CC BY
454
УДК 631.416.9
МОНИТОРИНГ СОДЕРЖАНИЯ ХРОМА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУРАХ И ПОЧВАХ
С.В. ЛУКИН, доктор сельскохозяйственных наук, директор
ФГУ «Центр агрохимической службы «Белгородский»
E-mail: [email protected]
Резюме. В статье проанализированы результаты агроэко-логического мониторинга, характеризующие содержание подвижных форм хрома в заповедных и пахотных почвах Белгородской области, а также в растительной продукции. Среднее содержание хрома в зерне озимой пшеницы, выращенном на реперных объектах, составляло 0,48±0,02 мг/кг, в зерне ячменя - 0,44±0,04, в корнеплодах свеклы - 0,27±0,03 мг/кг. В побочной продукции названных культур величина этого показателя составляла в среднем 0,70±0,06, 0,60±0,13 и
0,34±0,04 мг/кг соответственно. Максимальная концентрация хрома в соломе пшеницы и ячменя (0,87...0,88 мг/кг) превышала МДУ для кормов, однако сейчас ее в кормовых целях практически не используют.
Ключевые слова: мониторинг, хром, чернозем, токсичность, валовое содержание хрома, содержание подвижных форм хрома.
Хром - один из биогенных элементов, который постоянно находится в тканях растений и животных. [1].
В растениях этот элемент участвует в синтезе белка, способен повышать продуктивность фотосинтеза и содержание хлорофилла в листьях. В небольших концентрациях хром может быть стимулятором, при повышенных - ингибитором продуктивности и качества урожая, а при высоких проявляется его токсичность. [2].
В соответствие с СанПиН 2.3.2.1078-01, содержание хрома в сельскохозяйственном сырье и пищевых продуктах не нормируется, однако установлены максимально допустимые уровни (МДУ) его содержания в кормах. МДУ хрома для фуражного зерна, грубых и сочных кормов, а также корнеплодов составляет 0,5 мг/кг
Кларк валового содержания хрома в почве составляет 200 мг/кг [3]. Его концентрация в пахотном слое темно-серых лесных тяжелосуглинистых почв Среднерусской возвышенности составляет 44...120 мг/кг, черноземов типичных тяжелосуглинистых и глинистых - 45.130 мг/кг, черноземов обыкновенных тяжелосуглинистых и глинистых - 60.130 мг/кг [4].
В почве этот элемент разновалентен с преобладанием Сг+3, обладающего слабой растворимостью в кислой среде. В условиях щелочной среды возможно окисление Сг+3 до Сг+6 с образованием растворимых хроматов [5].
Фитотоксичность хрома зависит от его валентно-
его доступность растениям. Шестивалентный хром
- анион хромовой кислоты, который практически не поглощается почвенными коллоидами, поскольку они несут преимущественно отрицательный заряд. Трехвалентный хром выступает в роли катиона и хорошо поглощается почвой, вследствие чего обладает малой токсичностью. Поэтому предельно допустимая концентрация (ПДК) трехвалентного хрома в почве равна 100 мг/кг тогда как ПДК шестивалентного хрома - 0,05 мг/ кг. Обращает на себя внимание явное противоречие между фоновым валовым содержанием хрома в почве и ПДК этого элемента. Кларк хрома в почве в 2 раза выше значения ПДК.
ПДК подвижных форм Сг+3 в почве, извлекаемых ААБ с рН 4,8, составляет 6 мг/кг. Однако, как показывают результаты исследований, проведенных на реперных объектах вблизи промышленных центров Свердловской области, даже при его содержании в почве на уровне ПДК или выше, растениеводческая продукция не накапливала этот элемент сверх допустимых нормативов [6].
Источники загрязнения окружающей среды хромом и его соединениями - осадки сточных вод кожевенных заводов, коммунальные стоки и выбросы металлургических предприятий. В минеральных удобрениях содержание этого элемента незначительно: в аммиачной селитре -13 мкг/кг в нитроаммофосе - 33, в азофоске
- 149 мг/кг [7].
