CC BY
11
УДК 631.416(470.26)
ВАРИАЦИОННО-СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ МЕДИ И БОРА В ПОЧВАХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
1 2В.И. Панасин, д.с.-х.н., 1Д.А. Рымаренко, к.б.н.
1 Центр агрохимической службы «Калининградский», e-mail: agrohim [email protected] 2Калининградский государственный технический университет, e-mail: [email protected]
Природно-климатические условия Калининградской области способствуют относительно быстрому изменению некоторых агрохимических свойств почв. Представлены результаты исследований динамики содержания подвижных форм микроэлементов (бора и меди) на участках локального мониторинга за 1994-2014 гг. Установлена прямая корреляционная связь между изменением содержания подвижного бора и сдвигом величины pHKCl, и обратная — между изменением содержания органического вещества и подвижного бора. Выявлена тесная корреляционная зависимость динамики содержания подвижного бора и гидролитической кислотности. Содержание подвижной меди в почвах реперных участков изменялось разнонаправлено. Установлена обратная корреляционная зависимость между изменением содержания обменно поглощенной меди и органического вещества.
Ключевые слова: подвижный бор, подвижная медь, почвы агроландшафтов, линейная корреляция, уравнение регрессии.
VARIATION-STATIC MODEL OF THE DYNAMICS MOBILE FORMS OF COPPER AND BORON IN SOILS AGRICULTURAL LANDS OF THE KALININGRAD REGION
12Dr. Sci. V.I. Panasin, lPhD. D.A. Rymarenko
1 State Center of Agrochemical Service «Kaliningradskiy», e-mail: [email protected] 2Kaliningrad State Technical University, e-mail: [email protected]
Natural and climatic conditions contribute to the Kaliningrad region relatively rapid change in some agro-chemical soil properties. The content of mobile forms of trace elements is the dynamic factor. In order to identify the dynamics depending on the content of mobile compounds of boron and copper by changing acid-base properties, content of organic matter. A direct correlation between the change in the mobile boron content and the shift amount pHKCl, and back - between the change in the content of organic matter and rolling forest. The close correlation of dynamics of the content of mobile boron and hydrolytic acidity. Content of mobile copper in the soils of reference sites varied in different directions. An inverse correlation between the change in the content of the exchange of absorbed copper and organic matter.
Keywords: moving boron, copper, movable, soil agricultural landscapes, linear correlation, regression equation.
Сохранение и воспроизводство почвенного плодородия есть необходимое условие устойчивого функционирования агроландшафтов. Важнейшими аспектами почвенного плодородия является способность почвы обеспечить оптимальные кислотно-основные и окислительно-восстановительные условия, а также необходимое количество находящихся в доступной форме элементов минерального питания.
В условиях Калининградской области агрохимические свойства почв сельскохозяйственных угодий могут существенно изменяться за относительно короткие промежутки времени. Этому способствуют относительно высокая среднегодовая температура, длительный период биологической активности, кратковременное и неглубокое про-
мерзание почв в зимний период, значительное преобладание осадков над испарением, а также высокий уровень применения минеральных удобрений. За последние десятилетия прослеживается некоторая тенденция к росту среднегодовой температуры и количества осадков при практически неизменной величине гидротермического коэффициента, что способствует увеличению скорости элементарных почвообразовательных процессов, не меняя существенно их направления.
Цель исследования - изучение динамики содержания подвижных соединений некоторых микроэлементов в гумусово-аккумулятивных горизонтах почв сельскохозяйственных угодий, а также выявление закономерностей изменения их содер-
жания в зависимости от некоторых агрофизических и агрохимических свойств почв.
Объекты и методы. Динамику свойств почвенного поглощающего комплекса, содержания и запасов элементов минерального питания растений в почвах Калининградской области специалисты агрохимической службы изучают на участках локального мониторинга с 1994 г. Почвы реперных участков представляют репрезентативную выборку почв агроэкосистем Калининградской области, при этом некоторые почвы находятся в залежи. В гуму-сово-аккумулятивных горизонтах почв ежегодно определяют величину pHKCl, гидролитическую кислотность, сумму обменных оснований, содержание органического вещества, подвижного фосфора, обменного калия, подвижной серы и микроэлементов. Отбор проб и анализы осуществляют согласно ГОСТ и методическим указаниям по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках [1].
