CC BY
110
УДК 631.43
И.Т. Трофимов, Ю.В. Беховых, А.Г. Болотов, Е.Г. Сизов
I.T. Trofimov, Yu.V. Bekhovykh, A.G. Bolotov, Ye.G. Sizov
ВЛИЯНИЕ ЛИСТВЕННЫХ ЛЕСНЫХ НАСАЖДЕНИЙ НА ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ
EFFECT OF BROADLEAVED FOREST STANDS ON SOIL PHYSICAL PROPERTIES
Рассмотрено влияние полезащитных лиственных лесополос на физические свойства выщелоченного и южного черноземов. Объектом исследований являлись чернозём южный и чернозём выщелоченный Приобского плато. Предметом исследований служило изменение морфологической структуры и основных физических свойств данных почв под влиянием полезащитных лесополос. Исследования свойств чернозема южного проводились под лиственными породами: тополем бальзамическим, берёзой повислой, а также под залежью на территории гослесополосы Славгород-Рубцовск. Исследования свойств чернозёма выщелоченного проводились на территории землепользования НИИСС им. Лисавенко под лиственными породами: дубом черешчатым, тополем бальзамическим,
берёзой повислой, а также под залежью. Свойства почв определялись по общепринятым в почвоведении методикам. Исследования показали, что гумусовый горизонт под залежью более оструктуренный, чем под древесными породами. На залежи почвенные горизонты имеют в основном крупнозернистокомковатую или пылевато-комковатую тонкопористую структуру. В то время как структура почвенных горизонтов, подвергшихся воздействию корней деревьев, в основном комковатая, комковато-ореховатая или ореховато-комковатая. Под лесополосами в горизонтах В и ВС от воздействия корневой системы деревьев возникают крупные трещины, вдоль которых образуются гумусовые затеки. Под лиственными породами и на чернозёме выщелоченном, и на чернозёме южном в отличие от залежи отмечается высокое содержание агрономически ценных водопрочных агрегатов. Агрегатное состояние почв под лиственными лесополосами отличное, что говорит о благоприятном воздействии рассмотренных древесных пород на почву. Под массой деревьев на исследуемом участке плотность почв под стволом увеличивается, а в пространстве между деревьями близка к плотности почвы залежи. Существенных изменений в гранулометрическом составе почв под влиянием лиственных лесополос не обнаружено.
Ключевые слова: полезащитные лесополосы, лиственные породы, чернозём выщелоченный, чернозём южный, морфологические свойства почв, гранулометрический состав почв, физико-химические свойства почв.
The effect of broadleaved windbreaks on soil physical properties of leached chernozems and southern chernozems is discussed. The southern chernozem and leached chernozem of the Ob River plateau were studied. The research involved the change in the morphological structure and basic physical properties of those soils under windbreaks' effect. The soil properties of southern chernozem were studied under the broadleaved species Populus balsamifera and Betula pendula, and on idle land at the State Windbreak Slavgorod-Rubtsovsk. The soil properties of leached chernozem were studied at the Research Institute of Siberian Gardening under Quercus robur, Populus balsamifera and Betula pendula, and on idle lands. The soil properties were defined by standard soil science methodology. The studies revealed more aggregated humus horizons in idle lands than that under tree species. The soil horizons of idle lands generally reveal coarse-granular-cloddy or pulverous-cloddy fine-pored structure, while the structure of the soil horizons exposed to tree roots action is generally cloddy, cloddy-nuciform, or nuciform-cloddy. Under windbreaks, in B and BC horizons, large cracks develop under the action of tree root system, and humus tongues form along the cracks. Under broadleaved species and in leached and southern chernozems as opposed to idle lands, a high content of agronomically valuable water-stable aggregates is revealed. The aggregate state of the soils under broadleaved windbreaks is excellent which proves a favorable effect of the studied tree species on soil. Under the tree weight in the studied plot, the soil density under a tree stem increases, while in the space between the trees the soil density approximates that of the soil of idle lands. No significant changes in the particle-size composition of the soils under the effect of broadleaved windbreaks were revealed.
