1 88 6,75 39,3 15,2 ± 0,5 4,35 28,7
С2 422 6,34 38,6 16,0 ± 0,2 3,43 21,4
С3 464 8,18 30,2 16,8 ± 0,2 3,24 19,3
Чо 363 10,1 25,6 18,8 ± 0,1 2,61 13,9
Чв 1986 3,87 31,6 18,4 ± 0,1 3,15 17,1
Чоп 664 4,80 31,3 18,1 ± 0,1 3,46 19,1
Кобальт
С1 88 8,00 47,1 14,3 ± 0,5 4,93 34,5
С2 422 6,30 40,3 14,2 ± 0,2 4,56 32,0
С3 464 8,00 33,4 14,1 ± 0,2 4,47 31,7
Чо 363 6,40 21,1 12,7 ± 0,1 2,56 20,2
Чв 1986 4,99 30,0 12,8 ± 0,1 2,93 23,0
Чоп 664 6,10 82,6 14,3 ± 0,2 4,38 30,7
Хром
С1 88 12,6 62,8 25,0 ± 0,9 8,47 33,9
С2 422 9,24 52,7 24,3 ± 0,5 9,25 38,1
С3 464 7,90 58,3 24,1 ± 0,4 8,08 33,6
Чо 363 11,2 37,8 22,2 ± 0,2 4,16 18,8
Чв 1986 8,19 61,4 24,8 ± 0,2 8,29 33,4
Чоп 664 8,63 60,1 26,8 ± 0,4 10,3 39,0
Никель
С1 88 17,2 56,1 29,3 ± 0,7 6,33 21,6
С2 422 10,9 58,6 30,7 ± 0,4 7,36 24,0
С3 464 15,4 57,3 30,5 ± 0,3 7,19 23,6
Чо 363 18,4 64,4 36,6 ± 0,4 7,37 20,1
Чв 1986 15,0 64,4 33,4 ± 0,2 8,02 24,0
Чоп 664 10,2 49,8 32,6 ± 0,2 5,80 17,8
Железо
С1 88 18690 77087 32545 ±1045 9804 30,1
С2 402 10669 85362 32042 ± 668 13391 41,8
С3 438 6694 82629 30842±614 12859 41,7
Чо 361 14356 66017 30745 ± 642 12207 39,7
Чв 1979 14646 61500 29341±172 7641 26,0
Чоп 653 5724 59612 31434±385 9839 31,3
Примечание. С1 - светло-серая лесная, С1 - серая лесная, С3 - темно-серая лесная, Чо - чернозем обыкновенный, Чв
- чернозем выщелоченный, Чоп - чернозем оподзоленный.
вого хрома и валового кобальта в черноземах обыкно- земах обыкновенных выше, чем среднее содержание венных ниже на 9-17% среднего содержания в других элемента в других почвах. почвах, а среднее содержание валового никеля в черно-
3. Среднее содержание подвижных форм элементов в основных типах почв почвенных округов юго-восточной окраины Западной Сибири, мг/кг
Тип почвы (п) Сг Мп Со Си гп N1 В
Лесостепь Кузнецкой котловины Кемеровский район
Чв (п = 220) 0,814 33,916 0,224 0,174 0,427 0,479 1,879
Чоп (п = 51) 0,758 27,404 0,230 0,225 0,342 0,521 1,842
Сз (п = 49) 0,523 31,643 0,145 0,235 0,370 0,375 2,025
Промышленновский район
Чв (п = 148) 0,385 39,472 0,257 0,030 0,520 0,453 2,4945
Чоп (п =104) 0,410 40,122 0,288 0,030 0,529 0,874 2,442
С2 (п = 4) 0,538 39,642 0,310 0,030 0,527 0,638 2,218
Сз (п = 3) 0,498 50,494 0,252 0,030 0,615 0,559 2,482
Степное ядро Кузнецкой котловины Промышленновский район
Чв (п = 419) 0,732 50,628 0,294 0,029 0,374 0,616 5,516
Чоп (п = 51) 1,034 113,846 0,298 0,030 0,211 0,257 3,083
Чо (п = 475) 0,529 43,885 0,325 0,075 0,361 0,459 2,772
С2 (п = 14) 2,552 76,193 0,400 0,030 0,869 0,759 1,911
С3 (п = 26) 1,886 106,129 0,303 0,030 0,264 0,422 2,658
Расчлененная лесостепь и лесостепь предгорий Чебулинский район
Чв (п = 6) 0,223 51,283 0,348 0,113 0,803 1,572 -
С: (п = 1) 0,220 50,600 0,460 0,140 0,830 1,060 -
С2 (п = 11) 0,351 44,182 0,389 0,086 1,083 1,247 -
С3 (п = 18) 0,325 45,322 0,361 0,076 1,087 1,262 -
Кемеровский район
Чв (п = 9) 0,714 48,144 0,327 0,303 0,913 0,509 1,359
Чоп (п = 11) 0,996 26,160 0,166 0,243 0,564 0,492 1,833
