Мониторинговые исследования микроэлементного состава почв, почвообразующих пород и почвенно-грунтовых вод Калининградской области Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

АГРОХИМОБСЛУЖИВАНИЕ

УДК(631:502.521):546.27:(470.26)

МОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО

СОСТАВА ПОЧВ, ПОЧВООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД И ПОЧВЕННО-ГРУНТОВЫХ ВОД КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

В.И. Панасин, д.с.-х.н., ФГУЦАС «Калининградский»

Содержание микроэлементов в почвах Калининградской области имеет региональные особенности и зависит от типа почв, гранулометрического состава, гумуса, кислотности, а также от свойств почвообразующих пород и почвенно-грунтовых вод. В целом почвы бедны кобальтом, молибденом и цинком; средне обеспечены бором и медью и хорошо обеспечены марганцем.

Ключевые слова: почвы, почвообразующие породы, почвенно-грунтовые воды, валовые и подвижные формы микроэлементов.

Калининградская область издавна славится своей земледельческой культурой и характеризуется своеобразием почв, спецификой условий их формирования и развития, значительной пестротой почвенного покрова и другими особенностями [1].

До начала наших исследований на территории Калининградской области, расположенной в западной части Нечерноземной зоны РФ, отсутствовали данные о содержании

бора, цинка, кобальта, марганца, молибдена в основных звеньях ландшафта: почвообразующих породах, почвенно-грунтовых водах, почвах и растениях, не выявлена их роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Исследования по данной проблеме проводились нами в период с 1970 по 2008 гг.

Важный момент в познании распространения микроэлементов в основных звеньях ландшафтов - изучение содержания их в почвообразующих породах. Наши исследования показали высокую вариабельность распределения микроэлементов в основных генетически родственных группах пород (табл. 1). Полученные данные свидетельствуют о том, что количество микроэлементов в породах области ниже, чем в породах Белоруссии и Российской Федерации и соизмеримо с содержанием последних в почвообразующих породах прибалтийских государств, что свидетельствует о генетическом единстве их происхождения [2-4].

Порода п Б Си Мп Мо Со 7п

х±8х У,% х±8х У,% х±8х У,% х±8х У,% х±8х У,% х±8х У,%

Водно-ледниковые безвалунные глины 126 16,1 ± 0,11 11 18,4 ± 0,32 29 378 ± 16,1 71 1,1 ± 0,03 49 13,7 ± 0,24 30 46,5 ± 1,13 39

Моренные валунные суглинки 144 5,3 ± 0,10 35 6,0 ± 0,13 39 234 ± 3,8 29 1,7 ± 0,01 13 8,6 ± 0,05 11 29,3 ± 0,21 13

Водно-ледниковые безвалунные пылеватые суглинки 63 5,9 ± 0,15 30 9,1 ± 0,22 29 286 ± 7,2 30 1,6 ± 0,02 15 9,2 ± 0,14 18 35,8 ± 0,14 27

Моренные валунные супеси 103 3,8 ± 0,14 56 4,9 ± 0,10 31 105 ± 2,1 30 0,9 ± 0,02 34 5,3 ± 0,08 23 20,2 ± 0,26 20

Озерно-ледниковые безвалунные пески 185 2,6 ± 0,03 16 3,9 ± 0,07 25 53 ± 1,8 47 0,5 ± 0,01 28 1,2 ± 0,02 23 12,1 ± 0,19 22

Древнеаллювиальные сортированные пески 63 2,1 ± 0,02 11 3,2 ±0,05 18 45 ± 1,6 42 0,6 ± 0,01 20 1,0 ± 0,2 24 10,3 ± 0,14 16

Погребенный торф 131 9,3 ± 0,14 25 24,9 ± 0,25 17 336 ± 5,4 25 1,2 ± 0,03 37 1,8 ± 0,04 38 9,7 ± 0,18 31

По абсолютному содержанию всех исследованных микроэлементов почвообразующие породы Калининградской области образуют следующий ряд: водно-ледниковые безвалунные глины > погребенный торф>водно-ледниковые безвалунные суглинки>моренные валунные суглинки>морен-ные валунные супеси>озерно-ледниковые безвалунные пески>древнеаллювиальные пески.

