CC BY
3УДК 504.5:631.41(571.66)
С.В. Ермакова
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003 e-mail: svermakova87@mail.ru
СОДЕРЖАНИЕ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ БОРА И МАРГАНЦА В ПОЧВАХ ЗЕМЕЛЬ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ КАМЧАТКИ
Приведены результаты исследований содержания подвижных форм микроэлементов (бор, марганец), проведены группировка почв по эколого-токсикологическим показателям и оценка состояния пахотного горизонта почв пашни земель сельскохозяйственного назначения на территории Елизовского района Юго-Восточной Камчатки в 2019-2021 гг. Определено, что торфяные почвы среднеобеспеченны подвижными формами бора и марганца, супесчаные почвы характеризуются средним и высоким содержанием бора. В супесчаных почвах выявлено накопление подвижного марганца до высокого уровня по сравнению с низкими и пониженными показателями средних его значений 2019 года.
Ключевые слова: микроэлементы, подвижный бор, подвижный марганец, супесчаные почвы, торфяные почвы, эколого-токсикологическая оценка.
S.V. Ermakova
Kamchatka State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003 e-mail: svermakova87@mail.ru
CONTENT OF MOBILE FORMS OF BORON AND MANGANESE IN SOILS OF AGRICULTURAL LANDS OF SOUTH-EAST KAMCHATKA
The results of studies of the content of mobile forms of microelements (boron, manganese) are presented, soils are grouped according to ecological and toxicological indicators, and the state of the arable horizon of soils of arable land for agricultural purposes in the Yelizovsky district of South-Eastern Kamchatka in 2019-2021 is assessed. It has been determined that peat soils are moderately supplied with mobile forms of boron and manganese, sandy loamy soils are characterized by medium and high boron content. In sandy loamy soils, the accumulation of mobile manganese to a high level was revealed compared to the low and low rates of its average values in 2019.
Key words: trace elements, mobile boron, mobile manganese, sandy loam soils, peat soils, ecological and toxicological assessment.
Микроэлементы являются важным звеном в кругообороте человек - растение - животное. Незаменимо их участие в углеводном и азотном обменах, окислительно-восстановительных процессах, их присутствие в ферментах, гормонах, витаминах повышает устойчивость живых организмов к болезням и неблагоприятным внешним условиям. Недостаточное содержание микроэлементов в почвах снижает урожайность растений и их качественные характеристики, нарушает стабильность деятельности организмов человека и животных, провоцирует развитие различных заболеваний. Избыточное количество микроэлементов в почве является причиной их накопления в растениях, что в свою очередь приводит к развитию тяжелых заболеваний как животных, так и человека [1].
Бор усиливает развитие репродуктивных органов и проводящих сосудов растений, увеличивает процент оплодотворенных завязей, оказывает положительное влияние на работу ферментов и регуляторов роста. Бор важен на клеточном уровне, как компонент клеточной оболочки стимулирует деление клеток и необходим в синтезе белков. Дефицит бора в почвах приводит к снижению урожая и качества сельскохозяйственных культур. При недостатке бора отмирают
верхушечные почки и корешки, усиленно развиваются боковые побеги, наблюдается хлороз на верхушечных листьях; слабое цветение, мало или совсем не образуются семена или плоды.
Высокое содержание бора задерживает рост растений, вызывает токсическую реакцию организма. Избыточное накопление бора в листовых пластинах вызывает своеобразный ожог нижних листьев, появляется краевой некроз. Листья деформируются, закручиваясь вверх или вниз, образуют куполообразную форму. Реакция на повышенное содержание бора в почвах различна для сельскохозяйственных культур, но его содержание выше 30 мг/кг почвы вызывает развитие серьезных заболеваний растений и в дальнейшем животных и человека [2-4].
Марганец участвует в фотосинтезе и окислительно-восстановительных процессах, взаимодействует с железом в ферментных системах. Участвует в синтезе витамина С, усиливает накопление сахаров в корнеплодах. От недостатка марганца в почве особенно сильно страдают кормовые корнеплоды, картофель и многие овощные. У растений дефицит марганца проявляется в образовании мелких хлоротичных пятен на листовой поверхности, которые смыкаются и образуют участки отмершей листовой ткани при сильно выраженном марганцевом голодании, что приводит к гибели растений.