Keywords: windbreaks, broadleaved species, leached chernozem, southern chernozem, morphological soil properties, soil particle-size composition, physical and chemical soil properties.
x/"
Трофимов Иван Тимофеевич!, д.с.-х.н., проф., Алтайский государственный аграрный университет.
Беховых Юрий Владимирович, к.с.-х.н., доцент, Алтайский государственный аграрный университет. Тел.
8 (3852) 628353. Е-mail: [email protected].
Болотов Андрей Геннадьевич, к.с.-х.н., доцент, Алтайский государственный аграрный университет. Тел.
8 (3852) 628353. Е-mail: [email protected].
Сизов Евгений Геннадьевич, к.с.-х.н., доцент, Алтайский государственный аграрный университет, Тел.
8 (3852) 628353. Е-mail: [email protected].
Trofimov Ivan Timofeyevich|, Dr. Agr. Sci., Prof., Altai State Agricultural University.
Bekhovykh Yuriy Vladimirovich, Cand. Agr.
Prof., Altai State Agricultural University.
628-353. E-mail: [email protected].
Bolotov Andrey Gennadyevich, Cand. Agr.
Prof., Altai State Agricultural University.
62-83-53. E-mail: [email protected].
Sizov Yevgeniy Gennadyevich, Cand. Agr.
Prof., Altai State Agricultural University.
628-353. E-mail: [email protected].
Sci., Assoc. Ph.: (3852)
Sci., Assoc. Ph.: (3852)
Sci., Assoc. Ph.: (3852)
Посвящается светлой памяти Ивана Тимофеевича Трофимова — Профессора, Учителя и Человека.
Введение
Защитные лесные насаждения в Алтайском крае имеют огромное природоохранное и агромелиоративное значение. Они служат активным фактором восстановления равновесия в природных комплексах, а также сред-
ством преобразования малопродуктивных экосистем в более продуктивные [1].
Благотворное воздействие системы защитных лесных насаждений позволяет рассматривать их не только как средство защиты полей от засухи и суховеев, но и как важный фактор постепенного ослабления процесса деградации и восстановления исходного потенциала агроэкосистем [2]. Установлено, что в массиве полей, находящихся в системе
лесополос, повышается содержание органического вещества, питательных веществ, улучшается структурное и агрегатное состояние и, как следствие, повышается плодородие и увеличивается урожайность [3-5].
В Алтайском крае из общего объема защитных лесных насаждений основная доля (около 95%) приходится на лиственные породы [6]. Применение в полезащитном лесоразведении лиственных древесно-кустарниковых пород обусловлено их сравнительно быстрым ростом, способностью размножаться как семенным, так и вегетативным путем, многообразием выбора пород, многие из которых отличаются неприхотливостью к почвенно-климатическим условиям.
Исследованиями Западно-Сибирского филиала Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации (ВНИАЛМИ) установлено, что эффективность воздействия полезащитных лесополос продолжается до 45-50 лет, дальше происходят старение и постепенная гибель деревьев и встает вопрос о сведении лесных полос и использовании оставшейся под ними почвы [2].
Ранее были проведены исследования воздействия хвойных пород на свойства почв Алтайского края, Северного Казахстана, европейской территорий России и других регионов [2, 5-8]. Исследовалось и влияние лиственных пород на различные почвы [2, 9, 10]. Однако неизученное состояние вопроса о влиянии лиственных древесных пород на процесс почвообразования черноземов южного и выщелоченного Алтайского края подчеркивает актуальность изучения данной темы. Аналогичная ситуация с полезащитными лесными полосами складывается и в других регионах страны [11, 12].
Изучение влияния древесных пород на почвенные свойства также необходимо для того, чтобы дать прогноз изменения этих свойств при дальнейшем использовании почв на местах сведенных лесополос.