На содержание и распределение микроэлементов в почве существенное влияние оказывают почвенно-грунтовые воды, которые представляют собой исключительно важную динамическую систему равновесия между почвой и почво-образующей породой. Результаты исследований дали несколько неожиданную, но вполне определенную картину вариации химического состава и содержания микроэлементов в почвенно-грунтовых водах на территории области.

По содержанию микроэлементов в почвенно-грунтовых водах нашего региона выделяют три зоны: северная, восточная, западная, которые во многом различаются по геоморфологическим особенностям, почвообразующим породам и гидрологическому режиму (табл. 2).

По величине среднего содержания в почвенно-грунтовых водах микроэлементы образуют убывающий ряд: Мп>2п>Си>Б>Со>Мо, который сходен с рядом микроэлементов в почвообразующих породах.

Разнообразие в содержании микроэлементов в почво-образующих породах и почвенно-грунтовых водах

Калининградской области отражает в значительной степени ландшафтно-геохимическую обстановку различных зон, условия почвообразования и формирования почвенно-грунтовых вод, а также содержание и распространение валовых и подвижных форм микроэлементов в основных типах и разновидностях почв (табл. 3).

Для прогнозирования и практического применения микроудобрений большое значение имеет оценка почв по обе обеспеченности подвижными (доступными для растений) формами микроэлементов. Согласно существующей градации,

2. Содержание микроэлементов в почвенно-грунтовых водах Калининградской области, мкг/л

Районы

В

х±8х

У,%

Си

х±8х

У,%

Мп

х±8х

У,%

Мо

х±8х

У,%

Со

х±8х

У,%

7п

х±8х

У,%

Северная зона области

Славский, п=60 1,03±0,14 62 11,7±1,65 64 352±45 56 0,25±0,02 40 0,55±0,06 53 40±6,0 65

Полесский, п=39 1,53±0,15 46 6,8±0,84 50 407±36 45 0,29±0,02 27 1,70±0,19 53 93±10,9 54

Зеленоградский, п=33 0,88±0,10 49 4,3±0,56 51 453±47 48 0,20±0,01 31 1,63±0,21 55 88±12,0 60

Восточная зона области

Краснознаменский,п=74 3,8±0,26 59 15,4±10,9 61 50±3,5 60 0,71±0,03 32 0,74±0,04 49 112±7,2 55

Неманский, п=58 3,1±0,29 71 19,1±2,0 80 88±5,4 47 0,83±0,06 51 0,66±0,05 62 147±13,7 71

Западная зона области

Багратионовский, п=81 0,92±0,04 43 5,2±0,32 55 47±2,0 39 0,55±0,05 30 0,39±0,02 37 70±3,8 49

3. Содержание микроэлементов в основных типах почв Калининградской области, мг/кг

Форма п В Си Мп Мо Со 7п

х±8х | У,% х±8х | У,% х±8х | У,% х±8х | У,% х±8х | У,% х±8х | У,%

Дерново-подзолистые почвы

Вал 360 13,1±0,4 46 12,7±0,4 59 211±3,6 32 0,65±0,03 72 12,2±0,3 40 58,5±1,6 51

Подв. 2218 0,37±0,01 62 2,7±0,04 76 65,2±0,8 58 0,06 76 0,86±0,01 62 0,57±0,01 86