Направление почвообразовательных процессов и динамику плодородия почв оценивают по изменению значения агрохимических показателей. Статистическую обработку результатов, вычисление коэффициентов корреляции и вывод уравнений регрессии проводят по Б.А. Доспехову [2] с использованием программы Microsoft Excel.
Результаты. С 1994 по 2014 г. содержание подвижных форм микроэлементов в аккумулятивных горизонтах реперных участков изменилось разно-направлено (таблица).
В целом отмечается выявленная ранее тенденция к снижению содержания подвижных соединений бора при разнонаправленном тренде изменения содержания подвижной меди [3-7].
Изменение содержания микроэлементов (мг/кг) в аккумулятивных горизонтах почв участков локального мониторинга
Номер Элемент
участка B Сиподв Сиобм
1 -0,16 +0,9 -0,01
2 +0,03 +0,7 -0,16
3 +0,10 -0,3 0,00
4 -0,08 +0,2 +0,12
5 -0,12 +0,3 +0,17
6 -0,46 +0,5 +0,10
7 -0,17 -0,2 +0,32
8 -0,10 0,0 +0,21
9 -0,20 0,0 +0,35
10 +0,05 +0,4 +0,28
11 -0,33 -1,5 +0,29
12 -0,18 +0,2 0,00
13 -0,59 -1,0 +0,47
14 -0,02 +0,5 +0,30
15 +0,40 -1,3 +0,12
среднее -0,16 0,0 +0,17
Накопление или рассеяние микроэлементов в гумусово-аккумулятивных горизонтах почв определяется направленностью и интенсивностью почвообразовательных процессов, кислотно-основными свойствами, водно-воздушным режимом, содержанием и формами соединений типо-морфных макроэлементов, а также антропогенными факторами [5-9]. Последние могут способствовать как накоплению микроэлементов, так и снижению их содержания в корнеобитаемой части почвенного профиля.
Рассмотрим зависимости динамики содержания отдельных микроэлементов от вышеперечисленных факторов.
Бор. Гранулометрический состав не оказал существенного влияния на динамику содержания подвижного бора. Установлена прямая связь между изменением содержания органического вещества и подвижного бора (г = +0,51±0,24). Возможно какая-то часть подвижного бора представлена легкогид-ролизуемыми комплексами борной кислоты с гумусовыми кислотами [7], однако невысокое значение коэффициента корреляции свидетельствует о том, что гумусовые вещества не играют определяющей роли в аккумуляции этого элемента.
Существенное влияние на динамику содержания подвижных соединений бора оказывает изменение некоторых параметров кислотно-основных свойств. Нами найдена обратная зависимость между изменением величины pHкa и динамикой содержания подвижного бора (г = -0,55±0,23), в то время как между изменением гидролитической кислотности и содержанием бора наблюдается тесная прямая связь (г = +0,76±0,18), при этом корреляция достоверна на 0,01 уровне значимости. Уравнение регрессии имеет вид:
Y = -0,12 - 0,224 (X - 0,635), где Y - изменение содержания подвижного бора, мг/кг, X - изменение гидролитической кислотности, ммоль/100 г.
Наличие обратной зависимости между сдвигом величины pHкa и изменением содержания подвижного бора может быть связано с преобладанием в выборке близких к нейтральным почвам, подкис-ление которых сопровождается некоторым снижением физико-химической и химической сорбции анионов. Не исключено и наличие нелинейных зависимостей динамики подвижного бора от характеризующих кислотно-основные свойства почв показателей.
Нами не установлено существенных на 0,05 уровне значимости линейных корреляционных зависимостей между изменением содержания подвижного бора и динамикой других исследованных элементов. Таким образом, динамика потенциальной кислотности в некоторой степени направляет скорость изменения содержания подвижного бора.
Медь. Содержание подвижных соединений меди, извлекаемых 1н раствором HCl изменялось раз-нонаправлено и незначительно. Существенное снижение наблюдалось в аллювиально-болотной органогенной почве, дерново-слабоподзолистой среднеокультуренной супесчаной на тяжелом карбонатном суглинке и дерново-слабоподзолистой среднеокультуренной легкосуглинистой на моренном бескарбонатном суглинке. В первом случае это может быть связано с интенсивной минерализацией органического вещества и выносом высвобождающейся при этом меди нисходящим током почвенного раствора. Снижение содержания меди в последнем случае, по-видимому, связано с географическим положением рассматриваемого реперного участка, находящегося вблизи города Калининграда с подветренной стороны. Потеря меди вызвана, на наш взгляд, уменьшением техногенного потока элемента от промышленных предприятий города при выраженном промывном режиме почвы.