Целью работы было изучение влияния полезащитных лесополос, состоящих из лиственных пород (берёзы провислой, тополя бальзамического, дуба черешчатого) на свойства черноземов выщелоченного и южного Приобского плато.
В ходе исследований решались следующие задачи:
— определение влияния древесных лиственных пород на морфологическое строение чернозёмов выщелоченного и южного;
— изучение гранулометрического и структурно-агрегатного состава чернозёмов выщелоченного и южного под лиственными породами полезащитных лесополос;
— определение влияния лиственных древесных пород на плотность почвы.
Объекты и методы
Объектом исследований являлись чернозём южный и чернозём выщелоченный Приобского плато. Предметом исследований служило изменение морфологической структуры и основных физических свойств данных почв под влиянием полезащитных лесополос из лиственных пород.
Исследования свойств чернозема южного проводились под следующими лиственными породами: берёза повислая (Betula pendula), тополь бальзамический (Populus balsamifera, а также под залежью на территории госле-сополосы Славгород-Рубцовск (Волчихинский район, квартал № 155), а чернозёма выщелоченного — на территории землепользования Научно-исследовательского института садоводов Сибири им. Лисавенко под лиственными породами: дуб черешчатый (Quercus
robus), тополь бальзамический, берёза повислая, также под залежью.
Исследования проводились общепринятыми в почвоведении методиками [13, 14].
Экспериментальная часть и обсуждение результатов
Рассматривая морфологическое строение почвенных горизонтов под залежью и лесополосами, следует отметить, что почвенные горизонты за время произрастания лесополос подверглись очевидному влиянию древесных пород. В первую очередь заметны изменения в структуре почвенных агрегатов. На залежи почвенные горизонты имеют в основном крупнозернистокомковатую или пылеватокомковатую тонкопористую структуру. В то время как структура почвенных горизонтов, подвергшихся воздействию корней деревьев, в основном комковатая, комковато-оре-ховатая или ореховато-комковатая. Гумусовый горизонт под залежью более острукту-ренный, чем под древесными породами. Это говорит о незаконченном процессе почвообразования под почвами лесополос. Под лесополосами в горизонтах В и ВС от воздействия корневой системы деревьев возникают крупные трещины, вдоль которых образуются гумусовые затеки. В почвенных горизонтах чернозёма выщелоченного и южного под лесополосами среди включений много отмерших корней деревьев.
Под почвенными разрезами лиственных лесополос заметно (на 50-70 см) по сравнению с контролем опускается глубина выделения карбонатов. Такая же особенность была отмечена под лесополосами из хвойных древесных пород [15]. Очевидно, что понижение уровня залегания карбонатов является следствием влияния на почву древесных пород, а глубина их залегания зависит от вида древесной породы.
Исследования агрегатного состава показали, что наибольшее содержание водопрочных агрегатов отмечается под дубом. Здесь их содержание близко к почвам в целинном состоянии. При мокром просеивании большинство составляют агрегаты размером крупнее
0,25 мм (табл. 1).
Под берёзой их количество составляет 73,7%, под дубом — 71,3%. Это обусловлено увеличением в почве содержания гуматов кальция и магния. Кальций и магний поступают в почву с березовым и дубовым опадом и в ходе химических реакций переходят в гума-ты кальция и магния, которые в последующем участвуют в образовании почвенных коллоидов. Под залежью количество водопрочных агрегатов около 65%.
Под березой и дубом велико содержание илистой фракции (соответственно 26,3 и 28,7%), однако эти показатели меньше, чем для залежи. Под березой отмечается высокое содержание агрономически ценных водопрочных агрегатов размером 7-1 мм (42,6%), под дубом — 37,2%. Под залежью промывной тип водного режима способствует уменьшению количества водопрочных агрегатов и увеличению фракции мельче
0,25 мм. Коэффициенты структурности для дуба и березы практически сходны.
