Применение удобрения пролонгированного действия в условиях техногенного загрязнения Текст научной статьи по специальности «Экологические биотехнологии»

АГРОЭКОЛОГИЯ

ПРИМЕНЕНИЕ УДОБРЕНИЯ ПРОЛОНГИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ В УСЛОВИЯХ ТЕХНОГЕННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

А.Н. Ратников1, д. с.-х. н.,Д.Г. Свириденко1, к.б.н., Г.И. Попова1, к. б. н., В.С. Анисимов 1, к. б. н., Е.В. Егорова2, к.б.н., Т.Л. Жигарева1, к. с.-х. н., В.Н. Мазуров3, к.с.-х.н., К.В. Петров1, М.Н. Картузова1,

1ВНИИСХРАЭ, 2МГУ, 3КНИПТИ АПК РАСХН

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 07-04-97614

В последнее время много внимания уделяется изучению механизмов поступления тяжелых металлов (ТМ) в растения, их влиянию на рост и развитие растений, на качество растениеводческой продукции в зависимости от содержания металлов в почвах и физиологических особенностей сельскохозяйственных культур, а также на численность и состав микробного сообщества и биологическую активность почв [1-4].

В условиях вегетационного опыта нами изучено влияние комплексного удобрения пролонгированного действия на продуктивность ячменя, накопление ТМ в урожае и показатели биологической активности почв, загрязненных ТМ в дозах, превышающих ПДК. Основные компоненты удобрения: природный сорбент трепел (опал-кристобалитовая порода), гид-роксид алюминия, гидроксид калия, фосфорная кислота, торф. Пролонгированное действие означает, что эффект от однократного применения комплексного удобрения будет сохраняться в течение двух и более вегетационных периодов. Данное удобрение предназначено для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также для снижения поступления загрязняющих веществ в хозяйственно-ценную часть урожая.

В вегетационном опыте на дерново-подзолистой средне-суглинистой почве питательные элементы вносили в количестве 0,15 г/кг почвы: N Р205 и К20 - в виде растворов солей КНфЫОз, КН2Р04 и К2804 соответственно. ТМ вносили в виде сернокислых солей в дозах: Cd - 6, Си 390, 2п - 600 мг/кг почвы. Комплексное удобрение пролонгированного действия применяли в количестве 0,5 г/кг почвы. Опытная культура -ячмень сорта Нур.

Как показали наблюдения, присутствие в дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Cd в дозе 6 мг/кг почвы снижает урожай зерна в 1,3 раза по сравнению с фоном. При внесении 2п в дозе 600 мг/кг почвы и Си в дозе 390 мг/кг почвы, что соответствует 3 ОДК [5], урожай зерна по сравнению с контролем снижается в 1,6 и 1,1 раза (табл. 1).

1. Влияние удобрения пролонгированного действия (Н) на продуктивность ячменя и накопление ТМ в зерне при техногенном загрязнении дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы

№ вар. Вариант Урожай зерна, г/сосуд Содержание ТМ в зерне, мг/кг

Cd 1 Zn 1 Cu

1 NPK - фон (Ф) 20,1±0,7 0,8 46,6 9,4

2 Ф + Cd6 15,0±1,1 1,4 - -

3 Ф + Zn6oo 12,9±0,9 - 224,4 -

4 Ф + Cu390 18,2±0,3 - - 13,9

5 Ф + Cd6 + Н 17,0±0,8 1,1 - -

6 Фон+ZnMo + Н 16,2±0,8 - 192,0 -

7 Фон+Си390 + Н 23,3±0,8 - - 14,1

НСР05 - 0,1 19,5 2,1

Применение удобрения, обладающего высокой емкостью поглощения и фиксирующего избыточные количества ТМ в почве, способствует повышению урожая на почве, загрязненной Си, на 16%, и частично нивелирует отрицательное действие 2п600 и Cd6 на продуктивность ячменя, повышая урожай зерна до 81-82% от уровня контроля. Внесение комплексного удобрения в загрязненную Cd6 и ^П600 почву снижает содержание Cd и 2п в зерне ячменя в 1,2-1,3 раза по сравнению с вариантами без внесения агромелиоранта, но не оказывает

Плодородие № 6*2007

This document was created using

влияния на накопление ^ при внесении его в почву, содержащую ^здо.

Такой важный показатель биологической активности почвы, как уровень и интенсивность дыхания почвы по скорости эмиссии СО2, определяли газохроматографическим методом, активность ферментов дегидрогеназы и инвертазы в почве под ячменем - по общепринятым методикам [6, 7].

Изучение динамики потенциальной активности дыхания дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы, загрязненной различными концентрациями тяжелых металлов показало, что скорость эмиссии СО2 в почве в целом снижается в период вегетации растений от фазы выхода в трубку до фазы полной (восковой) спелости ячменя (табл.2). Cd в дозе 6 мг/кг почвы (3 ОДК) стимулирует активность дыхания в почве под ячменем в периоды колошения - полной спелости в 1,2-1,9 раза по сравнению с фоном. Такая концентрация Cd не является токсичной для почвенной биоты. До фазы колошения стимуляция отсутствует, напротив, наблюдается снижение активности дыхания в 1,5 раза. 2п и ^ в применяемых дозах снижают активность дыхания почвы под ячменем до фазы колошения в 1,9 раза по сравнению с фоном. Стимуляция скорости эмиссии СО2 в почве при внесении 2п начинается с фазы колошения и до уборки урожая ячменя и возрастает до 2-8 раз, что усиливает процессы минерализации органического вещества. ^ стимулирует активность дыхания почвы только на момент уборки урожая в 1,4 раза.