Между динамикой содержания подвижной меди и другими исследованными физико-химическими и агрохимическими свойствами почв не установлено наличие существенных линейных корреляционных связей. Возможно, в солянокислую вытяжку переходят не только растворимые и обменные формы меди, но и часть относительно прочно связанных в органические и органоминеральные соединения, вследствие чего подвижная медь оказывается относительно консервативным показателем.
Более информативна, на наш взгляд, динамика содержания извлекаемых аммонийно-ацетатным буферным раствором соединений меди. В эту вытяжку переходят растворимые и относительно легкообменные соединения меди. За период наблюдений их содержание в гумусово-аккумулятивных горизонтах возросло в среднем на 0,17 мг/кг, существенное снижение (на 0,16 мг/кг) отмечено только в дерново-скрытоподзолистой глееватой среднесу-
глинистой почве на озерно-ледниковой карбонатной глине. Установлена обратная зависимость между динамикой содержания органического вещества и обменной меди (г = -0,64±0,21), достоверная на 0,01 уровне значимости. Так как гуминовые кислоты и в меньшей степени другие гумусовые вещества образуют с катионами меди хелатные комплексные соединения, то при минерализации органического вещества происходит переход меди из прочносвязан-ной в растворимую или обменную формы.
Изменение кислотно-основных свойств почв оказывает менее значительное влияние на динамику содержания обменных соединений меди. Существенных корреляционных связей между сдвигом величины pHкa, суммы поглощенных оснований, а также содержания обменных форм кальция и магния и изменением содержания обменной меди выявлено не было. Прямая зависимость между динамикой гидролитической кислотности и содержанием обменной меди может отражать влияние органического вещества, так как величина гидролитической кислотности тесно коррелирует с содержанием органического углерода [10].
Выявлена прямая корреляционная связь между динамикой содержания подвижного кобальта и обменной меди (г = +0,58±0,22). Между динамикой содержания обменной меди и других макро- и микроэлементов достоверных линейных связей не наблюдалось. Возможно это связано с относительно коротким периодом наблюдений.
Таким образом, экспериментально установленные нами закономерности влияния физических, агрохимических, а также кислотно-основных свойств почв и антропогенные воздействия оказывают специфическое влияние на динамику содержания подвижных форм бора и меди в аккумулятивных горизонтах. Это актуализирует разработку и внедрение технологий при-
менения микроудобрений в земледелии региона.
Литература
1. Сычев В.Г. Методические указания по проведению локального мониторинга на реперных и контрольных участках. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. - 76 с.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Колос, 1979. - 416 с.
3. Панасин В.И., Новикова С.И., Комовникова Г.Г. и др. Содержание и распределение кобальта в агроэкосистемах Калининградской области. - Калининград: БГАРФ, 2007. - 219 с.
4. Панасин В.И., Роньжина Е.С., Долинина В.В. и др. Бор в агроэкосистемах Калининградской области. -Калининград: Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2012. - 234 с.
5. Панасин В.И., Роньжина Е.С., Долинина В.В. и др. Экологическое состояние и плодородие почв Калининградской области. - Калининград: Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2014. - 271 с.
6. Панасин В.И., Слобожанинова В.Д. Агрохимические аспекты распространения меди в агроэкосистемах Калининградской области. - Калининград: Издательство КГУ, 2003. - 286 с.
7. Анциферова О.А. Динамика агрохимических свойств буроземов в условиях развития водной эрозии // Агрохимический вестник, 2009, № 4. - С. 12-15.
8. Панасин В.И., Шатохин А.Ю., Рымаренко Д.А. Агрохимические аспекты распределения меди в почвах агроландшафтов Калининградской области // Агрохимический вестник, 2015, № 2. - С. 9-14.
9. Панасин В.И., Шатохин А.Ю., Рымаренко Д.А. Цинк в почвах сельскохозяйственных угодий Калининградской области // Агрохимический вестник, 2015, № 5. - С. 45-48.
10. Панасин В.И., Рымаренко Д.А. Гумус и плодородие почв Калининградской области. - Калининград: Издательство КГУ, 2004. - 220 с.
