CC BY
3
podzolic soil and the yield of spring wheat variety Zlata
M. V. Rublyuk, D. A. Ivanov
Federal Research Center Dokuchaev Soil Science Institute, Pyzhevskii per., 7, str. 2b, Moskva, 119017, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in 2021-2023 to study the impact of fertilizers and drained agricultural landscape on soil properties and the yield of spring wheat of the Zlata variety under the conditions of the Non-Black Earth Region. The work was carried out in a field experiment located within a terminal moraine hill on soddy-podzolic soil in a grain-grass crop rotation. The experimental design included the following options: agro-microlandscape (factor A) -transit-accumulative of the southern slope, transit of the southern slope, eluvial-transit of the southern slope, eluvial-accumulative (top of the hill), eluvial-transit of the northern slope, transit of the northern slope, transit-accumulative of the northern slope; fertilizer background (factor B) - N30 fertilizing of grains in the tillering phase (control), pre-sowing application of NfS0PfS0Kf0. In terms of microlandscapes, the maximum humidity in the experiment (61.8 % MPV) was observed in the eluvial-transit variant of the southern slope. The porosity of aeration under spring wheat increased, relative to the control, against the background of Nf0Pf0KfS0 by 0.1-3.7%. Its greatest increase was observed in the transit-accumulative variant of the southern slope - by 3.7 %. The leaf area of spring wheat when applying full mineral fertilizer increased, compared to the control, in the tillering phase by 1.5-7.7 thousandm2/ha, heading - by 3.2-7.9 thousand m2/ha. The cellulose-degrading activity of the soil in the variants with NPK was higher than in the control by 4.5-20.8 %. Its greatest growth (by 20.8 %) was observed in the transit-accumulative variant of the southern slope. Yield of spring wheat variety Zlata on average for 2021-2023 against the background of nitrogen feeding was 1.67 t/ha, N6S0P6S0K6S0-2.0 t/ha. When applying full mineral fertilizer, a significant increase in grain collection control was observed (0.53-0.55 t/ha) in eluvial- transit microlandscapes on two slopes. Against the background of NPK, a strong correlation was established between the yield and the weight of grain from 1 ear(r=0.98), as wellas the thousand grain weight (r=0.72), in the control - with the thousand grain weight (r=0.71) and biological activity of the soil (r = 0.53).
Keywords: fertilizers; agricultural landscape; slope; exposure; aeration porosity; bi-ologicalactivity; spring wheat; crop structure.
Author Details: M. V. Rublyuk, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow (e-mail: 2016vniimz-noo@list.ru); D. A. Ivanov, D. Sc. (Agr.), corresponding member of RAS, head of division.
For citation: Rublyuk M.V., Ivanov D.A. [The influence of fertilizer background and drained agricultural landscape on the properties of sod-podzolic soil and the yield of spring wheat variety Zlata]. Zemledelie. 2023;(3): 18-23. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2024-3-18-23. ■
СсИ 10.24412/0044-3913-2024-3-23-28 УДК 631.823:631.453
Влияние минеральных удобрений и природного цеолита на показатели плодородия торфяной низинной почвы, урожайность и качество продукции салата полукочанного
А. А. УТКИН12, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент (e-mail: aleut@inbox.ru) М. А. МАЗИРОВ2, доктор биологических наук, профессор О. А. САВОСЬКИНА2, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Фоссийский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198, Российская Федерация 2Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 6, Москва, 127550, Российская Федерация
Исследование проводили с целью изучения влияния раздельного и совместного внесения природного цеолитсодержащего препарата «Стимул» и минеральных удобрений в загрязненную кадмием торфяную низинную почву на ее агрохимические свойства и продуктивность салата полукочанного. Работу выполняли в 2018-2020 гг. в Ленинградской области. Схема опыта предусматривала следующие варианты: контроль - торфяная низинная почва; Cd -фон; фон + цеолит 9 т/га; фон + N56P60K110; фон + цеолит 4,5 т/га; фон + N2aP30K55; фон + цеолит 4,5 т/га + N28P30K55. Использование цеолита и удобрений приводило к незначительному снижению обменной и гидролитической кислотности, относительно контроля. Внесение NPK слабо (на 3,7 %) увеличивало обеспеченность торфяной почвы поглощенными основаниями, по сравнению с контролем и фоном. В среднем загрязнение кадмием способствовало снижению сбора салата, в сравнении с контролем, на 0,058 т/га. Прибавка урожая к фоновому варианту при внесении NPK составляла 0,410...0,497 т/га, цеолита - 0,274.0,299 т/га. Максимальное в опыте увеличение урожайности, относительно фона, отмечали при применении 4,5 т/га цеолита и N28aP30K55 - на 0,567 т/га . Внесение природного цеолита и минеральных удобрений способствовало снижению на 8,44.20,45 % степени подвижности кадмия в почве и уменьшению его накопления салатом, по сравнению с фоном, в 1,02.1,68 раза. Минеральные удобрения, в отличие от цеолита, обладали меньшим инактивирующим влиянием
на содержание подвижных форм соединений металла в почве. Внесение цеолита и удобрений улучшало качество продукции салата. Наибольшее, по сравнению с контролем и фоном, увеличение содержания сухого вещества в салате на 0,29.0,30 % и витамина С - на 3,5.3,7 %, отмечали в варианте с совместным использованием 4,5 т/га цеолита и Ы2аР30К55, количества сахаров - на 0,21.0, 23 % при внесении
в почву N5^60X110.