В ходе исследований структурного состояния почв на территории Волчихинского лесхоза было выявлено, что большинство агрегатов как под берёзой, так и под залежью представлено структурными отдельностями крупнее 0,25 мм (табл. 2). Различие наблюдается в содержании пылеватой фракции — под залежью оно в 1,5 раза больше. Большое содержание пылеватой фракции может существенно уменьшать водопроницаемость и повышать испарение. Таким образом, почва под залежью с такими структурными особенностями должна обладать низкой водопроницаемостью и быстро высыхать.
Под березой наблюдается значительное количество агрономически ценных водопрочных агрегатов размером 7-1 мм, их количество достигает 56,2%, под залежью — 45,9%. Почва под березовыми насаждениями по сравнению с почвой залежи на чернозёме южном в верхнем горизонте содержит больше ценных в противоэрозионном и лесохозяйственном отношении почвенных водопрочных агрегатов. Коэффициент структурности почвы под березовой лесополосой на
Агрегатный состав чернозёма вы
чернозёме южном значительно выше по сравнению с почвой под залежью.
По результатам исследований можно сделать вывод, что древесные лиственные породы оказывают почвоулучшающее влияние как на чернозём южный, так и на чернозём выщелоченный. Агрегаты под лиственными породами являются более водопрочными по сравнению с почвами под залежью, где почвенные агрегаты в основном образуются при участии минеральных коллоидов и не обладают высокой водопрочностью. Под лесополосами агрегаты, богатые органическим веществом, более водопрочны, поскольку гумус, поглощая двух- и трехвалентные катионы, переходит в нерастворимые соединения и прочно цементирует почвенные комки.
При наблюдении за плотностью черноземов выщелоченного и южного рассматривались лесополосы, состоящие из березы, дуба и тополя. Масса деревьев в лесополосах около 450-500 кг, возраст 45 лет, высота 15-16 м, диаметр 14-16 см, полнота 0,7, запас древесины около 73 т/га. Плотность непосредственно под стволом варьировала в границах 1,28-1,30 г/см3, между стволами — 1,20-1,23 г/см3. На территории залежи возрастом 45 лет с разнотравнозлаковой растительностью плотность чернозема южного составляла 1,22 г/см3. Таким образом, для древесных насаждений характерно некоторое уплотнение почвы за счет давления на неё, а в пространстве между деревьями плотность близка к плотности почвы залежи. Однако плотность почвы под деревьями является характерной для данных почв и оптимальной для большинства растений (1,2-1,3 г/см3). Переуплотнения почвы не происходит благодаря обогащению почвы гумусом и разрыхляющему действию корневых систем.
Результаты исследования гранулометрического состава показали, что в чернозёме выщелоченном наиболее часто встречаются следующие соотношения элементарных почвенных частиц (табл. 3): крупно-пылевато-песчанные, песчано-крупнопылеватые, иловато-крупнопылеватые, крупно-пылевато-пес-чанные, песчано-крупно-пылеватые, иловато-крупно-пылеватые. Основной фракцией среди элементарных почвенных частиц является крупная пыль (0,05-0,01 мм), что характерно для почв, сформировавшихся на лессовидных суглинках.