Данные о содержании хрома в растительной продукции достаточно противоречивы. По В.В. Добровольскому (1983) оно составляет 1,8 мг/кг [8]. По данным Н.А. Протасовой и А.П. Щербакова (2003) среднее содержание хрома в зерне озимой пшеницы равно 2,3, в зерне ячменя - 6, в луговом сене - 28 мг/ кг сухого вещества (это значительно превосходит действующие значения МДУ) [4]. По обобщенным данным О.А. Соколова и др. (2008) количество этого элемента в зерне находится в пределах 0,16.0,71 мг/ кг [1]. По данным Н.А. Черных и др. (1999) нормальная концентрация хрома в растениях составляет 0,1...0,5 мг/кг, а токсичная - 5.30 мг/кг [7].
Хром в почвах легко вступает в соединение с органическим веществом, которое стимулирует восстановление Сг+6 до Сг+3. Мигрирует он в коллоидной форме и в составе механических взвесей. Как правило, для хрома характено отсутствие биогенной аккумуляции в гумусовом горизонте и равномерное распределение по профилю, которое в меньшей степени зависит от содержания гумуса, а в большей - от гранулометрического состава и, в частности, от накопления илистой фракции
[2]. В пахотных черноземах республики Тыва среднее содержание подвижных форм хрома составляет 1,46 мг/ кг. Содержание подвижных форм хрома в серых лесных почвах варьирует в пределах 1,6...2,0 мг/кг [1].
Цель нашей работы -изучить закономерности фонового распределения подвижных форм хрома в
сти, определяющей подвижность элемента в почве и
Таблица 1. Содержание хрома в сельскохозяйственных культурах на реперных участках, мг/кг абсолютно сухого вещества
Культура МДУ* ±*oSx lim V,%
Озимая пшеница зерно G,58 G,48±G,G2 G,41. ,G,51 11,G
солома G,6G G,7G±G,G6 G,41. G,88 15,4
Ячмень зерно G,58 G,44±G,G4 G,35. G,52 11,1
солома G,6G G,6G±G,13 G,31. G,87 29,5
Сахарная свекла корнеплоды 2,GG G,27±G,G3 G,22. G,36 24,1
ботва 3,33 G,34±G,G4 G,25. ,G,48 3G,1
* для удобства сравнения значения МДУ приведены не с учетом стандартной влажности продукции, а пересчитаны на абсолютно сухое вещество.
Таблица 2. Содержание подвижных форм хрома в почвах естественных ландшафтов государственного заповедника «Белогорье»
Горизонт Мощность горизонта, см Гпубина отбора проб, см Содержание подвижных форм, мг/кг
Темно-серая лесная (участок «Лес на Ворскле»)
VA G...2G 5...15 G,48
а2в 21...34 22...32 G,57
В1 35...56 4G...5G G,72
В, 57...7G 58...68 G,68
вЬ 71...113 9G...1GG G,81
С га 114...15G 125...135 G,88
Чернозем выщелоченный мощный тучный
(участок «Ямская степь»)
А. 7...45 1G...2G G,54
аВ 45...68 5G...6G G,65
в 68...9G 7G...8G G,71
ВС 9G...12G 1GG...11G G,92
С 12G...165 14G...15G 2,G5
Чернозем типичный мощный тучный
(участок «Ямская степь»)
А1 7...47 1G...2G G,58
3G...4G G,78
АВ 48...75 55...65 1,24
В 76...98 8G...9G 1,62
ВС 99...12G 1G5...115 2,G7
с ca ca 121...165 15G...16G 2,22
почвах Белгородской области и его накопления в основных сельскохозяйственных культурах.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили на 19 реперных объектах центра агрохимической службы «Белгородский». Реперные участки заложены на пашне и представляют собой поле или участок поля площадью 4.40 га. Почвенный покров реперных участков представлен черноземами типичными и выщелоченными.
Содержание подвижных форм хрома, извлекаемых ацетатно-аммонийным буфером с рН 4,8, определяли в соответствии с общепринятой в агрохимической службе методикой, в растениеводческой продукции - в соответствии с ГОСТ 30692-2000.
Результаты и обсуждение. На реперных объектах Белгородской области среднее содержание хрома в зерне озимой пшеницы составляло 0,48±0,02, в зерне ячменя - 0,44±0,04, в корнеплодах свеклы
- 0,27±0,03 мг/кг (табл. 1). В побочной продукции названных культур величина этого показателя была выше. В соломе пшеницы его содержалось в среднем 0,70±0,06, в соломе ячменя - 0,60±0,13, в ботве свеклы - 0,34±0,04 мг/кг Наибольшая концентрация
хрома в соломе пшеницы составляла 0,88 мг/кг, в соломе ячменя - 0,87 мг/кг. Эти значения превышают МДУ для кормов, однако сейчас солому в кормовых целях практически не используют.