Ключевые слова: агрохимические свойства, торфяная низинная почва, урожайность, салат полукочанный, цео-литсодержащий препарат, минеральные удобрения, кадмий, витамин С, сахара.
Для цитирования: Уткин А. А., Ма-зиров М. А., Савоськина О. А. Влияние минеральных удобрений и природного цеолита на показатели плодородия торфяной низинной почвы, урожайность и качество продукции салата полукочанного // Земледелие. 2024. № 3. С.23-28. doi: 10.24412/0044-3913-2024-3-23-28.
На сегодняшний день в России существует острая необходимость увеличения отдельных видов продукции растениеводства, что обязывает товаропроизводителей эффективнее использовать имеющиеся сельскохозяйственные угодья, либо включать в оборот земли, ранее выведенные из него. На территории Нечерноземной зоны РФ в наличии достаточное количество мелиорированных и частично выработанных торфяных низинных почв. которые слабо используют в производстве [1]. Эти почвы - важный резерв для получения дополнительного количества растительной продукции овощных, кормовых и других видов культур.
Торфяные низинные почвы наиболее плодородны и более пригодны для выращивания большинства сельскохозяйственных культур, по сравнению с другими типами торфяно-болотных почв [2, 3]. В то же время, эффективное использование торфяных низинных почв невозможно без применения органических и минеральных удобрений, различных мелиорантов, способствующих поддержанию или повышению их уровня плодородия [2, 3, 4], что подтвержде-
со
(D 3 ь
(D д
(D Ь 5
(D
Ы
О м -ь
но практикой их эксплуатации.
Мелиорированные торфяные низинные почвы, в отличие от распространенных в Нечерноземье низко плодородных дерново-подзолистых, обладают рядом преимуществ. Они содержат в своем составе значительные запасы органического вещества и общего азота, имеют оптимальные для культурных растений водно-воздушный и температурный режимы [3]. Торфяным низинным почвам присущи и некоторые недостатки, связанные с их кислой реакцией среды, низкой обеспеченностью подвижными соединениями калия и меди, атакже подверженностью к загрязнению их тяжелыми металлами (ТМ), среди которых наиболее опасным служит кадмий (Сс1) - металл, относящийся к приоритетным экотоксикантам (I класс химической опасности согласно ГОСТ 17.4.1.02-83).
Улучшение агрохимических свойств почв, в том числе и торфяных низинных, возможно благодаря использованию цеолитсодержащих материалов, обладающих выраженным удобрительным действием и инактивирующим влиянием по отношению к металлам путём изменения кислотно-основных и ёмкостно-сорбционных свойств, влияющих на подвижность и характер поведения ТМ в почве [5, 6, 7].
Использование в нашей стране относительно дешевых, по сравнению с минеральными удобрениями, природных цеолитов, особенно на фоне усиления деградации плодородия почв и их загрязнения металлами, весьма актуально, а изучение приемов раздельного и совместного использования цеолитов и удобрений в различных дозах при выращивании культур - целесообразность.
Цель исследования - оценить влияние цеолитсодержащего препарата «Стимул» и минеральных удобрений при их раздельном и совместном внесении в различных дозах в искусственно загрязненную кадмием торфяную низинную почву на ее агрохимические свойства, урожайность и качество продукции салата полукочанного.
Объект исследования - мелиорированная (осушенная) и частично выработанная торфяная низинная почва болота Литошицкое Волосов-ского района Ленинградской области. Площадь болота - 1291 га. Для экспе-ч;г риментов выбран небольшой участок (АОЗТ «Рабитицы») с остаточным сло-сч ем торфа - 60...65 см.
Полевые мелкоделяночные опыты г проводили в 2018-2020 гг. Количе-I ство вариантов - 7, повторность - 4-х ^ кратная, площадь делянки - 21,6 м2 (размеры 10,8 м*2 м), учетная - 9 м2 ® (9 м*1 м). Общая площадь опытного Л участка - 604,8 м2. Расположение ваМ риантов по делянкам опыта последо-
вательное, одноярусное.
Агрохимическая характеристика опытной почвы: степень разложения - 45.50 %; зольность - 12,6 %; рНКС| - 5,30; гидролитическая кислотность (Нг) - 44,9 смоль(экв)/кг почвы; сумма поглощенных оснований (Б) -103,8 смоль(экв)/кг почвы (по Каппену-Гильковицу); емкость катионного обмена (ЕКО) - 148,7 смоль(экв)/кг почвы; степень насыщенности почвы основаниями (V) - 69,8 %; подвижные формы соединений ЫН4- 221 мг/кг, Р2О5- 680 мг/кг и К2О - 160 мг/кг почвы (ГОСТ 27894.6-88); валовое содержание СС - 0,08 мг/кг почвы (Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. 2-е издание. ЦИНАО. М.: 1992. 61 с.).
Исследуемая почва достаточно плодородна, а сравнение значения валового СС с фоновым содержанием в торфяных почвах (0,17.0,2 мг/кг почвы) [8] подтвердило, что количество этого металла в почве не превышало фона.
В опыте изучали следующие варианты: контроль - торфяная низинная почва; СС - фон; фон + цеолит 9 т/га (полная доза); фон + Ы56Р60К110 (полная доза); фон + цеолит 4,5 т/га; фон + М28Р30К55; фон + цеолит 4,5 т/га + ^28Р30К55. Дозы минеральных удобрений выражены в кг действующего вещества на 1 га.