2. Потенциальная активность дыхания почвы под ячменем в

год внесения удобрений (ГУ) и в их последствии (ПУ) по вари-

антам опыта, aC-CO2, мг/кг.сут

N° вар. 1 2 3

ГУ 1 ПУ ГУ 1 ПУ ГУ 1 ПУ

1 2679 1062 744 4751 540 1423

2 1830 700 891 1517 1038 1395

3 1386 1239 1503 2680 4327 1225

4 1400 350 840 2109 758 1564

5 996 1723 700 525 583 1470

6 3110 700 1262 2329 2263 1395

7 1163 1478 562 943 735 1809

Примечание: здесь и далее: 1 - выход в трубку, 2 - колошение, 3 -

полная спелость

Комплексное удобрение на основе трепела, внесенное в загрязненную цинком почву (2п600), стимулирует скорость эмиссии СО2 в почве в фазу выхода в трубку в 2,2 раза по сравнению с вариантом без внесения агромелиоранта, фиксируя избыточные количества металлов и закрепляя их в почве.

Последействие удобрения на динамику активности дыхания почвы, загрязненной ТМ, проявляется несколько иначе. Удобрение на основе трепела, внесенное в загрязненную Cd6 почву, фиксируя избыточные количества металлов, стимулирует скорость эмиссии СО2 в фазу выхода в трубку ячменя в 2,5 раза по сравнению с вариантом, где агромелиорант не был внесен.

При загрязнении почвы 2п600 внесение удобрения способствует стимуляции активности дыхания почвы в 1,1 раза после уборки урожая ячменя. Удобрение пролонгированного действия через год после внесения в загрязненную ^^ почву в 4,2 раза усиливает выделение СО2 почвой в фазу выхода в трубку ячменя.

33

Solid Converter PDF

То remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com

Таким образом, позитивный эффект удобрения пролонгированного действия на основе трепела по закреплению в почве Cd и Си и усилению активности дыхания почвы проявляется через год после внесения.

В ходе эксперимента также было показано, что вышеназванное удобрение стимулирует также активность почвенных ферментов, в частности, фермента дегидрогеназы, связанного с процессом дыхания почвы, в 1,5-2,4 раза в зависимости от вида металла-загрязнителя по сравнению с вариантом без внесения мелиоранта в фазу выхода в трубку ячменя, и в 1,7 раза при загрязнении почвы Си390 после уборки урожая в год внесения (табл. 3).

3. Ферментативная активность почвы под ячменем

по вариантам опыта

№ Дегидрогеназа, мг ТФФ/10 г Инвертаза, мг глюкозы/10 г

почвы за сутки почвы за сутки

вар. 1 1 2 | 3 1 1 2 1 3

1 4,2 5,3 5,8 60 110 170

2 1,5 2,6 3,1 40 90 140

3 2,2 3,3 3,5 - 103 110

4 2,1 3,0 2,6 40 60 110

5 2,9 3,5 3,7 67 66 190

6 3,3 4,3 3,4 60 104 170

7 5,0 5,5 4,4 54 159 210

НСР05 0,4 0,4 0,5 5 10 17

Имеется тесная положительная корреляция между активностью дыхания почвы и активностью дегидрогеназы в почве под ячменем в вариантах фон+2и600, фон+2и600+сорбент (г=0,8). Кроме того, удобрение на основе трепела, внесенное в загрязненную Cd6, 2и600 и Си390 почву, стимулирует активность еще одного почвенного фермента - инвертазы, разлагающего в почве сахарозу на глюкозу и фруктозу, в 1,4-1,7

раза в фазу выхода в трубку ячменя по сравнению с вариантами без внесения мелиоранта, и в 1,4-1,9 раза после уборки урожая.

Таким образом, применение удобрения пролонгированного действия на основе трепела под зерновые культуры на дерново-подзолистых почвах, загрязненных высокими дозами ТМ, представляется перспективным с точки зрения сохранения и повышения почвенного плодородия и получения продукции, соответствующей существующим санитарно-гигиеническим нормативам по содержанию загрязнителей в хозяйственно-полезной части урожая.

Литература

1. Лебедева Л.А., Лебедев С.Н., Едемская Н.А. Биологические свойства загрязненной тяжелыми металлами дерново-подзолистой почвы при известковании // Доклады РАСХН. 1994. № 5. С. 23-25. 2. Черных Н.А., Милащенко Н.З., Ладонин В.Ф. Экотоксикологические аспекты загрязнения почв тяжелыми металлами. М.: Агроконсалт, 1999, 176 с. 3. Жигарева Т.Л., Алексахин Р.М., Свириденко Д.Г., Ратников А.Н., Попова Г.И., Петров К.В. Влияние природных мелиорантов и тяжелых металлов на урожай зерновых культур и микрофлору дерново-подзолистой почвы // Агрохимия, 2005. №11. С. 60-65. 4. А.Н. Ратников, Т.Л. Жигарева, Г.И. Попова. Тяжелые металлы в системе почва -растение и их действие на урожай овса и биологическую активность почв // Всероссийская научно-практическая конференция «Агроэко-логические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем» Сборник докладов. -Казань 2001. С. 95-99. 5. Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.020-94. Госкомсанэпиднадзор России. Москва, 1995. 8 с. 6. Методы почвенной микробиологии и биохимии (под ред Звягинцева Д.Г.). М.: МГУ, 1991. 304 с. 7. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М., 1991. 103 с.

34

Плодородие № б*2007

This document was created using

Solid Converter PDF

To remove this message, purchase the product at www.SolidDocuments.com