Для растений вреден как дефицит, так и избыток марганца. Избыточное его содержание приостанавливает рост растения и также приводит к его гибели. Наибольшая токсичность марганца проявляется на кислых почвах, особенно при применении физиологически кислых форм удобрений, так как они усиливают процессы подкисления почвенного раствора и перехода марганца в подвижную форму, активно поступающую в растения [5-7].
В почвенных горизонтах происходит как накопление, так и вымывание микроэлементов из верхних горизонтов почвенного профиля. Их накопление увеличивается при внесении удобрений, наличии техногенных и природных загрязнений. В целях проведения экологического контроля необходимо выделить территории, характеризующиеся дефицитом и избыточным содержанием микроэлементов в почве. Особенно важно контролировать почвы земель сельскохозяйственного назначения с активным применением органических и минеральных удобрений, которые содержат в своем составе микроэлементы (например, марганизированный суперфосфат).
Объектами исследования в настоящей работе являются пахотные угодья Юго-Восточной Камчатки, расположенные на различных типах почв. Так, обследованы территория охристых дерново-перегнойных погребенно-гумусовых супесчаных окультуренных почв (площадь 182,7 га, бывший совхоз «Камчатский», п. Лесной) и территория полугидроморфных перегнойно-глееватых погребенно-гумусовых слабоокультуренных почв (площадь 86,7 га, СХП «Начикин-ский», п. Сокоч, п. Начики).
Отбор почвенных проб проводился в соответствии с требованиями ГОСТ Р 58595-2019 «Почвы. Отбор проб», регулирующего отбор проб пахотных земель, лесных питомников и регламентирующий методы отбора при агрохимическом и эколого-токсикологическом обследовании [8]. Мероприятия по отбору почвенных проб проводились в период 2019-2021 гг. с помощью тростевого почвенного бура на глубину пахотного слоя 0-25 см. С каждого земельного участка отобрано по одному смешанному почвенному образцу, который состоял из 25-40 точечных проб. Для проведения токсикологических исследований отобрано 10 почвенных проб.
Хранение почвенных образцов осуществлялось в специализированном помещении ФГБУ ЦАС «Камчатский». Высушенные образцы почв в пластиковых контейнерах были размещены в помещении лаборатории, где хранились при комнатной температуре. В специализированной лаборатории проведены токсикологические исследования почвенных образцов по определению в них микроэлементов (подвижные формы бора и марганца) в соответствии с установленными методиками [9, 10].
Данные результатов исследований представлены в табл. 1 и 2.
Анализ динамики аккумуляции подвижного марганца в супесчаных почвах за период 2019-2021 гг. показал существенное увеличение его содержания: от 23 мг/кг почвы - 2019 г. до высоких показателей в 2020 г. - 149 мг/кг почвы и 2021 г. - 175 мг/кг почвы. Соответственно, можно сделать вывод, что на обследованной территории в супесчаных почвах происходит накопление марганца (табл. 3).
Динамика содержания подвижного марганца в торфянистых почвах стабильна в период 2019-2021 гг., его концентрация изменялась незначительно и оставалась на низком (20-27 мг/кг почвы) и среднем (46-65 мг/кг почвы) уровнях (табл. 3).
Таблица 1
Содержание подвижных форм микроэлементов (бор, марганец) в почве (глубина отбора 0-25 см), место отбора: СХП «Совхоз» «Начикинский» 2019-2021 гг.
№ Гранулометрический Бор (В) подвижная форма, Марганец (Мп) подвижная форма,
поля состав мг/кг почвы мг/кг почвы
2019 год
90 Торф 0,69 29
93/1 Торф 0,47 46
93/2 Торф 0,58 34
98 Торф 0,51 33
99 Торф 0,73 31
2020 год
90 Торф 0,50 55
93/1 Торф 0,33 44
93/2 Торф 0,61 65
98 Торф 0,28 28
99 Торф 0,76 20
2021 год
90 Торф 1,05 48
93/1 Торф 0,94 44
93/2 Торф 0,43 60
98 Торф 0,43 27
99 Торф 0,33 34
Таблица 2
Содержание подвижных форм микроэлементов (бор, марганец) в почве (глубина отбора 0-25 см), место отбора: бывший совхоз «Камчатский» 2019-2021 гг.