Химические свойства цеолитсодержащего препарата Хотынец-кого месторождения (Орловская область, Россия): рНКС| - 8,3, ЕКО -32,1 смоль(экв)/кг, содержит доступные формы соединений (в среднем, мг/кг) - N1, Р, К, Са, Мд, Ыа и Б1 - 7,5, 31, 195, 4800, 1600, 122,5 и 7950, соответственно; микроэлементы (в среднем, мг/кг) - Мо, В, 7п, Си и Мп - 59, 92,5, 75, 28,5 и 440, соответственно; внешний вид препарата - неровные серые гранулы, размером 2.3 мм. В состав препарата входят (в среднем, %): первичные минералы - кварц (22), полевые шпаты (следовые количества); вторичные - монтмориллонит (9,5), гидрослюды (9,5), кальцит (3); осадочные породы - клиноптилолит (36) и кри-стобалит (25). Химический состав препарата (в среднем, %): БЮ2-62,6; А1203-19,7; СаО - 8,2; Рв203-3,8; МдО -2,2; Ыа20 - 1,5; К20 - 1,8.
Минеральные удобрения - аммиачная селитра (Ыаа), суперфосфат двойного гранулированный (Р) и калий сернокислый (Кс). Дозы удобрений устанавливали на основании фактической обеспеченности почвы подвижными формами соединений и планируемой урожайности салата - 5 т/га.
Цеолит вносили вручную под вспашку плугом ПЛН-4-35 на глубину 20 см за несколько дней до посева. Минеральные удобрения разбрасы-
вали вручную под предпосевную культивацию кБм-4,2 на глубину 6.8 см.
Торфяную почву искусственно загрязняли металлом путем внесения в нее соли 3CdSO4*8H2O в концентрации 3,0 мг Cd/кг почвыили 0,21 г соли на 1 м2 при усредненной объемной массе пахотного слоя - 0,155 г/см3. Навеску соли металла растворяли в воде и вносили в почву с помощью лейки.
Опытная культура - салат полукочанный (лат. Lactuca sativa L.), сорт -Кучерявец Одесский.
Посев семян проводили в конце апреля - начале мая, норма высева - 1,6 кг/га. Ширина междурядий при посеве сеялкой «Клен-1,8» -45 см, глубина заделки - 1,5 см. После появления всходов вручную проредили при высоте растений около 7.9 см. Расстояние между растениями в ряду после прореживания составляло 30.35 см. В течение вегетации культуры наблюдали за ее ростом, развитием и фитосанитарным состоянием.
Уборку урожая осуществляли сплошным методом вручную 25.07.2018 г., 28.07.2019 г. и 22.07.2020 г. через 75, 72 и 66 дней после появления полных всходов соответственно, с последующим перерасчетом урожайности с 1 м2 делянки на 1 га.
Перед внесением цеолита, удобрений и соли металла с участка отбирали один смешанный образец почвы массой около 450 г для выполнения анализов. После уборки и учета продукции салата с каждого варианта всех повторностей опыта на химический анализ взяли пробы почвы, в которых определили содержание подвижныхсоединений кадмия, и растительные пробы для установления содержания кадмия, общих сахаров, витамина С и сухого вещества.
В опытной почве и растениях салата определяли: зольность торфа (ГОСТ 11306-83); степень разложения торфа: глазомерно [3]; кислотность обменную рНКС| (ГОСТ 1 1623-89); кислотность гидролитическую (ГОСТ 27894.1-88); сумму поглощенных оснований в соответствии с действующими методическими указаниями (Методические указания по анализу торфа и торфяной продукции для сельского хозяйства. 4-е изд., перераб. и доп. Л.: 1980. 83 с.); емкость катионного обмена и степень насыщенности торфа основаниями (методом расчета); аммиачный азот (NH4) реактивом Несслера (Методические указания по анализу торфа и торфяной продукции для сельского хозяйства. 4-е изд., перераб. и доп. Л.: 1980. 83 с.); подвижные соединения фосфора (Р2О5) и калия (К2О) (ГОСТ 27894.6-88); подвижные соединения кадмия в вытяжке ацетатно-аммонийного буфера с рН 4,8 (соотношение торфяной по-
L
легче
avgust
crop protection
Щ :
Ш
Колосаль
®
ФУНГИЦИД
тебуконазол, 250 г/л
Системный фунгицид для контроля фузариоза колоса и других важнейших болезней зерновых культур.
Один из немногих фунгицидов, решающих проблему фузариоза колоса. Эффективен также против видов ржавчины, мучнистой росы, септориоза, различных пятнистостей. Обладает высокой скоростью действия, проявляет длительный профилактический и лечащий эффект.
Нападает и побеждает
Стилет
®
ехреЛгит
инновационные продукты
ИНСЕКТИЦИД
индоксакарб, 100 г/л + абамектин, 40 г/л
Двухкомпонентный инсектицид против комплекса вредных насекомых и клещей на кукурузе, подсолнечнике, сое, рапсе, капусте, луке, томатах, винограде и в семечковых садах.
Высокоэффективен против многих видов чешуекрылых, трипсов и клещей. Содержит два взаимодополняющих д. в. из разных химических классов. Быстро проникает в ткани растений, обеспечивает длительное защитное действие. Уничтожает резистентные популяции вредителей.
С нами расти легче avgust
crop protection
1
I I
7
Одиссей
ГЕРБИЦИД
имазетапир, 40 г/л + имазамокс, 30 г/л
Новый системный гербицид для защиты гибридов подсолнечника, устойчивых к имидазолинонам, и сои.
