CC BY
44
УДК 631.416.9 (571.15) Е.А. Лесных
ПОВЕДЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ ПРИ УТРАТЕ ГУМУСА НА ПРИМЕРЕ ПОЧВ ПРИОБСКОГО ПЛАТО АЛТАЙСКОГО КРАЯ
Содержание в почве органического вещества или гумуса — важнейший показатель ее плодородия. Гумус влияет на тепловые, водные, воздушные свойства почвы, ее биологическую активность [1].
От запасов гумуса в почве зависит урожайность сельскохозяйственных культур. В необрабатываемых почвах содержание гумуса находится в равновесном состоянии, при распашке и использовании их равновесие нарушается. Эрозионные процессы связанны с уменьшением мощности гумусового горизонта и утратой той «организованности», которая имела место в почвах высо-когумусированных, обладающих значительной мощностью гумусового слоя. Наиболее характерным признаком смытых почв является снижение мощности гумусового горизонта. Смыв верхней части почвенного профиля и разбавление органического вещества гумусового горизонта переходным обуславливает снижение запасов гумуса [2].
В результате эрозионных процессов с продуктами твердого стока выносится значительная часть гумуса, азота, фосфора, полуторных оксидов и др. Вопрос о влиянии эрозионных процессов на микроэлемент-ный состав почв в условиях Алтайского края изучен недостаточно.
Для выявления влияния мощности гумусового горизонта на микроэлементный состав почв Приобского плато мы использовали информационно-логический анализ и специфичные состояния (табл. 1), в результате чего было установлено, что валовое содержание в почве, молибдена и цинка в большинстве случаев находится в прямой пропорциональной зависимости от мощности гумусового горизонта (Мг). Это связано с высокой биологической значимостью этих элементов и склонностью их к биогенному
накоплению. Связь между мощностью гумусового горизонта и валовым содержанием в почве бора криволинейна. Наиболее высокое валовое содержание этого элемента в почве не соответствует наиболее высокой мощности гумусового горизонта. Валовое содержание в почве меди, марганца и кобальта находится в обратной зависимости от мощности гумусового горизонта (Мг). Это связанно с низкими коэффициентами биологического поглощения этих элементов, высоким содержанием их в материнских породах и отсутствием способности накапливаться биогенно.
Поскольку в процессе эрозии идет постепенное вовлечение в пахотный слой горизонта В, микроэлементный состав его изменяется. Информационно-логический анализ показал, что иногда горизонт В содержит микроэлементов меньше, чем горизонт А. Однако это наблюдается не всегда (табл. 2). Так, на территории Приобского плато горизонт А не отличается от горизонта В содержанием валовых марганца, кобальта и бора и подвижных форм меди, молибдена и бора. Для этой территории характерным является самое высокое содержание в горизонте С подвижного цинка и самое низкое его содержание в горизонте В. Этот элемент обладает высоким коэффициентом биологического поглощения, активно выносится растениями из горизонтов А и В. Но в горизонте А гумуса больше, чем в горизонте В. Гумус значительно аккумулирует цинк и удерживает от активного выноса. Поэтому с урожаями цинк активнее выносится из горизонта В, чем из горизонта А. Материнская порода меньше подвержена выносу цинка.