Дерновые глеевые и глееватые почвы

Вал 120 13,6±0,3 30 14,5±0,4 33 318±5,7 20 1,2±0,05 47 5,7±0,1 33 45,2±2,4 39

Подв. 757 0,59±0,02 53 5,2±0,09 45 78,4±1,1 37 0,08 82 0,79±0,01 47 1,4±0,03 45

Аллювиальные почвы

Вал 112 10,4±0,4 29 19,0±0,6 31 321±6,6 22 1,5±0,05 35 11,8±0,4 32 83,4±1,8 22

Подв. 345 0,86±0,05 47 9,1±0,28 58 67,9±1,6 41 0,07 80 1,3±0,03 38 2,1±0,04 53

Осушаемые торфяные почвы

Вал 123 8,5±0,3 38 13,4±0,5 42 212±14,5 36 1,3±0,10 84 5,9±0,4 34 75,1±3,4 31

Подв. 377 0,97±0,09 46 8,0±0,24 60 60,7±1,5 46 0,05 58 1,3±0,03 37 1,6±0,04 43

почвы области в целом высоко обеспечены марганцем, низко обеспечены молибденом, кобальтом и цинком, средне обеспечены бором и медью.

В связи с тем, что содержание микроэлементов колеблется в широких пределах в разрезе типов и разновидностей почв, общая характеристика обеспеченности почв не позволяет дать более точную оценку нуждаемости отдельных типов почв в микроудобрениях. Для этих целей проводили оценку содержания микроэлементов по каждому типу почв (табл. 4).

По сравнению с дерново-подзолистыми почвами европейской части РФ, Белоруссии и Прибалтики почвы Калининградской области характеризуются меньшим количеством как валовых, так и подвижных форм бора, молибдена, кобальта и цинка, а также соизмеримыми величинами содержания меди и марганца.

Практически все дерново-подзолистые почвы нуждаются в дополнительном внесении борных, молибденовых, кобальтовых и цинковых микроудобрений, около 80% почв - во внесении медных и лишь 12% - марганцевых удобрений. Несмотря на лучшую обеспеченность дерновых почв микроэлементами, значительная их часть нуждается в дополнительном внесении микроудобрений: борных около 60%, медных - 25, молибденовых, кобальтовых и цинковых 100%. Около 25% аллювиальных почв нуждаются в дополнительном внесении марганцевых, около 80 - цинковых и 100% - молибденовых и кобальтовых микроудобрений. Учитывая, что в аллювиальных почвах значительный удельный вес занимают почвы со средней обеспеченностью марганцем, кобальтом и цинком, применять данные микроудобрения следует в небольших дозах. По обеспеченности подвижными формами микроэлементов осушаемые торфяные почвы характеризуются как почвы с достаточной обеспеченностью бором и медью, очень низкой обеспеченностью молибденом, кобальтом и цинком и в равной степени средней или повышенной обеспеченностью марганцем.

Природа поступления и аккумуляции микроэлементов в пахотном слое разных типов почв области различна. В дерново-подзолистых почвах с характерным для них низким уровнем почвенно-грунтовых вод основной фактор, определяющий уровень содержания микроэлементов в гумусовом горизонте, -их биогенная аккумуляция, интенсивность которой зависит от многих признаков, главные из которых активность почвенной микрофлоры и скорость разложения органических веществ, гранулометрический состав, количество гумуса, кислотность и др. В дерновых почвах также превалирует биогенная аккумуляция микро-элементов, которая более ярко выражена под густой луготравянистой растительностью.