С! (п = 30) 1,146 29,039 0,212 0,293 0,840 0,842 1,408
С2 (п = 11) 1,047 31,446 0,233 0,266 0,952 0,879 1,303
С3 (п = 18) 0,733 30,768 0,260 0,247 0, 829 0,653 1,313
«Островная» лесостепь Чебулинский район
Чв (п = 16) 0,327 38,213 0,661 0,216 0,571 1,224 3,978
Чоп (п = 51) 0,321 30,400 0,516 0,299 2,286 1,196 3,233
С (п = 2) 0,465 49,500 1,220 0,315 0,560 1,615 1,820
С2 (п = 10) 0,433 47,660 1,145 0,241 0,638 1,039 2,471
С3 (п = 11) 0,346 39,073 0,538 0,199 0,579 1,164 2,975
Содержание подвижных форм марганца в почвах во всех округах высокое - 26,16-113,85 мг/кг (табл. 3). Наиболее высокое содержание марганца имеют черноземы оподзоленные (Чоп) и темно-серые лесные почвы (С3) степного ядра Кузнецкой котловины. Такие же почвы в лесостепи трех почвенных округов содержат в 3 раза меньше подвижного марганца.
По данным В.Б. Ильина [9], основные типы почв юга Западной Сибири по-разному обеспечены подвижным марганцем. Наибольшее количество марганца наблюдается в болотных почвах. Дерново-подзолистые почвы, черноземы и каштановые характеризуются более низким содержанием подвижного марганца. Различия в обеспеченности почв марганцем зависят от условий почвообразования, реакции среды, водного режима почв, активности микроорганизмов, которые оказывают влияние на величину окислительно-восстановительного потенциала.
Содержание подвижного хрома в серых лесных почвах выше, чем в черноземах, но в северных районах (Че-булинский) оно значительно ниже, чем в остальных практически по всем почвам.
Содержание подвижного кобальта практически не отличается по почвенным округам и почвам и только в светло-серых и серых лесных почвах северных районов «Островной» лесостепи оно в 2 раза выше, чем на остальной территории.
Содержание подвижной меди очень низкое в Про-мышленновском районе на всех почвах, в три - девять раз меньше, чем на остальной территории. Это может быть связано с высоким содержанием гумуса (8% и более) и нейтральной средой почвенного раствора пахотного слоя почв. Пределы колебания содержания подвижных форм меди в почвенных округах составляют на черноземных почвах 0,1-0,4 мг/кг и характеризуется как очень низкое (< 0,2 мг/кг); в серых лесных почвах 0,280,35 мг/кг - среднее (0,21-0,50).
Содержание подвижного цинка в почвах на уровне 0,3-0,6 мг/кг, характеризуются очень низким по градации Флоринского М.А. и др. [10], и только локальные загрязнения за счет промышленных выбросов определяют по отдельным территориям (Расчлененная лесостепь и лесостепь предгорий) более высокий средний показатель.
вости содержания достаточно вариабельный - от низкого до очень высокого.
На территориях с конкретными почвенно-климатическими условиями при усилении антропогенной деятельности формируется пространственная дифференциация содержания микроэлементов. Поэтому для организации сельскохозяйственного производства необходимо знать условия формирования микроэлементного статуса земельного участка в связи с основными свойствами почвы.