Обладает широким спектром действия против однолетних злаковых и двудольных сорняков, а также заразихи. Воздействует на сорняки через корни и листья. Сохраняет чистоту посевов в течение всей вегетации. Проявляет высокую биологическую и экономическую эффективность в интенсивных технологиях.
1. Влияние минеральных удобрений и цеолита на агрохимические свойства
Вариант рНКС| Нг Б ЕКО V, %
смоль(экв.)/кг почвы
Контроль 5,30 44,78 103,21 147,99 69,74
Сс1 - фон 5,30 44,92 103,04 147,96 69,64
Фон + ЦСП 9 т/га 5,42 39,31 92,14 131,45 70,10
Фон + ЫРК '^56 60 110 5,32 43,83 107,01 150,84 70,94
Фон + ЦСП 4,5 т/га 5,35 41,51 94,52 136,03 69,48
Фон + ЫРК 5,32 43,98 105,86 149,84 70,65
Фон + цеолит 4,5 т/га + ЫРК 28 30 55 5,39 40,03 93,05 133,08 69,92
Х±т* 5,34±0,02 42,62±0,8 3 99,83±2,41 142,46±3,22 70,07±0,20
V, %** 0,87 5,43 6,37 5,98 0,77
*±т - ошибка среднего арифметического; **У - коэффициент вариации.
чвы к буферному раствору - 1: 20) в соответствии с действующими методическими указаниями (Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. 2-е издание. ЦИНАО. М.: 1992. 61 с.); валовое (фоновое) содержание кадмия в почве и растениях сухим озо-лением с экстракцией 1 М НЫ03; сухое вещество (методом высушивания до постоянной массы); общий сахар (перманганатный метод по Бертрану, ГОСТ Р 54607.6-2015) и витамин С (ГОСТ 24556-89).
Накопление кадмия растениями салата устанавливали по коэффициенту накопления (КН), равному отношению концентрации элемента в растениях к его валовому содержанию в торфяной низинной почве.
Степень подвижности металла в почве (%) определяли как соотношение подвижных соединений металла к валовой концентрации, суммарно равной искусственной добавке с учётом фонового (0,08 мг/кг) содержания в почве.
Данные по урожайности салата, анализа почвенных и растительных образцов трехлетних опытов статистически обрабатывали дисперсионным, корреляционным методами и расчетом доверительного интервала для средних значений с использованием статистической программы «^а^в^са».
Обеспеченность теплом периода вегетации культуры в 2018-2019 гг., и особенно в 2020 г., была выше климатической нормы с недостаточным количеством выпавших осадков в июне 2018 г. и 2019 г, и в мае и июле 2020 г. Гидротермический коэффициент (по Селянинову) за период вегетации культуры составлял в 2018 г. -1,31, в 2019 г. - 1,40 и в 2020 г. - 1,38.
Внесение кадмия в торфяную почву (фон) практически не влияло на ее агрохимические свойства, по сравнению с вариантом контроля (табл. 1). Использование на загрязненной кадмием почве полной (9 т/га) и половинной (4,5 т/га) дозы цеолита, а также совместного применения цеолита и минеральных удобрений (фон + цеолит 4,5 т/га + Ы28Р30К55) при-
водило к слабому снижению рНКС| -в среднем на 0,05.0,12 единиц и Нг -на 3,27.5,47 по отношению к контролю и на 3,41.5,61 смоль(экв.)/кг почвы -к фоновому загрязнению.
Некоторое снижение обменной и гидролитической кислотности торфяной низинной почвы в вариантах с использованием полной и половинной дозы цеолита, вероятно, можно объяснить образованием слабо кислых, комплексно-гетерополярных солей при взаимодействии органических и гумусовых (гуминовые и фуль-вокислоты) кислот низинного торфа с щелочно-земельными и щелочными элементами, входящими в состав препарата.
Использование минеральных удобрений вызывало слабое увеличение обеспеченности почвы опыта поглощенными основаниями - на 3,7%, по сравнению с контрольным и фоновым вариантами. Уменьшение величины Б и ЕКО при использовании полной (9 т/га), половинной дозы (4,5 т/га) цеолита и совместного применения 4,5 т/га цеолита и Ы28Р30К55, по сравнению с контролем и фоном, вызвано тем, что почва опыта имела более высокую (в 4,6 раза) способность к поглощению оснований, по сравнению с природным цеолитом, то есть в этом случае отмечали эффект «разбавления» емкости.
В среднем за годы опыта несение полной и половинной дозы минеральных удобрений незначительно увеличивало обеспеченность почвы поглощенными основаниями на 2,65.3,8 и 2,82.3.97 смоль(экв.)/кг, соответственно.
Факт снижения обменной и гидролитической кислотности при исполь-
зовании цеолита отмечен и в работах других авторов [9, 10].
Известно, что природа проявления рНКС| тесно связана с Нг. В опыте прослеживали достоверною корреляционную обратную зависимость высокой силы: г(Н /рНКС|) = -0,98, при Р = 0,95.
В 2018 и 2020 гг. применение минеральных удобрений и цеолитсодер-жащего препарата повышало уровень урожайности салата (табл. 2).
В 2018 и 2020 гг., за исключением 2019 г., загрязнение почвы кадмием (фон) значимо влияло на снижение урожайности культуры относительно контроля - на 0,072 и 0,090 т/га. В то же время, по сравнению с растениями варианта контроля и фона, использование цеолита и удобрений достоверно повышало урожайность салата - в среднем на 0,216.0,509 и 0,274.0,567 т/га соответственно.
