CC BY
27
ного калия для растений. Вместе с тем, В.В. Про-кошев и И.П. Дерюгин [10] утверждают, что источником усвояемого растениями калия могут служить не только обменные, но и необменные его формы
Таким образом, установлено, что во всех почвах парка процессы минерализации органических азотсодержащих соединений ослаблены, особенно в нарушенных почвах и, в связи с этим, растительному покрову недостает азотного питания для нормального роста и развития. Природные почвы подвергались и подвергаются антропогенному воздействию, что проявляется в увеличении количества фосфора в поверхностных
горизонтах нарушенных почв по сравнению с природными почвами. Большая площадь парка представлена почвами с повышенным содержанием подвижного фосфора. После изучения результатов определения обменного калия в верхнем 0-20 см слое почв на всей территории парка можно заключить, что 60% почв имеют повышенное содержание обменного калия, 40% -среднее. Следовательно, растения хорошо обеспечены калием, но увеличение его содержания в антропогеннонарушенных почвах по сравнению с условным фоном в некоторой степени служит признаком загрязнения почв.
Литература
1. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Сохранение почв как незаменимого компонента биосферы. - М.: Наука, МАИК Наука / Интерпериодика, 2000. - 179 с.
2. Строганова М.Н., Мягкова А.Д., Прокофьева Т.В., Скворцова И.Н. Почвы Москвы и экология города. - М.: ПАИМС, 1998. - 166 с.
3. Доклад о состоянии окружающей среды в городе Москве в 2010 году / под ред. А.О. Кульбачевского - М.: Спецкнига, 2012. - 178 с. [Электр. ресурс] Режим доступа: www.moseco.ru/moscow-ecology/reports/2012.
4. Визирская М.М., Тихонова М.В., Епихина А.С., Мазиров И.М. Экологическая оценка устойчивости подзолистых почв лесных экосистем к рекреационной нагрузке в условиях Московского мегаполиса (на примере Лесной опытной дачи РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) // Агроэкология, 2014, № 2. - С. 14-21.
5. Прохоров И.С. Мониторинг состояния почв города Москвы и предложения по их рекультивации // Почвоведение и агрохимия (Беларусь, ББК 40.4+40.3(Беи)), январь-июнь 2015, № 1 (54). - С. 61-68.
6. Яшин И.М., Когут Л.П., Прохоров И.С., Васенев И.И. Экологическое состояние почв в условиях полевых и лесопарковых экосистем Московского мегаполиса // Агрохимический вестник, 2014, № 2. - С. 17-21.
7. Власов И.И. Изучение реакции почвенной среды в парке «Покровское-Стрешнево» // Агрохимический вестник, 2015, № 3. - С. 45-46.
8. Васенев В.И., Епихина А.С., Фатиев М.М., Прохоров И.С. Экспериментальное моделирование конструкции городских почвогрунтов с минимальной эмиссией парниковых газов // Агроэкология, 2014, № 1. - С. 43-49.
9. Строганова М.Н., Мартыненко И.А., Прокофьева Т.В., Рахлеева А.А. Физико-химические и физико-механические свойства урбанизированных лесных почв // Лесные экосистемы и урбанизация. - М.: Товарищества научных изданий КМК, 2008. - С. 90-125.
10. Прокошев В.В., Дерюгин И.П. Калий и калийные удобрения. - М., 2000. - 184 с.
УДК 631.86:631.46
ВЛИЯНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД И ГУМУСОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ФОНЕ ИЗВЕСТКОВАНИЯ НА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ И СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТЕНИЯХ
1 12 В.А. Касатиков, д.с.-х.н., Н.П. Шабардина, В.А. Раскатов, к.б.н.
1 Всероссийский НИИ органических удобрений и торфа, e-mail: [email protected] 2РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
В статье представлены результаты исследований влияния гумусовых соединений на свойства почвы и содержание тяжелых металлов в растениях и в почве на фоне последействия осадков городских сточных вод и известкования. Отмечено, что обработка почвы гуматом калия выявила тенденцию к увеличению показателя суммарного загрязнения подвижных форм ТМ в почве по сравнению с фоновым вариантом, особенно при минимальной дозе известкования.
Ключевые слова: осадки сточных вод, подвижные формы тяжелых металлов, агрогеохими-ческие свойства почв, гуматы.
INFLUENCE OF MUNICIPAL SEWAGE SLUDGE AND HUMIC COMPOUNDS AT LIMING BACKGROUND ON AGROECOLOGICAL PROPERTIES OF SOIL AND CONCENTRATION OF HEAVY
METALS IN PLANTS
lDr. Sci. V.A. Kasatikov, !N.P. Shabardina, 2PhD. V.A. Raskatov
1All-Russian Scientific Research Institute for Organic Fertilizers and Peat, e-mail: [email protected] 2Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: [email protected]
Article presents results of studies of humic compounds influence on soil properties and concentration of heavy metals in plants and soil at background aftereffect municipal sewage sludge and lime. It is noted that soil treatment by potassium humate revealed a tendency to increase total pollution index of heavy metals mobile forms in compare with the control background, especially at the lowest dose of lime.