Таблица 1
клоченного под дубом и березой
Размер агрегатов, мм Коэффициент структурности
Вариант >10 10-7 7-5 5-3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 <0,25 >0,25
Содержание агрегатов при мокром просеивании, %
Дуб 4,8 6,6 9,1 9,7 8,0 10,4 9,9 12,8 28,7 71,3 1,50
Берёза 5,2 9,8 12,0 11,6 7,0 12,0 9,1 7,0 26,3 73,7 1,42
Таблица 2
Агрегатный состав чернозёма южного под березой
Размер агрегатов, мм Коэффициент структурности
Вариант >10 10-7 7-5 5-3 3-2 2-1 1-0,5 0,5-0,25 <0,25 >0,25
Содержание агрегатов при мокром просеивании, %
Берёза 8,9 3,0 4,5 21,4 16,7 13,6 11,6 7,6 20,8 75,4 2,3
Залежь 8,4 2,9 6,5 12,4 13,0 14,0 9,2 1,7 31,9 68,1 1,9
Таблица 3
Гранулометрический состав чернозема выщелоченного под дубовой лесополосой
Гори- зонт Глубина отбора, см Содержание фракций в % от абсолютно сухой почвы, мм Наименование гранулометрического состава почвы
1-0,25 0,25- 0,05 0,05- 0,01 0,01- 0,005 0,005- 0,001 <0,001 сумма фракций <0,01
Ель
А0 0-10 5,4 29,34 35,04 3,44 11,68 15,36 30,48 средний суглинок
А 10-20 2,38 30,02 30,56 10,24 9,40 17,40 37,04 средний суглинок
АВ 20-30 2,28 26,10 35,36 8,36 10,60 17,36 36,26 средний суглинок
В 30-40 1,32 0,60 49,52 17,88 12,04 18,64 48,56 тяжёлый суглинок
ВС 40-107 1,70 22,50 38,96 7,00 9,20 20,64 36,84 средний суглинок
С >107 2,02 24,95 35,84 7,37 17,00 13,12 37,19 средний суглинок
Таблица 4
Гранулометрический состав чернозема южного под берёзовой лесополосой и под залежью
Гори- зонт Глубина отбора, см Содержание фракций в % от абсолютно сухой почвы, мм Наименование гранулометрического состава почвы
1-0,25 0,25- 0,05 0,05- 0,01 0,01- 0,005 0,005- 0,001 <0,001 сумма фракций <0,01
Залежь
А 2-27 7,36 34,68 24,44 6,40 5,24 21,88 33,52 средний суглинок
АВ 27-46 6,00 42,28 22,72 2,72 13,54 12,76 29,00 лёгкий суглинок
ВС 46-83 2,08 34,24 22,92 5,68 9,76 25,32 40,76 средний суглинок
С >83 3,40 35,64 20,32 6,08 16,68 17,88 40,64 средний суглинок
Берёза
А 4-8 15,92 24,72 24,16 5,96 13,52 15,72 35,20 средний суглинок
А 8-20 12,12 17,0 30,56 8,84 11,24 20,24 40,32 средний суглинок
АВ 20-32 10,24 36,56 11,32 11,50 11,08 19,24 41,88 средний суглинок
В 32-47 17,12 35,28 27,92 3,80 10,72 5,16 19,68 супесь
ВС 47-56 23,12 19,96 35,36 2,92 5,92 12,72 21,56 лёгкий суглинок
В целом, гранулометрический состав под дубом, берёзой и залежью довольно схожи за исключением небольших отличий. Так, наибольшее процентное содержание илистой фракции (<0,001) из рассмотренных вариантов отмечается под дубом, что, вероятно, связано с особенностями воздействия древесной породы на почвообразовательный процесс.
Исследования гранулометрического состава чернозема южного на территории берёзовой лесополосы показали, что гранулометрический состав в основном среднесуглинистый. Значительную роль играет илистая фракция (табл. 4).
Под залежью все горизонты, кроме горизонта АВ (легкий суглинок), представлены средним суглинком. Здесь преобладают фракции песка среднего (36,7 %), крупной пыли (22,6%), которая почти равномерно
распределена по почвенному горизонту и илистой фракции (19,5%) (табл. 4).
Выводы
1. Гумусовый горизонт под залежью более оструктуренный, чем под древесными породами, что может свидетельствовать о незаконченном процессе почвообразования под почвами лесополос.
2. Под лесополосами в горизонтах В и ВС наблюдаются гумусовые затеки, вследствие наличия крупных трещин в почвенном слое, образованных корневой системой деревьев.
3. Под древесными породами карбонаты залегают глубже, чем под залежью.
4. Под лиственными породами и на чернозёме выщелоченном, и на чернозёме южном в отличие от залежи отмечается высокое содержание агрономически ценных водопрочных агрегатов.