В 2018 и 2020 гг. между сбором салата в вариантах с внесением высокой дозы цеолита (фон + 9 т/га) и 1/2 дозы (фон + 4,5 т/га) отсутствовали существенные различия. В 2019 г. достоверное превышение урожайности при использовании полной дозы цеолита и минеральных удобрений относительно половинной составило 0,052 и 0,104 т/га соответственно.
В среднем за 2018-2020 гг. загрязнение торфяной почвы кадмием (фоновый вариант) способствовало снижению сбора салата по отношению к контролю - на 0,058 т/га. Раздельное и совместное использование цеолита и удобрений приводило к значимому увеличению урожайности культуры. Прибавка относительно фонового загрязнения в вариантах внесения ЫРК зафиксирована на уровне 0,410.0,497 т/га, цеолита - в пределах 0,274.0,299 т/га. Максимальное в опыте увеличение урожайности относительно фона достигнуто в варианте применения цеолита 4,5 т/га + на 0,567 т/га. Наибольшее увеличение биомассы растений относительно контроля в вариантах с применением полной дозы
ЫРК
28 30 55
56 60 110 '
совместном внесении
бенно, при удобрений и препарата (фон + цеолит 4,5 т/га + Ы28Р30К55), предположительно происходило (благодаря оптимизации условий минерального питания от удобрений и элементов, содер-
2. Урожайность салата полукочанного на загрязненной кадмием
Вариант 2018 г. 2019 г. 2020 г. I Среднее
Контроль 0,797 0,772 0,777 0,782
СС - фон 0,725 0,760 0,687 0,724
Фон + ЦСП 9 т/га 1,014 1,100 0,954 1,023
Фон + ЫРК '^56 60 110 1,220 1,256 1,187 1,221
Фон + ЦСП 4,5 т/га 0,995 1,048 0,952 0,998
Фон + ЫРК 28 30 55 1,130 1,152 1,119 1,134
Фон + цеолит 4,5 т/га + Ы28Р30К55 1,290 1,304 1,280 1,291
НСР05 0,031 0,021 0,040 0,030
(О Ф
Ш, ь
Ф
д
ф
ь
Ф
и 2 О м -ь
3. Распределение и содержание
жащихся в цеолите, а также водно-воздушного режима почвы. Улучшение последнего при выращивании салата листового на торфо-цеолитных грунтах подтверждают исследования Солдатова с соавторами [11].
Валовая концентрация кадмия в почве опыта (3,08 мг/кг почвы) с учетом фонового содержания не способствовала снижению урожайности опытных растений во всех вариантах по отношению к контролю и фону. Следовательно, разработанная для минеральных почв валовая величина ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) металла в почве не приемлема для органогенной торфяной низинной почвы.
Эффект от отрицательного действия кадмия нивелировался внесенными цеолитом и удобрениями.
Между изменением биомассы опытных растений и концентрацией подвижных форм соединений кадмия в почве наблюдали связь средней силы, о чём свидетельствует коэффициент: г = 0,34.
Степень подвижности кадмия в загрязненной торфяной почве опыта (табл. 3) во многом сопоставима со значениями подвижности металла в минеральных почвах [8].
Подвижность кадмия во всех вариантах опыта с применением удобрений и цеолита снижалась на 8,44...20,45 %, по сравнению с подвижностью его в фоновом варианте. Наименьшую её величину наблюдали при совместном внесении препарата и удобрений в половинных дозах (фон + цеолит 4,5 т/га + М28Р30К55), а наибольшую - при внесении полной дозы ЫРК-компонента
(фон +М56р60К110).
«¡г На фоне уменьшения величины ЕКО твердой фазы торфяной почвы сч цеолит способствовал заметному ^ (на 13,96.16,23 %) снижению сте-г пени подвижности соединений кад-I мия. Минеральные удобрения, в от-^ личие от препарата, обладали более слабым инактивирующим действием ® на металл в почве, зафиксированное Л уменьшение подвижности металла М составило 8,44.11,36 %.
в торфяной низинной почве
Скорость и характер аккумуляции металлов во многом зависят от количественного содержания и качественного состава органического вещества торфяной почвы.
Способность к сорбции Сс12+ в равной степени имеют гуминовые и фуль-вокислоты. Однако важное значение при этом играет уровень кислотности почвенной среды. Так, при рНКС| от 3,0 до 7,0 металл, главным образом, поглощается карбоксильными функциональными группами кислот, а при рНКС| от 7,0 до 9,0 - фенольными группировками.
Установлено, что комплексы СС2+ с гумусовыми кислотами торфяной низинной почвы занимают определяющее место в поглощении кадмия почвой из-за относительно высокой поглотительной способности и устойчивости к разрушению данных соединений, что, в конечном счете, отражается на поступлении металла в растения.
Следует отметить, что кроме органического вещества торфяной почвы, на подвижность СС могли оказывать влияние и высокодисперсные глинистые минералы цеолита, которые по всему объёму имеют высокую насыщенность тетраэдрическими
сировался катионами, например, СС2+ из почвенного раствора, проникающими в межпакетные пространства.
Кроме внутреннего поглощения, для монтмориллонита, кристобалита и клиноптилолита характерна и экс-трамицеллярная сорбция элементов на внешней поверхности и сколах из-за электростатического притяжения.