Keywords: sewage sludge, heavy metals mobile forms, agrogeochemical properties of soil, humates.
Наибольшее токсикологическое влияние на различные виды агроценозов оказывают техногенный и агрогенный виды загрязнений. Первый обусловлен действием промышленных предприятий, в первую очередь металлургической и горнорудной промышленности. Существенный вклад в интенсивность техногенного загрязнения почв вносят автомобили, работающие на бензине и дизельном топливе. В отличие от техногенного при агроген-ном виде загрязнения основными факторами, влияющими на почвенную экосистему служат удобрительные макро- и микроэлементы и в меньшей степени ТМ, в том числе входящие в состав органоминеральных соединений. При агрогенном загрязнении в условиях интенсивного применения различных видов и форм навоза или осадка городских сточных вод (ОСВ) происходит миграция элементов - загрязнителей по профилю почвы [1]. Почвенные разности обладают способностью к иммобилизации ТМ, поступающих в почву в составе ОСВ [2, 3]. Эта способность определяется физическими и физико-химическими свойствами пахотного и подпахотного слоев почвы, видом сельскохозяйственной культуры. Гумусовые вещества, вносимые в почву, потенциально могут снижать миграционную активность катионов ТМ и радиоактивных элементов, а также пестицидов и детергентов в системе почва-растение. Это способствует замедлению поступления вредных веществ (эко-токсикантов) из окружающей среды в пищевую цепь «растение - животное - человек» [3-5].
Цель исследований - изучение влияния известкования и гуматов (гумусовые соединения, экстрагируемые 0,1Н КаОН из вермикомпоста) на миграционные процессы в системе «почва - растение» на фоне последействия повышенных доз ОСВ.
Микрополевой опыт по рекультивации почв, загрязненных ТМ, с использованием известкования в сочетании с внесением гуматов, проводится с 2006 г. В 2012-2013 гг. изучали влияние гумата калия по фону последействия ОСВ на урожайность овса и люпина, агрохимические и биогеохимические свойства почвы и растений. Гумат вносили под овес в дозе эквивалентной 5 и 10 т/га вермикомпо-
ста на основе навоза КРС по углероду гумусовых кислот. Гумат калия получали из вермикомпоста на основе ОСВ путем 4-х кратной вытяжки 0,1н КОН, рН среды доводили до нейтральных значений добавлением Н^Оф Агрохимическая характеристика гумата следующая: влажность - 99,3%; Кобщ. -1,64%; Р2О5 - 3,2%; К2О - 11,8% (на сухое в-во), Собщ. - 0,552 мг/мл. Дозы вермигумата рассчитывали по величине Собщ.: они составили для ВГ1 70 мг/сосуд, или в пересчете 2,2 г/м2 (22,0 кг/га), для ВГ2 - 140 мг/сосуд или 4,4 г/м2 (44,0 кг/га). На контроле в сосуды была внесена вода по 250 мл.
Результаты исследований. Последействие гу-мата калия, как по фону ОСВ 330 т/га, так и по фону ОСВ 1320 т/га, обеспечило достоверно значимые прибавки урожая зерна овса на всех вариантах. Так, при дозе гумата калия, эквивалентной 5 т/га вермикомпоста (ВГ1), прибавки урожая овса по отношению к фону достигают 10,8-20,4%, а при дозе гумата калия, эквивалентной 10 т/га вермикомпоста (ВГ2), — 19,2-34,2%. Близкая зависимость получена по действию гуматов на урожайность люпина. При этом максимальные уровни прибавок урожая овса и люпина от последействия гумата калия получены по фону ОСВ 330 т/га, что обусловлено его более низким уровнем плодородия.
ОСВ в силу своих физико-химических свойств при длительном применении и в сочетании с известкованием оказывает разностороннее влияние на агрохимические свойства пахотного слоя почвы, в частности, на кислотно-основные свойства почвы и содержание в ней подвижного фосфора. Однако наряду с последействием ОСВ и доломитовой муки заметное влияние на кислотно-основные свойства почвы оказывает и гумат калия. Под его действием вне зависимости от дозы гумата калия повышается обменная и снижается гидролитическая кислотность в условиях наличия в его составе гидро-ксильных групп в алифатической составляющей. Наиболее положительное влияние последействие ОСВ оказывает на фосфатный режим почвы.
Содержание подвижного фосфора возрастает пропорционально дозам ОСВ. Влияние гумата калия в вариантах с ВГ1 способствует повышению
1. Последействие ОСВ, извести и гумата калия на свойства почвы (0-20 см), 2012 г.