Подвижный никель в почвах пашни содержится в концентрациях 0,3-0,7 мг/кг, но в почвах северных районов независимо от типа его содержание значительно выше 1,0-1,6 мг/кг. Это может связано с более высокой кислотностью почвенного раствора и более низким содержанием органического вещества.
Таким образом, микроэлементный состав почв внутри почвенных округов юго-восточной окраины Западной Сибири по валовому содержанию характеризуется низкой изменчивостью по всем элементам, по подвижным формам элементов, уровень изменчи-
Литература
1. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. - Новосибирск: Изд-во «Наука» Сибирское отделение, 1975. - 299 с.
2. Орлов Д.С. Микроэлементы в почвах и живых организмах // Соросовский образовательный журнал, № 1, 1998. - С. 61-68.
3. Кабата-Пендиас, Кабата-Пендиас Х. микроэлементы в почвах и растениях. - М.: Мир, 1989. - 439 с.
4. Пейве Я.В. Биохимия почв. - М.: Госсельхозиздат, 1961. - 422 с.
5. Овчаренко М.М., Шильников И.А., Комарова Н.А. Приемы детоксикации почв, загрязненных тяжелыми металлами // Агрохимический вестник, 2005, № 3. - С. 2-4.
6. Панасин В.И. Микроэлементы и урожай. - Калининград: ОГУП «Калининградское кн. изд-во», 2000. - 274 с.
7. Хохлова Т.И. Генетические и агрохимические особенности почв Кузнецкой лесостепи и закономерности распределения в них микроэлементов: автореф. дис... канд. биол. наук. - Томск, 1967. - 16 с.
8. Плохинский Н.А. Биометрия. Изд. 2-е. - М.: Изд-во МГУ, 1970. - 370 с.
9. Ильин В.Б. Биогеохимия и агрохимия микроэлементов ^п, Mo, B) в южной части Западной Сибири. - Новосибирск: «Наука» Сибирское отделение, 1973. - 390 с.
10. Флоринский М.А., Лунев М.И., Кузнецов А.В. и др. Методические указания по проведению комплексного агрохимического обследования почв сельскохозяйственных угодий. - М.: Центр научно-техн. информ., пропаганды и рекламы, 1994. - 96 с.
УДК 631.461:631.416.872
УЧАСТИЕ БАКТЕРИЙ Р. SIDEROCOCCUS В ТРАНСФОРМАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ ЖЕЛЕЗА В ЗАТОПЛЕННЫХ ПОЧВАХ
А.А. Ванькова, к.б.н.
РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, e-mail: mbiol@timacad.ru
В статье приведены результаты количественной оценки интенсивности окисления железа новыми штаммами бактерий р. Siderococcus, выделенными из затопленных почв рисовников Краснодарского края. Изучено влияние этого процесса на окислительно-восстановительное состояние среды. Установлена способность изученных штаммов к образованию железоорганических комплексов, повышающих подвижность и доступность растениям элементов питания.
Ключевые слова: почва, микроорганизмы, железо, трансформация.
Р. SIDEROCOCCUS ACTIVITY IN IRON COMPOUNDS TRANSFORMATION IN IRRIGATED SOILS
A.A. Van'kova
New strains of iron-oxidizing mycoplasmalike bacteria g. Siderococcus have been both isolated from paddy soils in Krasnodar region and identified. Bacterial iron oxidation intensity and influence on redox state of the environment were studied. It has been established the ability of bacteria to form iron-organic complexes, increasing mobility and availability of nutrients in plants.
Keywords: soil, microorganisms, iron, transformation.
Проблема трансформации переменновалентных элементов, в частности металлов, имеет большое значение для понимания геохимических закономерностей миграции элементов в земной коре, почве и водоемах, разработки биотехнологий оптимизации минерального питания растений и повышения их продуктивности [1, 2]. Основной
окислительно-восстановительной системой в рисовниках принято считать систему Fe2+-Fe3+ [3]. При постоянном чередовании окислительных и восстановительных условий трансформация железа осуществляется быстро и с ней прямо или косвенно связаны изменения направленности элементарных почвенных процессов, определяющих эволюцию почв рисовых полей.