В среднем за годы использование цеолита и удобрений в опыте во всех дозах способствовало снижению накопления металла в салате, по сравнению с его концентрациями в растениях фона.
Характер накопления металла салатом имел прямо пропорциональную зависимость отизменения концентрации подвижных соединений кадмия в торфяной почве. Так, между количеством подвижных соединений металла в почве и концентрацией кадмия в салате выявили достоверную корреляцию высокой силы: г = 0,87, Р = 0,95.
Кочаны салата, выращиваемые на торфяной низинной почве опыта, во всех вариантах аккумулировали кадмий в концентрациях, превышающих установленную предельно допустимую (ПДК) 0,03 мг СС/кг сырой массы для свежих овощей (СанПиН 2.3.2.1078-01). Аналогичные данные получены при его возделывании в эксперименте на минеральной почве, где содержание металла в листьях растения составляло 0,6.0,7 мг/кг воздушно-сухой массы [8]. Ранее отмечено высокое накопление кадмия листовым салатом из аллювиальной дерновой почвы [12].
Характер зависимости изменения урожайности салата от содержания подвижных соединений кадмия в торфяной низинной почве лучше аппроксимировался степенной функцией (рис. 1). Урожайность салата в вариантах с загрязнением торфяной почвы металлом снижалась с увеличением концентрации подвижных соединений кадмия в почве.
Наибольший коэффициент накопления металла отмечен для растений контрольного варианта (на 13,0 выше относительно фона), наименьший -для растений, выращенных с приме-
С6, мг/кг
3
2,5 ♦
2 Ф ♦ ^^^ ♦
1,5 ¥= 1,2235И3'0185
1 -— ^ = 0,2157
0,5
Л
1
0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3
Урожайность, т/га
Рис. 1. Зависимость измененияурожайности салата от содержания подвижного кадмия в торфяной низинной почве.
ячейками. В результате возможного изоморфного замещения Б14+ на А13+ в тетраэдрах решетки вторичных минералов появлялся избыточный отрицательный заряд, который компен-
и растениях салата (среднее за 2018-2020 гг.)
Вариант Валовое содержание в почве, мг/кг Концентрация подвижных форм СС в почве, мг/кг Степень подвижности, % Концентрация СС в растениях, мг/кг сырой массы
Контроль 0,08 0,05 62,50 0,89
СС - фон 3,08 2,49 80,84 10,46
Фон + ЦСП 9 т/га 3,08 1,99 64,61 5,01
Фон + N Р К |ч56 60 110 3,08 2,23 72,40 9,12
Фон + ЦСП 4,5 т/га 3,08 2,06 66,88 5,69
Фон + N Р К ^^п т281 30 55 3,08 2,14 69,48 6,88
Фон + цеолит 4,5 т/га + N Р К 28 30 55 3,08 1,86 60,39 4,79
Х±1зГ 1,60±3,70 1,08±2,58 61,76±74,56 3,22±9,02
* 95 % доверительный интервал для среднего значения.
Рис. 2. Коэффициенты накопления кадмия салатом полукочанным: |—|— стандартная ошибка.
нением цеолита в полной дозе - фон + ЦСП 9 т/га - на 1,68 ниже (рис. 2). Вычисленные в опыте КН металла во многом соответствуют пределам варьирования (от 0,01 до 16,8) коэффициентам накопления кадмия сельскохозяйственными культурами.
но, выращивание салата полукочанного не рекомендуется даже при относительно невысоком загрязнении торфяной низинной почвы кадмием.
Применяемые в растениеводстве средства химизации (удобрения, мелиоранты, гуминовые препараты
Рис. 3. Вынос кадмия салатом полукочанным из торфяной низинной почвы (в среднем за 2018-2020 гг.), г/га: |—|— стандартная ошибка.
Максимальный в опыте вынос кадмия урожаем культуры зафиксировали в вариантах с применением полной и половинной дозы минеральных удобрений - выше на 3,57 и 0,23 г/га соответственно, в сравнении с фоновым загрязнением почвы. Вероятно, из-за внесения удобрений усиливаются процессы поглощения элементов питания (азота, фосфора, калия, кальция и др.) удобрений из почвенного раствора, а вместе с ними и внесенного в почву кадмия (рис. 3).
Между выносом кадмия салатом из торфяной почвы и урожайностью культуры установлена средней силы прямолинейная зависимость: г = 0,51.
Накопление в больших концентрациях кадмия растениями салата полукочанного можно связать с ограничением функционирования барьеров, препятствующих проникновению металла из корней в надземную часть. Минимальное в опыте содержание подвижного кадмия в варианте фон + цеолит 4,5 т/га + Ы28Р30К55 тем не менее приводило к его значительному накоплению культурой. Следователь-
и др.) часто оказывают существенное влияние на качество растительной продукции.
Растения салата контрольного и фонового вариантов отличались меньшим содержанием сухого вещества, сахаров и витамина С относительно вариантов с применением цеолита и удобрений (табл. 4). Внесение цеолита и ЫРК приводило к значительному улучшению качества продукции салата по содержанию витамина С во всех опытных вариантах. Наибольший рост, по сравнению с контролем и фоном,
содержания сухого вещества и витамина С отмечали у растений, выращенных с совместным внесением в загрязненную кадмием почву 4,5 т/ га цеолита и Ы28Р30К55, прибавка составила 0,29.0,3 и 3,5.3,7 % соответственно параметрам, а сахаров - у растений, возделываемых с внесением Ы56Р60К110: прибавка к контролю - 0,25 % и к (фоновому загрязнению - 0,23 %.