Вариант pHкa Бг 8п.о ЕКО и, % Р205 К2О Собщ., % Гумус, %
мг-экв/100 г мг/кг
Фон (без гуматов)
ОСВ, 330 т/га + известь, 3 т/га 6,2 0,69 9,23 9,92 93 1160 52 1,189 2,05
ОСВ, 1320 т/га + известь, 3 т/га 6,3 0,69 9,67 10,36 93 2000 95 1,947 3,36
ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 6,6 0,60 9,61 10,21 94 1190 55 1,126 1,94
ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 6,6 0,76 9,58 10,28 93 1920 102 1,970 3,40
Фон + ВГ1
ОСВ, 330 т/га + известь, 3 т/га 6,3 0,69 9,58 10,27 93 1210 54 1,152 1,99
ОСВ, 1320 т/га + известь, 3 т/га 6,4 0,76 9,86 10,62 93 2060 98 2,156 3,72
ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 6,6 0,60 9,82 10,42 94 1230 59 1,119 1,93
ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 6,6 0,76 9,84 10,60 93 2010 114 2,117 3,65
Фон + ВГ2
ОСВ, 330 т/га + известь, 3 т/га 6,3 0,67 9,70 10,37 93 1290 56 1,174 2,02
ОСВ, 1320 т/га + известь, 3 т/га 6,4 0,75 9,78 10,53 93 2040 109 2,010 3,46
ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 6,6 0,60 9,94 10,54 94 1310 69 1,052 1,81
ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 6,6 0,65 9,90 10,55 94 2050 124 1,940 3,34
концентрации подвижного фосфора в слое 0-20 см на 6-8%. На содержание обменного калия последействие ОСВ, напротив, не оказало позитивного действия в отличие от вариантов с гуматом. В то же время под влиянием ВГ уровень К2Ообм. возрастает на 3,8-11,7% пропорционально дозам ОСВ, для вариантов с ВГ2 рост концентрации К2Ообм. в слое 020 см составил 7,6-21,5% пропорционально дозам ОСВ за счет действия калия в составе гумата и активизации обменных процессов в почвенном поглощающем комплексе, насыщенном органомине-ральными соединениями ОСВ. На основе полученных данных следует также констатировать выявленную закономерность положительного влияния последействия ОСВ на гумусированность почвы.
Последействие ОСВ отдельно и в сочетании с гуматом калия изменяло микроэлементный состав почвы и растений (табл. 2 и 3). При этом выявленное сверхнормативное по отношению к «чистой почве» накопление в почве Cd, Си и Сг, обуслов-ленно внесением ранее (1985-1998 гг.) ОСВ с повышенным содержанием данных элементов. Уров-
ни показателя суммарного загрязнения (2С) на фоновых вариантах пропорциональны суммарным дозам ОСВ, достигая по валовому содержанию анализируемой группы ТМ 13,7-28,4 ед., а по их подвижным формам - 10,31-15,9 ед.
При внесении по фону последействия ОСВ, извести и гумата калия выявленные зависимости усиливаются, что отразилось на величинах суммарного показателя загрязнения (2С). Обработка почвы гу-матом калия способствовала дальнейшему повышению величины 2С, наиболее выраженное для подвижных форм ТМ. Данная зависимость связана очевидно с ростом необменной фиксации ТМ Са -гуматами, образующимися при обработке известкованной почвы гумусовыми соединениями, и снижением миграционной активности ТМ (табл. 2).
В связи с отсутствием сверхнормативного накопления основной группы ТМ в почве их содержание в зерне и соломе овса невысокое и по величине 2с относится к категории слабого загрязнения. При этом действие гумата калия повышает уровень 2с изучаемой группы ТМ на 1,6 ед. в зерне и 2,7-3,6 ед. -
2. Влияние ОСВ и гумата калия на валовое содержание и концентрацию подвижных форм
Вариант Элементы Ъс
са Си Сг N1 РЬ Zn
Контроль 1,10 26,4 38,3 11,6 95 46,4 -
0,21 0,32 0,51 0,32 0,57 1,86
Фон (без гуматов)
ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 6,55 74,7 144,6 20,0 22,3 100,0 13,7
1,12 0,69 1,63 0,56 0,86 2,57 10,31
ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 12,4 155,1 285,4 36,7 31,4 110,9 28,4
1,39 1,33 2,49 0,62 1,10 2,63 15,9
Фон + ВГ к фону
ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 7,35 73,1 147,2 19,83 21,8 96,6 1,14
1,16 0,77 1,75 0,68 0,96 2,63 1,56
ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 14,66 159,7 291,1 42,4 33,3 112,0 1,35
1,53 1,48 3,0 1,08 1,17 3,02 2,36
Примечание: над чертой - валовое содержание элемента, под чертой - концентрация подвижной формы.