Таблица 1
Специфичные состояния валового содержания микроэлементов в почвах Приобского плато в зависимости от мощности гумусового горизонта, см (Мг)
Мощность гумусового горизонта Микроэлементы, мг/кг
Си Mo Mn Zn Со Б
< 50 < 35 > 0,8 > 1000 < 70 > 18 < 50
50-55 < 35 0,6-0,8 900-1000 70-90 16-18 50-70
55-60 > 35 0,6-1,0 900-1000 70-90 16-18 > 70
> 60 > 35 > 1,0 < 900 > 90 < 14 < 50
Таблица 2
Специфичные состояния содержания микроэлементов в горизонтах А, В и С почв Приобского плато
№ Горизонт Валовое соде ржание микроэлементов, мг/кг
Си Мо Мп Zn Со В
1 2 3 4 5 6 7 8
1 А > 40 > 0,9 > 1000 > 60 > 10 > 50
2 В 30-40 0,6-0,9 > 900 50-60 > 10 > 50
3 С < 30 < 0,6 < 900 < 50 < 10 < 50
Информационно-логический анализ и специфичные состояния дали возможность установить количество микроэлементов, наиболее характерно для горизонтов А, В и С почв Приобского плато Алтайского края. Анализ показал, что иногда в горизонте В содержится микроэлементов меньше, чем в горизонте А. Это касалось валового содержания молибдена, меди, марганца и цинка. Значительно чаще эти различия наблюдались относительно подвижных форм микроэлементов и проявлялись в более низком содержании их в горизонте В по сравнению с горизонтом А. Так, на территории Приобского плато это касалось молибдена, марганца, цинка и кобальта. Уменьшение содержания в горизонте В по сравнению с горизонтом А подвижных форм микроэлементов может нанести ущерб пищевому режиму растений.
Уменьшение содержания в горизонте В по сравнению с горизонтом А подвижных форм микроэлементов свидетельствует о возможности ухудшения пищевого режима растений при выходе в результате эрозионных процессов на поверхность почвы горизонта В. Особенно это вероятно по отношению к подвижным формам цинка, марганца и кобальта.
Гумусное состояние почв служит важным показателем их плодородия. Уменьшение содержания в почве гумуса при деградации ведет к частичной или полной утрате плодородия. При этом ухудшается химический и качественный состав гумуса, снижаются запасы элементов питания в почве, в том числе и микроэлементов. Гумус является важнейшим фактором миграции и аккумуляции микроэлементов в почве, способствуя вовлечению минеральных компонентов в биологический круговорот, благодаря адсорбционным свойствам. Он закрепляет ионы микроэлементов в почве, предохраняя их от вымывания. Вероятность накопления микроэлемента гумусом увеличивается при возрастании степени его биофиольности [3]. В ходе почвообразования в гумусовой оболочке, и особенно в верхней части горизонта А, накапливаются наиболее биогенные элементы. Снижение содержания гумуса при де-
градации почвы делает необходимым изучение микроэлементной сущности почвообразовательного процесса и поведения микроэлементов в почвах с различным содержанием гумуса. Используя информационнологический анализ, мы установили специфичные состояния содержания в горизонтах А и АВ + В почв Приобского плато Алтайского края микроэлементов в зависимости от содержания в них гумуса (табл. 3).
Анализируя данные (табл. 3), можно констатировать, что наиболее низким валовым содержанием микроэлементов в горизонте А характеризуются менее гумусиро-ванные почвы с содержанием гумуса < 3,5%. В горизонте А связь между содержанием в почве гумуса и валовых марганца и бора криволинейная, что обусловлено возможностью накопления этих элементов в менее гумусированных почвах небиогенным путем.
В горизонте АВ + В связь между содержанием гумуса и валовым содержанием кобальта и бора прямая, а цинка и молибдена — криволинейная. При низком содержании гумуса в этих горизонтах валовое содержание в них цинка и молибдена может быть и самым низким, и самым высоким. Эти элементы, будучи активными водными мигрантами, способны перемещаться вниз по профилю и аккумулироваться на карбонатном барьере.
Менее гумусированные горизонты А почв Приобского плато Алтайского края содержат меньше подвижных форм микроэлементов, чем более гумусированные (табл. 4). Содержание в них подвижных форм меди, молибдена, марганца и цинка часто бывает более высоким, чем в менее гумусированных. Это связанно не только с биогенной аккумуляцией этих элементов, но и с другими абиогенными факторами аккумуляции, которыми обладают верхние горизонты почвы (например, илистая фракция и аэрация).