4. Характеристика основных типов почв Калининградской

области по обеспеченности подвижными формами _микроэлементов_

Элемент Низкая Средняя Повышенная Высокая

тыс.га | % тыс.га | % тыс.га | % тыс.га | %

Дерново-подзолистые почвы

В 176,7 27,0 426,6 65,2 51,0 7,8 - -

Си 138,7 21,2 365,8 55,9 149,8 22,9 - -

Мп - - 79,8 12,2 497,3 76,0 77,2 11,8

Мо 654,3 100 - - - - - -

Со 427,3 65,3 227,0 34,7 - - - -

7п 456,7 69,8 197,6 30,2 - - - -

Дерновые глеевые и глееватые почвы

В - - 14,5 58,3 10,4 41,7 - -

Си - - 6,6 26,4 15,3 61,4 3,0 12,2

Мп - - - - 18,0 72,1 6,9 27,9

Мо 22,8 91,7 2,1 8,3 - - - -

Со 16,0 64,3 8,9 35,7 - - - -

7п 3,5 13,9 21,4 86,1 - - - -

Аллювиальные почвы

В - - 7,8 11,5 49,2 72,4 10,9 16,1

Си - - - - 32,0 47,1 35,9 52,9

Мп - - 16,4 24,2 51,5 75,8 - -

Мо 65,1 95,9 2,8 4,1 - - - -

Со 25,7 37,9 42,2 62,1 - - - -

7п 1,4 2,1 54,5 80,2 12,0 27,7 - -

Осушаемые торфяные почвы

В - - 0,8 2,1 24,8 61,3 14,8 36,6

Си - - - - 16,0 39,6 24,4 60,4

Мп - 0,1 21,2 52,4 19,2 47,5 - -

Мо 40,4 100 - - - - - -

Со 40,4 100 - - - - - -

7п 32,9 81,4 7,5 18,6 - - - -

Микроэлементы могут поступать в пахотный слой с почвенно-грунтовыми водами при их высоком уровне. Пополнение микроэлементного состава верхних горизонтов за счет гидрогенной аккумуляции отмечено в аллювиальных и осушаемых торфяных почвах, где почвенно-грунтовые воды находятся на глубине 0,4-0,8 м, а в отдельные периоды поднимаются к поверхности, подтопляя пахотный слой.

В зависимости от степени гидрогенной аккумуляции и уровня грунтовых вод возможен самый разнообразный характер распределения микроэлементов: совпадение биоген-ного и гидрогенного распределения, преобладание той или иной формы аккумуляции на разных глубинах в почве. В горизонте испарения капиллярных токов от грунтовых вод происходят выпадение

микроэлементов и их абсолютное или относительное накопление.

В почвах, подвергающихся периодическому затоплению паводковыми водами, происходит механическая аккумуляция микроэлементов, которая накладывается на биогенную, увеличивая их концентрацию в пахотном слое. Особенно это относится к микроэлементам сравнительно подвижным, легко мигрирующим, таким как марганец, медь и кобальт.

Таким образом, аллювиальным и осушаемым торфяным почвам, в отличие от дерново-подзолистых и дерновых почв, характерны различные виды аккумуляции микроэлементов в пахотном слое (биогенная, гидрогенная, механическая). Рассмотренные закономерности концентрации и распределения микроэлементов в пахотном горизонте и обеспеченность ими

разных типов почв Калининградской области специфичны. Они определяются особенностями агроклиматических условий формирования и развития почв, спецификой окислительно-восстановительных процессов, типом гидрологического режима, производственной деятельностью человека и др. Литература

1. Панасин В.И. Микроэлементы и урожай/ В.И. Панасин. -Калининград, 2000, - 274 с.

2. Анспок П.И. Микроудобрения:справочник/ П.И. Анспок.- Л., 1978. - 272 с.

3. Багинскас Б.П. Микроэлементы в почвах Литовской ССР/ Б.П. Багинскас. Каунас, 1972. - 122 с.

4. Вилъгусевич И.П. Валовое содержание микроэлементов в почвах БССР/ И.П. Вальгусевич// Почвоведение. - 1960. -№ 3. - С. 104-111.

MONITORING STUDIES OF MICROELEMENT COMPOSITION IN SOILS, SOIL-FORMING ROCKS, AND

GROUNDWATER OF KALININGRAD OBLAST V.l. Panasin, Kaliningradskii Center of Agrochemical Service, uL Molodoi Gvardii 2/4, Kaliningrad, 236038 Russia,

E-mail: agrohim 39@mail.ru

The content of microelements in soils of the Kaliningrad area has regional features and depends on soil type, particle-size distribution, humus, acidity, and properties of soil-forming rocks and groundwater. Soils are usually poorly supplied with cobalt, molybdenum, and zinc; medium-supplied with boron and copper; and well supplied with manganese. Keywords: soils, soil-forming rocks, groundwater, total and mobile microelements