3. Влияние ОСВ и гумата калия на содержание ТМ в зерне и соломе овса, мг/кг
Вариант Элементы
Cd № Pb Zn
1. Контроль 0,06 0,67 9,51 0,97 0,84 6,95 -
0,08 0,12 10,18 0,56 0,69 0,98
Фон (без гуматов)
3. ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 0,12 1,06 11,14 2,16 0,98 9,31 4,47
0,18 0,25 10,73 1,41 1,21 1,63 6,30
5. ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 0,21 1,10 12,48 2,36 1,15 10,62 6,78
0,26 0,28 11,23 1,53 1,35 1,78 8,17
Фон + ВГ к фону
7. ОСВ, 330 т/га + известь, 6 т/га 0,16 1,27 11,23 2,36 0,99 9,58 1,66
0,17 0,72 13,72 1,54 1,61 2,20 3,93
9. ОСВ, 1320 т/га + известь, 6 т/га 0,20 1,37 12,64 2,96 1,05 11,76 1,61
0,22 0,58 12,89 1,68 1,50 2,30 2,72
Примечание: над чертой - содержание элемента в зерне, под чертой - содержание элемента в соломе, мг/кг.
в соломе, обусловленное ростом степени доступности подвижных форм ТМ растениям овса (табл. 3).
Таким образом, установлено положительное последействие ОСВ и гумата калия на агрохимические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность овса. По последействию ОСВ 330 т/га в сочетании с минимальной дозой известкования в максимальной степени повышается содержание в пахотном слое почвы подвижной формы Си, а в минимальной - РЬ. Обработка почвы гуматом калия способствова-
ла повышению величины 2с подвижных форм ТМ в сравнении с фоновым вариантом, особенно при минимальной дозе известкования и как следствие увеличению 2с овса, в первую очередь соломы. Данная зависимость связана с увеличением необменной фиксации ТМ Са - гуматами, образующимися при обработке известкованной почвы гуматом калия и как следствие снижением миграционной активности ТМ по почвенному профилю, и повышением интенсивности миграции ТМ в системе почва-растение овса.
Литература
1. Касатиков В.А., Усенко В.И., Касатикова С.М. Поведение тяжелых металлов в системе почва - растение при внесении осадков городских сточных вод //Агрохимия, 1999, № 3. - С. 45-49.
2. Беляева Е.В., Садовникова Л.К., Касатиков В.А. Влияние осадков сточных вод на изменение химических свойств дерново-подзолистой супесчаной почвы и содержание в ней тяжелых металлов // Агрохимия, 2001, № 10. - С. 32-36.
3. Касатиков В.А., Раскатов В.А. К вопросу о рекультивации загрязненных почв // Агроэкология, 2015, № 1. - С. 26-32.
4. Бердяева Е.В., Горшков Е.И., Касатиков В.А. Влияние длительного применения осадков сточных вод на некоторые химические показатели дерново-подзолистой супесчаной почвы // Вестник МГУ, сер. 17. Почвоведение, 2001, № 4. - С. 41-44.
5. Перминова И.В. и др. Детоксикация тяжелых металлов, полиароматических углеводородов и пестицидов гумусовыми веществами в водах и средах // Материалы международного конгресса «Вода: экология и технология», Москва, 6-9 сент. 1994, т. 4. - С. 1136-1143.
6. Аргунов Н.Д., Ватуева О.Б. и др. Некоторые свойства и особенности осадков сточных вод (Обзор литературных данных) // Агрохимический вестник, 2013, № 5. - С. 39-43.
7. Бубер А.Л., Добрачев Ю.П., Лурье М.В. Научно-методическое обоснование разделов в схемах комплексного использования и охраны водных объектов (СКИВО) при водообеспечении агропромышленного комплекса // Мелиорация и водное хозяйство, 2014, № 5-6. - С. 42-46.
ИНФОРМАЦИЯ
8-10 июля 2015 г. на базе ВНИИ органических удобрений и торфа, согласно плану работы отделения сельскохозяйственных наук РАН, была проведена Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Экологические проблемы использования органических удобрений в земледелии». В ее работе участвовали ведущие ученые и специалисты научно-исследовательских и высших учебных заведений России и ближнего зарубежья, а также предприятий АПК Владимирской области.
В докладах и сообщениях участников конференции были обсуждены актуальные проблемы и технологии использования органических удобрений на основе отходов промышленного животноводства и растениеводства; вопросы агроэкологического мониторинга и оценки воздействия отходов на агроэкосистемы; пути воспроизводства плодородия почв при использовании органических и органоминеральных удобрений.
Участники конференции ознакомились с полевыми опытами института, с работой животноводческого комплекса ЗАО «Имени В.И. Ленина», а также посетили дом-музей «Усадьба Н.Е. Жуковского».