Связь между содержанием в горизонте АВ + В гумуса и подвижных форм меди, молибдена, цинка, кобальта и бора криволинейная. Иногда в менее гумусированных горизонтах подвижных форм этих элемен-
тов содержится больше, чем в более гуму-сированных. Это можно связать с их абиогенным накоплением и высокими миграционными характеристиками.
Анализируя пределы колебаний валового содержания микроэлементов в более эрозионно-опасных почвах Приобского плато, сопоставляя эти данные с данными об их валовом содержании в менее эрозионноопасных почвах края, мы отметили, что не
все элементы утрачиваются при эрозии (табл. 5).
По данным таблицы 5 в более эрозионно-опасных почвах Приобского плато Алтайского края содержание подвижных форм меди, молибдена и марганца снижается по сравнению с менее эрозионно-опасными. Содержание подвижных форм цинка, кобальта и бора значительно снижается в более эрозионно-опасных почвах Приобского плато, что приводит к их утрате.
Таблица 3
Специфичные состояния валового содержания микроэлементов в почвах Приобского плато в зависимости от содержания в них гумуса
Гумус, % Микроэлементы, мг/кг
Си Мо Мп Zn Со Б
Горизонт А
< 3,5 < 35 < 1,0 < 700 < 45 < 15 < 50; >90
3,5-4,0 35-45 0,6-1,0 < 700; >1300 45-60 > 15 70- > 90
4,0-5,0 > 45 1,0-1,4 700-1300 45-60 > 15 70- > 90
> 5,0 > 45 > 1,4 700-1300 > 60 > 15 > 90
Горизонт АВ + В
< 1,0 < 30 < 0,6; >1,0 < 1000 < 20 < 15 < 90
1,0-1,5 30-40 < 0,6;-1,0-1,4 < 1000 20-40 12-15 > 90
1,5-2,0 30-40 0,6-1,0 700-1300 40-60 > 15 > 90
> 2,5 > 40 0,6-1,0 > 1000 20-60 > 15 > 90
Таблица 4
Специфичные состояния содержания подвижных форм микроэлементов в почвах Приобского плато Алтайского края в зависимости от содержания в них гумуса
Гумус, % Микроэлементы, мг/кг
Си Мо Мп 7п Со Б
Горизонт А
< 3,5 < 2,5 < 0,07 < 50 < 0,8 < 1,5 < 0,4
3,5-4,0 2,5-4,5 0,07-0,11 50-100 < 0,8-1,5 1,5-2,2 0,4-1,0
4,0-5,0 2,5-5,5 0,09-0,11 50-150 0,8-1,5 2,2-3,0 0,7- > 1,0
> 5,0 > 4,5 > 0,11 100->150 1,5; > 2,2 > 2,2 0,7- > 1,0
Горизонт АВ + В
< 1,0 < 3,0 < 0,05; > 0,1 < 20 < 0,8; >2,2 < 1,3 < 0,2
1,0-1,5 <3,0; >5,0 0,05-0,08 20-70 < 0,8; > 2,2 < 1,3; > 2,0 < 0,2; > 0,4
1,5-2,5 3,0-5,0 0,08-0,10 20-70 0,8-1,3 < 1,3 0,2-0,4
> 2,5 3,0-5,0 0,08-0,10 50; > 70 1,3-2,2 1,3-2,0 0,2-0,4
Таблица 5
Пределы колебаний содержания микроэлементов в более эрозионно-опасных почвах
Алтайского края
№ Микроэлементы, мг/кг
Си Мо Мп 7п Со Б
Валовое содержание, мг/кг
1 > 30 < 1,0-> 1,2 > 800 < 50-> 60 > 10 < 70-> 80
2 < 30-> 50 < 1,0-> 1,2 > 800 > 50 > 10 < 70-> 80
Подвижные формы, мг/кг
1 < 3-> 5 < 0,06-> 0,08 < 100 < 1,3 > 1,5 < 0,5-> 0,6
2 < 3-> 5 < 0,06-> 0,08 < 100 < 1,0-> 1,3 < 1,5-> 2,0 < 0,6
Примечание. 1 — менее эрозионно-опасные; 2 — более эрозионно-опасные почвы.