Вынос хрома с урожаем зерна озимой пшеницы 3,5 т/га равен 1,44 г/га (с учетом соломы - 4,5 г/га), 3 т/га зерна ячменя - 1,14 г/га (с учетом соломы - 3,0 г/га), 35 т/га корнеплодов сахарной свеклы - 2,36 г/ га (с учетом соответствующего количества ботвы -4,15 г/га).
В почвах естественных ландшафтов Белгородской области минимальное содержание подвижных форм хрома отмечено в гумусово-аккумулятивном горизонте (0,48.0,58 мг/кг), а максимальное - в материнской породе (0,88.2,22 мг/кг) (табл. 2).
В почвах реперных объектов Белгородской области среднее содержание подвижных форм хрома в пахотном слое почвы составляло 0,46±0,09 мг/кг. С увеличением глубины отбора проб оно увеличивалось и достигало самых высоких значений в слое 81.100 см
- 1,33±0,20 мг/кг. Содержание подвижных форм этого элемента в пахотном горизонте находилось в пределах 0,26.0,86 мг/кг, а в слое 81.100 см - 0,71.2,12 мг/ кг. Превышения ПДК не установлено (табл. 3). Запасы подвижных форм хрома в пахотном слое почв в среднем составляют 1,35 кг/га. Коэффициент их использования озимой пшеницей равен 0,33 %, ячменем - 0,22 %, сахарной свеклой - 0,31 %.
Таблица 3. Содержание подвижных форм хрома в почвах реперных участков, мг/кг
Гпубина, см X±t05^X lim V,%
G 2 G G,46±G,G9 G,26.G,86 39,5
G 4 Б G,63±G,15 G,29.1,58 5G,1
G 6 5 G,78±G,16 G,35.1,54 43,8
G 8 s 1,G8±G,2G G,51.1,77 37,9
81...1GG 1,33±G,2G G,71.2,12 31,1
Выводы. Таким образом, среднее содержание подвижных форм хрома в пахотном слое почв реперных объектов Белгородской области составляет 0,46±0,09 мг/кг и с глубиной почвенного профиля достоверно увеличивается. Превышения уровней предельно допустимой концентрации подвижных форм этого элемента в почвах не установлено. Содержание хрома в основной продукции озимой пшеницы, ячменя и сахарной свеклы не превышало максимально допустимых уровней, установленных для кормов.
Литература.
1. Соколов О.А., Черников В.А., Лукин С.В. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах окружающей среды. - Белгород: КОНСТАНТА, 2008. - 188 с.
2. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. - М.: Наука, 1985. - 264 с.
3. Виноградов, А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах/ А.П. Виноградов. - М.: Изд-во АН СССР, 1957. - 259 с.
4. Протасова Н.А., Щербаков А.П. Микроэлементы (Сг, V, Ni, Mn, Zn, Cu, Co, Ti, Zr, Ga, Be, Sr, Ba, B, I, Mo) в черноземах и серых лесных почвах Центрального Черноземья. - Воронеж: Изд-во Воронеж. гос. ун-та, 2003. - 368 с.
5. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. - М.: Высш. шк., 1975. - 342 с.
6. Тощев В.В., Мамаева Л.К. Агроэкологический мониторинг в зонах техногенного воздействия // Агрохимический вестник. - 2006. - №5. - С. 3-7.
7. Черных Н.А., Милащенко Н.З., В.Ф. Ладонин В.Ф. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами. - М.: Агроконсалт, 1999. -176 с.
8. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеивание. - М.: Мысль, 1983. - 272 с.
MONITORING OF THE CHROMIUM CONTENT IN CROPS AND LANDS
S.V. Lukin
Summary. The results of the agro-ecological monitoring characterizing the content of chromium mobile forms in reserve and arable soils in Belgorod region are analyzed. Data on the content of this metal in the main and sideline products of some crops are presented. Key words: Monitoring, chromium, chernozem, toxicity, total chromium content, content of chromium mobile forms