5. Агрегатное состояние почв под лиственными лесополосами отличное, что говорит о благоприятном воздействии рассмотренных древесных пород на почву.
6. Под массой деревьев на исследуемом участке, плотность почв под стволом увеличивается, а в пространстве между деревьями близка к плотности почвы залежи.
7. Существенных изменений в гранулометрическом составе почв под влиянием лиственных лесополос не обнаружено.
Библиографический список
1. Парамонов Е.Г., Симоненко А.П. Основы агролесомелиорации: учебное пособие. — Барнаул: Изд-во АГАУ, 2007. — 224 с.
2. Ишутин Я.Н. Лесополосы в Кулундин-ской степи. — Барнаул, 2005. — 159 с.
3. Бурлакова Л.М. Проблемы экологии и рационального природопользования. — Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1989. — 198 с.
4. Кукис С.И. История защитного лесоразведения в Алтайском крае. — Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1973. — 327 с.
5. Симоненко А.П., Ключников М.В., Парамонов Е.Г. Лиственница в защитных лесных насаждениях степной зоны // Вестник АГАУ.
— 2008. — № 7. — С. 23-28.
6. Ильясов Ю.И. Роль защитных лесных насаждений в повышении плодородия почв и продуктивности угодий в Кулундинской степи // Защитное лесоразведение при формировании агроландшафтов в степи. — Новосибирск, 1995. — С. 29-32.
7. Константинов В.Д. Влияние лесных полос на плодородие южного чернозема в Северном Казахстане: автореф. дис. ... канд. биол. наук. — Томск, 1972. — 22 с.
8. Маттис Г.Я., Крючков С.Н. Руководство по селекционному семеноводству древесных видов для защитного лесоразведения в аридных условиях европейской территорий России. — М.: Россельхозакадемия, ВНИАЛМИ, 2001. — 72 с.
9. Смольянинов И.И. Почвообразующее воздействие сосны и березы на различных почвах // Труды Первой сибирской конференции почвоведов Сибири. — Красноярск: Изд-во КГУ, 1962. — 520 с.
10. Зонн С. В. К вопросу о взаимодействии лесной растительности с почвами. — М.: Лесное хозяйство, 1954. — 142 с.
11. Рахматуллина И.Р. Естественное возобновление в полезащитных лесных полосах // Достижения науки и техники АПК. — 2009.
— № 11. — С. 45-46.
12. Дудченко Л.В. Эффективный биологический способ подавления сорных растений в полезащитных лесных насаждениях // Достижения науки и техники АПК. — 2012. — № 7. — С. 37-38.
13. Смирнов В.Н. Методика проведения полевых почвенных исследований в лесу для сельскохозяйственных целей. — Йошкар-Ола, 1958. — 165 с.
14. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв.
— М.: Агропромиздат, 1986. — 416 с.
15. Трофимов И.Т., Беховых Ю.В., Болотов А.Г., Сизов Е.Г. Физические свойства черноземов под хвойными лесополосами // Вестник АГАУ. — 2013. — № 9. — С. 23-27.
References
1. Paramonov E.G., Simonenko A.P. Osnovy agrolesomelioratsii: uchebnoe posobie. — Barnaul: Izd-vo AGAU, 2007. — 224 s.
2. Ishutin Ya.N. Lesopolosy v Kulundinskoi stepi. — Barnaul, 2005. — 159 s.
3. Burlakova L.M. Problemy ekologii i rat-sional'nogo prirodopol'zovaniya. — Barnaul: Alt. kn. izd-vo, 1989. — 198 s.
4. Kukis S.I. Istoriya zashchitnogo lesorazve-deniya v Altaiskom krae. — Barnaul: Alt. kn. izd-vo, 1973. — 327 s.
5. Simonenko A.P., Klyuchnikov M.V., Pa-ramonov E.G. Listvennitsa v zashchitnykh les-nykh nasazhdeniyakh stepnoi zony // Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo univer-siteta. - 2008. — № 7. — S. 23-28.