В заключение сделаем следующие выводы: природные условия Приобского плато (рельеф, климат, материнские породы) предопределяют возможность развития эрозионных процессов, снижающих плодородие почв и содержание в них микроэлементов. Эрозионные процессы сопровождаются потерей гумуса, почвы утрачивают «организованное» состояние, проявляющееся в оптимальном соотношении в ней наиболее биологически значимых микроэлементов. Наиболее биологически значимыми в условиях Алтайского края являются цинк и молибден, т.к. обладают высокими коэффициентами биологического поглощения (КБП). Эти элементы по сравнению с остальными накапливаются биогенным путем, т.к. характеризуются более высоким содержанием в золе
растений по сравнению с содержанием их в материнской породе.
Библиографический список
1. Жуков В.Д. Оценка содержания валовых форм тяжёлых металлов в агроландшафтах Красноярского края / В.Д. Жуков, А.Я. Ачканов // Тяжёлые металлы в окружающей среде: тез. докл. Междунар. сим-поз. Пущино, 1996. С. 73-74.
2. Орлов А.Д. Эродированные почвы и
повышение их плодородия / А.Д. Орлов, А.А. Танасиенко. Новосибирск: Наука,
1985. С. 24-26.
3. Ильин В.В. Химические элементы в системе почва-растение / В.В. Ильин. Новосибирск: Наука,1982. С. 18-28.
УДК 636.082.2+636.083 Г.Д. Толкушкина,
Н.Г. Сарычев, А.С. Кашин
КОНЦЕНТРАЦИЯ ТОКСИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕ, ВОДЕ И КОРМАХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
Современные промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу, почву и воду огромное количество токсичных веществ. Это приводит к нарушению закономерностей концентрации и перераспределения тяжелых металлов в компонентах природных ландшафтов. Тяжелые металлы относятся к числу наиболее опасных для природной среды химических загрязняющих веществ. Они способны мигрировать по трофическим цепям с выраженным аккумулятивным эффектом (Хурчакова А.И., Хур-чакова С.В., 1999; Овчаренко М.М., 2001; Кашин А.С., 2003).
Концентрация тяжелых металлов в почвах Алтая широко варьирует по биогеосистемам края. При этом уровень содержания тяжелых металлов в почве не всегда отражает их накопление в растениях и производимой животноводческой продукции (Антонова О.И., 2000). Поэтому информация о накоплении и распределении тяжелых металлов в почве, воде и кормах поможет прогнозировать их содержание в продуктах животного происхождения, нормировать их поступление в организм животных с целью получения экологически безопасных продуктов животноводства для питания населения.
Материал и методы
В соответствии с поставленной задачей нами проведен отбор 82 образцов почв, 40 проб воды и 70 проб кормов из базовых хозяйств лесостепной зоны Алтайского края, которые расположены:
- в очагах высокой загрязненности экосистем (ОПХ «Докучаево г. Барнаул»);
- на территории максимальных промышленных и агропроизводственных нагрузок (ЗАО «Зимино» Ребрихинского района);
- в зоне накопления и перераспределения загрязнений на природных барьерах (СПК «Киприно» Шелаболихинского района);
- на условно удовлетворительной в экологическом отношении агропроизводствен-ной территории (колхоз «Победитель» Тю-менцевского района).
Результаты исследований
Установлено, что содержание ртути, свинца и мышьяка в почвенном покрове по изучаемым образцам проб не выходит за пределы допустимых концентраций во всех базовых хозяйствах лесостепной зоны. Однако концентрация кадмия в почвенном покрове ЗАО «Зимино» и СПК «Киприно»