При этом не выявлено достоверного изменения содержания сухого вещества при внесении полной и 1/2 доз цеолита, и количества сахаров - при внесении сниженной дозы цеолита, по сравнению с контролем и фоном.
Содержание кадмия в растениях салата значимо не отражалось на изменении урожайности и показателях качества продукции, о чем свидетельствуют рассчитанные коэффициенты корреляции (табл. 5).
В остальных случаях между рассматриваемыми показателями выявлены достоверные взаимосвязи высокой силы.
Таким образом, в среднем за годы исследований внесение полной (9 т/га) и половинной (4,5 т/га) доз цеолитсодержащего препарата «Стимул», а также его совместное применение с минеральными удобрениями приводило к слабому уменьшению кислотности: обменной - на 0,05.0,12 единицы, гидролитической - на 3,27.5,47 и 3,41.5,61 смоль(экв.)/кг почвы, относительно контроля и фона соответственно.
В среднем за 2018-2020 гг. загрязнение торфяной почвы кадмием способствовало снижению сбора салата, в сравнении с контролем, на 0,058 т/га. Раздельное и совместное использование цеолита и удобрений приводило к значимому увеличению урожайности. Прибавка относительно фонового загрязнения в вариантах с внесением ЫРК составила 0,410.0,497 т/га, цеолита - 0,274.0,299 т/га. Максимальное в опыте увеличение урожайности отмечали в варианте с 4,5 т/га цеолита и Ы_<.Р„пК„ - на 0,567 т/га больше,
28 30 55
в сравнении с фоном. Во всех вариантах эксперимента содержание кадмия в растения салата существенно превышало (в 29,6.348,6 раза) ПДК для свежей овощной продукции.
4. Качество продукции салата (в среднем за 2018-2020 гг.)
Вариант Сухое вещество, % Сумма сахаров, % Витамин С, мг %
Контроль 3,83 0,77 12,5
СС - фон 3,82 0,75 12,3
Фон + ЦСП 9 т/га 3,97 0,87 14,4
Фон + ЫРК |ч55' 60,ч110 4,03 0,98 15,5
Фон + ЦСП 4,5 т/га 3,89 0,82 14,7
Фон + ЫРК '^28 30 55 4,00 0,92 15,4
Фон + цеолит 4,5 т/га + Ы28Р30К55 4,12 0,93 16,0
НСР05 0,16 0,06 0,8
(О Ф
Ш, ь
Ф д
Ф
ь
Ф
и 2 О м -ь
5. Коэффициент линейной корреляции (г) между содержанием кадмия, урожайностью салата и показателями качества продукции
Показатель 1 Урожайность Кадмий IСухое веществоI Сахара I Витамин С
Урожайность -
Кадмий 0,07 -
Сухое вещество 0,97 0,06 -
Сахара 0,95 0,19 0,91 -
Витамин С 0,98 0,10 0,92 0,91 -
«i сч о
СЧ СО
Ф
S ^
ф
4
ш ^
5
ш со
Применение природного цеолита и удобрений способствовало уменьшению подвижности соединений кадмия в почве с наибольшим сокращением величины этого показателя, относительно фона, в варианте с 4,5 т/га цеолита и Ы,ЯРЧПК55 - на 20,45 %. Одно-
28 30 55
временно коэффициент накопления кадмия салатом в исследуемых вариантах опыта в среднем понижался в 1,02.1,68 раза. На фоне уменьшения ЕКО торфяной почвы внесение только цеолита понижало степень подвижности соединений кадмия на 13,96.16,23 %. Минеральные удобрения, в отличие от цеолита, оказывали меньшее инактивирующее воздействие на кадмий в исследуемой почве - подвижность металла уменьшалась на 8,44.11,36 %.
Применение природного цеолита и удобрений в выбранных дозах на торфяной низинной почве, слабо загрязненной кадмием, нельзя считать достаточно эффективным приемом по снижению его подвижности в почве, токсичности и доступности для растений салата полукочанного. В то же время их использование способствовало улучшению качества продукции. Наибольший рост, по сравнению с контролем и фоном, содержания сухого вещества и витамина С отмечали у растений в варианте с совместным внесением в загрязненную почву 4,5 т/га цеолита и Ы28Р30К55 - на 0,29.0,3 и 3,5.3,7 %,
28 30 55
соответственно. Самое высокое увеличение количества сахаров отмечали при использовании Ы56Р60К110: прибавка к контролю - 0,21 %, к фоновому загрязнению - 0,23 %.
Литература
1. Анисимова Т. Ю., Раскатов В. А. Эффективное использование осушенных торфяников в России // Плодородие.
2020. № 5(116). С. 18-20. с1о1: 10.25680/ S19948603.2020.116.05.
2. Торфяные низинные и выработанные почвы в условиях длительного применения удобрений / В. М. Косолапов, А. Н. Уланов, В. Н. Ковшова и др. // Плодородие.
2021. № 3(120). С. 34-39. Со1: 10.25680/ S19948603.2021.120.05.
3. Торф в сельском хозяйстве Нечерноземной зоны: справочник / В. Н. Ефимов, И. Н. Донских, Л. М. Кузнецова и др. Л.: Агропромиздат, Ленинградское отделение, 1987. 303 с.