6. Il'yasov Yu.I. Rol' zashchitnykh lesnykh na-sazhdenii v povyshenii plodorodiya pochv i produktivnosti ugodii v Kulundinskoi stepi // Zashchitnoe lesorazvedenie pri formirovanii agrolandshaftov v stepi. — Novosibirsk, 1995. —
S. 29-32.
7. Konstantinov V.D. Vliyanie lesnykh polos na plodorodie yuzhnogo chernozema v Sever-nom Kazakhstane. - Avtoref. dis. ... kand. bi-ologicheskikh nauk. — Tomsk, 1972. — 22 s.
8. Mattis G.Ya., Kryuchkov S.N. Ruko-vodstvo po selektsionnomu semenovodstvu drevesnykh vidov dlya zashchitnogo lesorazve-deniya v aridnykh usloviyakh evropeiskoi territo-rii Rossii. — M.: Rossel'khozakademiya, VNIAL-MI, 2001. — 72 s.
9. Smol'yaninov I.I. Pochvoobrazuyushchee
vozdeistvie sosny i berezy na razlichnykh poch-vakh // Trudy pervoi sibirskoi konferentsii pochvovedov Sibiri. — Krasnoyarsk: Izd-vo
KGU, 1962 — 520 s.
10. Zonn S.V. K voprosu o vzaimodeistvii lesnoi rastitel'nosti s pochvami. — M.: Lesnoe khozyaistvo, 1954. — 142 s.
11. Rakhmatullina I.R. Estestvennoe vozob-novlenie v polezashchitnykh lesnykh polosakh // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. — 2009. — № 11. — S. 45-46.
12. Dudchenko L.V. Effektivnyi biologicheskii sposob podavleniya sornykh raste-nii v pole-zashchitnykh lesnykh nasazhdeniyakh // Dos-tizheniya nauki i tekhniki APK. — 2012. — № 7.
— S. 37-38.
13. Smirnov V.N. Metodika provedeniya po-levykh pochvennykh issledovanii v lesu dlya sel'skokhozyaistvennykh tselei. — loshkar-Ola, 1958. — 165 s.
14. Vadyunina A.F., Korchagina Z.A. Me-tody issledovaniya fizicheskikh svoistv pochv. — M.: Agropromizdat, 1986. — 416 s.
15. Trofimov I.T., Bekhovykh Yu.V., Bolotov A.G., Sizov E.G. Fizicheskie svoistva cherno-zemov pod khvoinymi lesopolosami // Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo univer-siteta. - 2013. — № 9. — S. 23-27.
УДК 581.5 (631.95) В.П. Фещенко
V.P. Feshchenko
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ЛЕСОСТЕПИ НОВОСИБИРСКОГО ПРИОБЬЯ
ECOLOGICAL EVALUATION OF AGRICULTURAL CROPS POLLUTION WITH HEAVY METALS IN THE FOREST-STEPPE OF THE NOVOSIBIRSK PRIOBYE (THE OB RIVER AREA)
Heavy metals enter the human and animal body through the food chain via plants and accumulate in the organs and tissues causing different pathologies, therefore it is a burning issue to examine the products of plant origin for the content of heavy metals. The research goal was to study the levels of cadmium, zinc and copper content in agricultural crops and determine their distribution in primary and by-products and the dependence upon their content in soil. Table carrots, potatoes and spring wheat were examined. The studies were conducted in reference plots of local monitoring on leached chernozem. The heavy metals were determined by atomic absorption; the samples were prepared by dry mineralization. It was found that cadmium concentration in wheat, carrot and potato biomass amounted to 0.09, 0.05 and 0.03 mg kg, respectively. Lead content in potato, carrot and wheat biomass made 1.47, 0.57 and 0.59 mg kg, respectively. Copper and zinc revealed higher concentrations in plants associated with their biological function. Zinc concentration amounted to 30.79, 27.90 and 11.74 in wheat, potato and carrot biomass, respectively. Copper content made 3.87, 3.78 and 4.31 mg kg in carrot, wheat and potato, respectively. The generative organs and those which store assimilates contained cadmium and lead in lesser amounts in all the crops; zinc content in potato tubers and wheat kernels exceeded their contents in the tops and straw, and that was due to the plant physiological requirements. Carrot roots contained copper and zinc in lesser amounts than carrot tops. It is concluded that the levels of cadmium, lead, zinc and copper content in carrot roots, potato tubers and spring wheat kernels do not exceed the maximum permissible concentrations. Cadmium and lead accumulate in lesser amounts in primary products than in by-products. Direct correlation is revealed between cadmium content in carrot roots and its concentration in soil.