№ поля Гранулометрический состав Бор (В) подвижная форма, мг/кг почвы Марганец (Мп) подвижная форма, мг/кг почвы
2019 год
2 Супесь 0,51 51
3 Супесь 0,49 38
4 Супесь 0,47 34
5 Супесь 0,39 26
6 Супесь 0,43 23
2020 год
2 Супесь 1,01 103
3 Супесь 0,72 89
4 Супесь 1,58 149
5 Супесь 0,83 134
6 Супесь 0,97 147
2021 год
2 Супесь 0,58 115
3 Супесь 0,80 145
4 Супесь 1,06 129
5 Супесь 0,56 175
6 Супесь 0,68 101
Таблица 3
Динамика изменений усредненного содержания подвижных форм бора и марганца в почвах
Года Гранулометрический состав почвы Подвижные формы микроэлементов, мг/кг почвы Гранулометрический состав почвы Подвижные формы микроэлементов, мг/кг почвы
марганец бор марганец бор
2019 Супесь 23-51 0,43-0,51 Торф 31-46 0,47-0,73
2020 Супесь 89-149 0,83-1,58 Торф 20-65 0,28-0,76
2021 Супесь 101-175 0,56-1,06 Торф 27-60 0,33-1,05
Сравнительная характеристика изменений содержания в супесчаной почве подвижного бора также выявила увеличение его числовых показателей на среднем уровне (в среднем с 0,43 до 0,83 мг/кг почвы) и повышение до высоких значений (в среднем до 1,58 мг/кг почвы) в 2019 г. по сравнению с периодом 2020-2021 гг. Следует отметить, что в 2020-2021 гг. содержание бора остается стабильным - на среднем (0,83-0,56 мг/кг почвы) и высоком (1,58-1,06 мг/кг почвы) уровнях (табл. 3).
В торфянистых почвах за период 2019-2021 гг. динамика содержания подвижного бора остается стабильной [11].
По результатам исследований почвы на содержание подвижных форм микроэлементов в 2019-2021 гг., в соответствии с методическими указаниями по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения [11], группа полей (5 полей, общей площадью 86,7 га), размещающихся на полугидроморфных перегнойно-глееватых погребенно-гумусовых слабоокультуренных почвах территории СХП «Совхоз» Начикинский» (п. Сокоч, п. Начики), в целом на 90% среднеобеспеченны бором и марганцем.
Группа полей (5 полей, общей площадью 182,7 га), расположенных на охристых дерново-перегнойных погребенно-гумусовых окультуренных почвах территории бывшего совхоза «Камчатский» (п. Лесной), имели среднее и высокое обеспечение бором и высокое содержание марганца, за исключением 2019 г. - выявлено низкое и среднее содержание марганца.
Литература
1. Белек А.Н., Соловьева В.М., Ондар Д.С. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах пашни республики Тыва // Агрохимический вестник. - 2016. - № 5. - С. 20-22.
2. Иванов Г.М. Микроэлементы-биофилы в ландшафтах Забайкалья: Монография. -Улан-Удэ: Изд-во БНЦСОРАН, 2007. - 239 с.
3. Ильин В.Б., Сысо А.И. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. - 229 с.
4. Красницкий В.М., Азаренко Ю.А. Содержание микроэлементов в системе почва - растение в агроценозах Омского Прииртышья // Плодородие. - 2017. - № 5. - С. 28-31.
5. Почвенно-агрохимические аспекты распространения марганца и кобальта в почвах сельскохозяйственных угодий Калининградской области / В.И Панасин, Т.А. Шогенов, М.И. Вихман, Д.А. Рымаренко // Проблемы агрохимии и экологии. - 2017. - № 3. - С. 3-8.
6. Пузанов А.В. Приоритетные микроэлементы (I, Se, Mn, Co, Cu, Zn, Hg) в наземных экосистемах Тувинской горной области: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. - Новосибирск, 2005. - 43 с.
7. Сергеев А.П., Липатникова Т.Я., Волошин Е.И. Микроэлементы в почвах Минусинской лесостепной зоны Красноярского края // Агрохимический вестник. - 2017. - № 2. - С. 48-50.
8. ГОСТ Р 58595-2019 Почвы. Отбор проб. - М.: Стандартинформ, 2019. - 6 с.
9. ГОСТ Р 50688-94 Почвы. Определение подвижных соединений бора по методу Бергера и Труога в модификации ЦИНАО. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 16 с.
10. ГОСТ Р 50682-94 Почвы. Определение подвижных соединений марганца по методу Пейве и Ринькиса в модификации ЦИНАО. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 14 с.
11. Методические указания по проведению комплексного мониторинга плодородия почв земель сельскохозяйственного назначения - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2003. - 240 с.