4. Уткин А. А. Особенности накопления кадмия растениями тимофеевки луговой
из торфяной низинной почвы // Аграрный вестник Верхневолжья. 2021. № 2(35). С. 35-40. Со1: 10.35523/2307-5872-202135-2-35-40.
5. Влияние цеолита, обогащенного аминокислотами, на питательный режим чернозема типичного и урожайность проса в Среднем Поволжье / А. Х. Куликова,
A. В. Козлов, Е. А. Яшин и др. // Агрохимический вестник. 2023. № 6. С. 19-23. Со1: 10.24412/1029-2551-2023-6-003.
6. Козлов А. В., Куликова А. Х., Уромо-ва И. П. Влияние диатомита, цеолита и бентонитовой глины на агрохимические показатели дерново-подзолистой почвы и урожайность сельскохозяйственных культур // Агрохимия. 2023. № 12. С. 22-30. Со1: 10.31857^0002188123120086.
7. Уткин А. А., Аканова Н. И. Влияние удобрений и мелиорантов на высоту и биомассу горчицы, аккумуляцию растениями кадмия и емкостно-сорбционные свойства торфяной низинной почвы // Плодородие. 2024. № 1 (136). С. 75-78. Со1: 10.25680/ S19948603.2024.136.19.
8. Тяжелые металлы в системе почва -растение - удобрение: моногр. / Под общ. ред. М. М. Овчаренко. М.: Пролетарский светоч, 1997. 290 с.
9. Стельмах К. Н. Влияние осадков сточных вод в комплексе с цеолитсодер-жащей породой на физико-химические свойства почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур // Агрохимический вестник. 2020. № 3. С. 67-70. Со1
: 10.24411/1029-2551-2020-10043.
10. Агрохимическая характеристика выщелоченного чернозема под действием цеолита / Г. Ф. Рахманова, К. Р. Гарафут-динова, Р. Р. Газизов и др. // Плодородие. 2022. № 6(129). С. 33-35. Со1: 10.25680/ S19948603.2022.129.09.
11. Выращивание салата листового на смесях цеолитного субстрата с бесплодными и питательными грунтами /
B. С. Солдатов, А. П. Езубец, О. В. Ионова и др. // Агрохимия. 2021. № 2. С. 47-54. Со1: 10.31857^0002188121020113.
12. Дашиева М. Д., Убугунов В. Л. Влияние возрастающих доз кадмия на продуктивность и санитарно-гигиеническое качество кресс-салата при выращивании на аллювиальной дерновой почве // Современные наукоемкие технологии. 2007. № 9. С. 49-50.
The influence of mineral fertilizers and natural zeolite on the fertility indicators of peat lowland soil, the yield and quality of drumhead lettuce products
A. A. Utkin12, M. A. Mazirov2, O. A. Savos'kina2
Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba, ul. Miklukho-Maklaya, 6, Moskva, 117198, Russian Federation 2Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, ul. Timiryazevskaya, 6, Moskva, 127550, Russian Federation
Abstract. The research aimed to study the effect of separate and combined application of a natural zeolite-containing preparation and mineral fertilizers into low-lying peat soil contaminated with cadmium on its agrochemical properties and productivity of drumhead lettuce. The work was carried out in 2018-2020 in the Leningrad region. The experimental design included the following options: control - lowland peat soil; Cd - background; background + zeolite 9 t/ha; background N56P60K110; background + zeolite 4.5 t/ha; background + N^P^K^; background + zeolite 4.5 t/ha + N28P30K55. The use of zeolite and fertilizers led to a slight decrease in metabolic and hydrolytic acidity relative to the control. The addition of NPK weakly (by 3.7 %) increased the supply of absorbed bases to peat soil compared to the control and background. On average, cadmium contamination contributed to a decrease in lettuce harvest, in comparison with the control, by 0.058 t/ha. The increase in yield to the background variant when applying NPK was 0.410-0.497 t/ha, zeolite - 0.274-0.299 t/ha. The maximum increase in yield in the experiment, relative to the background, was observed when using 4.5 t/ha of zeolite and N28P30K55 - by 0.567 t/ha. The introduction of natural zeolite and mineral fertilizers contributed to a decrease in the mobility of cadmium in the soil by 8.44-20.45 % and a decrease in its accumulation in lettuce, compared to the background, by 1.02-1.68 times. Mineral fertilizers, unlike zeolite, had a lesser inactivating effect on the content of mobile forms of metal compounds in the soil. The addition of zeolite and fertilizers improved the quality of lettuce production. The greatest increase, compared with the control and background, in the dry matter content in the lettuce by 0.29-0.30 % and vitamin C - by 3.5-3.7 %, was observed in the variant with joint use of 4. 5 t/ha of zeolite and N288P30K;5, the amount of sugars - by 0.21-0.231 % when NS6P60K110 was added to the soil.
Keywords: agrochemical properties; lowland peat soil; productivity; drumhead lettuce; zeolite-containing preparation; mineral fertilizers; cadmium; vitamin C; sugar.
Author Details: A. A. Utkin, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof. (e-mail: aleut@inbox. ru); M. A. Mazirov, Doc. Sc. (Biol.), prof.; O. A. Savos'kina, Doc. Sc. (Agr.), prof.
For citation: Utkin A. A., Mazirov M. A., Savos'kina OA [The influence of mineral fertilizers and natural zeolite on the fertility indicators of peat lowland soil, the yield and quality of drumhead lettuce products]. Zemledelie. 2024;(3):23-28. Russian. doi: 10.24412/0044-3913-2024-3-23-28. ■