Keywords: heavy metals, table carrots, potato, spring wheat, soil, ecological evaluation, forest-steppe, Novosibirsk Priobye (the Ob River area).
Фещенко Валентина Петровна, начальник отдела анали- Feshchenko Valentina Petrobva, Head of Division, Agro-
за почв и с.-х. продукции, ФГБУ «Центр агрохимиче- chemical Service Center "Novosibirskiy", Novosibirsk Re-
ской службы «Новосибирский», Новосибирская обл. gion. Ph.: 923-147-42-19. E-mail: [email protected].
Тел. 923-147-42-19. E-mail: [email protected].
Введение вотных является употребление в пищу расти-
Одним из основных путей поступления тя- тельной продукции. Тяжёлые металлы, вклю-
жёлых металлов в организм человека и жи- чаясь в биогеохимические круговороты, в
Тяжёлые металлы по пищевым цепям через растения попадают в организм животных и человека, аккумулируются в органах и тканях, вызывая различные патологии, поэтому исследование растительной продукции по содержанию тяжёлых металлов очень актуально. Цель исследования — изучить уровни содержания кадмия, свинца, цинка и меди в сельскохозяйственных культурах, определить их распределение в основной и побочной продукции и зависимость от содержания в почве. Объекты исследования — морковь столовая, картофель и яровая пшеница. Исследования проводили на реперных участках локального мониторинга, заложенных на чернозёме выщелоченном. Тяжёлые металлы определяли атомно-абсорбционным методом, подготовку проб — способом сухой минерализации. Установлено, что концентрация кадмия в биомассе пшеницы, моркови, картофеля составила 0,09; 0,05;
0,03 мг/кг соответственно. Содержание свинца в биомассе картофеля 1,47 мг/кг, биомассе моркови — 0,57, пшеницы — 0,59 мг/кг. В более высоких концентрациях растения содержат медь и цинк, что связано с их биологической функцией. Концентрация цинка в биомассе пшеницы 30,79 мг/кг, картофеля — 27,90, моркови — 11,74 мг/кг. Меди содержалось в биомассе моркови и пшеницы 3,87 и 3,78 мг/кг соответственно, в картофеле — 4,31 мг/кг. В органах запасания ассимиля-тов и генеративных органах кадмий и свинец содержались в меньшей концентрации по всем культурам, содержание цинка в клубнях картофеля и зерне пшеницы превышает их концентрацию в ботве и соломе, что объясняется физиологическими потребностями растения в этих элементах. В корнеплодах моркови содержалось меди и цинка меньше, чем в ботве. Уровни содержания кадмия, свинца, цинка и меди в корнеплодах моркови, клубнях картофеля и зерне пшеницы не превышают предельно допустимых концентраций. Содержание кадмия и свинца в меньшем количестве аккумулируется в основной продукции. Установлена прямая корреляционная зависимость содержания кадмия в корнеплодах моркови от его концентрации в почве.
Ключевые слова: тяжёлые металлы, морковь столовая, картофель, пшеница яровая, почва, экологическая оценка, лесостепь, Новосибирское Приобье.
